天山花楸枝、叶、果实的红外光谱特征分析

屯妮萨古丽·艾买提江, 常军民, 李改茹

(新疆医科大学药学院, 乌鲁木齐 830017)

关健词：天山花楸; 傅里叶变换红外光谱; 特征分析

天山花楸(SorbustianschanicaRupr.)为蔷薇科花楸属植物,灌木或小乔木,国内主要分布在新疆、青海及甘肃等地[1]。民间常以其嫩枝叶、茎皮入药,味苦,具有清热利肺、补脾生津之功效,主要用于哮喘、咳嗽、肺结核等疾病的治疗。药理学研究表明,天山花楸具有止咳化痰,润肺清燥,扩张气管平滑肌等功能[2-3]。天山花楸含有多种化学成分,如黄酮、苯丙素、氰苷、氨基酸、微量元素等[4-7]。天然药物化学成分的分析法主要有化学法、光谱法、色谱法及联用技术等,其中傅里叶变换红外光谱技术信噪比和分辨率高,具有耗样量少、操作简便、快速等特点,目前已广泛用于天然药物所含化学成分类型分析[8-11]。本研究以傅里叶变换红外光谱技术并结合二阶导数光谱对天山花楸枝、叶、果实部位进行光谱扫描,分析不同部位所含化学成分的差异,现报道如下。

1 材料与方法

1.1 仪器IRTracer-100型傅里叶变换红外光谱仪(日本岛津公司);压片机(英国Specac公司);DFY-X300型高效多功能粉碎机(温州顶历医疗器械有限公司);分样筛(200目,上虞市五四建材仪器厂);AB135-S分析天平(d=0.01 mg,瑞士METTLER TOLEDO公司)。

1.2 试药溴化钾(光谱级,上海普迈生物科技有限公司)。

1.3 药材天山花楸(SorbustianschanicaRupr.,批号:2019-08-02)购于呼图壁林场,经新疆医科大学的药学院常军民教授鉴定为天山花楸的枝、叶和果实。

1.4 方法

1.4.1 供试品的制备 分别取自然干燥的天山花楸枝、叶、果实适量,粉碎,过200目筛,备用。

1.4.2 红外光谱的测定 取供试品粉末约2 mg,精密称定,置玛瑙研钵中,按照1∶100的比例加入KBr晶体,顺时针研磨5 min。置粉末压片机模具中,组合模具并压片5 min,取出压制成的透明片装入样品透射测定架,以溴化钾作空白,每批样品扫描20次,分辨率为4 cm-1,无校正模式,并选择自动大气背景扣除,每120 min采集1次背景,扫描范围为4 000～400 cm-1。同步平滑处理,得到其二阶导数谱。

1.5 数据处理使用Origin Pro软件对天山花楸不同部位红外光谱图进行叠加,对其红外光谱图及其二阶导数谱进行分析处理。

2 结果

2.1 吸湿水分的影响考察称取粉碎后的天山花楸枝、叶、果实粉末各两份,其中一份置于60℃烘箱中干燥2 h。按照“1.4.2”项下方法进行红外光谱测定,比较干燥与未干燥的天山花楸枝、叶、果实的红外吸收图谱差异。结果表明干燥与未干燥的天山花楸红外特征峰位相似度为95.0%(如图1)。说明吸湿水分对天山花楸红外吸收光谱特征无明显影响,故本实验对自然干燥的天山花楸枝、叶和果实红外吸收光谱扫描前未再进一步干燥。

图1 天山花楸未干燥(A)与干燥(B)红外吸收光谱图

2.2 天山花楸枝的红外光谱分析称取天山花楸粗枝与细枝的粉末,按照“1.4.2”项下方法进行红外光谱测定,如图2。结果表明,天山花楸粗枝与细枝均在～3 400 cm-1处出现O-H的伸缩振动吸收峰,在～2 920 cm-1和～1 440 cm-1出现了烷烃的C-H伸缩振动与面内弯曲振动,在～1 730 cm-1出现羧基的吸收峰,在～1 640 cm-1出现了羰基的吸收峰,～1 317 cm-1和～1 050 cm-1处为C-O的伸缩振动吸收峰,～780 cm-1处为取代苯C-H面外弯曲振动。

(Ⅰ)

2.3 天山花楸叶的红外光谱分析称取天山花楸叶的粉末,按照“1.4.2”项下方法进行红外光谱测定。结果表明,天山花楸叶子在～1 250 cm-1出现脂类的C-O-C的伸缩振动的吸收峰,C-O的伸缩振动吸收峰出现在～1 070 cm-1处,在～2 920 cm-1和～1 400 cm-1出现烷烃的C-H伸缩振动和面内弯曲振动吸收峰,在～1730 cm-1出现羧基的吸收峰,在～1 640 cm-1发生了羰基的吸收峰,在～3 400 cm-1出现O-H的伸缩振动吸收峰,取代苯环C-H面外弯曲振动的吸收峰出现在～740 cm-1,见图3(Ⅰ)。

(Ⅰ)

2.4 天山花楸果实的红外光谱分析称取天山花楸果实的粉末,按照“1.4.2”项下方法进行红外光谱测定。结果表明,天山花楸果实在～810 cm-1出现取代苯环C-H面外弯曲振动的吸收峰,C-O的伸缩振动吸收峰值出现在～1 050 cm-1处,在～1 265 cm-1出现脂类的C-O-C的伸缩振动的吸收峰,在～1 730 cm-1出现羧基的吸收峰,在～1 610 cm-1出现羰基的吸收峰,在～2 920 cm-1和～1 400 cm-1出现了烷烃的C-H伸缩振动和面内弯曲振动吸收峰,在～3 400 cm-1出现O-H的伸缩振动吸收峰,见图3(Ⅱ)。

2.5 天山花楸不同部位红外光谱特征的差异比较按照“1.5”项下数据处理方法,将不同部位天山花楸的红外吸收光谱图进行叠加,得到天山花楸不同部位红外光谱偏移堆积图,如图4(Ⅰ)所示。结果表明,天山花楸粗枝与细枝图谱特征没有较大差异;而天山花楸叶子和果实及与枝之间在指纹区表现出微小的差异,如表1所示。

表1 天山花楸不同部位红外特征吸收峰

(Ⅰ)

2.6 天山花楸不同部位红外光谱二阶导数谱比较分析为了进一步考察天山花楸不同部位红外吸收图谱特征间的差异,将天山花楸不同部位红外图谱计算所得二阶导数谱同法叠加,如图4(Ⅱ)所示。其图谱特征差异比较,如表2所示。

表2 天山花楸各部位二阶导数图谱特征差异分析

2.7 天山花楸不同部位所含化学成分推断分析天山花楸粗枝与细枝特征吸收峰位相近,相同出峰位置处透光率也相近,表明其所含化合物的种类与含量相近,无明显区别。不同部位均在～1 730 cm-1处均出峰,表明天山花楸不同部位中均含有氨基酸类化合物。在～1 640 cm-1均处出峰,说明不同部位天山花楸中含有黄酮类化合物。天山花楸叶子与果实均在～1 260 cm-1处出峰,表明叶子与果实中含有脂类化合物。通过比较天山花楸不同部位特征峰位处透光率的差异,推断不同部位天山花楸中所含化合物的类别及含量差异,如图5所示。

图5 天山花楸不同部位化学成分推断分析

结果表明,～1 070 cm-1处苷类化合物含量顺序为:果实>叶>枝;～1 610 cm-1为羰基吸收峰,说明叶子中含有的总黄酮含量最多,果实最少,枝中的总黄酮含量介于二者之间。～1 260 cm-1处脂类化合物C-O-C吸收说明果实中脂类化合物总含量大于叶中脂类化合物总含量。～1 730 cm-1处羧基类化合物含量顺序为:枝>果实>叶。

3 讨论

天山花楸粗枝与细枝的红外吸收光谱及其二阶导数谱特征峰位无较大差异,但在黄酮、氨基酸及苷类等化合物含量上,细枝明显高于粗枝,且枝中不含有脂类化合物。果实和叶的红外光谱在特征区没有太大差异,与枝相比也无显著性差异,但在指纹区表现出一定的差异性,说明天山花楸不同部位主成分类型基本一致,只是在含量上略有差异。傅里叶变换红外光谱技术能快速获得天山花楸不同部位的红外光谱图,并对其所含化学成分进行归类分析,本实验为天山花楸的质量评价提供了一种简便的方法。