草烏類蒙藥的紅外光譜分析與鑒定＊

蘇都娜，策力木格，松 林，聶 波，圖 雅

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院 通遼 028000；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院 呼和浩特 010110；3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院 北京 100027；4.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥發(fā)展研究中心 北京 100700）

草烏類蒙藥的紅外光譜分析與鑒定＊

蘇都娜1，策力木格2，松 林2，聶 波3，圖 雅4＊＊

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院 通遼 028000；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院 呼和浩特 010110；3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院 北京 100027；4.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥發(fā)展研究中心 北京 100700）

目的：對(duì)蒙藥草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的原藥材及其總生物堿提取物進(jìn)行分析。方法：采用紅外光譜的三級(jí)鑒定方法（紅外光譜、二階導(dǎo)數(shù)譜以及二維相關(guān)譜）進(jìn)行樣品的全成分分析。結(jié)果：草烏根的譜圖與淀粉的標(biāo)準(zhǔn)譜圖相似，出現(xiàn)淀粉特征峰1 155、1 070、1 019 cm-1，故草烏根含有大量淀粉；葉、花、芽含芳香類物質(zhì)較多（1 600 cm-1），糖苷類物質(zhì)（1 050-1 070 cm-1）、酯類物質(zhì)不明顯；草烏花、草烏葉、草烏芽的紅外譜圖中能夠觀察到芳香環(huán)（1 595 cm-1附近）和=C-O（1 262 cm-1附近）有特征吸收，證明三者共有成分為二萜類生物堿。二階導(dǎo)數(shù)譜圖顯示，根在1 712 cm-1（C=O）附近的特征峰明顯強(qiáng)于花、葉和芽，說明根中二萜類生物堿類成分含量高于花、葉和芽；二維譜圖在800-1 300 cm-1處根有6個(gè)自動(dòng)峰1 745、1 650、1 560 （最強(qiáng)）、1 465、1400、1300 cm-1；葉、芽、花相似其自動(dòng)峰有1680、1560（最強(qiáng)）、1465 cm-1。結(jié)論：紅外光譜宏觀指紋技術(shù)可提供大量整體信息，能夠較準(zhǔn)確的把握草烏類藥材的整體質(zhì)量。紅外光譜法和二維相關(guān)光譜提供了大量草烏、草烏花、草烏葉、草烏芽的整體結(jié)構(gòu)信息，驗(yàn)證了4種藥材所含物質(zhì)結(jié)構(gòu)和含量的差異，為今后草烏的系統(tǒng)研究工作奠定基礎(chǔ)。

紅外光譜 二階導(dǎo)數(shù)譜 二維相關(guān)光譜 草烏

蒙藥草烏類藥材指毛茛科植物北烏頭Aconitum kusnezoffii Reichb.的干燥花（蒙藥名：“草烏花”）、芽（蒙藥名：“草烏芽”）、葉（蒙藥名：“草烏葉”）、母根（蒙藥名：“草烏”），均具有殺“粘”、止痛、燥“協(xié)日烏素”之功效，用于“瘟、粘、奇哈、刺痛、結(jié)喉、痧癥、痛風(fēng)、游痛證、關(guān)節(jié)”協(xié)日烏素、風(fēng)濕病、心“赫依”、牙痛等癥，為蒙醫(yī)臨床常用藥[1]。其花、葉、芽不經(jīng)炮制可直接入藥，草烏的主根則須炮制后方可入藥?，F(xiàn)代研究表明，草烏類蒙藥中的雙酯型生物堿類成分既是有毒成分，又是有效成分，因此該類藥材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究尤為重要[2，3]。

近年來，傅里葉變換紅外光譜法（Fourier Transform Infrared Spectrometry，F(xiàn)T-IR）在中藥、民族藥研究中的應(yīng)用受到了越來越多的關(guān)注，該方法具有重現(xiàn)性好，樣品處理方法簡(jiǎn)單，靈敏度高等特點(diǎn)[4-8]。孫素琴等[9-16]采用 FT-IR 和二維相關(guān)紅外技術(shù)已成功地對(duì)多種藥材進(jìn)行了鑒別研究，本實(shí)驗(yàn)采用“紅外光譜三級(jí)鑒別法”（紅外原譜、二階導(dǎo)數(shù)譜及二維相關(guān)譜結(jié)合）對(duì)草烏根、草烏花、草烏葉、草烏芽進(jìn)行紅外光譜分析，旨在為草烏藥材的整體鑒別提供新方法，也為蒙藥材的質(zhì)量控制開辟新途徑。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 主要儀器及其附件

Spectrum GX型 FT-IR紅外光譜儀、DTGS檢測(cè)器（美國(guó)Perkin Elmer公司）：分辨率4 cm-1，測(cè)量范圍：4 000-400 cm-1，掃描信號(hào)累加16次，OPD速度為0.2 cm·s-1，掃描時(shí)實(shí)時(shí)扣除水和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。

1.2 樣品來源及試劑

草烏塊根生品（以下簡(jiǎn)稱“草烏根”）、草烏葉、草烏花、草烏芽藥材于2015年7月采自內(nèi)蒙古通遼市罕山，由內(nèi)蒙古民族大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院布和巴特教授鑒定其基源為毛茛科植物北烏頭Aconitum kusnezoffii Reichb.。實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純。

1.3 樣品制備

將草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽分別干燥、粉碎，各取10 g，分別用堿水乙醇提取，得到總生物堿取物。

將草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽不同部位原藥材和總生物堿提取物采用KBr壓片制樣，測(cè)定紅外光譜圖。

1.4 數(shù)據(jù)處理

二階導(dǎo)數(shù)譜的獲得采用13點(diǎn)平滑；二維紅外相關(guān)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。

圖1 草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的紅外光譜

表1 草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的特征峰峰位

圖2 草烏根與淀粉的紅外光譜

2 結(jié)果與討論

2.1 草烏根、葉、花、芽不同藥用部位的紅外光譜分析

草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的紅外光譜見圖1、表1，本文中出現(xiàn)的“草烏根”均指草烏塊根未經(jīng)炮制的生品。

由圖1可知，花、葉和芽三者的成分接近，與草烏根差別很大。塊根生品中含有大量的淀粉，其紅外光譜與淀粉相似見圖2。在1 700-1 600 cm-1區(qū)域，花、葉和芽的吸收峰與塊根相比波數(shù)更低，說明其中含有更多的芳香環(huán)成分，這與這些部位中揮發(fā)油類、黃酮類等物質(zhì)較多有關(guān)[17]。

在1 300-800cm-1范圍內(nèi)，塊根中淀粉的吸收峰很強(qiáng)，使其它的峰相對(duì)不太明顯；花、葉和芽在這一區(qū)域出峰較多。

草烏根的紅外光譜中，2 928 cm-1對(duì)應(yīng)的是甲基和亞甲基的C-H伸縮振動(dòng)，1 648 cm-1處由C=O伸縮振動(dòng)、C=C伸縮振動(dòng)以及芳香環(huán)和淀粉鏈骨架振動(dòng)等多個(gè)吸收峰重合疊加所致的寬大吸收峰。1 450-1 300cm-1附近的峰為由N-H、C-H等彎曲振動(dòng)引起，同時(shí)觀察到1 243cm-1處C-O-C的特征峰，1 200-900 cm-1之間寬峰對(duì)應(yīng)的是C-O特征吸收。

草烏根中含有較多的淀粉，所以將其與淀粉的紅外光譜放在一起進(jìn)行比較（圖2、表2）。

通過比較草烏根與淀粉的紅外光譜，在草烏根譜圖中看到1 155 cm-1、1 079 cm-1、1 019 cm-1的淀粉的特征峰。

表2 草烏根一維紅外譜圖特征峰指認(rèn)

圖3 草烏根與次烏頭堿的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

圖4 草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜

2.2 草烏根、葉、花、芽不同藥用部位的二階導(dǎo)數(shù)光譜分析

在紅外光譜上除了淀粉的特征峰以外草烏類蒙藥材中其他成分如二萜類生物堿的特征并不明顯。因此，使用二階導(dǎo)數(shù)光譜對(duì)草烏根與次烏頭堿（Hypaconitine）標(biāo)準(zhǔn)品譜圖進(jìn)行比較分析（圖3）。

在二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜中1 648 cm-1附近的重疊峰分解為若干個(gè)單峰，譜圖的分辨率得到提高，不難發(fā)現(xiàn)二者分別在1 727 cm-1和1 710 cm-1處C=O的伸縮振動(dòng)。由于受草烏中其他成分的影響，這兩個(gè)峰的位置會(huì)略微有一些移動(dòng)，如圖3中草烏生品的1 725 cm-1和1 712 cm-1兩個(gè)吸收峰，因此將1 750-1 700cm-1區(qū)間內(nèi)的C=O吸收峰歸屬為草烏中雙酯類生物堿的特征峰（圖4）。

2.3 草烏根、葉、花、芽不同藥用部位的二維相關(guān)光譜分析

二維紅外光譜具有比二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜更高的分辨率，可以提供更多的信息。草烏根二維紅外光譜在1 800-1 300 cm-1波段有3個(gè)明顯的自動(dòng)峰，分別是1 652 cm-1、1 560 cm-1和1 470 cm-1，其中1 560 cm-1相對(duì)強(qiáng)度最強(qiáng)。自動(dòng)峰之間的交叉峰均為正，自動(dòng)峰和交叉峰形成明顯的3×3方陣。1 300-800 cm-1波段原來重疊在一起的吸收峰分解為多個(gè)自動(dòng)峰，如1 220 cm-1、1 197 cm-1、1 145 cm-1、1 096 cm-1、1 025 cm-1、973 cm-1、948 cm-1、936 cm-1和888cm-1，自動(dòng)峰之間的交叉峰也均為正。

圖5為草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的在1 800-800 cm-1區(qū)域的二維紅外光譜。草烏根的二維紅外光譜存在3個(gè)主要的自動(dòng)峰，1 650 cm-1、1 560 cm-1和1 470 cm-1，其中以1 560 cm-1峰最強(qiáng)。自動(dòng)峰和交叉峰形成明顯的3×3的對(duì)稱分布，均為正相關(guān)?；ā⑷~和芽沒有1 650 cm-1，其1 470 cm-1峰也非常弱，可能是因?yàn)? 650 cm-1這個(gè)峰主要來自淀粉的吸收?；?、葉和芽在1 300-800 cm-1區(qū)域的二維紅外光譜與生品也存在明顯不同，有6個(gè)主要的自動(dòng)峰，全部為正相關(guān)，自動(dòng)峰和交叉峰形成的6×6的對(duì)稱分布。

2.4 草烏不同部位醇提物的紅外光譜分析

在乙醇提取物的紅外光譜圖中，3 367 cm-1處羥基O-H伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度明顯降低，表明含羥基的水溶性成分減少，1 714 cm-1處酯羰基C=O吸收峰強(qiáng)度明顯增加，說明了乙醇提取物中基本為酯類成分（圖6）。

2.5 草烏不同部位總生物堿提取物的二階導(dǎo)數(shù)譜圖

二階導(dǎo)數(shù)譜進(jìn)一步提高了譜圖的分辨率，給出了更多信息。從圖7可看出，附近的特征峰體現(xiàn)著苯環(huán)的骨架振動(dòng)相關(guān)的吸收峰（1 600 cm-1，1 514 cm-1，1 495 cm-1和1 467 cm-1）等和1 711 cm-1（=CO）附近均有特征吸收，1 278 cm-1處=C-O吸收峰和1 200-800 cm-1范圍內(nèi)的C-O吸收峰說明了4個(gè)樣品共有的成分為酚苷類化合物，與一維譜圖分析結(jié)果一致。

圖5 草烏根、草烏葉、草烏花、草烏芽的二維紅外光譜

3 結(jié)論

紅外光譜法在復(fù)雜體系樣品研究方面已應(yīng)用了數(shù)十年，在中藥、民族藥等領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用[18-21]。紅外指紋圖“客觀、宏觀、量化”的特點(diǎn)，可以很好地解決傳統(tǒng)學(xué)鑒別方法的主觀性、經(jīng)驗(yàn)性，也可以解決一些色譜方法針對(duì)次生小分子化合物檢識(shí)過于靈敏、特征難以提取的問題，且紅外光譜法具有簡(jiǎn)單、快速、無損、價(jià)廉等特點(diǎn)。因此，紅外光譜法可成為現(xiàn)有藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系中生物學(xué)方法和色譜方法之間的良好橋梁，再結(jié)合HPLC或GC等色譜方法，多種方法互相補(bǔ)充、互相印證，將大大加強(qiáng)中藥標(biāo)準(zhǔn)化的力度。

紅外光譜技術(shù)是一種全成分信息的分析手段，本文采用傅里葉變換紅外光譜法（FT-IR）并結(jié)合二階導(dǎo)數(shù)譜和二維相關(guān)紅外光譜技術(shù)（2D-IR），對(duì)草烏類蒙藥草烏根、葉、花、芽原藥材及總生物堿提取物的紅外光譜圖進(jìn)行了整體的分析。原藥材譜圖顯示，草烏根與淀粉譜圖相似，含有相當(dāng)量的淀粉；葉、花、芽譜三者共有的成分為二萜類生物堿。二階導(dǎo)數(shù)譜圖給出根在1 712 cm-1（C=O）附近特征峰明顯強(qiáng)于花、葉和芽，說明根中二萜類生物堿類成分高于花、葉和芽。綜上所述，紅外光譜宏觀指紋技術(shù)可提供大量整體信息，能夠較準(zhǔn)確地把握草烏類藥材的整體質(zhì)量情況。

圖6 草烏根、葉、芽、花乙醇提物FT-IR圖譜

圖7 草烏根、葉、芽、花醇提物二階導(dǎo)數(shù)光譜圖

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Analysis of Different Parts of Aconitum kusnezoffii Reichb. Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Su Duna1, Ce Li Mu Ge2, Song Lin2, Nie Bo3, Tu Ya4
(1. Mongolian Medicine College, Inner Mongolia University of Nationalities, Tongliao 028000, China; 2. Mongolian Medicine College, Inner Mongolia Medical University, Huhhot 010110, China; 3. Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100027, China; 4. Development Research Center of Traditional Chinese Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China)

The radix, leaf, flower and bud of raw medicinal materials and extraction of total alkaloids of Aconitum kusnezoffii Reichb. were all involved in this investigation. All the compositions from the samples were analyzed through fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) combined with second derivative IR spectroscopy and two-dimensional IR correlation spectroscopy (2D-IR). It was found that the spectra of raw medicinal materials showed that the radix of A. kusnezoffii Reichb. featuring a large quantity of starch was the same as starch with the characteristic peaks at 1,155, 1,070 and 1,019. The leaf, flower and bud contained the similar aromatic hydrocarbons (1,600), glycosides (1,050-1,070), while lipids were not clear. The characteristic peaks of the buds, flowers and leaves were all at 1,595 cm-1(vibration of phenyl framework) and 1,262 cm-1(=C-O). Therefore, it was suggested that the common compound of the three parts be diterpenoid alkaloids. Second derivative IR spectroscopy showed that the characteristic peaks of radix was stronger than those of the flower, leaf and bud at 1,712 cm-1(C=O), which proved that the quantity of characteristic peaks in the radix was larger than those in the flower, leaf and bud. In addition, six autopeaks at 1,745, 1,650, 1,560 (the most strong), 1,465, 1,400, 1,300 were detected from the radix. The similar autopeaks at 1,745, 1,650, 1,560 (the most strong), 1,465, 1,400, 1,300 were found in the leaf, bud and flower. In conclusion, it was demonstrated that the macro-fingerprint infrared spectroscopic identification method provided a large quantity of the comprehensive information and entirely grasped the quality of A. kusnezoffii Reichb. Besides, FTIR and 2D-IR provided massive information of the integral structures of the radix, leaf, flower and bud of A. kusnezoffii Reichb. and verified the differences between the four parts of the herb in physical structure and the contents, laying a foundation for further systematic work.

Infrared spectroscopy, second derivative IR spectroscopy, two-dimensional IR correlation spectroscopy, Aconitum kusnezoffii Reichb.

10.11842/wst.2016.12.025

R284

A

（責(zé)任編輯：馬雅靜，責(zé)任譯審：朱黎婷）

2016-11-15

修回日期：2016-12-13

＊ 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目面上項(xiàng)目（81274192）：基于草烏減毒效應(yīng)的訶子化學(xué)成分及緩和藥性特征的相關(guān)研究，負(fù)責(zé)人：圖雅；國(guó)家自然基金地區(qū)基金項(xiàng)目（81360677）：蒙藥草烏訶子湯炮制品的有效部位與其消化道內(nèi)生物轉(zhuǎn)化的相關(guān)性研究，負(fù)責(zé)人：松林。

＊＊ 通訊作者：圖雅，教授，主要研究方向：民族藥（中藥）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究及相關(guān)政策研究。