紅花揮發(fā)油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析

王 媚，吳建華，史亞軍，郭東艷，白 鴿，賀 瑋

(陜西中醫(yī)藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046)

紅花揮發(fā)油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析

王 媚，吳建華，史亞軍，郭東艷，白 鴿，賀 瑋

(陜西中醫(yī)藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046)

用水蒸氣蒸餾法提取紅花揮發(fā)油，采用傅立葉變換紅外光譜法與氣相色譜-質譜法對紅花揮發(fā)油進行分析，用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。紅花對照藥材揮發(fā)油和3批次紅花揮發(fā)油的紅外光譜圖中，有18個共有峰；氣相色譜-質譜分離出26個化合物，鑒定了20種化學成分，主要含有醛酮類、烷烴類、醇和烯萜類等，其中的7種特征成分共約占揮發(fā)油總成分的78.83%～80.09%，其中棕櫚酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。紅花揮發(fā)油的化學成分復雜，紅外光譜法能準確地鑒別紅花，氣相色譜-質譜能以特征成分為指標精確地控制紅花的質量。

紅花；揮發(fā)油；傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)；氣相色譜-質譜法(GC-MS)；特征成分

紅花為菊科草本植物紅花(Carthamus tinctoriusL.)的干燥花，具有活血通絡、祛瘀止痛功效，主要用于治療心腦血管、婦科方面等疾病[1]?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅花具有抑制血小板凝聚[2]、改善心腦血液循環(huán)[3]、抗炎[4]等功效。其主要有效成分為黃酮類、紅花苷類、紅花多糖和揮發(fā)油類[5-8]，而揮發(fā)油中主要成分為脂肪酸類、烯酮類、酚類等。紅花揮發(fā)油是某些復方中藥的有效成分，具有一定的抑菌作用[9-10]。紅花揮發(fā)性成分已有相關報道[11-13]，但其組成仍然不盡相同，即使同一種屬不同產(chǎn)地的紅花揮發(fā)油成分也有差異。作者采用水蒸氣蒸餾法提取紅花藥材中的揮發(fā)油成分，并用FTIR和GC-MS對紅花揮發(fā)油成分進行分析，為紅花的使用、銷售、質檢部門控制其質量提供科學依據(jù)。

1 實驗

1.1 樣品、試劑與儀器

紅花購自西安興盛德中藥飲片有限公司(產(chǎn)地：四川、河南，批號：20151109、20160217、20160219)。紅花對照藥材購于中國藥品生物制品檢定所(批號：120907-201111)。實驗中藥材樣品經(jīng)陜西中醫(yī)大學藥學院胡本祥教授鑒定為菊科植物紅花的干燥花。

溴化鉀(天津科密歐，批號：2016319)，其它試劑均為分析純，水為娃哈哈純凈水。

TENSOR-27型傅立葉變換紅外光譜儀，德國布魯克；BT25S型電子天平，北京賽多利斯；769YP-15A型粉末壓片機，上海新諾；SHIMADZU GPC-GCMS型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，日本島津。

1.2 方法

1.2.1 紅花揮發(fā)油的提取

根據(jù)藥典揮發(fā)油的提取方法[14]，稱取紅花100 g，置于1 L燒瓶中，加水400 mL和數(shù)粒玻璃珠，連接揮發(fā)油測定器及回流冷凝管，保持微沸5 h。反應完成后得淡黃色揮發(fā)油。計算揮發(fā)油的產(chǎn)率。產(chǎn)物密封低溫保存。

1.2.2 FTIR測定

(1)樣品的制備

取適量溴化鉀于瑪瑙乳缽中，充分研磨成均勻細粉，轉移至模具中，加壓取出得空白薄片，立即放入樣品架，先對空白薄片進行背景掃描；再取制備好的紅花揮發(fā)油1滴滴于此薄片上，進行FTIR掃描。

(2)樣品測定及圖譜處理

設定紅外光譜儀掃描累加次數(shù)16次，分辨率為4 cm-1，在4 000～400 cm-1光譜范圍內(nèi)測定樣品，并實時扣除H2O和CO2干擾；再進行基線校正、平滑等處理，得FTIR圖譜。

1.2.3 GC-MS測定

色譜柱：惰性前置柱(5 m×0.53 mm)。預柱：Rxi-5Sil MS(5 m×0.25 mm，0.25μm)；分析柱：Rxi-5Sil MS(25 m×0.25 mm，0.25μm)。

載氣高純氦氣(99.999%)，流量1 mL· min-1；進樣口溫度260 ℃，色譜柱初始溫度50 ℃，保持2 min，以4 ℃·min-1升至260 ℃，保持15 min；分流比50∶1；進樣量1μL。

電離方式(EI源)：離子源溫度 230 ℃ ；電子能量 70 eV ；傳輸線溫度 270 ℃ ；掃描質量范圍 30～550 amu；所得質譜圖經(jīng)NIST-2014質譜庫檢索，得各化合物的英文名、保留時間、分子式等信息，用峰面積歸一化法計算各成分的相對含量。

2 結果與討論

2.1 紅花藥材中揮發(fā)油的含量

實驗結果顯示，3批次紅花藥材所得揮發(fā)油均為淡黃色液體，得油率分別為：2.1982%、2.0128%、2.1567%；對照藥材的得油率為2.2031%。

2.2 紅花揮發(fā)油的紅外光譜分析

3批次紅花揮發(fā)油和對照藥材揮發(fā)油的FTIR圖譜見圖1。

1.20151109批次 2.20160217批次 3.20160219批次 4.對照藥材

由圖1可知，對照藥材揮發(fā)油的FTIR圖譜與3 批次紅花揮發(fā)油FTIR圖譜基本相似，其中共有峰為18個，存在少數(shù)不同位置的相關峰。3批次紅花揮發(fā)油的主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 382 cm-1、1 077 cm-1處，與對照藥材揮發(fā)油主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 383 cm-1、1 077 cm-1處是一一對應的，其中3批次紅花揮發(fā)油FTIR圖譜在1 800～700 cm-1之間的特征峰位置有較小的差異，這可能與所購買的藥材來源不同有關[12]，不同產(chǎn)地不同批次藥材的質量有較大的差異；也可能與提取過程的控制有關[13]。

對FTIR圖譜進行二階求導，代表圖譜如圖2所示。

圖 2 紅花揮發(fā)油的二階導數(shù)FTIR圖譜

由圖2可知，導數(shù)FTIR圖譜具有指紋特征性，其吸收峰的特征性更強，特別是在2 928 cm-1、1 739 cm-1、1 382 cm-1、1 121 cm-1、978 cm-1、888 cm-1處表現(xiàn)出了明顯的紅花特征峰，且能檢測出在原始圖譜中看得不是很明顯的某些峰。進一步補充了紅花揮發(fā)油FTIR圖譜的指紋特征性。

參照文獻[15]，進一步比較了紅花與不同屬的大紅袍的FTIR光譜，雖然兩者不同屬，但是FTIR圖譜相似，共有的特征峰在2 928 cm-1、1 645 cm-1、1 077 cm-1處，大紅袍的特征峰在1 645 cm-1、1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 083 cm-1、773 cm-1、642 cm-1處，紅花在978 cm-1、888 cm-1處的特征峰是大紅袍所沒有的，而大紅袍在1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 252 cm-1處的特征峰是紅花沒有的，特別是在1 440 cm-1、1 364 cm-1處的峰形明顯，這表明該法鑒別紅花的專屬性較強。

2.3 紅花揮發(fā)油總離子流圖及主要成分分析

測定了3批次紅花揮發(fā)油的GC-MS總離子流圖，分離出26種化合物，結果見圖3。

以色譜峰面積歸一化法計算各成分的相對含量，經(jīng)計算機 NIST-2014質譜庫檢索，結合人工解析其化學成分，以保留時間相對穩(wěn)定、匹配度較高的準則確定了20種特征成分，結果見表1。

在揮發(fā)油的GC-MS圖譜中，其特征峰形成了獨特的指紋圖譜，被分離出來的化合物中含量較高的有7種，分別為：棕櫚酸(palmitic acid)(16.29%～16.40%)；3-甲基茚(3-methyl-1H-indene)(14.45%～14.56%)；亞麻酸(9,12,15-octadecatrienoic acid)(12.30%～12.46%)；6,10,14-三甲基-2-十五烷酮(6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone)(11.75%～11.94%)；抗壞血酸(l-(+)-ascorbic acid 2,6-dihexadecanoate)(9.43%～9.82%)；氧化石竹烯(caryophyllene oxide)(7.60%～7.80%)；月桂酸(dodecanoic acid)(7.01%～7.11%)。這7種成分共占揮發(fā)性成分總量的78.83%～80.09%。揮發(fā)油中的多種化學成分都具有不同程度的生理活性，具有一定的使用價值。紅花揮發(fā)油具有促進凍傷組織修復的功能，可用于治療凍瘡[16]。

圖 3 紅花揮發(fā)油的GC-MS總離子流圖譜

表 1 3批次紅花揮發(fā)油成分分析結果

Tab.1 Analysis results of volatile oil constituents from Carthamus tinctorius L.

由表1可以看出，紅花揮發(fā)油的成分種類與文獻[13]報道的成分有一定差別，各成分的含量也存在一定差異。這可能與提取方法、選擇的色譜柱極性都有一定的關系；且不同產(chǎn)地不同批次的藥材質量本身就存在差異。但是幾種主要成分在文獻中都有出現(xiàn)，這為控制紅花的質量提供了一定的依據(jù)。

在中醫(yī)臨床用藥中，紅花常與桃仁等配伍使用，以增其療效。研究發(fā)現(xiàn)，配伍對其揮發(fā)油的化學成分均有一定的影響[17-18]。因此，在后續(xù)的研究中配伍變化是否是增效作用的物質基礎有一定的研究空間。

3 結論

采用水蒸氣蒸餾法提取紅花揮發(fā)油，用傅立葉變換紅外光譜法與氣相色譜-質譜法對紅花揮發(fā)油成分進行分析，用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。3批次紅花揮發(fā)油和對照藥材揮發(fā)油的紅外圖譜中，有18個共有峰；氣相色譜-質譜分離出26種化合物，鑒定了20種化學成分，主要含有醛酮類、烷烴類、醇和烯萜類等，其中的7種特征成分共占揮發(fā)油總成分的78.83%～80.09%，其中棕櫚酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。紅花揮發(fā)油的化學成分復雜，紅外光譜法能準確地鑒別紅花，氣相色譜-質譜能以特征成分為指標精確地控制紅花的質量。

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Analysis of Volatile Oil fromCarthamustinctoriusL. by Infrared Spectroscopy and Gas Chromatography-Mass Spectrometry

WANG Mei，WU Jian-hua，SHI Ya-jun，GUO Dong-yan，BAI Ge，HE Wei

(CollegeofPharmacy，ShaanxiUniversityofChineseMedicine，Xianyang712046,China)

VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.wasextractedbysteamdistillationandanalyzedbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)andgaschromatography-massspectrometry(GC-MS)，andtherelativecontentofeachcomponentwascalculatedbythenormalizationmethodofpeakarea.TheFTIRspectraofthreebatchesvolatileoilofCarthamus tinctoriusL.andreferencematerialsexhibitedmacroscopicfingerprintcharacters，with18relatedcharacteristicpeaks；26kindsofchemicalcompoundswereseparatedand20kindsofchemicalcomponentswereidentifiedbyGC-MS，mainlycontainingaldehydeketones，alkenes，alcoholsandiridoids.7kindsofcharacteristiccomponentsaccountedforabout78.83%～80.09%ofthetotalvolatileoil，inwhichpalmiticacidreachedabout16.29%～16.40%.VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.hadcomplexconstituents，andCarthamus tinctoriusL.couldbeaccuratelyidentifiedbyFTIRanditsqualitycouldbecontrolledbyGC-MSthroughcharacteristicconstituentsasanindex.

Carthamus tinctoriusL.;volatileoil；Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR);gaschromatography-massspectrometry(GC-MS);characteristiccomponents

陜西省教育廳項目(16JK1217)，陜西省教育廳重點實驗室項目(15JS024)，陜西省中藥制藥重點學科資助項目

2016-12-07

王媚(1984-)，女，陜西西安人，實驗師，研究方向：中藥成分分析，E-mail:282850387@qq.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.03.016

O657.63

A

1672-5425(2017)03-0066-05

王媚，吳建華，史亞軍，等.紅花揮發(fā)油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析[J].化學與生物工程，2017，34(3)：66-70.