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红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价



全 文 :第23卷 第4期 光 散 射 学 报 Vol.23 No.4
2011年12月 THE JOURNAL OF LIGHT SCATTERING  Dec.2011
收稿日期:2011-07-28;收修改稿日期:2011-08-23
基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(2006BS03047)
作者简介:康玉秋(1986-),女,山东聊城人,硕士研究生,研究方向为中药质量控制与资源研究.
通讯作者:郭庆梅(1968-),女,山东聊城人,教授,博士,主要从事中药质量控制与资源的研究.E-mail:qmguo@sina.com
文章编号:1004-5929(2011)04-0387-09
红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价
康玉秋1,郭庆梅1*,赵启韬2,周凤琴1,孙素琴3
(1.山东中医药大学药学院,济南市250355;
2.山东中医药大学基础医学院,济南市250355;
3.清华大学化学系,北京市100084)
摘 要:采用傅里叶变换红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴别法对贮藏白花丹参的根、茎、
叶、花等部位及各部位的水溶性提取物、脂溶性提取物进行分析与评价研究。结果表明,贮藏5年各部位
与当年采收的同部位的一维光谱非常相似,但二阶导数谱中峰位和峰强的差异明显。1800~1350cm-1范
围内的二维相关谱中,当年的根和花的自动峰数目多于贮藏5年的,而当年的茎和叶中自动峰数目少于贮
藏5年的。不同部位水溶性提取物和脂溶性提取物的分析结果进一步明确了白花丹参经贮藏5年后其主
体化学成分基本未变,但各成分的含量略有不同。可见红外光谱三级鉴别法为贮藏后药材的细微差异分
析和评价提供了一种快速、全面和客观的方法和手段。
关键词:白花丹参;贮藏;水溶性提取物;脂溶性提取物;红外光谱三级鉴别
中图分类号:O657.3   文献标识码:A
Analysis and Evaluation of Storage Time on the Quality of Different
Parts of Salvia miltiorrhiza f.albaby Tri-steps Infrared
Macro-fingerprint Method
KANG Yu-qiu1,GUO Qing-mei 1*,ZHAO Qi-tao1,ZHOU Feng-qin1,SUN Su-qin2
(1.School of Pharmaceutical science,Shandong University of Traditional
Chinese Medicine,Jinan250355,China;
2.School of basic Medicine,Shandong University of Traditional
Chinese Medicine,Jinan,250355,China;
3.Department of Chemistry,Tsinghua University,Beijing100084,China)
Abstract:The Tri-Step identification technique including Fourier Transform Infrared Spec-
troscopy(FTIR),Secondary Derivative IR Spectra and Two-dimensional Correlation Spec-
troscopy(2D-IR)was applied to analyze and evaluate the effect of storage time on the dif-
ferent parts of Salvia miltiorrhizaf.alba.The crude drugs of Salvia miltiorrhizaf.alba
and their different extracts of the root,stem,leaf and flower were al referred.Similar re-
sults were obtained from single dimensional FTIR for the different parts of Salvia miltior-
rhiza f.albastored different time,while the shape and intensity of the peaks in the sec-
ondary derivative IR spectra of the different parts showed distinct differences.In the 2D-
DOI:10.13883/j.issn1004-5929.2011.04.013
光  散  射  学  报  第23卷
IR related spectrum range of 1800~1350cm-1,the number of autopeaks in root and flow-
er stored 0years were more than that stored 5years,while number of autopeaks in stem
and leaf stored 0years were less than that stored 5years.The spectra of water-soluble ex-
tracts and ethanol-soluble extracts from different parts of Salvia miltiorrhiza f.alba
stored different time was analyzed,and results showed that the main compounds remained
invariant,while the percentages of constituents were different.Therefore,Tri-Step iden-
tification technique was an express and comprehensive approach to analyze and evaluate the
imperceptible differences among different parts of the medicinal herbs stored for years ob-
jectively.
Key words:Salvia miltiorrhiza f.alba;storage time;water-soluble extracts;ethanol-solu-
ble extracts;Tri-Step identification method
1 引言
白花丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.f.al-
ba C.Y.Wu.et H.W.Li)为唇形科植物丹参
(Salvia miltiorrhiza Bge.)的白花变型。现代
药理证明,白花丹参对心血管作用显著,特别是
对血栓性脉管炎有特别疗效。但由于分布较少,
已被列为珍稀濒危药用植物[1]。为更好地利用
白花丹参这一资源,人们应用各种手段对白花丹
参不同部位的化学成分和药理作用进行了很多
研究[2-6],如齐永秀等对白花丹参不同部位的微
量元素进行了分析比较,认为其茎叶具有一定的
应用价值[2]。杭亮等采用紫外分光光度法、比色
法和高效液相色谱法分析了白花丹参和丹参中
根、茎、叶、花各部位有效成分分布特征[3]。王鹏
等对其不同部位化学成分的红外光谱进行了研
究[4]。但是药材在贮存过程中,受温度、湿度、方
法等因素的影响,其内在质量会发生一定的变
化,从而影响中药的临床疗效。本文采用红外光
谱法结合二维相关分析法,以采收当年的白花丹
参为对照,对贮藏5年的白花丹参各部位的原药
材、水溶性提取物和脂溶性提取物进行了研究,
旨为探讨贮藏时间对白花丹参化学成分及药材
质量的影响。
2 实验部分
2.1 样品来源及制备
样品采自山东莱芜丹参种植基地,原植物经
山东中医药大学周凤琴教授鉴定为唇形科植物
白花丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.f.alba C.
Y.Wu.et H.W.Li)。样品干燥后放置编织袋
中,常温保存。
粉末:分别取当年采收和贮藏5年的白花丹
参根、茎、叶、花各部位原药材,粉碎,过200目
筛。
提取物:取当年采收和贮藏5年的白花丹参
各部位药材粉末(过40目筛)0.15g,精密称定。
置具塞锥形瓶中,精密吸取甲醇25mL,置电子
天平称定重量,水浴加热回流1h,摇匀,滤过,蒸
干,即得脂溶性提取物;取不同年限的白花丹参
各部位药材粉末(过40目筛)0.1g,精密称定,
置具塞锥形瓶中,精密加入75%甲醇25mL,称
定重量,水浴加热回流1h,取出,摇匀,滤过,蒸
干,即得水溶性提取物。
应用溴化钾压片法进行压片测定。
2.2 实验仪器及实验条件
Spectrum One型傅里叶变换红外光谱仪
(PerkinElmer公司生产),DTGS检测器,分辨
率4cm-1,测量范围为4000~400cm-1,扫描信
号累加16次,OPD速度为0.2cm-1/s,扫描时
实时扣除水和CO2 的干扰。CKW-Ⅱ型程序升
温仪(北京市朝阳自动化仪表厂),Portable Con-
troler可编程温度控制单元(50-886型 Love
Control公司)。控温范围:50~120℃,升温速
度:2℃/min。
通过Perkin-Elemer公司Spectrum v3.02
操作软件得到红外光谱图和二阶导数谱图;应用
清华大学自行设计的二维相关分析软件对动态
光谱图分析处理得到相应的二维红外光谱图。
883
第4期 康玉秋:红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价
3 结果与讨论
3.1 不同贮藏年限的白花丹参不同部位粉末的
红外光谱三级鉴别
3.1.1 不同贮藏年限的白花丹参不同部位粉末
的红外光谱分析
图1所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位原药材的红外光谱图(4000~400cm-1)。
由图1可看出不同年限的白花丹参各部位的傅
里叶红外光谱十分相似,利用Spectrum v5.02
软件的compare功能计算当年和贮藏5年的白
花丹参根、茎、叶、花的相似系数分别为0.9733、
0.9542、0.9797、0.9776,虽贮藏年限不同,但相
似度较大,仅1750~1200cm-1区域内的吸收峰
的峰形、相对峰强度有细微差别。对各谱峰进行
分析:1637cm-1可能包含共轭羰基C=O的伸
缩振动吸收以及苯环的骨架振动吸收峰;1531
(1528)cm-1为芳香化合物骨架振动吸收峰;
1415(1416)cm-1为C-O的伸缩振动吸收峰;
1371(1373)cm-1为 C-H 弯曲振动吸收峰;
1300~950cm-1主要为各类C-O伸缩振动吸
收峰。
Fig.1 FT-IR spectra of different parts of Salvia
miltiorrhizaf.albastored for different years
(4000~400cm-1)
a.root stored 5years,b.root stored 0
years,c.stem stored 5years,d.stem stored
0years,e.leaf stored 5years,f.leaf stored
0years,g.flower stored 5years,h.flower
stored 0years
3.1.2 不同贮藏年限的白花丹参不同部位粉末
的二阶导数谱图分析
  二阶导数谱图可以放大谱图的特征,图2所
示为不同贮藏年限的白花丹参不同部位原药材
的二阶导数红外光谱(1800~800cm-1)。根、
茎、叶、花中的共有峰有1691cm-1附近的羰基
C=O 的伸缩振动吸收峰,1593cm-1、1510
cm-1、1453cm-1附近的苯环骨架振动吸收峰,
1287cm-1、1263cm-1附近的C-O伸缩振动吸
收峰,1164cm-1、1107cm-1、1074cm-1、1054
cm-1、986cm-1附近的糖类成分特征吸收峰,及
1318cm-1附近的C-H伸缩振动吸收峰。通过
对比当年的和贮藏5年的白花丹参各部位,发现
各吸收峰的峰位变化不大,但峰形、峰相对强度
均有较大不同,推测由于贮藏年限不同,白花丹
参各成分相对含量有所变化。
Fig.2 Secondary derivative IR spectra of different
parts of Salvia miltiorrhizaf.albastored for
different years(1800~800cm-1)
a.root stored 5years,b.root stored 0years,
c.stem stored 5years,d.stem stored 0
years,e.leaf stored 5years,f.leaf stored 0
years,g.flower stored 5years,h.flower
stored 0years
3.1.3 不同贮藏年限的白花丹参不同部位原药
材的二维谱图分析
  二维红外光谱法是对一系列动态红外光谱
进行数学分析,不仅提高了红外谱图的分辨率,
而且提供了基团之间相关性的详细结构信息,可
983
光  散  射  学  报  第23卷
用于鉴别和研究物质成分或基团之间的相互作
用[7]。图3所示为不同贮藏年限的白花丹参不
同部位原药材的二维谱图(1750cm-1~1170
cm-1);自动峰及其形成交叉峰的位置、相对强
度比较见表1。由图3和表1可知,不同贮藏年
限、同一部位药材粉末的自动峰及其形成交叉峰
的位置比较接近,当年药材自动峰数目或多于贮
藏5年的(根和花),或少于贮藏5年(茎和叶);
且相应位置的峰强也有变化,说明其主要热敏性
成分类似,经过贮藏其成分含量发生了相对变
化。
Fig.3 2D correlation spectra of different parts of Salvia miltiorrhiza f.alba
stored for different years(1750 cm-1~1170 cm-1)
Table 1 The autopeaks in 2Dcorrelation spectra of different parts of Salvia miltiorrhiza f.alba
stored for different years(cm-1)
样品 自动峰(峰强度由强到弱排列) 备注
5年的根 1590,1628,1218,1458  1218,1458与其他峰形成负交叉峰
当年的根 1580,1198,1221,1460,1658  1198与其他峰形成负交叉峰
5年的茎 1219,1645,1598,1495,1725,1308  1219,1308,1495分别与1598,1645,1725处的自动峰形成负交叉峰
当年的茎 1597,1638,1218,1500,1721  1218,1500分别与1597,1638和1721处的自动峰形成负交叉峰
5年的叶 1582,1560,1652,1217,1418,1451,1499  1217与其他峰形成负交叉峰
当年的叶 1580,1560,1635,1214,1409  1214与其他峰形成负交叉峰
5年的花 1647,1222,1447,1419  1222与其他峰形成负交叉峰
当年的花 1589,1648,1217,1449,1470,1509  1217cm-1,1509cm-1与其它自动峰形成负交叉峰
  二维相关红外谱图可以进一步放大一维红
外图中的差异,提取出不同贮藏年限的白花丹参
药材的指纹性,为研究白花丹参有效成分提供有
益的信息。
3.2 不同贮藏年限的白花丹参不同部位水溶性
提取物的红外光谱三级鉴别
  由于药材中存在难溶和不溶性物质,对一些
较微量的活性化学成分有掩盖作用。为此,进一
步分析了不同贮藏年限白花丹参不同部位的提
093
第4期 康玉秋:红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价
取物的三级指纹特征。
3.2.1 不同贮藏年限的白花丹参不同部位水溶
性提取物的红外光谱分析
  图4所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位水溶性提取物的红外光谱图(4000~400
cm-1),利用Spectrum v5.02软件的compare功
能计算当年和贮藏5年的白花丹参根、茎、叶、花
的水溶性提取物的相似系数分别为0.9224、0.
8834、0.9576、0.9348。其中1608(1614)cm-1
~1411(1412)cm-1为苯环骨架振动吸收峰;
1146(1143)cm-1、1051cm-1、997cm-1等吸收
峰为水苏糖的C-O伸缩振动吸收峰,主峰为
1051cm-1,两侧辅峰 1143cm-1、997cm-1;
1692cm-1为羰基C=O的伸缩振动吸收峰。不
同部位、不同贮存年限的白花丹参水溶性提取物
的红外光谱中,其不同主要表现在吸收峰的相对
强度有差别,说明其化学成分并未发生变化,只
是组成比例发生了相应的变化。
Fig.4 FT-IR spectra of water-soluble extracts of dif-
ferent parts of Salvia miltiorrhiza f.alba
stored for different years(4000~400 cm-1)
a.root stored 5 years,b.root stored 0years,
c.stem stored 5 years,d.stem stored 0years,
e.leaf stored 5 years,f.leaf stored 0years,
g.flower stored 5 years,h.flower stored 0
years
3.2.2 不同贮藏年限白花丹参不同部位水溶性
提取物的二阶导数谱图分析
  图5所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位水溶性提取物的二阶导数红外光谱(1800~
Fig.5 Secondary derivative IR spectra of water-solu-
ble extracts of different parts of Salvia milti-
orrhiza f.albastored for different years(1800
~800cm-1)
a.root stored 5years,b.root stored 0years,
c.stem stored 5years,d.stem stored 0years,
e.leaf stored 5years,f.leaf stored 0years,
g.flower stored 5years,h.flower stored 0
years
800cm-1)。根、茎、叶、花中均具有1612cm-1、
1510cm-1、1454cm-1附近的苯环骨架振动吸收
峰,1289cm-1、1263cm-1附近的C-O伸缩振
动吸收峰,1159cm-1、1078cm-1、1046cm-1、
996cm-1、801cm-1附近的糖类成分特征吸收
峰,1118cm-1附近有相对强度不同的吸收峰。
不同之处在于,当年的茎、叶、花和贮藏5年的花
在1746cm-1、1689cm-1附近有羰基C=O的伸
缩振动吸收峰,当年的根的羰基C=O的伸缩振
动吸收峰则在1671cm-1附近;贮藏5年的根、
茎、叶中羰基 C=O的吸收峰不明显;且1384
cm-1处C-H伸缩振动吸收峰的相对强度有明
显变化,其强度依次为当年的叶>当年的花>当
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光  散  射  学  报  第23卷
年的根>贮存5年的茎>贮存5年的根,当年的
茎和贮藏5年的叶、花则在此处无明显吸收峰。
糖类成分特征吸收峰的不同表现为,当年的白花
丹参各部位明显大于贮藏5年的白花丹参各部
位;在1118cm-1处当年根的水溶性提取物峰强
最小,其次为贮藏5年的根,不同年限的茎、叶、
花中均为尖锐强峰。
3.2.3 不同贮藏年限的白花丹参不同部位水溶
性提取物的二维谱图分析
  图6所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位水溶性提取物的二维谱图(1800cm-1~
1350cm-1);自动峰及其形成交叉峰的位置、相
对强度比较见表2。可以看出当年的白花丹参
各部位的水溶性提取物中的自动峰数均大于或
等于贮藏5年的同一部位,并且强峰的峰位变化
不大,说明各部位的水溶性提取物中主要热敏性
成分类似,经过贮藏成分相对含量可能发生了变
化。
Fig.6 2Dcorrelation spectra of water-soluble extracts of different parts of Salvia miltiorrhiza f.albastored
for different years(1800cm-1~1350cm-1)
Table 2 The autopeaks in 2Dcorrelation spectra of water-soluble extracts from different parts of
Salvia miltiorrhiza f.albastored for different years(cm-1)
样品 自动峰(峰强度由强到弱排列) 备注
5年的根 1578,1462,1536,1417,1668,1749  1749与其他峰形成负交叉峰
当年的根 1592,1467,1750,1389,1510,1542,1700 所有交叉峰均为正
5年的茎 1560,1461,1419 所有交叉峰均为正
当年的茎 1581,1472,1541,1759,1691,1411  1511,1759与其它自动峰形成的交叉峰均为负峰
5年的叶 1560,1529,1408,1461,1680 所有交叉峰均为正
当年的叶 1558,1407,1532,1466,1655,1747  1655,1747与其它自动峰形成的交叉峰均为负峰
5年的花 1568,1751,1466,1528,1419,1689  1751与其他峰形成负交叉峰
当年的花 1567,1466,1540,1419,1751,1661  1751与其他峰形成负交叉峰
293
第4期 康玉秋:红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价
3.3 不同贮藏年限的白花丹参不同部位脂溶性
提取物的红外光谱三级鉴别
3.3.1 不同贮藏年限的白花丹参不同部位脂溶
性提取物的红外光谱分析
  图7所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
Fig.7 FT-IR spectra of ethanol-soluble extracts of
different parts of Salvia miltiorrhiza f.alba
stored for different years(4000~400cm-1)
a.root stored 5years,b.root stored 0years,
c.stem stored 5years,d.stem stored 0
years,e.leaf stored 5years,f.leaf stored 0
years,g.flower stored 5years,h.flower
stored 0years
部位脂溶性提取物的红外光谱图(4000~400
cm-1),利用Spectrum v5.02软件的compare功
能计算当年和贮藏5年的白花丹参根、茎、叶、花
的脂溶性提取物的相似系数分别为0.9379、
0.9733、0.9559、0.8385。两种贮藏年限白花丹
参各部位的脂溶性提取物红外光谱图中,均有丹
参酮类成分的1609(1614)cm-1~1410(1412)
cm-1苯环骨架振动吸收峰,但贮藏5年的白花
丹参各部位的吸收峰在1609(1614)cm-1~1410
(1412)cm-1范围内的相对峰强度均强于当年各
部位的峰强度,据推测是由于贮藏时间较久,其
中所含的其他成分有所转化分解,含量减少,使
得丹参酮类成分的吸收峰在谱图中较为明显。
不同贮藏年限茎和叶的脂溶性提取物中还出现
了1692cm-1的羰基C=O的伸缩振动吸收峰,
而根和花中此处没有明显的吸收峰。
3.3.2 不同贮藏年限的白花丹参不同部位脂溶
性提取物的二阶导数谱图分析
  图8所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位脂溶性提取物的二阶导数红外光谱(1800~
Fig.8 Secondary derivative IR spectra of ethanol-sol-
uble extracts of different parts of Salvia milti-
orrhiza f.alba stored for different years
(1800~800cm-1)
a.root stored 5years,b.root stored 0years,
c.stem stored 5years,d.stem stored 0years,
e.leaf stored 5years,f.leaf stored 0years,
g.flower stored 5years,h.flower stored 0
years
800cm-1)。不同贮藏年限的根、茎、叶、花脂溶
性提取物的二阶导数红外光谱比较相似。各个
部位只在少数峰位的相对强度上有所差异,这表
明虽经5年的贮藏,但白花丹参中的脂溶性的主
体成分变化不大,只是在含量上有所改变。主要
不同为:当年的根在1671cm-1、1351cm-1处有
较强的吸收峰;贮藏5年的根在这两处的吸收较
弱。当年的茎在1768cm-1、1746cm-1处的羰
基C=O的吸收峰最强,1509cm-1峰为一尖锐
中强峰;而贮藏5年的茎在1469cm-1峰最强,
1509cm-1 处 的 峰 强 较 弱。当 年 叶 中 1746
cm-1、1384cm-1和1287cm-1为最强峰,并且在
1255cm-1处有一弱吸收峰;而贮藏5年的叶中
1687cm-1和1287cm-1峰为最强峰,1255cm-1
处无明显吸收峰。当年的花在1746cm-1处有
明显吸收峰,1384cm-1处的吸收峰相对强度最
强;而贮藏5年的花在1495cm-1处有一尖锐吸
393
光  散  射  学  报  第23卷
收峰。
3.3.3 不同贮藏年限的白花丹参不同部位脂溶
性提取物的二维谱图分析
  图9所示为不同贮藏年限的白花丹参不同
部位脂溶性提取物的二维谱图(1800cm-1~
1350cm-1);自动峰及其形成交叉峰的位置、相
对强度比较见表3。可以看出当年的白花丹参
各部位的脂溶性提取物中的自动峰数均多于或
等于贮藏5年的同一部位,并且相对强度较强的
峰位变化不大;说明各部位的脂溶性提取物中主
要热敏性成分类似,经过贮藏成分相对含量可能
发生了变化。
Fig.9 2Dcorrelation spectra of ethanol-soluble extracts of different parts of Salvia miltiorrhizaf.albastored
for different years(1800cm-1~1350cm-1)
Table 3 The autopeaks in 2Dcorrelation spectra of ethanol-soluble extracts of different parts of
Salvia miltiorrhiza f.albastored for different years(cm-1)
样品 自动峰(峰强度由强到弱排列) 备注
5年的根 1580,1468,1539,1421,1746,1670  1746与其它峰形成负交叉峰
当年的根 1588,1459,1658,1750,1387,1512  1387、1512和1750的自动峰与其它自动峰形成均为负交叉峰
5年的茎 1578,1748,1359,1472,1508,1689  1748与1359、1472、1578的形成负交叉峰
当年的茎 1568,1539,1362,1471,1670,1422,1762  1762与其它峰形成负交叉峰
5年的叶 1570,1529,1462,1408,1759,1686  1759与其它峰形成负交叉峰
当年的叶 1405,1448,1470,1528,1580,1691,1749  1749与与其它峰形成负交叉峰
5年的花 1571,1539,1408,1468,1669 交叉峰均为正
当年的花 1649,1630,1586,1458,1538,1421 交叉峰均为正
4 小结
通过傅里叶红外光谱、二阶导数和同步二维
相关红外光谱三级鉴别法,对当年的和贮藏5年
的白花丹参各部位根、茎、叶和花的原药材、水溶
性提取物和脂溶性提取物分别进行分析,发现傅
里叶红外光谱图中,贮藏5年与当年的白花丹参
相同部位的差异性很小;而经二阶导数光谱和二
493
第4期 康玉秋:红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价
维相关红外光谱对官能团信息的放大,可以根据
峰强和峰形的不同辨别出不同贮藏年限的白花
丹参的根、茎、叶和花各部位,说明经贮藏后白花
丹参的主体化学成分基本未变,但各成分的含量
略有不同。据此可以进行下一步的化学成分变
化的具体分析。通过本实验对比发现,红外光谱
技术能快速、直接、宏观地鉴别中药材,为化学成
分的进一步分析提供参考。
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