三種市售苦丁茶的紅外光譜分析鑒定①

王超 伍賢學張群 黃炯 卞云花

(玉溪師范學院 資源環(huán)境學院 化學系,云南 玉溪 653100)

三種市售苦丁茶的紅外光譜分析鑒定①

王超 伍賢學②張群 黃炯 卞云花

(玉溪師范學院 資源環(huán)境學院 化學系,云南 玉溪 653100)

苦丁茶;紅外光譜;二階導數(shù)紅外光譜

對三種市售苦丁茶的紅外光譜及二階導數(shù)紅外光譜進行了對比分析.結果顯示,前兩種苦丁茶紅外光譜相似度達到99.7%,后者與前二者既有共有的特征吸收峰,在某些區(qū)域又表現(xiàn)出顯著的差異,而二階導數(shù)譜則表現(xiàn)出更高的分辨率.分析來看,兩類苦丁茶共有的特征吸收源于其多酚類成分種類基本相同,而差異的產生則源于其糖類成分及皂苷成分的顯著不同.對比分析的結果表明,紅外光譜分析法是一種快速、簡便、有效的不同種類苦丁茶的鑒定方法.

苦丁茶是我國一類具有苦味代茶飲料植物資源的總稱.目前,被稱為苦丁茶的植物涉12科、13屬,至少30個種(含變種)[1].其中,最具代表性的是大葉苦丁茶和小葉苦丁茶兩種,小葉苦丁茶又常常叫作青山綠水.大葉苦丁茶原植物以產于海南、廣西等地的冬青科冬青屬的苦丁茶冬青(Ilex kudin gcha C.J. Tseng)和大葉冬青(llex latifolia Thunb)為代表;小葉苦丁茶原植物則以產于四川、貴州、云南等地的木犀科女貞屬的粗壯女貞(Ligustrum robustum)為代表[2].

苦丁茶作為我國南部及西南地區(qū)民間傳統(tǒng)的藥用植物,具有悠久的歷史.文獻表明,苦丁茶中既含有大量的多酚類、皂苷成分,也含有一定量的生物堿和黃酮類等生物活性成分,具有很好的抗氧化、降血壓、降脂、抑菌等功效[3～5].在苦丁茶的藥理功效方面,劉國民等認為,苦丁茶的藥理功能大體相同,冬青科的降脂降壓功能較好,女貞苦丁茶的抗菌消炎功效更強.另據文獻報道,通過形態(tài)特征和生藥性狀的比較可對不同的苦丁茶原植物進行鑒別[6],但形態(tài)鑒定方法需要一定的分類學基礎,生藥性狀由于觀察材料的不同會有一定差異,因此需要建立一種快速、簡便、有效的苦丁茶鑒別方法.

近年來,清華大學孫素琴課題組在將紅外光譜應用于中藥、食品等復雜體系的研究方面做了大量卓有成效的研究工作,逐步形成了一整套相關理論,證明了現(xiàn)代紅外光譜技術作為一種簡便易行、快速有效、綠色環(huán)保的分析技術在復雜樣品分析中大有可為[7～9].本文結合文獻研究結果,通過對三種市售苦丁茶直接進行紅外光譜及二階導數(shù)譜的對比分析,研究紅外光譜法對不同種類苦丁茶的鑒別.

1 實驗部分

樣品本研究用三種苦丁茶(老家人牌一級苦丁茶、江人坊牌青山綠水苦丁茶、和興牌一級苦丁茶)均采購于當?shù)爻?三種苦丁茶均為內塑料封裝、外紙盒包裝.

實驗過程與數(shù)據處理樣品各取100 g,經80℃烘干24 h,粉碎過篩得200目苦丁茶粉末,于干燥器中保存?zhèn)溆?分別取上述苦丁茶粉末約2 mg與200 mg溴化鉀在瑪瑙研缽中,研磨均勻后放入壓片模具中8 t壓力保持2 min,然后將樣品片固定在樣品架,再放入紅外光譜儀中測定.

采用Perkin-Elmer Frontier型傅里葉變換紅外光譜儀(英國Perkin Elmer公司),DTGS檢測器掃描獲得紅外譜圖,光譜范圍為4 000～400 cm-1,分辨率4 cm-1,掃描信號累加次數(shù)為32次,掃描時自動扣除水和二氧化碳的干擾,二階導數(shù)譜取原始譜圖的二階導數(shù)獲得.

2 結果與討論

2.1 三種苦丁茶的紅外光譜分析

根據圖1直觀對比三種苦丁茶的紅外光譜圖,比較容易看出A、B兩譜圖吸收峰的位置、形狀和相對強度都非常相似,難以區(qū)分,而C譜圖則與A、B兩譜圖明顯不一樣,主要差異體系在1 750～900 cm-1范圍內的峰位和峰形上.

圖1 三種市售苦丁茶的紅外光譜(A老家人牌,B和興牌,C江人坊牌)

具體來看,A、B兩紅外光譜具有如下幾乎完全相同的吸收峰位:2 928、1 631、1 606、1 516、1 448、1 377(1 376)、1 263、1 204、1 160(1 159)及1 039 cm-1,Compare軟件表明A、B兩譜圖的相似度達到99.7%.C紅外光譜在1 606、1 515及1 448 cm-1處與A、B兩譜具有共同的特征吸收峰位,但峰形存在明顯差異.此組吸收峰歸屬于苦丁茶中的黃酮類和多酚類成分的芳香環(huán)骨架伸縮振動,峰形的差異反映了A、B兩者和C之間存在化學物質差異.在2 932、1 635、1 374、1 268 cm-1等幾處與A、B兩譜的相應位置存在3～5個波數(shù)的差異.C譜還在1 153、1 111、1 080、1 026、1 016 cm-1處呈現(xiàn)出與A、B兩譜明顯不同的雞冠狀吸收峰,該區(qū)域A、B只有1 160及1 039 cm-1兩個峰,此區(qū)域的吸收峰歸屬于苦丁茶多糖.另外,C在1 635 cm-1處吸收峰比1 606 cm-1處強,而A、B的情況則剛好相反.

上述紅外光譜分析結果說明:A、B來自于同種苦丁茶原植物,屬同一類苦丁茶,而C則來自于另一種苦丁茶原植物,屬另一類苦丁茶;分析結果還說明兩類苦丁茶所含茶多酚及黃酮類物質的種類很相似,2 930 cm-1及1 000 cm-1附近的差異說明兩類苦丁茶中所含皂苷等物質的種類及數(shù)量都有顯著不同.通過直接的紅外光譜分析可對兩類苦丁茶進行鑒別.

2.2 三種苦丁茶的二階導數(shù)紅外光譜分析

為了更進一步比較三種苦丁茶的異同,對它們的紅外譜圖進行了二階導數(shù)處理.如圖2所示,二階導數(shù)譜提供了紅外光譜的分辨率,一些原始譜圖中的不明顯的特征峰也顯現(xiàn)出來.在3 000～2 850及1 800～400 cm-1范圍內,A、B兩種苦丁茶的二階導數(shù)紅外光譜仍然呈現(xiàn)出幾乎完全一致的光譜特征.在3 000～2 850 cm-1區(qū)域,除了紅外譜圖中明顯可見的2 852 cm-1處的吸收峰外,還出現(xiàn)了2 975、2 935、2 920 cm-1三處明顯的吸收峰;在1 650～1 440 cm-1區(qū)域,除了紅外光譜中明顯可見的1 605、1 517、1 447 cm-1三處的吸收峰外,還可見1 632、1 586 cm-1兩處吸收峰;另外,1 000 cm-1以下區(qū)域出現(xiàn)了980、834和784 cm-1三處明顯的譜峰.對比發(fā)現(xiàn),C譜的二階導數(shù)譜在3 000～2 850 cm-1的飽和氫伸縮振動吸收區(qū)域呈現(xiàn)出更多的吸收峰,峰位也存在明顯差異;C譜而在1 650～1 440 cm-1區(qū)域吸收峰歸屬于多酚類,呈現(xiàn)出與A、B兩譜圖較高的一致性;在1 200 cm-1以下,其譜圖則與A、B譜圖明顯不同.1 650 cm-1以上的羰基吸收峰很弱,表明苦丁茶中黃酮類物質含量顯著少于多酚類含量;1 650～1 440 cm-1范圍以外區(qū)域的峰位、峰形及峰強說明兩類苦丁茶在皂苷及多糖的種類及含量上均存在顯著差異.二階導數(shù)譜分析結果進一步說明A、B苦丁茶來源于同種植物,C則來源于另一種植物,三種苦丁茶分屬于兩類苦丁茶.根據二階導數(shù)譜,可以更加容易地對兩類苦丁茶進行鑒別.

圖2 三種市售苦丁茶的二階導數(shù)紅外光譜(A老家人牌;B和興牌;C江人坊牌)

綜上所述,根據紅外光譜及二階導數(shù)紅外光譜分析結果,再結合苦丁茶文獻研究結論,可以初步推斷本研究用的三種苦丁茶中,老家人及和興牌苦丁茶屬于文獻所稱的“大葉苦丁茶”,來源于冬青科植物;而江人坊牌青山綠水苦丁茶則屬于文獻所稱的“小葉苦丁茶”,來源于木犀科女貞屬植物.

3 結 論

本文對三種市售苦丁茶的紅外光譜及二階導數(shù)紅外光譜進行分析研究,結果表明:老家人一級苦丁茶和和興一級苦丁茶的來源于同種植物,江人坊青山綠水來自于另外一種植物,三種市售苦丁茶分屬大葉苦丁茶和小葉苦丁茶兩類,兩類苦丁茶具有各自的紅外光譜特征.兩類苦丁茶含有共同的多酚類物質,黃酮類成分含量遠遠低于多酚類的含量;兩類苦丁茶中的糖類及皂苷類成分的類別具有顯著差異,以上研究結果與苦丁茶化學成分文獻報道一致.本研究結果說明,紅外光譜分析法是一種快速、簡便、有效的苦丁茶種類鑒別方法.

[1]劉國民.中國木犀科代茶植物的多樣性及開發(fā)狀況[J].貴州科學,2003,Z1(1～2):69-77.

[2]李翔,王明強,曹兵.中國苦丁茶的產業(yè)現(xiàn)狀及其標準探討[J].食品工業(yè)科技,2010,31(9):378-381.

[3]劉瑾,丁平.冬青屬藥用植物資源、化學成分及藥理作用研究進展[J].廣州中醫(yī)藥大學學報,2008,25(3):277-280.

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[6]谷婧,彭勇,許利嘉,等.苦丁茶商品的原植物調查與性狀鑒別[J].中藥材,2011,34(2):196-199.

[7]Suqin Sun,Jianbo Chen,Qun Zhou.Application of Mid-Infrared Spectroscopy in the Quality Control of Traditional Chinese Medicines[J].Planta Med.2010,76:1987-1996.

[8]Sun,S.Q.;Zhou,Q.;Chen,J.B.,Infrared Spectroscopy for Complex Mixtures[M].Chemical Industry Press:Beijing;2011.

[9]Changhua Xu,Yang Wang,Jianbo Chen.Infrared macro-fingerprint analysis-through-separation for holographic chemical characterization of herbal medicine[J].Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2013,74:298-307.

Analysis and Identification of Three Kinds of Commercially Available Broadleaf holly leaf by Fourier Transform Infrared Spectroscopy

WANG Chao WU Xianxue ZHANG Qun HUANG Jiong BIAN Yunhua
(College of Resources and Environment,Yuxi Normal University,Yuxi,Yunnan631500,China)

broadleaf holly leaf;FTIR;second derivative IR spectra

Three kinds of commercially available broadleaf holly leaf were analyzed and identified by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR)and second derivative IR spectra.The similarity of IR spectra of broadleaf holly leaf between the first two brands was up to 99.7%.However,the IR spectrum of the third brand has visible difference from that of the other two in some range.The aforesaid IR absorption characteristic of the three brands was amplified obviously in second derivative IR spectra.The IR analysis result shows that the common absorption characteristics of the first two brands result from polyphenols they have in common and the difference comes from the difference in carbohydrates and saponin content. Infrared spectra analysis was proved to be a simple,quick and effective identification method for broadleaf holly leaf.

O657.3

A

1009-9506(2014)04-0022-04

2013年12月27日

云南省應用基礎研究計劃面上項目,項目編號:2007C231M;玉溪師范學院大學生創(chuàng)新實驗項目,項目編號:2012B24.

②通信作者:伍賢學,碩士,講師,研究方向:天然產物化學、分子光譜及應用.

王 超,研究方向:紅外光譜分析鑒定.