黃花黃芩不同提取物的紅外光譜研究

烏仁曹布道+聶波+圖雅

【摘要】目的：分析黃花黃芩藥材、水提物和醇提物的化學(xué)成分。方法：采用傅立葉變換紅外光譜法（FT-IR）并借助于二階導(dǎo)數(shù)譜及二維相關(guān)紅外光譜（2D- FT-IR）進(jìn)行分析。結(jié)果：黃花黃芩藥材及其提取物有著各自穩(wěn)定的光譜特征，譜圖中位于1615cm-1的芳環(huán)骨架振動峰是判斷黃芩苷在不同黃花黃芩樣品中含量高低的主要依據(jù)，而相應(yīng)的二階導(dǎo)數(shù)譜圖可以大大提高原始譜圖的分辨率。黃花黃芩藥材經(jīng)過提取，以黃芩苷為代表的主要活性成分得到有效富集，兩種提取物中黃芩苷的含量明顯增高；黃花黃芩醇提物中黃芩苷的含量又明顯高于其水提物。結(jié)論：FT-IR 能夠簡便、快速地提供藥材提取物中主要化學(xué)成分的定性與半定量信息，從而為后續(xù)的化學(xué)成分分析和藥材提取分離工藝的改進(jìn)提供有效參考。

【關(guān)鍵詞】黃花黃芩；紅外光譜；二階導(dǎo)數(shù)譜；二維相關(guān)紅外光譜

【中圖分類號】R284【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A【文章編號】1007-8517（2017）05-0010-04

黃花黃芩為唇形科植物黃花黃芩Scutellaria viscidula Bunge的干燥根[1-2]，常春秋二季采挖，除去須根及泥沙曬干用。其性味苦、寒，臨床常用于清熱解毒。黃花黃芩在我國分布較廣，資源豐富，但目前藥典尚未收錄，只在部分地區(qū)使用[3-4]。據(jù)報(bào)道黃花黃芩的主要成分為黃酮類，其中黃芩苷含量最高[5]。FT-IR具有整體特征性強(qiáng)、取樣量小、簡便迅速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，同時紅外譜圖還可提供被測樣品中主要化學(xué)成分的定性或半定量信息[6-8]。為了更好地開發(fā)和利用中草藥資源，筆者采用FT-IR并借助于（2D- FT-IR）分析黃花黃芩藥材、水提物和醇提物的化學(xué)成分，為該藥材的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)部分

11樣品及制備黃花黃芩藥材由內(nèi)蒙古民族大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院布和巴特教授提供并鑒定為正品，黃芩苷對照品購于中國藥品生物制品檢定所。黃花黃芩藥材經(jīng)粉碎后過40目篩，分別稱取適量黃連藥材粉末兩份，各置于250mL 圓底燒瓶中，分別加入8倍量水或95%乙醇水溶液浸潤30min，之后加熱回流提取2次，每次1h，趁熱過濾，將濾液濃縮后真空干燥，得到黃花黃芩的水提物與醇提物。分別取上述藥材、水提取物、醇提物及化學(xué)對照品黃芩苷粉末少量，與KBr混合，研磨均勻后壓片，放入紅外光譜儀中測定。

12實(shí)驗(yàn)過程與數(shù)據(jù)處理采用Spect rum GX 型傅里葉變換紅外光譜儀紅外光譜儀（Perkin Elmer 公司），DTGS 檢測器掃描獲得紅外譜圖，光譜范圍為4000～400cm-1，分辨率4cm-1，掃描信號累加次數(shù)為32次，掃描時扣除了水和二氧化碳的干擾；二階導(dǎo)數(shù)譜是取原始譜圖各點(diǎn)的二階導(dǎo)數(shù)，以13 點(diǎn)平滑處理獲得。

2結(jié)果

21黃花黃芩藥材、不同提取物及黃芩苷紅外原始譜圖的對比與分析由圖1中各譜圖的吸收峰可知，與黃花黃芩藥材相比，其水提取物與95%乙醇提取物中黃芩苷的含量明顯增多；這是由于黃芩苷的最強(qiáng)吸收1615cm-1 在黃花黃芩及其兩種提取物的整體譜圖中表現(xiàn)的峰強(qiáng)與峰形決定的。黃芩苷1615cm-1的芳環(huán)骨架振動峰在整體譜圖中表現(xiàn)的峰越強(qiáng)，峰形越細(xì)長，則該混合物中的黃芩苷的含量越高。除此之外，各譜圖中1366、1064cm-1的存在也可以幫助判斷黃芩苷在混合物中含量的高低。另外，通過判斷譜峰之間的比例也能幫助辨別黃芩苷在混合物的比例。在黃花黃芩藥材中1072cm-1的強(qiáng)度明顯高于不飽和雙鍵與芳環(huán)1657cm-1的振動峰，而在其水提物和醇提物中振動峰在逐漸向低波數(shù)移動時，與階梯峰的峰強(qiáng)比例也逐漸接近，尤其是在黃花黃芩醇提物的譜圖中，位于1603cm-1振動峰的峰強(qiáng)已經(jīng)低于位于1034cm-1的階梯峰的最高峰。同時，在藥材與水提物譜圖中各個寬且凸的譜帶在黃花黃芩醇提取物譜圖中變得細(xì)長而尖銳。表明黃花黃芩的醇提取物中的小檗堿的含量高于其水提物。

圖1為黃花黃芩藥材及其水提取物、95%乙醇提取物和主要成分黃芩苷的紅外光譜圖。

22黃花黃芩藥材、不同提取物及黃芩苷的二階導(dǎo)數(shù)譜圖的對比與分析為進(jìn)一步對黃花黃芩藥材及其兩種提取物中的黃芩苷的特征峰進(jìn)行指認(rèn)，研究對圖1中的FT-IR譜圖進(jìn)行了二階求導(dǎo)，詳見圖2、表1。在分辨率較高的二階導(dǎo)數(shù)譜中，黃芩苷中的特征吸收峰在黃花黃芩藥材及其提取物中的譜峰特征明顯增強(qiáng)，一些原始譜圖中的不明顯的特征峰也顯現(xiàn)出來。在1800～1000cm-1范圍內(nèi)，黃花黃芩藥材譜圖中顯現(xiàn)出的黃芩苷的特征峰有1662、1612、1583、1451、1358、1246、1076cm-1等；而黃花黃芩水提物與醇提物中幾乎顯現(xiàn)出的全部的黃芩苷的特征峰： 1635、1621、1603、1567、1507、1481、1457、1387、1362、1341、1328、1273、1233、1213、1191、1140、1100、1060、1035cm-1等。表明在此條件下回流，水和醇均有利于黃芩苷的溶出。二階導(dǎo)數(shù)譜經(jīng)過求導(dǎo)之后，其峰強(qiáng)已不再遵循朗伯-比爾定律，即失去了定量的依據(jù)，因此不能通過導(dǎo)數(shù)譜圖中各譜峰的峰強(qiáng)比例判斷組分在混合物中的含量。但二階導(dǎo)數(shù)譜圖顯示了原始譜圖中不易分辨的譜峰所在波數(shù)。通過比較各二階導(dǎo)數(shù)譜圖的峰位，可以很明顯地從紅外光譜圖中看到，黃芩苷大量存在于黃花黃芩藥材及其兩種不同溶劑提取物中。再結(jié)合原始譜圖可以得出結(jié)論，在中性條件下回流提取，用醇作溶劑比水更有利于黃芩苷的溶出。

23黃花黃芩藥材、不同提取物及黃芩苷的二維光圖的對比與分析黃花黃芩在1300～1800cm-1區(qū)域的二維紅外相關(guān)譜（見圖3）。圖中深色相關(guān)強(qiáng)度等高線為正相關(guān)峰，淺色的相關(guān)強(qiáng)度等高線為負(fù)相關(guān)峰。同步相關(guān)峰代表以氧化時間為變量的紅外光譜中的基因振動峰取向結(jié)構(gòu)一致的行為；異步相關(guān)峰代表以氧化時間為變量的紅外光譜中的基團(tuán)振動峰取向結(jié)構(gòu)變化的獨(dú)立行為。同步相關(guān)圖中，主對角線上自相干峰的出現(xiàn)表明所對應(yīng)的振動峰隨著氧化的進(jìn)程而變化，對角線兩側(cè)交叉峰的出現(xiàn)表明其對應(yīng)在V1和V2軸上的一對基團(tuán)振動峰的強(qiáng)度變化在氧化過程中是彼此相關(guān)的。異步相關(guān)圖中，對角線兩側(cè)交叉峰的出現(xiàn)表明其所對應(yīng)的兩個紅外光譜中的基團(tuán)振動峰的變化各自孤立地以不同的速率變化，它可輔助提供微觀結(jié)構(gòu)變化先后的信息。

基于以上的互相關(guān)原理，由圖3可知，在一維譜中的重疊峰變得可以清晰地分辨出來。黃花黃芩的二維紅外光譜存在四個主要的自動峰，1357cm-1、1420cm-1、1575cm-1和1668cm-1，其中以1575cm-1峰最強(qiáng)。自動峰和交叉峰形成明顯的4×4的對稱分布，均為正相關(guān)。在800～1300cm-1波段范圍提取物譜圖非常相似，對角線上均出現(xiàn)5個自動峰：1366cm-1、1420cm-1、1508cm-1、1585cm-1、1669cm-1；其中1669cm-1為黃酮類成分的C=O振動，其他峰位均為苯環(huán)骨架振動，說明三者共有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)基團(tuán)熱敏性高、較活躍，并且乙醇提取物中的黃酮類成分要高于水提取物，此結(jié)論亦與一維和二階導(dǎo)數(shù)譜圖分析結(jié)果相一致。

3結(jié)論

利用FT-IR技術(shù)研究藥材具有宏觀、整體、直接、無損、快速的特點(diǎn)[9]。同時紅外譜圖還可提供被測樣品中主要化學(xué)成分的定性或半定量信息[10]。研究表明，黃花黃芩藥材經(jīng)過提取，以黃芩苷為代表的主要活性成分得到有效富集，各提取物中黃芩苷的含量明顯增高；而黃花黃芩醇提物中黃芩苷的含量又明顯高于其水提物，該結(jié)論得到相應(yīng)二階導(dǎo)數(shù)譜圖的進(jìn)一步驗(yàn)證。通過收集和分析比較從藥材到不同提取物的紅外譜圖，可以宏觀整體地把握藥材各級提取物的化學(xué)信息，從而為下一步化學(xué)成分的微觀分析提供方向性參考。此外，紅外譜圖提供的化學(xué)成分差異信息，可以及時指導(dǎo)藥材提取分離工藝的改進(jìn)。

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