黄芪结构地区差异性研究

王午轩，霍 强，杨茗然，史卓然，张瑞莲，张美环，李泽腾，郭瑞霞

（石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035）

0 引 言

黄芪，具有健脾补中，益卫固表，利尿的功效，广泛应用于心血管疾病、泌尿疾病、肿瘤疾病、消化系统疾病、神经疾病、妇产疾病、呼吸疾病等的治疗领域。

因其具有丰富的药用价值，广泛在全国大部分地区栽种，主要分布在甘肃、内蒙古、河北、山西、陕西及东北地区。不同产地黄芪的品质不同，但相关结构差异性研究少见报道。中红外（MIR）光谱具有方便快捷的优点，广泛应用于化合物结构研究领域。

本课题组采用MIR光谱（包括：一维MIR光谱和二阶导数MIR光谱）分别开展了不同产地黄芪（甘肃、河北、内蒙古、山西、陕西）的结构差异性研究，为黄芪的深加工及使用提供了有意义的科学借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄芪，产地分别为甘肃、河北、内蒙古、山西、陕西均为市售饮片。

1.2 仪 器

傅里叶中红外光谱仪（Spectrum 100型号，美国PE公司）；ATR-FTIR变温附件（Golden Gate型号，英国Specac公司）。

1.3 红外光谱数据获得

黄芪的MIR光谱实验以空气为背景，每次对于信号进行8次扫描累加。黄芪的MIR光谱数据的获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5操作软件。

2 结果与分析

2.1 黄芪结构研究

2.1.1 黄芪结构一维MIR光谱研究

首先开展了不同产地黄芪的结构研究，以甘肃黄芪为例，黄芪一维MIR光谱如图1所示。

图1 黄芪一维MIR光谱（303 K）Fig.1 One-dimensional MIR spectrum of astragalus membranaceus(303 K)

由图1可得，1 734.91 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪C=O伸缩振动模式（νC=O-甘肃-一维）；1 626.58 cm-1频率处的吸收峰是甘肃靖远黄芪酰胺Ⅰ带（νamide-Ⅱ-甘肃-一维）吸收模式；1 535.23 cm-1和1 518.66 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪酰胺Ⅱ带（νamide-Ⅱ-甘肃-一维） 吸收 模 式；1 043.75 cm-1，1 012.26 cm-1和991.17 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪C-O伸缩振动模式（νC-O-甘肃-一维）。

其它产地黄芪官能团的一维MIR光谱数据见表1。

表1 黄芪结构的一维MIR光谱数据（303K）Table 1 Data of one-dimensional MIR spectrum of astragalus membranaceus structure(303K)

2.1.2 黄芪结构二阶导数MIR光谱研究

进一步采用二阶导数MIR光谱开展了不同产地黄芪的结构研究，以甘肃黄芪为例，黄芪二阶导数MIR光谱如图2所示。

图2 黄芪二阶导数MIR光谱（303 K）Fig.2 Second derivative MIR spectrum of astragalus membranaceus(303 K)

续表

由图2可得，2 925.21 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-甘肃-二阶导数）；2 856.21 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-甘肃-二阶导数）；1 680.98、1 659.97、1 652.92、1 642.96和1 631.76 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪酰胺Ⅰ带（νamide-Ⅰ-甘肃-二阶导数）吸收模式；1 545.69、1 534.06和1 510.76 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪酰胺Ⅱ带（νamide-Ⅱ-甘肃-二阶导数）吸收模式；1 074.79、1 049.65、1 030.67和1 014.07 cm-1频率处的吸收峰是甘肃黄芪C-O伸缩振动模式（νC-O-甘肃-二阶导数）。

其它产地黄芪结构的二阶导数MIR光谱数据见表2。

表2 黄芪结构二阶导数MIR光谱数据（303 K）Table 2 Data of second derivative MIR spectrum of astragalus membranaceus structure(303 K)

续表

2.2 黄芪产地鉴别研究

黄芪结构的二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力优于相应的一维MIR光谱。因此采用二阶导数MIR光谱开展了不同产地黄芪结构差异性研究，相关光谱信息见表3。

表3 黄芪官能团的二阶导数MIR光谱数据（303K）Table 3 Data of second derivative MIR spectrum of astragalus membranaceus functional group(303K)

由表3可得，（1）甘肃黄芪在2 925.21 cm-1的频率处、河北黄芪在2 924.69 cm-1的频率处、内蒙黄芪在2 925.10 cm-1的频率处、山西黄芪在2 925.17 cm-1的频率处和陕西黄芪在2 925.24 cm-1的频率处归属于νasCH2-二阶导数。

（2）甘肃黄芪在2 856.21 cm-1的频率处、河北黄芪在2 854.95 cm-1的频率处、内蒙黄芪在2 856.15 cm-1的频率处、山西黄芪在2 855.88 cm-1的频率处和陕西黄芪在2 856.16 cm-1的频率处归属于νsCH2-二阶导数。

（3）河北黄芪在1 738.65 cm-1的频率处、内蒙黄芪在1 734.95 cm-1的频率处、山西黄芪在1 736.55 cm-1的频率处和陕西黄芪在1 734.86 cm-1的频率处归属于νC=O-二阶导数。

不同产地的黄芪（νamide-Ⅰ-二阶导数及νamide-Ⅱ-二阶导数）对应的吸收频率有较大的差异，例如，五种不同产地的黄芪νC=O-二阶导数对应的吸收频率，甘肃黄芪不存在吸收峰，河北黄芪νC=O-二阶导数对应的吸收峰频率较大，陕西黄芪νC=O-二阶导数对应的吸收频率较小。这可能是因为不同产地水土环境存在差异，导致黄芪中的蛋白质和氨基酸的种类及含量存在着一定的差异性。

3 结 语

黄芪官能团的的红外吸收模式主要包括：νasCH2-黄芪、νC=O-黄芪、νsCH2-黄芪、νamide-I-黄芪、νamide-Ⅱ-黄芪和νC-O-黄芪。黄芪的二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力优于相应的一维MIR光谱。不同产地黄芪官能团的二阶导数MIR光谱具有一定的差异性。本文为研究不同地区黄芪结构差异性建立了一个新的方法学，具有重要的应用研究价值。