傅里叶变换红外光谱法应用于中药砂仁真伪鉴别的研究

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摘要:为了直接准确地鉴别砂仁及其伪品的真伪,采用 傅里叶变换红外光谱法 直接测定砂仁及其伪品的红外光谱。结果阳春砂、绿壳砂、海南砂的红外光谱差别不大,而砂仁与其伪品红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜的红外光谱吸收差别较大。对同一批次的不同样品进行了重复性试验,二阶导数 傅里叶变换红外光谱 正峰值的峰位一致率检验结果无显著性差异存在,说明可以采用FTIR法直接、快速、准确地对阳春砂、绿壳砂、海南砂与其伪品红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜进行区别鉴定。

    主题词:砂仁;伪品;鉴别; 傅里叶变换红外光谱法 ;OMNI采样器

    砂仁是我国重要南药之一,为姜科植物阳春砂、海南砂或绿壳砂的干燥成熟果实。其功效为化湿开胃,湿脾止泻,**安胎。用于湿浊中阻,脘痞不饥,脾胃虚寒,呕吐泄泻,妊娠恶阻,胎动不安。砂仁原产于广东省阳春县,为**道地药材。目前市场上流通的商品来源比较复杂,时有伪品出现,近几年在中药材市场上见到的伪品有红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜等。商品中壳砂伪品较少,净砂仁中伪品较多,因均为种子,外形较难区别。为了确保临床用药**有效,质量保证是应解决的实际问题。由于果实类中药含有较高的脂肪油,采用传统的方法如性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别,以及现代仪器薄层色谱、蛋白电泳等均得不到理想的效果。而傅里叶变换红外光谱(FTIR)由于具有指纹特征分析、谱图整体分析、宏观推断分析等特点,适合于分析复杂化学物质组成的稳定性,故成为当今中药质量评价研究领域的前沿课题,引起光谱学界的高度重视。常规的 红外光谱 法需对药材进行分离提取。本文利用 傅里叶变换红外光谱仪 ,借助OMNI采样器直接、快速、准确地测净砂仁及其伪品的不同部位的红外光谱,从红外光谱吸收情况及分子水平上判断出植物果实类中药材砂仁的真伪。

    1 、材料
    阳春砂为姜科植物阳春砂Amomum villosum Lour.的干燥成熟果实、海南砂为姜科植物海南砂仁Amomum longiligulare TLWu的干燥成熟果实、绿壳砂为姜科植物绿壳砂仁Amomum villosum LoutVar xanthioides TLWu et Senjen的干燥成熟果实、红壳砂仁为姜科植物红壳砂仁Amomum aurantiacum HTTsai et SWZhao的果实或种子团、海南假砂仁为姜科植物海南假砂仁Amomum chinense Chun ex TLWu的果实、华山姜为姜科植物华山姜Alpinia chinensis(Ketz)Rosc的果实或种子团、山姜为姜科植物山姜nia japonica(Thunb)Miq.的果实或种子团。所有样品均由中国药品生物制品鉴定所中药标本馆及浙江省金华市药检所提供,并经过金华市药检所中药科及浙江师大植物教研室鉴定。


    1.1、 数据处理

    采用二阶导数转换软件处理红外光谱图;采用SPSS1O0统计软件进行相似性处理,以每隔4/cm为波长区域单位确定对照与同一批次不同样品的二阶导数 傅里叶变换红外光谱 峰位的一致率(在波长区域内两者均有峰位视为峰位一致),用x2(卡方)检验对照与不同样品的峰位一致率和对照重复试验峰位一致率的显著性差异。两尾检验,显著性标准置于0.05


    2 实验方法与结果

    2方法
    采用单面刀分别切取阳春砂、绿壳砂、海南砂、红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜样品内肉及外表皮置于红外光谱仪的采样器中的锗晶片上,直接测定样品的 红外光谱 (横坐标为波数,纵坐标为吸光度)


 

  2结果与分析
 221 3种**净砂仁种仁的 红外光谱 比较
可以看出,在所有的吸收峰中差别不大,阳春砂在饱和C—H键伸缩振动吸收区域有2955.562918.522859.26/cm3个吸收峰,海南砂在2948.152837.04/cm出现了宽峰,而绿壳砂在2924.532853.47/cm出现了双峰。另外,在9701150/cm区域绿壳砂的吸收峰*强,这区域主要是C--O键的伸缩振动,说明绿壳砂的含氧萜类物质如乙酸龙脑酯、芳樟醇等含量相对较高。

    222 3种**净砂仁种皮的红外光谱比较
    红外光谱中可以看出三者区别不大。比较特征的 红外光谱 吸收峰是在1098.381017.09/cm区域的4个吸收峰的强度,三者中绿壳砂的吸收*强,说明与种仁一样,绿壳砂所含有的含氧萜类物质的含量比较高之故。

    22阳春砂与伪品种仁的比较
    可以发现,只有阳春砂在2844.44843.42/cm有吸收峰出现,其他伪品在这两处均无吸收峰出现;而伪品在1 205.54/cm有吸收峰出现,阳春砂在此处则无吸收峰出现,在1205.54/cm峰强稍有区别,此区域的吸收应该是氧原子与不饱和碳原子相连时出现的吸收,由于到目前为止,尚未报道有此类物质存在于砂仁中,说明伪品可能含有O—C sp2键。另外,华山姜及红壳砂在917.32/cm有吸收,这是不饱和碳原子上的取代区域,说明华山姜和红壳砂的端烯单取代物含量较高,而其他均无吸收峰出现。

    22阳春砂与伪品种皮的比较
    ���以看出,阳春砂在950.58/cm有吸收,其他无吸收;阳春砂在1046.651020.79/cm有强度不等的双峰,而其它只出现了单峰,说明阳春砂所含C--O键的化合物种类如乙酸龙脑酯、樟脑等比较多;阳春砂在1201.85/cm几乎无吸收,而其他均有明显的吸收峰出现;阳春砂在1102.08/cm有强吸收,而其他均为弱吸收峰,说明伪品所含萜类物质相对比较高;阳春砂和红壳砂在2844.44/cm有吸收,而其他无吸收峰出现;阳春砂和海南假砂仁在1 342.261316.40/cm出现双峰,而其他为单峰。

    2重复性试验
    我们对同一批次的阳春砂4个样品种仁部位进行了 红外光谱分析 ,结果发现红外光谱吸收峰值基本相同,但峰强则有所差异,这可能是由于所含化学成分相同而含量有所不同之故。由于植物中药材所含成分比较复杂,所以在比较的时候为了使一些不明显的结构信息突出,我们采用了二阶导数 傅里叶变换红外光谱进 行了处理,纵坐标固定为透过率后再进行二阶导数转换,所得二阶导数 FTIR 的横坐标为波数,纵坐标为任意单位。由于20004 000/cm区域的噪音比较大,故取6502000/cm区域的二阶导数傅里叶变换红外光谱吸收峰的数据进行统计学比较,结果为x的平方=0.986P=1.000x的平方=O.000P=1.000x的平方=0.975P=1.000。说明同一批次的阳春砂种仁从二阶导数傅里叶变换 红外光谱的 吸收峰值来看无差异,同时也说明他们含有相同的化学成分。

    3 讨论
    阳春砂、绿壳砂仁、海南砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜均为姜科植物的果实,从各样品的种仁及皮层的红外光谱吸收中可以看出阳春砂、海南砂及绿壳砂比较接近,而与红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜等4种伪品的 红外光谱的

特征吸收差别较大,说明他们之间的主要化学成分有所不同。实验结果表明:阳春砂、海南砂及绿壳砂与其伪品红壳砂仁、海南假砂仁、华山姜及山姜尽管外观较为相似,但其红外光谱差别较大。在红外光谱中,中药材*大的区别是在指纹区(1300-650/cm),可采用 傅里叶变换红外光谱 ,特别是指纹区的吸收对净砂仁种仁及种皮进行直接区别鉴定。

    利用傅 里叶变换红外光谱法 ,借助于OMNI采样器直接测定药材的红外光谱,可以排除萃取法和红外制样时的不确定因素。由于OMNI采样器是点对点直接采样测定,从而提高测定的准确性,这是其它方法所无法比拟的。对于不同的种子类中药材,只要所含组分一定,其
红外光谱的

特征吸收峰也一定,由于 傅里叶变换红外光谱仪 具有较高的分辨率,测定的重复性比其他仪器好,实验结果表明 傅里叶变换红外光谱 直接测定法具有较高的客观性和可重复性。采用FTIR直接对种子类中药材快速地进行真伪鉴定,这将为中药材的生药鉴定进行一次有益的尝试,为生药的红外光谱鉴定提供科学的实验依据。

参 考 文 献
[1] The Pharmacopoeia Committee of PRCChP(中国药典)(2000Vo1I)BeijingChemical Industral Press(北京:化学工业出版社)2000
206
[2]CHEN JuaDING PingXU Xin-chun et al(陈军,丁平,徐新春等)Journal of Chinese Medicinal Materials(中药材)200124(1)18
[3] CHENG Cun-gui(程存归)Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析)200323(2)282


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