鞏麗麗 星星 魏愛(ài)華 圖雅

廣藿香為唇形科植物廣藿香Pogostemon cablin(Blanco)Benth 的干燥地上部分。市場(chǎng)上流通的廣藿香藥材按產(chǎn)地不同分石牌產(chǎn)廣藿香(簡(jiǎn)稱(chēng)牌香)、高要產(chǎn)廣藿香(簡(jiǎn)稱(chēng)肇香)，海南產(chǎn)廣藿香(簡(jiǎn)稱(chēng)南香)，湛江產(chǎn)廣藿香(簡(jiǎn)稱(chēng)湛香)等四種［1］，但因產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境、采收時(shí)間和加工方法的不同，不同產(chǎn)地藥材的品質(zhì)有所差異，前兩者為道地藥材，質(zhì)量?jī)?yōu)，后兩者質(zhì)量較次［2-3］。對(duì)于不同產(chǎn)地廣藿香，已有學(xué)者從揮發(fā)油的組成成分［4］、揮發(fā)油的藥理作用［5］、廣藿香體內(nèi)微量元素［3］及其基因序列［1］、形態(tài)學(xué)、組織學(xué)［6］等方面作了比較研究，紅外光譜法用于中藥材的鑒定及質(zhì)量控制具有真實(shí)、宏觀、整體的特點(diǎn)［7-9］。目前采用紅外光譜法分析鑒定中藥材的報(bào)道已有很多，例如紅外光譜法地黃不同炮制品、黃連不同提取物的成分分析;采用二維相關(guān)紅外光譜法鑒別不同產(chǎn)地仙的鶴草等［10-12］。本文采用傅里葉變換紅外光譜技術(shù)和二維相關(guān)紅外光譜法，對(duì)來(lái)自不同產(chǎn)地的廣霍香進(jìn)行了分析與鑒定，為區(qū)別不同產(chǎn)地廣藿香提供一種快速準(zhǔn)確的方法。

1 材料與方法

1.1 樣品來(lái)源

牌香，肇香，南香，湛香均由內(nèi)蒙古民族大學(xué)標(biāo)本館提供，由山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院石俊英教授鑒定為唇形科植物廣藿香Pogostemon cablin (Blanco)Benth 的干燥地上部分。

1.2 主要儀器

FT-IR 紅外光譜儀為美國(guó)Perkin Elmer 公司的Spectrum One，DTGS 檢測(cè)器，分辨率4 cm-1，測(cè)量范圍:4000 ～400 cm-1，掃描信號(hào)累加16 次，OPD 速度為0.2 cm-1/s，掃描時(shí)實(shí)時(shí)扣除H2O 和CO2的干擾。50 ～886 型變溫附件(Love Control 公司)，控溫范圍:50 ～120℃，每隔10℃進(jìn)行一次紅外光譜掃描，升溫速率為2℃/min。

1.3 樣品制備

分別將牌香，肇香，南香，湛香等不同產(chǎn)地的干燥藥材除去雜質(zhì)，分別取100 g 粉碎成粉末過(guò)200目篩后，取適量樣品粉末與溴化鉀混合，研磨均勻后壓片，放入紅外光譜儀中測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

譜圖處理采用Perkin2Elmer 公司的定性分析軟件——對(duì)比軟件(Compare)。其原理是根據(jù)數(shù)學(xué)上的相關(guān)系數(shù)來(lái)比較兩個(gè)紅外光譜之間(或者一個(gè)光譜和一系列光譜之間)的相似程度。二階導(dǎo)數(shù)譜的獲得采用13 點(diǎn)平滑;二維相關(guān)紅外譜圖的獲得采用清華大學(xué)自行設(shè)計(jì)的二維相關(guān)分析軟件進(jìn)行分析處理［9］。

2 結(jié)果與討論

2.1 肇香的紅外光譜分析

圖1為肇香樣品的紅外光譜圖，在4000 ～1300 cm-1波數(shù)范圍的官能團(tuán)區(qū)有幾個(gè)明顯的特征蜂，分別為3412 cm-1、2926 cm-1、1732 cm-1、1645 cm-1、1515 cm-1、1422 cm-1和1378 cm-1，其中3412 cm-1峰為O-H 伸縮振動(dòng)峰，2926 cm-1為甲基、次甲基的C-H 伸縮振動(dòng)峰，1732 cm-1峰為揮發(fā)油中的C=O伸縮振動(dòng)峰，1645、1515 cm-1為植物蛋白質(zhì)的酰胺Ⅰ帶和Ⅱ帶峰，在1300 ～400 cm-1的指紋區(qū)有多個(gè)明顯的特征蜂，分別為1318 cm-1、1251 cm-1、1158 cm-1、1038 cm-1、828 cm-1、811 cm-1、781 cm-1、665 cm-1和607 cm-1，其 中1251 cm-1、1158 cm-1、1038 cm-1峰分別為C-C-O和C-OH 單健的彎曲振動(dòng)峰。828 cm-1、811 cm-1和781 cm-1為糖類(lèi)物質(zhì)糖環(huán)的彎曲振動(dòng)峰。

圖1 肇香的紅外光譜(4000 ～400 cm -1)

盡管在肇香的紅外光譜圖上出現(xiàn)了多個(gè)吸收峰，但是譜峰的重疊現(xiàn)象比較嚴(yán)重，會(huì)給譜圖的鑒別與鑒定帶來(lái)一定的困難，為此，本研究同樣通過(guò)微分計(jì)算又獲得了肇香的二階導(dǎo)數(shù)譜如圖2和圖3所示。

圖2 肇香的二階導(dǎo)數(shù)譜(1530 ～1180 cm -1)

圖3 肇香的二階導(dǎo)數(shù)譜(1180 ～850 cm -1)

在1180 ～1530 cm-1和850 ～1180 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)，二階導(dǎo)數(shù)譜不但給出了確切的峰位置，同時(shí)還提高了譜圖的分辨率。比如在1530 ～1180 cm-1范圍內(nèi)，紅外光譜圖上可以明顯地觀察到1515 cm-1、1422 cm-1、1378 cm-1、1318 cm-1和1251 cm-1等6個(gè)吸收峰，而在二階導(dǎo)數(shù)譜上卻觀察到1515 cm-1、1465 cm-1、1422 cm-1、1378 cm-1、1318 cm-1和1233 cm-1等8 個(gè)吸收峰。另外在紅外譜圖上1515 cm-1和1422 cm-1之間的小肩膀峰在二階導(dǎo)數(shù)譜上明顯地顯示為1465 cm-1的峰。1251 cm-1的吸收峰在二階導(dǎo)數(shù)譜上被列分為明顯的三個(gè)峰。

同樣在1180 ～850 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)，紅外光譜圖上可以明顯地觀察到1165 cm-1和1035 cm-1等5個(gè)吸收峰，而在二階導(dǎo)數(shù)譜上卻觀察到1165 cm-1、1123 cm-1、1106 cm-1、1055 cm-1、1015 cm-1、986 cm-1和895 cm-1等11 個(gè)吸收峰。另外在紅外譜圖上1038 cm-1和828 cm-1之間的小肩膀峰在二階導(dǎo)數(shù)譜上明顯地顯示為1035 cm-1、1015 cm-1、986 cm-1和895 cm-1等6 個(gè)峰。

本研究進(jìn)一步獲得了肇香在860 ～1160 cm-1和1160 ～1510 cm-1范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)紅外譜圖的二維同步相關(guān)譜如圖4所示。從圖4(a)中可以看到有6個(gè)明顯的自動(dòng)峰，分別在885 cm-1，942 cm-1，971 cm-1，996 cm-1，1089 cm-1和1151 cm-1。其中943 cm-1處的自動(dòng)峰強(qiáng)度最強(qiáng)，971 cm-1和1151 cm-1處的自動(dòng)峰較強(qiáng)，其它自動(dòng)峰較小或中等。它們的交叉峰均為正;同樣圖4(b)中有5 個(gè)明顯 的 自 動(dòng) 峰，分 別 在1196 cm-1，1215 cm-1，1457 cm-1，1465 cm-1和1491 cm-1。其中1196 cm-1和1215 cm-1處的自動(dòng)峰最強(qiáng)，1491 cm-1處的自動(dòng)峰較小，其它的自動(dòng)峰較強(qiáng)。1457 cm-1和1465 cm-1處的自動(dòng)峰同其它自動(dòng)峰之間的交叉峰為負(fù)，其它自動(dòng)峰之間的交叉峰為正。

圖4 肇香的同步相關(guān)譜

在860 ～1160 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的肇香二維相關(guān)紅外光譜中，942 cm-1的自動(dòng)峰最強(qiáng)，說(shuō)明多糖類(lèi)化合物的糖環(huán)峰熱敏性最高。在1160 ～1510 cm-1范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)紅外譜圖上，1196 cm-1和1215 cm-1的自動(dòng)峰最強(qiáng)也說(shuō)明多糖類(lèi)化合物的C-C-O 和C-OH單健的熱敏性最強(qiáng)，兩個(gè)波段都驗(yàn)證了肇香多糖類(lèi)物質(zhì)熱穩(wěn)定性較其它成分差，因此藥材的長(zhǎng)期保存應(yīng)考慮多糖的分解。

2.2 四種廣藿香的紅外光譜對(duì)比分析

圖5是四種廣藿香的紅外光譜圖。圖中表明，南香的1732 cm-1處峰不明顯，但是它卻有1541 cm-1和1515 cm-1兩個(gè)強(qiáng)度差不多的小峰，而其他三種藿香均只有1515 cm-1處峰且強(qiáng)度要大些;南香的1645 cm-1峰的強(qiáng)度要比其1037 cm-1處峰強(qiáng)度高，而肇香、牌香、湛香的1645 cm-1處峰強(qiáng)度依次減小，相反1037 cm-1處峰強(qiáng)度卻依次增強(qiáng)，很明顯，湛香的1037 cm-1峰強(qiáng)度已經(jīng)高于1645 cm-1峰。

圖5 四種廣藿香的紅外光譜

本研究選擇了主要的10 個(gè)吸收峰進(jìn)行對(duì)比，不同產(chǎn)地廣霍香各個(gè)吸收峰的詳細(xì)對(duì)照表如表1所示。

表1 不同產(chǎn)地廣霍香的紅外吸收峰對(duì)比表

在本研究選擇的10 個(gè)主要吸收峰的對(duì)比中可以明顯地看到，有些峰的吻合性很好，僅有一個(gè)波數(shù)的差異性，如肇香的1378 cm-1、1318 cm-1峰和南香的1378 cm-1、1318 cm-1峰;牌香的1379 cm-1、1319 cm-1峰;湛香的1377 cm-1、1321 cm-1峰。有的主強(qiáng)峰卻差異性較大，如南香在1734 cm-1波數(shù)處為一肩膀峰，沒(méi)有明顯的吸收峰，在1058 cm-1處的吸收峰與其它三種具有明顯的差異性，相差了20多個(gè)波數(shù)。從中不難看出南香的吸收峰與湛香、牌香和肇香具有明顯的差異性。一維紅外光譜驗(yàn)證了南香的品質(zhì)較差。由此可以將南香與其他三種廣藿香區(qū)分開(kāi)來(lái)。但其他三種藿香的差別仍然很小。為此本研究對(duì)其中的850 ～1180 cm-1范圍內(nèi)紅外譜進(jìn)行了二階導(dǎo)數(shù)處理得到二階導(dǎo)數(shù)譜圖6樣，從圖6看出南香的二階導(dǎo)數(shù)譜與其余三種藿香的二階導(dǎo)數(shù)譜是有區(qū)別的，如南香沒(méi)有1059 cm-1處峰等，其余三種藿香的導(dǎo)數(shù)譜仍然是差別比較小，只是在各個(gè)峰的相對(duì)強(qiáng)度上有一些細(xì)微的差別。

圖6所示的不同產(chǎn)地廣霍香各個(gè)吸收峰的詳細(xì)對(duì)照表如表2所示。南香的吸收峰與湛香、牌香和肇香具有明顯的差異性。在本研究選擇的9 個(gè)主要吸收峰的對(duì)比中可以明顯地看到，有些峰的吻合性很好，僅有一個(gè)波數(shù)的差異性，如肇香的1108 cm-1、894 cm-1峰和南香的1107 cm-1、893 cm-1峰、牌香的1109 cm-1、894 cm-1峰，以及湛香的1108 cm-1、894 cm-1峰;有的主強(qiáng)峰卻差異性較大，如南香在1125 cm-1波數(shù)附近為一小峰，同樣在1059 cm-1處的吸收峰與其它三種具有明顯的差異性，相差了20多個(gè)波數(shù)。二階導(dǎo)數(shù)譜進(jìn)一步驗(yàn)證了南香的品質(zhì)較差，不能用來(lái)做藥的說(shuō)法。由此可以將南香與其他三種廣藿香區(qū)分開(kāi)來(lái)。但其他三種藿香的差別仍比較小。為此本研究又進(jìn)行了四種藿香在860 ～1160 cm-1波數(shù)范圍的二維紅外同步相關(guān)等高線(xiàn)圖的比較。四種藿香的二維紅外同步相譜如圖7所示。

圖6 四種廣藿香的二階導(dǎo)數(shù)譜

表2 不同產(chǎn)地廣霍香的二階導(dǎo)數(shù)譜峰對(duì)比表

很明顯，圖7所示的廣霍香中的湛香、牌香和肇香共有6 個(gè)自動(dòng)峰，分別在886 cm-1、947 cm-1、975 cm-1、1000 cm-1、1092 cm-1和1151 cm-1。南香有7 個(gè)自動(dòng)峰，分別在887 cm-1、942 cm-1、974 cm-1、998 cm-1、1037 cm-1、1088 cm-1和1149 cm-1。與四種不同產(chǎn)地廣霍香的一維紅外光譜和二階導(dǎo)數(shù)譜的結(jié)果相一致，進(jìn)一步佐證了與其它三個(gè)產(chǎn)地相比，南香藥材的差異性明顯地不同。

圖7 四種廣藿香的二維紅外同步相關(guān)譜

湛香、牌香和肇香共有6 個(gè)自動(dòng)峰，在前面一維紅外光譜和二階導(dǎo)數(shù)譜分析中，三者的相似度較高，識(shí)別較困難。盡管這三者的二維相關(guān)紅外光譜有一定的相似性，但也能提供各藥材間的指紋特征。各藥材間二維譜的詳細(xì)對(duì)比如表3所示，首先是肇香在940 cm-1和1149 cm-1處的自動(dòng)峰與牌香和湛香的947 cm-1和1151 cm-1處的自動(dòng)峰明顯的不同，肇香在940 cm-1處的自動(dòng)峰最強(qiáng)，而牌香和湛香在947 cm-1處為最強(qiáng)峰，兩者相差了7 個(gè)波數(shù)。對(duì)比中看到最難區(qū)別的應(yīng)是牌香和湛香，它們各自的自動(dòng)峰位置和最強(qiáng)自動(dòng)峰位置幾乎是一樣的，從中也進(jìn)一步說(shuō)明兩者的主體成分和非主題成分同樣有很大的相似性。但是，在高分辨的二維相關(guān)紅外光譜圖上可以觀察到，湛香1151 cm-1處的自動(dòng)峰明顯強(qiáng)于牌香的自動(dòng)峰，另外湛香947 cm-1處的交叉峰也明顯強(qiáng)于牌香的交叉峰。憑借自動(dòng)峰和交叉峰的強(qiáng)弱可以用來(lái)作為鑒別牌香和湛香的依據(jù)。

表3 不同產(chǎn)地廣霍香的二維相關(guān)譜峰對(duì)比表

綜上所述，高分辨的、熱微擾的二維紅外相關(guān)譜可以鑒別四種廣藿香的產(chǎn)地，同時(shí)也可以看到肇香與牌香、湛香的品質(zhì)相近，但不完全相同，品質(zhì)最差的是南香，即海南產(chǎn)的廣藿香。

4 結(jié)論

四種不同產(chǎn)地的廣霍香(南香、湛香、牌香、肇香)的一維紅外光譜和高分辨的二階導(dǎo)數(shù)譜的結(jié)果相一致，確切地佐證了南香藥材與其它三個(gè)產(chǎn)地藥材相比具有明顯的差異性。二維紅外相關(guān)譜表明:肇香在940 cm-1的自動(dòng)峰最強(qiáng)，而牌香和湛香在947 cm-1為最強(qiáng)峰，兩者相差了7 個(gè)波數(shù)。湛香1151 cm-1的自動(dòng)峰明顯強(qiáng)于牌香的自動(dòng)峰，另外湛香947 cm-1的交叉峰也明顯強(qiáng)于牌香的交叉峰。憑借自動(dòng)峰和交叉峰的強(qiáng)弱即可以作為鑒別相似度較大的牌香和湛香的依據(jù)。

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