黄芪药材红外指纹图谱研究

李洪泽 闫海涛 韩风雨 刘必胜 韩屹 王胜会 孔新颖 刘福青

黄芪药材红外指纹图谱研究

李洪泽 闫海涛 韩风雨 刘必胜 韩屹 王胜会 孔新颖 刘福青

为了探讨使用傅里叶红外光谱(FTIR)指纹图谱研究鉴别中药材黄芪的方法, 通过山西同一产地不同生长年限黄芪及不同产地同一生长年限黄芪FTIR的光谱特征, 并与其他地区黄芪FTIR的光谱特征的研究。结果表明, 不同产地和不同生长年限黄芪峰的数目、形状及相对强度不同, 可以建立FTIR指纹图谱鉴别方法, 本方法分辨率高, 准确率好, 可作为山西产黄芪不同生长年限、不同产地的指纹图谱特点。

傅里叶红外光谱；指纹图谱；黄芪；吸收峰

黄芪又称北芪或北蓍, 亦作黄耆或黄蓍, 常用中药之一, 为豆科植物 蒙古黄芪Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge.var.mongholicus (Bge.) Hsiao或膜荚黄芪Astragalus membranaceus (Fisch.)的干燥根。倪朱谟：“黄芪, 补肺健脾, 实卫敛汗, 驱风运毒之药也”, 张景岳：“黄芪, 因其味轻, 故专于气分而达表, 所以能补元阳, 充腠理, 治劳伤, 长肌肉。气虚而难汗者可发, 表疏而多汗者可止。其所以止血崩血淋者, 以气固而血自止也；故曰血脱益气［1］。其所以治泻痢带浊者, 以气固而陷自除也, 故曰陷者举之”。膜荚黄芪主要分布于中国东北、华北、甘肃、四川、西藏等省区；蒙古黄芪主产内蒙古、山西及黑龙江, 现广为栽培。膜荚黄芪含黄酮、皂甙类成分,蒙古黄芪含黄芪多糖。其质量控制方法多采用薄层鉴别、高效液相法测定黄芪甲苷的含量。本研究拟采用红外光谱对其特征的指纹图谱进行研究, 建立山西地产黄芪的特征指纹图谱。

1 材料与方法

1.1 样品来源见表1。

表1 黄芪样品产地及生长年限

1.2 仪器设备 IRAffinty-1傅里叶红外光谱仪(日本岛津)。其光谱范围4600～400, 分辨率为4 cm-1, 扫描次数为40, DTGS检测器。

1.3 实验方法 将收集的药材样品放置于70℃恒温箱中进行干燥至水分达到8%以下, 粉碎成细粉, 备用。

1.4 仪器性能 仪器开机预热后, 测试仪器性能。仪器的分辨率：在3110～2850 cm 范围内能清晰地分辨出碳氢伸缩振动的7个峰, 并且在2924 cm 峰谷与2850 cm 的峰尖之间距>18 %T；1601 cm 的峰谷与1583 cm峰尖之间距>12%T。

波数重现性：在4000～2000 cm 区间波数误差<±0.02 cm。在2000～500 cm 区间波数误差<0.01 cm。波长精度：用3027、2851、1601、1028、907 cm 处的吸收峰对仪器的波数进行校正, 在3000 cm 附近波长误差<±1.0 cm；在1000 cm附近波长误差<±0.3 cm, 表明仪器性能符合测定要求。

2 结果

2.1 按照上述方法对12个样品的红外图谱鉴定, 得出了黄芪样品的特征峰以及差异峰。分别是山西应县、山西浑源、甘肃黄芪的红外光谱图, 见图1～3。山西、甘肃、内蒙2年生黄芪的红外光图谱, 见图4。可以看出产地相同生长年限不同的特征峰值差异最小, 不同产地的特征峰值差异较大。1000～1800 cm的峰值特征性较强, 依据这些特征峰值可对黄芪做出鉴别。

图1 山西应县黄芪的红外光谱图

图2 山西浑源黄芪的红外光谱图

图3 甘肃黄芪的红外光谱图

图4 山西、甘肃、内蒙2年生黄芪的红外光谱图

2.2 黄芪的共有峰 ①在862 cm附近有不规则的糖的小峰。②在1054 cm附近的宽强峰(C-O单键), 其左右各有一个肩峰。③在1420～1260 cm的数个强度不等的小峰(不同产地此处峰各异)。④在1640 cm 附近的较强较宽的双键峰。⑤在1730 cm 附近的较锐较小的羰基峰。⑥在2927 cm附近尖锐的中等强度的甲基伸缩振动吸收峰。⑦在3390 cm 附近的宽强羟基峰。

2.3 黄芪差异峰 ①862 cm 附近的不规则峰随产地的不同而不同。②1050 cm左侧的小峰随着生长年限的不同不限差异。③1420～1260 cm之间的数个小峰产地的不同而出现了差异。④1635 cm附近的峰形状和强度因产地不同而出现了差异。⑤1730 cm附近的峰产地不同其形状和强度也有差异。

2.4 同一产地不同生长年限黄芪FTIR光谱特征比较

2.4.1 山西应县2～4年生的黄芪FTIR光谱特征 ①2年生黄芪的925、862、1730 cm附近的峰非常小。②3年生黄芪在1730 cm附近的峰远>2、4年生黄芪而且在1420～1260 cm之间有数个小峰多于其他2个样品, 在862、930 cm附近的峰较大, 与4年生的黄芪相似。③4年生黄芪在1637 cm左侧有个明显的肩峰, 见图1。

2.4.2 山西浑源2～5年生黄芪FTIR光谱特征 ①2年生的1733 cm 附近的峰远<1635 cm 附近的峰, 1635 cm与1119 cm的峰几乎等高。2年生黄芪在1416～1261 cm之间几乎没有峰与5年生的黄芪相似, 在925 cm附近有小峰。②3年生的黄芪在1734 cm附近的峰远<4年生黄芪, 其他峰差异不大, 两者在1416～1261 cm之间有数个小峰。③4年生的在1735 cm附近的峰最明显, 远大于其他年限的黄芪。④5年生的1734 cm附近的峰远<1637 cm附近的峰, 与2年生的相似, 但在862 cm附近的峰非常小, 见图2。

2.4.3 甘肃渭源1～2年生黄芪FTIR光谱特征 ①1年生黄芪在53 cm附近的峰较高是个窄峰, 在862、925 cm附近的峰均>2年生的黄芪, 在1261 cm处的峰是个锐峰而且>2年生黄芪的钝峰, 1年生黄芪在1735 cm附近的峰远>2年生黄芪在此处的峰。②2年生黄芪在530 cm出的峰较低而且是个宽峰, 见图3。

2.4.4 甘肃黄芪黄芪FTIR光谱特征 ①在550附近的峰渭源的2年生黄芪最低且最宽。②在925附近的峰渭源1年生黄芪是个钝峰, 其余三中都是锐峰, 此处峰渭源2年生黄芪最低。③在862附近的峰临强、岷县黄芪的峰都是锐峰且较渭源黄芪的大, 此处岷县黄芪的峰较临强黄芪的低。④岷县黄芪在1260～1735 cm之间的峰形状大致与临强黄芪相似, 但都较临强黄芪低。⑤1735 cm附近的峰渭源1年生黄芪是个锐峰, 其余三种都是较小的钝峰, 见图3。

2.5 不同产地同一生长年限的黄芪FTIR光谱特征比较(用2年生的黄芪作对比, 见图4) ①山西应县黄芪：930 cm附近有个极小的峰, 在1420 ～1250 cm范围内, 有数个小峰不锐。1637 cm近的峰远>1734 cm附近的峰, 1637 cm左侧的肩峰不明显。②山西浑源黄芪：1635 cm附近的峰远>1733 cm附近的峰, 并且1635 cm左侧有肩峰。在1416～1261 cm范围内,峰数少。在1733～1635 cm范围内的峰于其他本地黄芪的峰有差别。③甘肃渭源黄芪：925 cm附近和861 cm 附近的峰强度大且尖锐。在1416～1261 cm范围内, 峰数少, 1640 cm附近的峰>1734 cm附近的峰, 并且1640 cm左侧几无肩峰。④内蒙下湿黄芪：1635 cm附近的峰远>1730 cm附近的峰, 并且1635 cm左侧有肩峰。在1416～1261 cm范围内, 峰数少。在863 cm处有明显的峰, 其他跟山西黄芪很相似。

3 讨论

本文采用了黄芪样品一维红外图谱进行研究鉴别, 主要依据峰位和峰强等信息鉴别黄芪不同产地及不用生长年限的黄芪。总体来说, FTIR对中药材的鉴定是很客观准确的, 避免了个人主观因素对中药材质量定性判别的影响, 将该方法应用到中药材的特征性很强, 且效率快、重复性好、准确性高。

FTIR光谱分析因其绿色、便携、分析快速等优点已广泛应用于工业、农业等各领域的在线检测及分析, 是药物分析的新的发展方向［2］。由于应用在中药材的鉴别中其指纹特征明显、分析性强, 能从客观上反映药材的内在质量, 其与药材的成分含量的关系也是关注的热点, 应用该技术对于建立药材品质、药材质量优劣分析, 特别是道地性分析将是起到至关重要的作用。

［1］国家药典委员会.中国药典(一部).北京：化学工业出版社, 2005:357-360.

［2］梁瑾, 刘小花, 任远, 等.黄芪药材的HPLC-DAD-ELSD指纹图谱研究.中国实验方剂学杂志, 2012, 18(17):70-74.

10.14164/j.cnki.cn11-5581/r.2015.04.185

2014-10-09］

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