全 文 ：书制剂与炮制
收稿日期:2015-03-24; 修订日期:2015-08-18
基金项目:国家自然科学基金(No． 81260608);
云南省自然科学基金(No． 2013FZ150;No． 2013FD066)
作者简介:米丽菊(1990-)，女(汉族)，云南昭通人，云南农业大学硕士研
究生，学士学位，主要从事中药资源开发与利用工作．
* 通讯作者简介:王元忠(1981-)，男(傈僳族)，云南怒江人，云南省农业
科学院药用植物研究所助理研究员，硕士学位，主要从事药用植物资源评
价与利用的研究工作．
* 通讯作者简介:李富生(1968-)，男(汉族)，河南确山人，云南农业大学农学
与生物技术学院教授，博士学位，主要从事植物资源研究与利用研究工作．
红外光谱在滇龙胆干燥方法选择上的应用
米丽菊1，2，张 霁2，赵艳丽2，王元忠2* ，李富生1*
(1．云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201;
2．云南省农业科学院药用植物研究所，云南 昆明 650200)
摘要:目的 筛选滇龙胆的最佳干燥方法。方法 采用傅里叶变换红外光谱法(Fourier transform infrared spectroscopy，FT-
IＲ)结合多元统计分析对晒干(GZCK)、发汗干燥(FZ)、45 ℃烘箱干燥(HZ45)、微波干燥(WZ)及室内阴干(YG)5 种干
燥方法处理的 45 份滇龙胆样品进行分析。结果 精密度、稳定性及重现性试验的匹配值在 99． 33 ～ 99． 90 之间，ＲSD≤
0． 01%，表明该法稳定可靠。谱峰比较发现，晒干处理样品在龙胆苦苷的两个主要特征吸收峰 1 611 和 1 075 cm －1附近
吸光度值比其它干燥处理的高，表明晒干有利于滇龙胆中龙胆苦苷的保留。原始光谱经自动平滑 +自动基线校正 + Nor-
ris平滑(5∶ 5)+二阶求导预处理并进行偏最小二乘判别分析(Partial least square discriminant analysis，PLS － DA)，结果显
示同一干燥处理的样品相对聚集，判别效果较好。谱图检索显示相同干燥方法处理的样品匹配正确率为 93． 3%，表明该
法用于分析不同干燥方法的滇龙胆样品效果较理想。结论 晒干是滇龙胆的最佳干燥方法。该法可直观有效地评价中
药干燥方法的优劣。
关键词:滇龙胆; 干燥方法; 傅里叶变换红外光谱; 谱图检索; 偏最小二乘判别分析
DOI标识:doi:10． 3969 / j． issn． 1008-0805． 2015． 11． 034
中图分类号:Ｒ2 －03;Ｒ283 文献标识码:A 文章编号:1008-0805(2015)11-2656-04
Application of infrared spectroscopy for choosing drying methods of Gentiana rigescens
MI Li － ju1，2，ZHANG Ji2，ZHAO Yan － li2，WANG Yuan － zhong2* ，LI Fu － sheng1*
(1． College of Agronomy and Biotechnology，Yunan Agricultural University，Kunming 650201，China;2． Institute
of Medicinal Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650200，China)
Abstract:Objective To screen the best drying methods of Gentiana rigescens． Methods Fourier transform infrared (FTIＲ)
spectroscopy combined with multivariate analysis was used for analyzing 45 samples of G． rigescens which were treated by five dr-
ying methods including sun － drying，sweating，drying in an oven at 45℃，microwave drying and natural drying in the shade． Ｒe-
sults The matching values of precision，stability and repeatability were from 99． 33% to 99． 90%，and ＲSD was less than 0． 01%，
which showed that the method was stable and reliable． By comparing the spectral peaks，it can be found that the absorbance of sam-
ples processed by sun － drying was higher than that of others at the two main characteristic absorption peaks of gentiopicroside with
the wave number of 1 611 and 1 075 cm －1 ． It indicated that sun － drying made a contribution to maintaining the gentiopicroside of
G． rigescens samples． The original infrared spectra data were preprocessed by automatic smoothing，automatic calibration，Norris
smoothing (5∶ 5)and the second derivative． Then the processed data were used for partial least square discriminant analysis
(PLS － DA)． The results of PLS － DA showed that samples with the same drying methods could be grouped and the classification
of this method was the best． Spectral retrieval results showed the accuracy rate of the same drying samples was 93． 3% ． It could be
used for analyzing G． rigescens with different drying methods and could also reach the desired results． Conclusion Sun － drying was
recognized as the best method of G． rigescens samples． This method can intuitively and effectively evaluate the advantages and dis-
advantages of the drying methods of Chinese medicines．
Key words:Gentiana rigescens; Drying methods; Fourier transform infrared spectroscopy; Spectrogram retrieval; Partial
least square discriminant analysis
中药在早期干预、个性化医疗、联合疗法等方面占据巨大优
势，为改善人体健康、预防和治疗疾病，全世界掀起了开发利用中
药的热潮［1］。中药走向现代化的先决条件是保证质量［2］。其生
产过程的质量控制对保证质量起着至关重要的作用，生产工艺是
保证中药安全、有效、稳定以及质量均一的前提［3］。干燥作为一
个必不可少的工艺过程［4］，在中药材及中药饮片药性形成过程
中占据重要地位，是中药材成为合格商品的重要环节［5］。中药
材的传统干燥方法主要有阴干、晒干、风干和烘干，现代干燥方法
主要有红外干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、热泵干燥等及两种或
两种以上干燥方法结合的联用干燥技术，如微波真空干燥、微波
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真空冷冻干燥、微波远红外干燥等［6］。
中药材中组分多少及含量因干燥方法不同而有差异。Sella-
mi等［7］采用不同干燥方法对月桂叶精油含量和组成进行研究，
结果显示，月桂叶经过常温空气干燥后精油含量最高，为1． 13%，
月桂鲜叶精油含量为 0． 58%;经晒干、烘干和微波干燥处理的甜
叶菊叶 pH和重金属含量不同［8］;采用真空低温干燥能有效保留
罗汉果中的活性成分罗汉果皂苷类［9］;五味子药材经 45 ℃真空
干燥后五味子醇甲和木脂素总量最高，有害成分 5 －羟甲基糠醛
低于检出限［10］;真空带式干燥具有干燥耗时短、干燥样品水分较
低、过氧化氢清除活性高等优点，在三七干燥中效果显著［11］;真
空冷冻干燥是干燥灵芝的合适而有效的方法，有助于从灵芝中获
取多糖［12］;130 ℃烘箱干燥 80 min 有利于丹参根中丹参多酚酸
的形成及抗氧化活性的提高［13］;唐文文等［14］通过晒干、阴干、40
℃烘干和 60 ℃烘干 4 种方法干燥当归药材，发现 40 ℃烘干处理
后其挥发油含量较高，耗时较短;选用真空远红外干燥金银花，耗
时短，绿原酸含量高［15］。干燥方法影响中药活性成分、有害成
分、pH等，进而影响中药质量。因此，中药干燥方法的研究对中
药质量控制具有重要意义。
目前对中药干燥加工方法的分析主要采用高效液相色谱紫
外检测器法［16］、高效液相色谱 －二极管阵列联合超高效液相色
谱 －四级飞行时间串联质谱法［17］、反相高效液相色谱和紫外分
光光度法［18］、顶空固相微萃取 －气相色谱 －质谱法［19］等，这些
方法都存在样品处理复杂、易改变样品、价格昂贵等缺点，不宜推
广应用。傅里叶变换红外光谱具有分析速度快、效率高、成本较
低，操作简便，对操作人员要求不苛刻，重现性好等优点，在中药
材的产地和品种鉴别方面已有较多成功应用的报道，如该法对天
麻产地［20］、当归原材料［21］、不同年生和品种人参叶［22］等的鉴别
研究。
滇龙胆 Gentiana rigescens为龙胆科多年生草本植物，是中药
龙胆基原植物之一［23］。为云南地道药材，主要活性成分为龙胆
苦苷和龙胆碱［24］。药用部位为根及根茎，有泻肝火、健胃、明目
等作用，分布于云南、贵州、四川、广西、湖南等地［25］。随着滇龙
胆市场需求的不断扩大，其数量及质量亟需得到保证;药材最佳
干燥方法的选择和规范是保证滇龙胆质量的重要基础。目前，采
用傅立叶变换红外光谱法结合多元统计分析探讨干燥方法对滇
龙胆中龙胆苦苷的影响并筛选其最佳干燥方法的研究尚未见报
道，本文以晒干为对照，设立烘箱 45 ℃干燥、微波干燥、发汗干燥
和阴干各处理试验，优选滇龙胆的干燥加工方法，为中药加工处
理以及质量控制提供科学依据。
1 仪器与材料
CS101 型电热鼓风干燥箱(浙江余姚温度仪表四厂);60 目
标准筛(浙江上虞市道墟五四仪器厂);FW － 100 型高速万能粉
碎机(天津市华鑫仪器厂);Frontier 型傅里叶变换红外光谱仪
(Perkin Elmer公司)，配备 DTGS 检测器;YP － 2 压片机(上海山
岳科学仪器有限公司)。
供试材料经云南省农业科学院药用植物研究所金航研究员
鉴定为龙胆科植物滇龙胆 Gentiana rigescens Franch． ex Hemsmal
的芦头(统一 1 cm)，凭证标本保存在云南省农业科学院药用植
物研究所标本室。
2 方法与结果
2． 1 样品制备 新鲜样品采收后，抖去泥土和杂质。将样品进行
不同干燥处理，处理方法见表 1，干燥程度均以主根能轻松折断
为宜。将干燥处理后的样品粉碎，过 60 目筛，装入密封袋备用。
采用 KBr(KBr置于烘箱 105 ℃条件下烘 4 h，放入自封袋中，于
干燥器中保存备用，使用时置于红外灯下)压片法，取适量样品
与 KBr(1∶ 100)放入玛瑙研钵中，研磨混匀后通过 YP － 2 压片
机做成透明的 KBr压片，待测。
表 1 样品处理方法
编号 干燥方法 处理方法
GZCK －1 ～ GZCK －9 晒干(GZCK) 于阳光下暴晒至完全干燥
HZ45 －1 ～ HZ45 －9 烘箱干燥(HZ45) 于 45℃烘箱中烘至根完全干燥
WZ －1 ～WZ －9 微波干燥(WZ) 于微波炉中至完全干燥
FZ －1 ～ FZ －9 发汗干燥(FZ)
室内至半干后，于自封袋内闷 3
～ 4 d发汗，使其内部水分向外
蒸发，并凝结成水珠附于药材的
表面，再取出放于室外晾至八九
成干，再于自封袋内闷至药材表
面有水珠附着时取出，最后放于
室外晾至完全干燥
YZ －1 ～ YZ －9 室内阴干(YZ) 于室内晾至完全干燥
2． 2 光谱采集及预处理
2． 2． 1 光谱采集 光谱扫描范围为 4 000 ～ 400 cm －1，累计扫描
次数 16 次，分辨率为 4 cm －1。为防止 KBr压片变白，相对湿度约
为 40%。每个处理做 3 个平行，每个平行做 3 个 KBr压片，共 45
份压片。
2． 2． 2 光谱预处理 原始谱图由 OMNIC 8． 2 分析软件预处理:
①自动平滑 +自动基线校正谱图;②自动平滑 +自动基线校正 +
Norris平滑(5∶ 5)+二阶求导预处理谱图。通过 TQ 8． 6 采用标
准偏差选波段 1 818 ～ 472 cm －1。
2． 3 方法学考察
2． 3． 1 重现性试验 随机选取 1 份样品，相同条件下，按“2． 1”制
备 5 份压片。分别测定，考察重现性。采用 OMNIC 8． 2 软件，以
片 1(C1)建库，进行自动基线校正和 H2O /CO2 修正后，对其余 4
份压片(C2、C3、C4、C5)进行谱图检索，匹配值依次为:99． 52，
99． 50，99． 49，99． 49，ＲSD为 0． 01%，表明方法的重现性良好。
2． 3． 2 精密度试验 按上述方法，制备 1 份压片，连续测定 5 次，
采集光谱数据。以第 1 次测得的谱图(J1)建库，测得谱图匹配值
依次是 99． 89，99． 89，99． 90，99． 88，ＲSD 为 0． 01%，匹配效果最
好，方法的精密度好。
2． 3． 3 稳定性试验 同上所述，制压片 1 份，每隔 10 min 测定一
次，测 5 次，采集光谱数据(每次测完后将片置于红外灯下，以防
变潮)。以第一次测得的谱图(W1)建库，分别对谱图 W2、W3、
W4、W5 进行检索，匹配值均为 99． 33，匹配效果最好，样品在 40
min内稳定。
2． 4 谱图表征及解析 不同干燥方法滇龙胆的平均谱图及其标
峰对照叠加图(已进行自动基线校正、自动平滑及纵坐标同一刻
度显示)见图 1。总体上看，不同干燥处理的谱图峰形及峰位置
相似。滇龙胆的主要特征吸收峰在 3 394，2 925，2 857，1 720，
1 642，1 609，1 508，1 417，1 269，1 071 cm －1附近。3 394 cm －1附
近较宽的谱带吸收峰为 O － H 的伸缩振动峰;2 925 cm －1附近的
吸收峰为 － CH2 的反对称伸缩振动峰，2 857 cm
－1附近微弱的吸
收峰为 － CH2 的对称伸缩振动峰;1 720 cm
－1附近的吸收峰为 C
= O伸缩振动峰;1 642 cm －1附近的吸收峰为 C = C伸缩振动峰;
1 609，1 508 和 1 417 cm －1附近的吸收峰为芳环上 C = C 骨架振
动峰;1 269 cm －1附近的吸收峰为芳香醚 Ar － O的伸缩振动峰、O
－ C － O反对称伸缩振动峰和 O － H弯曲振动峰;1 071 cm －1附近
的吸收峰是 C － O伸缩振动峰。由图 1 可知，在龙胆苦苷的两个
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2015 VOL． 26 NO． 11 时珍国医国药 2015 年第 26 卷第 11 期
主要特征吸收峰 1 611、1 075 cm －1附近，晒干处理的样品吸光度
值远高于其它 4 种干燥处理的样品。
图 1 滇龙胆的红外谱图
2． 5 各干燥处理样品间的相关性 本试验采用 Excel 2007 计算
夹角余弦值，结果见表 2。由表 2 知，样品间夹角余弦值均接近
1，差异不明显，不宜用于滇龙胆干燥方法的评价。
表 2 样品间的夹角余弦值
编号 FZ HZ45 WZ YG GZCK
FZ 1． 000 0 0． 999 7 0． 996 8 0． 996 8 0． 998 4
HZ45 1． 000 0 0． 996 7 0． 997 5 0． 999 2
WZ 1． 000 0 0． 999 0 0． 997 2
YG 1． 000 0 0． 998 6
GZCK 1． 000 0
2． 6 谱图检索 以 OMNIC 8． 2 软件获取各处理样品平均谱图，
以平均谱图为标准谱图建库，利用“谱图分析”项下“谱图检索”
功能分别以平均谱图为标准进行匹配度分析，软件自动得出匹配
值，值越大匹配程度越高。
2． 6． 1 各干燥方法 9 份样品的谱图匹配度分析 按照上述方法，
以各处理样品平均谱图为标准谱图建库，结果见表 3。采用晒
干、发汗、45 ℃烘箱干燥、微波干燥以及室内阴干处理的样品谱
图匹配值分别为:98． 37 ～ 99． 62、97． 23 ～ 98． 51、97． 63 ～ 99． 40、
98． 78 ～ 99． 07 和 97． 61 ～ 99． 56，ＲSD 依次是:0． 40%、0． 46%、
0． 57%、0． 09%和 0． 55%。各干燥处理样品与其自身平均谱图
的匹配效果均为最好，说明同一干燥方法的样品组成成分及含量
差异较小。
2． 6． 2 样品谱图与平均谱图的匹配度分析 为更进一步区分各
干燥处理的样品，每种干燥处理随机抽取 3 份压片，采用 OMNIC
8． 2 软件对各干燥处理样品谱图与对应平均谱图组成的光谱库
进行匹配区分，某一样品谱图与自身平均谱图匹配值最高，则匹
配正确，结果见表 4。其中黑体表示匹配正确，进行该谱图检索
分析的各干燥处理样品中仅有编号为 HZ45 － 9 的样品匹配错
误，错判率为 6． 67%，谱图检索适合于滇龙胆不同干燥方法的筛
选。
表 3 样品的匹配值
编号 匹配值
ＲSD
/%
匹配
效果
编号 匹配值
ＲSD
/%
匹配
效果
FZ －1 97． 23 0． 46 最好 GZCK －6 99． 34 最好
FZ －2 98． 07 最好 GZCK －7 99． 38 最好
FZ －3 97． 75 最好 GZCK －8 99． 49 最好
FZ －4 97． 26 最好 GZCK －9 99． 53 最好
FZ －5 97． 43 最好 WZ －1 98． 94 0． 09 最好
FZ －6 97． 50 最好 WZ －2 98． 92 最好
FZ －7 98． 51 最好 WZ －3 98． 93 最好
FZ －8 98． 11 最好 WZ －4 98． 98 最好
FZ －9 98． 16 最好 WZ －5 99． 03 最好
HZ45 －1 99． 29 0． 57 最好 WZ －6 99． 06 最好
HZ45 －2 99． 38 最好 WZ －7 98． 78 最好
HZ45 －3 97． 63 最好 WZ －8 99． 03 最好
HZ45 －4 99． 39 最好 WZ －9 99． 07 最好
HZ45 －5 99． 40 最好 YG －1 98． 85 0． 55 最好
HZ45 －6 99． 40 最好 YG －2 97． 61 最好
HZ45 －7 99． 31 最好 YG －3 99． 35 最好
HZ45 －8 99． 11 最好 YG －4 99． 08 最好
HZ45 －9 99． 09 最好 YG －5 99． 05 最好
GZCK －1 98． 37 0． 40 最好 YG －6 99． 02 最好
GZCK －2 99． 34 最好 YG －7 99． 10 最好
GZCK －3 99． 40 最好 YG －8 99． 56 最好
GZCK －4 98． 82 最好 YG －9 98． 91 最好
GZCK －5 99． 62 最好
表 4 样品谱图与平均谱图的匹配值
编号 FZ GZCK HZ45 WZ YG
FZ － 3 99． 41 97． 75 98． 46 98． 06 97． 04
FZ － 6 98． 74 97． 70 98． 19 97． 65 97． 15
FZ － 8 98． 83 98． 11 98． 81 98． 61 98． 38
GZCK －3 98． 36 99． 40 99． 27 98． 47 98． 47
GZCK －6 96． 84 99． 34 98． 67 97． 89 98． 61
GZCK －9 97． 48 99． 53 99． 01 98． 04 98． 58
HZ45 － 1 97． 59 98． 88 99． 29 98． 80 98． 80
HZ45 － 6 98． 30 99． 18 99． 40 98． 30 98． 32
HZ45 － 9 97． 98 98． 97 99． 09 99． 07 99． 20*
WZ － 2 98． 51 98． 07 98． 39 98． 92 97． 92
WZ － 5 96． 85 96． 88 97． 05 99． 03 97． 91
WZ － 8 98． 34 98． 50 98． 85 99． 03 98． 50
YG － 3 97． 07 98． 48 98． 31 98． 67 99． 35
YG － 5 97． 96 98． 60 98． 95 97． 65 99． 05
YG － 7 98． 05 98． 72 99． 05 97． 72 99． 10
* 匹配错误
2． 7 PLS － DA分析 PLS － DA是基于 PLS的一种有监督的线性
回归方法，以二进制的类别变量作为 Y变量，构造因素时考虑到
了辅助矩阵以代码形式提供的类成员信息，鉴别能力高［26］。原
始光谱经预处理后导入 SIMCA － P + 10． 0 软件，进行 PLS － DA分
析，结果见图 2。a:自动平滑 +自动基线校正预处理，各干燥处
理样品无法很好的分开，相互重叠在一起;b:自动平滑 +自动基
线校正 + Norris平滑 +二阶求导预处理，分类效果较好，同一干
燥方法的样品一定程度上聚集。
图 2 三维得分散点图
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时珍国医国药 2015 年第 26 卷第 11 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2015 VOL． 26 NO． 11
3 讨论
通过谱峰对比，在龙胆苦苷的两个主要特征吸收峰 1 611 和
1 075 cm －1附近，经发汗干燥、45 ℃烘箱干燥、微波干燥及室内阴
干处理的样品吸光度值比较接近，均低于晒干处理样品的吸光度
值。此结果与郭盛等［27］的研究结果相近，由此推测，晒干更有利
于中药活性成分的保留。但晒干太阳能热值低，温度不易控制，
耗时较长，造成干燥效率低的劣势。为克服晒干的缺陷，可将晒
干与其它干燥方法联合，结合不同干燥方法的优势，逐步解决干
燥过程中的矛盾，在保证中药品质的前提下，降低干燥成本。
相关性比较中，采用夹角余弦值进行相关性分析，结果显示
各组间夹角余弦值比较接近，无法显示不同干燥处理的样品间的
差异，可能是由于指纹图谱峰面积较宽，其次，夹角余弦反映的是
组间的比例关系［28］，而含量差异较大，比例保持不变是可能的。
偏最小二乘判别分析(PLS － DA)的结果表明选用 Norris 平滑 +
二阶求导预处理可以消除噪声，尽可能去除无关的信息变量;另
外，根据其判别结果，相同干燥方法的样品相对聚集在一起，可推
测，同一干燥方法的样品理化性质相似;利用 OMNIC 8． 2 软件进
行谱图检索分析，相同干燥方法的样品与自身所对应干燥方法的
样品匹配正确率为 93． 3%，谱图检索用于分析不同干燥方法的
滇龙胆样品效果较理想。傅里叶变换红外光谱法结合多元统计
分析适用于中药不同干燥方法的筛选。
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2015 VOL． 26 NO． 11 时珍国医国药 2015 年第 26 卷第 11 期