全 文 ：第 二 军 医 大 学 学 报
A e ad J S
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5 5 4
·
· 实脸研究 ·
2 0种金丝桃属植物的近红外漫反射光谱法鉴别
朱 斌 ` ’ ,郑清明 2 , 秦路平 2 , 郑汉 臣 2 ,年 华 2 ,刘荔荔 `
l(
. 第二军 医大学药学院药物分析测试中心 , 上海 20 0 4 3 3 ; 2 药学院生药学教研室 )
仁摘要〕 为了建立 近红外漫反射光谱快速 鉴别金丝桃属 药用植物 的方法 , 本实验采用聚 类分析方法对金丝桃 同属 2 0 种植 物
进行定 性鉴别 。 结果表明 , 本方法有效 、 简便 、 快速 、低 消耗 , 可用于属内不 同种药材的鉴别与质量控制 。
仁关键词 ] 金丝桃 属 ;近红外漫反射光谱 ; 聚类分析
「中图分 类号刁 R 2 8 2 . 7 1 0 . 3 「文献标识码几 B 「文章编号刁 0 2 5 8一 8 7 9X ( 2 0 0 3 ) 0 4 一 0 4 5 5 一 0 2
Id e n t i f i c a t i o n o f 2 0 s P e e i e s yH P
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[ K E Y WO R D S ] 产乃沪e r i o u m ; n e a r 一 in f r a r e d d if f u s e r e f le e t a n e e s p e e t r o l二 e t r y ; e lu s t e r i n g a n a ly s i s
〔_ A e a d J S e c M i l M e d U n iv , 2 0 0 3 , 2 4 ( 4 ) : 4 5 5一 4 5 6 ]
金丝桃属 “ 丈炉er io m )植物中有多种可作药用 , 具有抗
菌消炎 、 收敛止血等功效 , 其模式植物贯叶连翘很早在欧洲
被用于镇静 、抗 抑郁和其他中枢神经系统疾病 l[, 2〕 。 由于该属
植物药用品种较多 , 品质参差不齐 , 使临床用药因品种混淆
而致质量和疗效不稳定 , 因此有必要建立一种快速 、 简便的
药材鉴别分类方法 。 本实验采用近红外漫反射光谱 ( ne a卜 in -
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d d i f f u s e r e f l e e t a n e e s p e e t r o m e t r y
,
N IR D R s )技术结合
聚类分析对金丝桃属 20 种植物进行鉴别研究 。
材料和方法
1
.
1 仪 器与样品 V E C T O R 22/ N 傅立 叶变换近红外光谱
仪 (德国 B ur k er 公 司 ) , 金丝桃属的 20 种植物 (其中 15 种为
药用 ;地耳草不同产地样品 4 个 、 挺茎遍地金不 同产地样品
2 个共 24 个样品 ) , 标本 由郑清明从全 国各地 采集得到 , 并
经第二军 医大学药学院生药教研室郑汉臣教授鉴定 。 其聚类
图编号及采集地点为 : 1 . 0 , 金丝桃 ( H . m on o gy nu m ) , 第二
军医大学药圃 ; 2 . 0 , 展曹金丝桃 (H . la n c a s t e r i ) ,贵州兴义 ;
3
. 。 , 川滇金丝桃 (H . fo r es lt ) , 云南大理 ; 4 . 0 , 贵州金丝桃
(H
.
k o卿 t e h e o u e n s e ) , 贵阳青岩 ; 5 . 0 , 美丽 金丝 桃 ( H . be l -
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, 云南大理 ; 6 . 0 , 西南金丝桃 (月 . 人e n 即 i
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, 云 南 大 理 ; 7 . 0 , 弯 尊 金 丝 桃 ( H .
c u阳 i s eP a l u m ) , 云 南 大 理 ; 8 . 0 , 尖 曹 金 丝 桃 ( 万 .
a’ 从 os eP al u m ) , 云 南 大 理 ; 9 . 。 , 近 无 柄 金 丝 桃 ( H .
s u b s e s s i l。 ) , 云南大理 ; 1 0 . 0 , 黄花香 ( H . b e a n i i ) , 云南大理 ;
1
.
0
, 金丝梅 ( H . p at ul u 阴 ) , 上海翔殷路 ; 1 2 . 。 , 无柄金丝桃
(月 . a u g u s t i o i i ) , 贵州镇宁 ; 1 3 . 0 , 黄海棠 ( H . a s cy r o 、 ) , 贵州
兴义 ; 1 4 . 0一 1 7 . 0 , 地耳草 ( H . 川p o n i c u m ) , 贵阳乌当 、 贵州
兴义 、 江西高安 、 贵州黔陶 ; 18 . 。 , 遍地金 ( 1 . w心ht ia n u m ) ,
贵州兴义 ; 1 9 . 0 、 2 0 . 0 ,挺茎遍地金 〔万 . el do eo id e , ) , 云南大
理 、 贵州兴 义 ; 2 1 . 0 , 云 南 小连翘 ( H . P e t iol o l a t u m , u占sP
夕 u n n a n e n s e ) , 云南大理 ; 2 2 . 0 , 扬子小连翘 ( H . af b e r i ) ,贵阳
市郊 ; 2 3 . 0 , 元宝草 ( H . 、 a ” 功 s o n i i ) , 江西高安 ; 2 4 . 0 , 贯叶连
翘 (H . eP for ar ut m ) ,贵州镇宁 。
1
.
2 实验条 件 测定方式 : 积分球漫反射 , 扫描次数 : 64
次 , 扫描范围 : 3 7 0 0一 2 0 0 0 e m 一 ` ,分辨率 : 4 。m 一 ’ 。
1
.
3 实验 方法 药材经 40 ℃烘干 12 h ,粉碎 , 过 80 目筛 ,
取约 2 9 置测量杯中 , 以金箔为参比 , 按实验条件进行扫描 ,
每个样品重复测 定 5 次 ,求平均光谱 。
1
.
4 数据 处理 原谱处理 : 21 点平滑后 求一阶导数 、 25 点
平滑后求二阶导数 ,用 O P U S I/ N D E N T 定性分析软件进行
聚类分析 , 预处理方法 : V e e t o r N o r m a li z a t io n , 聚类方法 :
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。
结 果
2
.
1 不 同种金 丝桃药材的 N IR D R S 金丝桃及属内植物为
根茎 和果实类药材 ,其根茎 、果实中除含有大量的纤维素 、 淀
粉等外 , 金丝桃属植物的化学成分比较复杂 , 主要是一些黄
蓦金项 目〕 上海市科学技术发展基金资助项 目 ( 9 8 4 41 9 0 6 ) .
作者简介〕 朱 斌 (1 97 4一 ) ,男 (汉族 ) ,硕士 , 药师 .
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45 6
. 第 二军 医大学学报 2 0 0 3年 4月 , 第 2 4 卷
酮类 、 苯并葱醒类及 间苯三酚类化合物川 , 这 些化合物中都
有能产生近红外吸收的 C 一 H 、 0 一H 和 N 一 H 键 , 由于种的不同
及生长环境条件的影响 , 不同种 和不同产地的样 品中化学成
分存在差异 , 因而其 N IR 光谱也不尽相 同 , 这种 差异性 使得
将 N I R S 技术应用 于其分类成为可能 。 金丝桃属 N IR D R S 的
一阶导数光谱见图 1 。
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贯叶连翘组 的扬子小 连翘与贯叶连翘 、 云南小连翘聚为 一
类 , 这 与形态 上川分类 一致 ;木本 中又分为两组 , 展曹金丝
桃 、 川滇金丝桃 、 贵州金丝桃 、 美丽金丝桃 、 西南金 丝桃 、 弯粤
金丝桃和无柄金丝桃被分为一组 , 金丝桃 、 尖曹金丝桃 、 近无
柄金丝桃 、 黄花香和金 丝梅被分为另一组 , 而中国植物志闭
将这些种都划为金丝桃组 。
通过 聚类分析可 以看出 , 聚类分析能够通过距离的大
小 , 准确把同种生 药的样品 自聚一类 , 最后与不同种生 药相
聚 ; N I R D R S 的聚类分析结果与形态分类学基本一致 。
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图 l 不 同种金丝桃药材 的一阶导数 N I R D R S 图
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从图 中可看 出 , 虽然金丝桃与地耳草 、挺 茎遍地 金等为
不 同种 , 但它 们都是金丝 桃属植物 , 且由于植物类中药具有
许多相 同组成 (淀粉 、 纤维素 、 多糖等 ) 。 这些相同成分的吸收
峰往往掩盖 了代表特征信息成分的吸 收峰 ,使得其 N I R 光
谱非常相似 , 而其一 、 二阶导数光谱在一些小峰上有所不 同 。
据此提示 通过数学处理 , 可 以提取光谱间的各自特征 , 建立
分类鉴别方法 。
2
.
2 不 同种金丝桃药材的聚类分析 通过对金丝桃及同属
药材的含量测定发现 ,各药材之间所含化学成分差异较大 ,
这些差异隐藏在各 自的 N IR D R S 中 , 通过聚类分析 , 找出不
同种之 间的信息特征 , 可达到鉴别的 目的 。 将原谱进行导数
变换 , 将隐藏的信息突 出出来 , 能获得最佳分类效果 。 图 2 为
不同种金丝桃药材的聚类分析结果 。
近红外光谱 ( N IR )S 是可见光谱与中红外光谱之间的一
段谱区 ,其波长范围为 0 . 75 ~ 2 . 50 拼m (波数范 围为 13 3 0一
4 o o o C m
一 ` )
。该谱区主要是含氢基团 ( C 一 H 、 N 一H 、 ( ) 一H )的倍
频与合频 吸收 。 虽然其信息量 比紫外 一可见光谱大 ,但吸收强
度弱 、 谱带宽 、 重叠严重 、 解析较难等 , 限制 了其应用 。 随着计
算机和化学计量学的发展 ,该谱区得 以广泛应用 。 N IR S 吸
收 弱 的特点也给分析带来了方便 , 即样品不需稀释等预处
理 , 可直接进行分析 ;而漫反射技术可直接测定 固体样品 , 无
需破坏样品及制样 ,操作简便 、 快速 。 因此 , N IR S 技术 已被
广泛应用 于化学 、 化工 、 医药 、 农业 、 食品 、 烟草等行业的定
性 、 定量分析 , 是一 种理想 的质量控制 和 质量保证的方法 。
N IR S 法用 于中药的鉴别与传统的中药感官鉴别相 比 , 可 以
排除人 为主观因素的影 响 ,使中药鉴定更为快捷 、 且具科学
性 。
我们采用 N IR D R S 技术在 金丝桃属植物分类中的应用
进行了尝试 ,本方法的显著特点是可 以不破坏样品原型 , 不
经提取分离等过程 而获得植物内在成分的信息 ,再经聚类分
析法进行鉴别分类 , 结果较准确 。 表明本方法用于不 同种金
丝桃植物的鉴别方法简便 、 结果可靠 , 可 以作为形态学分类
的一种新 的手段 。
〔参 考 文 献 〕
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图 2 不 同种金丝桃植物 的聚类分析 图
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树状聚类图表明 , 该属 中 , 木本植物和草本植物明显地
分为两类而区分开 , 草本中 4 个同种不同产地的地耳草样品
(聚类 图号分别为 14 . 0 、 1 5 . 0 、 16 . 0 、 1 7 . 0) 先聚为一类 , 遍地
金组的遍地金与同种不 同产地的两个挺茎遍地金聚为一类 ,
【l ] M u l l e r W E , R o l l i M , S e h a f e r C . E f f e e t s o f 子乃)P e、 u m e x t r a e t
( L l 2 6 0 ) in b i o e h e m i e a l m o d e l
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P h a r m a c OP 划 e h ia t勺 , 1 9 9 7 , 3 0 ( S u p p I Z ) : 1 0 2一 10 7 .
仁Z j 梁小燕 . 金丝桃属植物的研究进展 仁J」. 广西植物 , 1 9 98 , 1 8 ( 3 ) :
2 5 6
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扛3」 汪 劲 武 编 . 种 子 植物分类 学「M」. 北 京 : 高等教 育 出版 社 ,
1 98 5
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28 3
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「4了 中国科学院植物志编辑委员会 . 中国植物志「M 〕 . 第五 十卷 ,第
二分册 . 北京 : 科学出 版社 , 1 9 9 0 . 2一 71 .
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_收稿 日期」 2 0 0 2一 0 7一 1 5 [修回 日期〕 2 0 0 2一 1 2一 1 3
[本文编辑」 曹 静