不同来源金槐槐米的红外光谱及芦丁含量的比较

韦源林 史艳财 邹蓉 唐健民 蒋运生 熊忠臣 陈建雄

摘 要：金槐是广西特色中药材，具有止血凉血等功效。不同来源的金槐槐米质量具有一定区别，但生产中常将其看做同一类别，严重影响了以槐米为原料的药材质量。该研究以8个广西栽培金槐主流品种（金槐J2、金槐J3、金槐J4、金槐J5、金槐J6、金槐J7、金槐J8、金槐J9）和三种不同年限的野生金槐（20 a以下、20～30 a、30 a以上）槐米为材料，采用傅里叶红外光谱法和紫外分光光度法对其红外光谱特征及芦丁含量进行了测定。结果表明：（1）金槐J3和3个不同生长年限的野生金槐槐米颗粒较大。（2）栽培品种金槐槐米和野生金槐槐米化学成分类似，但化学成分含量存在一定差异。所测槐米样品芦丁含量在22.85%～36.78%之间，其顺序依次为20～30 a野生金槐>30 a以上野生金槐>金槐J3>金槐J6>20 a以下野生金槐>金槐J2>金槐J8>金槐J4>金槐J9>金槐J5>金槐J7，11種样品间存在极显著差异（P<0.01）。（3）基于芦丁含量制定的质量分级标准中，20～30 a野生金槐符合一级标准，金槐J2、金槐J3、金槐J6、20 a以下野生金槐以及30 a以上野生金槐符合二级标准，金槐J4、金槐J5、金槐J7、金槐J8、金槐J9符合三级标准。（4）栽培金槐可作为野生金槐的替代品，金槐J3有效成分含量高、品相好，更适于工业提取芦丁和金槐茶等产品的研发。

关键词：金槐， 品种， 芦丁， 比较

中图分类号：Q946， R284.2

文献标识码：A

文章编号：1000-3142（2019）11-1541-09

Abstract：Sophora japonica ‘Jinhuai is a traditional Chinese medicine from Guangxi， which has the effects of stopping bleeding and cooling blood. Bud quality of Sophora japonica ‘Jinhuai from different sources is different to some extent， but it is often regarded as the same category in the production， which seriously affects the quality of the medicinal with Sophora japonica ‘Jinhuai as the raw material. To compare the infrared spectra and rutin content of eight main varieties（Jinhuai J2， Jinhuai J3， Jinhuai J4， Jinhuai J5， Jinhuai J6， Jinhuai J7， Jinhuai J8， Jinhuai J9） and three different seedlings（below 20 a， 20 to 30 a， above 30 a） of Sophora japonica ‘Jinhuai in Guangxi， fourier transform infrared spectroscopy and ultraviolet spectrophotometry were used to determine its infrared spectral characteristics and rutin content. The results were as follows：（1） Jinhuai J3 and wild seedling with three different growth had larger particles.（2） The chemical composition of Sophora japonica ‘Jinhuai from different cultivated varieties and seedling was similar， but there were some differences in the content. The rutin content of samples was 22.85% to 36.78%， which was in the order seedling of 20 to 30 a > seedling of above 30 a > Jinhuai J3 > Jinhuai J6 > seedling of below 20 a > Jinhuai J2 > Jinhuai J8 > Jinhuai J4 > Jinhuai J9 > Jinhuai J5 > Jinhuai J7， there were significant differences among the eleven samples（P<0.01）.（3） For the quality classification standard based on rutin content， only seedling of 20 to 30 a conforms to the first class standard， while Jinhuai J2， Jinhuai J3， Jinhuai J6， below 20 a and above 30 a of seeding meet the second class standard. Jinhuai J4， Jinhuai J5， Jinhuai J7， Jinhuai J8 and Jinhuai J9 meet the third class standard. Jinhuai J3 had high content of active ingredients and good quality.（4） Variety of Sophora japonica ‘Jihuai is more suitable for the research and development of products such as industrial extraction rutin and tea， and can be used as the first choice for purchasing or expanding cultivation.

Key words：Sophora japonica ‘Jinhuai， variety， rutin， compare

豆科植物槐树（Sophora japonica）的干燥花蕾被称为槐米，富含芦丁、黄碱素等活性成分，具有清肝泻火、止血凉血等功效，《中国药典》自1990版至今均有收载。金槐（因槐米呈金黄色而得名）是众多槐树品种的一个分支，品相好、有效成分芦丁含量高（>30%），深受消费者青睐（李锋等，2009）。近年来，已有对金槐的栽培技术（史艳财等，2018a）、营养成分（陈宗游等，2012）、光合生理（王满莲等，2008）等方面的相关研究报道，其中多数研究集中在金槐活性成分——芦丁方面。如舒文将等（2017）对不同产地、不同采收期金槐芦丁含量进行了研究;朱华等（2013）对土壤因子与金槐槐米有效成分含量的相关性进行了研究。据调查，广西槐米主要来源于栽培和野生金槐，栽培金槐可分为不同品种，不同来源的槐米在品相、有效成分含量等方面存在很大差别，而以往研究通常将金槐看做一个品种进行研究，未做更为详细的划分，这会严重影响以槐米为原料的药物质量。对栽培金槐和野生金槐的化学成分进行系统研究，对于槐米药材选购、产品开发等具有重要意义。

傅里叶红外光谱（fourier transform infrared spectra， FTIR spectra）利用分子振动跃迁吸收原理，不同检测对象可形成各具特色的官能团吸收图谱，从而反映其主要官能团及化学成分信息。将这些化学成分信息与化学统计学方法相结合，可对中药材产地、综合质量等方面进行高效的鉴定与评价（徐亚等，2015;白钢等，2016;李真等，2016）。目前，广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所已从野生金槐种质资源中選育出8个具有鲜明特点的金槐良种在广西推广种植，这些品种也是目前金槐种植中所用的主流品种（史艳财等，2018b）。本研究拟以金槐主流品种和不同年限的野生金槐槐米为对象，对其红外光谱特征和芦丁含量进行比较研究，为金槐质量评价和综合开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 器材和试剂 器材：FW-100型高速万能粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）;XSI05DUd电子分析天平（上海梅特勒—托利多仪器有限公司）;YP-2压片机（上海山岳科学仪器有限公司）;Nicolet 5700型智能傅里叶红外光谱仪（美国尼高力公司）;TU-1901型双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）;DL-720E智能超声波（上海之信仪器有限公司）;台式高速常温离心机（美国Thermo Primo）。

试剂：光谱纯溴化钾（天津市光复精细化工研究所）;芦丁标准品（批号：100080-200707）购自中国药品生物制品检定所;氧化钙、乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝等试剂均为分析纯，购自西陇化工股份有限公司;水为纯净水。

1.1.2 样品采集和处理 2017年7月，于广西全州县的永岁、龙水、两河、东山等乡（镇）采集不同金槐品种（嫁接树）的槐米样品（由于不同品种种植面积不同，故所采的不同品种的样品数量有所差异），经广西植物研究所蒋运生研究员鉴定。在每个金槐园采集3株长势基本一致的植株的槐米枝（每株从东、南、西、北4个方向的中上部采集成熟槐米枝，每株采集的槐米枝重约200 g），将槐米米粒从枝条上剥下后混合（文怀秀等，2015）。与此同时，先将装有1/3水的不锈钢锅烧开，将槐米置于蒸笼上蒸15 min，然后置于烘箱中60 ℃烘干至恒重，用微型粉碎机粉碎，过1 mm孔径的筛，备用。

1.2 方法

1.2.1 槐米生物性状测定 随机从样品袋中选择100粒无病虫害的、完整的槐米采用电子游标卡尺测定其长和宽，采用电子天平测定其百粒重。

1.2.2 傅里叶红外光谱测定 精密称取100.0 mg溴化钾和1.0 mg粉碎的槐米样品，置于玛瑙研钵中研磨均匀（侧面看无反光为止），用压片机制成厚度约1 mm的锭片，每个样品重复10次。制备好锭片后马上将锭片置于红外光谱仪的样品槽中进行检测。每个锭片随机扫3个不同的点。取平均光谱为最后的光谱图。具体测试条件：光谱范围4 000～400 cm-1，光谱分辨率为4 cm-1，扫描64次，扣除CO2和H2O干扰（苏敏等，2017;史艳财等，2018a）。

1.2.3 芦丁含量测定

1.2.3.1 标准曲线制备 精密称取25 mg芦丁标准品，先用少量75%酒精溶解，再用纯净水定容至50 mL。取0、1、3、5、7、9 mL母液加入25 mL容量瓶中，加5%的亚硝酸钠1 mL，静置5 min;加10%硝酸铝1 mL，静置5 min;加4%的氢氧化钠10 mL，定容，混匀，静置15 min，510 nm波长处检测。以芦丁含量（mg·mL-1）为纵坐标，吸光度值为横坐标作标准曲线，得C=0.1063A+0.0018，r=0.999 2，线性范围0.02～0.18 mg·mL-1（姚庆收等，2018）。

1.2.3.2 供试溶液制备 称取2.0 g槐米，置于离心管中，按1∶5的比例加入纯净水，用饱和石灰水调pH至8～9;超声波提取30 min，离心;将上清液转移至另一离心管中;重复以上操作步骤2次;将收集好的上清液用pH 2～3的盐酸溶液调节pH至2～3;静置过夜;离心;倒掉上清液，加少量75%酒精使沉淀溶解。取1 mL溶解液至25 mL容量瓶中，加5%的亚硝酸钠1 mL，静置5 min;加10%硝酸铝1 mL，静置5 min;加4%的氢氧化钠10 mL，定容，混匀，静置15 min，510 nm波长处检测。

1.3 统计分析

使用OMNIC8.0软件对傅里叶红外原始光谱进行自动基线校正、平滑、纵坐标归一化处理。使用Origin 9.0软件作图。使用SPSS 20.0软件进行系统聚类。使用SPSS 20.0软件对芦丁含量进行方差和K类中心聚类分析。

2 结果与分析

2.1 栽培金槐和野生金槐槐米的生物性状

8个主流栽培品种和3个不同生长年限野生金槐槐米的生物性状如表1所示。由表1可知，槐米长一般为4.37～5.26 mm、宽为1.36～1.99 mm、百粒重为0.53～0.76 g，20 a以下野生金槐槐米最长（5.26 mm），30 a以上野生金槐槐米最宽（1.99 mm），金槐J4和30 a以上野生金槐槐米的百粒重最大（0.76 g）。

2.2 基于生物性状的栽培金槐和野生金槐槐米系统聚类

8个主流栽培品种和3个不同生长年限野生金槐槐米基于生物性状的系统聚类结果如图1所示。由图1可知，11种槐米可分为两组，一组是金槐J3和3个不同生长年限的野生金槐， 另一组是金槐J9、金槐J8、金槐J2、金槐J5、金槐J7、金槐J4、金槐J6 7个品种，第一组的槐米颗粒较大。

2.3 栽培金槐和野生金槐槐米红外光谱分析

为快速鉴别不同栽培品种及不同年限野生金槐槐米主要化学成分差异，本研究利用傅里叶红外光谱对槐米样品进行测定，在1 800～700 cm-1范围提取平均红外图谱进行分析（图2）。1 656、1 601、1 505、1 455、1 363 cm-1等显示为黄酮类化合物的红外吸收，1 295、1 203 cm-1与羧酸C-O振动有关，1 063、1 011 cm-1与羧酸OH有关。此外，槐米在1 800～700 cm-1区域图谱振动特征相似，化学成分吸收峰较多，但吸收峰强度存在差异。这说明不同栽培品种金槐槐米和野生金槐槐米化学成分类似，但不同槐米化学成分含量存在一定差异。

2.4 栽培金槐和野生金槐槐米紅外光谱聚类分析

为更直观地反映不同金槐栽培品种间及栽培金槐与野生金槐化学成分的差异， 采用系统聚类法将11种槐米样品的红外光谱进行聚类分析（图3）。在二维图上11种金槐槐米可明显分为四组，金槐J8、金槐J6、20～30 a以下野生金槐、金槐J2可聚为一组，金槐J7和金槐J3两个品种聚为一组，金槐J4和金槐J5聚为一组，30 a以上野生金槐、20 a以下野生金槐、金槐J9聚为一组。

2.5 栽培金槐和野生金槐槐米芦丁含量

由表2可知，11种槐米芦丁含量在22.85%～36.78%之间，金槐J3、金槐J8、金槐J9、30 a以上野生金槐槐米芦丁含量较高，在29.59%～36.78%之间。

2.6 栽培金槐和野生金槐槐米芦丁含量方差分析

由表3可知，所测的11种样品间存在极显著差异（P<0.01）。表3是栽培和野生金槐槐米芦丁含量的方差分析。由表3可知，所测的11种槐米样品：金槐J2、金槐J3、金槐J4、金槐J5、金槐J6、金槐J7、金槐J8、金槐J9、20 a以下野生金槐、20～30 a野生金槐、30a以上野生金槐芦丁含量存在极显著差异（P<0.01）。

2.7 栽培金槐和野生金槐槐米芦丁含量统计分析

由表4可知，11种槐米芦丁含量的顺序依次为20～30 a野生金槐>30 a以上野生金槐>金槐J3>金槐J6>20 a以下野生金槐>金槐J2>金槐J8>金槐J4>金槐J9>金槐J5>金槐J7。金槐J3、20 a以下野生金槐的极小值和极大值都相对较高。20～30 a野生金槐、30 a 以上野生金槐的极小值和极大值同样较高，且其变异系数最小。

2.8 栽培金槐和野生金槐槐米芦丁含量K类中心聚类分析

以81份槐米芦丁含量进行K类中心聚类分析，最终类中心值见表5。由表5可知，所测金槐芦丁含量的3个类中心值分别为34.35%、30.03%和26.51%，符合一级标准的仅20～30 a野生金槐，符合二级标准的有3个品种、20 a以下野生金槐以及30 a以上野生金槐，符合三级标准的有5个品种。

3 讨论与结论

经过多年快速发展，广西金槐种植面积已达20 000 hm2，槐米产量约占全国槐米总产量的50%。目前，槐米收购价格主要根据品质而定。然而，广西各地金槐园所种金槐品种不一，其槐米品相、芦丁含量存在很大差异。此外，广西桂北地区存在大量野生金槐，民间常认为较之栽培品种野生金槐有效成分含量更高、药用价值更大。为实现金槐的良种良价，促进金槐产业的合理布局、健康发展，急需对金槐主产区不同来源的金槐进行全面、系统的评价。本研究共采集了8个金槐栽培品种和3个不同年龄的野生金槐的槐米样品，所采样品涵盖了广西金槐种植园的所有栽培品种和主要交易的野生金槐，具有非常好的代表性。

傅里叶红外光谱技术具有简便、快速、无损等优点，已在中药材产地鉴定、结构分析及质量评价中广泛应用（宋贤良等，2015;孔德鑫等，2016;史艳财等，2018b;银胜高等，2018）。本研究显示，栽培金槐品种和不同年龄野生金槐槐米FTIR指纹图谱类似，只是在化学成分含量上存在差异。目前，国内收购的槐米中90%以上用于工业提取芦丁，芦丁含量高低是评价槐米质量最为重要的指标。此外，诸多研究表明，部分中药材野生与栽培品种的组织构造、化学组分、有效成分含量相近，其药理作用也相似，如防风（李康和周新蓓，2010）、徐长卿（扬卫贤等，1989）等。与国内其他产地槐米相比，本研究中所用两类金槐槐米芦丁含量相对较高（舒文将等，2017）、化学成分相似，故栽培金槐可作为野生金槐的替代品。基于红外光谱进行的系统聚类和芦丁含量测定结果显示，与栽培金槐品种相比，高龄野生金槐槐米的有效成分含量高且较为稳定。这可能是由于金槐的芦丁主要在花中合成并积累（舒文将等，2017），高龄金槐韧皮部老化，向其他器官运输的能力减弱，故其含量高且稳定。这也说明高龄野生金槐的槐米将是优质槐米的一个重要来源。但高龄野生金槐数量相对较少，很难满足工业生产中的巨大需求。

K类中心聚类分析属于数据类的平均划分，非常适用于判定研究对象的内在品质（王笑等，2018）。根据评价槐米质量好坏的决定性指标-芦丁含量初步制定了金槐槐米的质量分级标准。在8个栽培金槐品种中，金槐J2、金槐J3、金槐J6 3个品种符合二级标准，其他5个符合三级标准。芦丁含量高的3个品种（金槐J2、金槐J3、金槐J6）可作为以后深加工或扩大种植的首选。尤其是金槐J3，其品相较为优秀，更适用于金槐茶等产品的研发。此外，由于槐米芦丁含量受种植条件、气候等多种因素的影响，该分级标准还需进一步完善。

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