基于紅外光譜特點(diǎn)的南五味子鑒別

鄭立穎 許正強(qiáng) 郝玉蘭 王娜

摘要：為建立南五味子快速鑒別方法，用粉末直接壓片法測定南五味子、五味子對照藥材、市售藥材及2種自采樣品粉末的紅外光譜，利用軟件繪制紅外光譜并進(jìn)行分析比較，計(jì)算400～4 000 cm-1范圍內(nèi)不同區(qū)域的紅外光譜的相似性、觀察吸收峰數(shù)量及峰形。結(jié)果表明，南五味子固體粉末在500～900 cm-1處的紅外光譜相似性和1 000～1 700 cm -1處的峰形、峰高比、峰數(shù)量可作為其鑒別依據(jù)。

關(guān)鍵詞：南五味子;藥材粉末;紅外光譜;鑒別;分析

中圖分類號：S567.9? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2022）03-0055-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2022.03.012

Identification of Fructus schisandrae sphenantherae Based on Infrared Spectroscopy

ZHENG Liying 1，2， XU Zhengqiang 3， HAO Yulan 1， WANG Na 1

（1. College of Agronomy， Gansu Agricultural University， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. National Center Experimental-Based Learning in Plant， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. Lanzhou Botanic Garden， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：The rapid identification method of Fructus schisandra sphenantherae was explored by infrared spectroscopy. Select the reference material of Schisandrae sphenantherae， Schisandrae chinensis， Fructus schisandrae sphenantherae bought from the market and 2 kinds of sample gathered from Liangdang county as experimental materials. The infrared spectrometry of these samples were tested and recorded by tableting method， and the infrared spectra of each sample were drawn by software. The similarity of infrared spectra in different regions within the range of 400～4 000 cm-1 and the number and shape of absorption peaks were calculated. The results indicated that the infrared spectral similarity of Fructus schisandrae sphenantherae powders at 500～900 cm-1 and the peak shape， peak height ratio and numbers of solid powder at 1 000～1 700 cm-1 could be used as the identification basis.

Key words：Fructus schisandrae sphenantherae;Medicinal powder;Infrared spectrum;Identification;Analysis

南五味子為木蘭科植物華中五味子的干燥成熟果實(shí)[1 ]。南五味子性溫，味酸、甘，歸肺、心、腎經(jīng)，主要含有揮發(fā)油、木脂素類化合物及有機(jī)酸等[2 - 3 ]。市場上曾發(fā)現(xiàn)南五味子中有摻雜五味子及其他種屬五味子的現(xiàn)象，研究者先后利用顯微、薄層色譜、掃描電鏡、高效液相等技術(shù)對五味子和南五味子進(jìn)行鑒別，近年紅外光譜技術(shù)以其獨(dú)有的優(yōu)勢為中藥材鑒別提供新的方向。紅外光譜分析技術(shù)是日趨成熟的一種綠色分析技術(shù)，具有快速、無損、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。近年來，紅外光譜法在中藥鑒別研究中有許多應(yīng)用，針對同種藥材，利用近紅外光譜同樣可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的區(qū)分[4 ]。胡伊力格等[5 ]通過紅外光譜技術(shù)對不同產(chǎn)地枳實(shí)和綠衣枳實(shí)進(jìn)行鑒別比較，找出產(chǎn)地或品種不同導(dǎo)致成分的差異，對其進(jìn)行了快速無損的鑒別研究。在地黃、枳實(shí)、薄荷、前胡、當(dāng)歸、南五味子、北五味子等都有相關(guān)研究報(bào)道[6 - 11 ]。

為建立南五味子快速鑒別方法，參考劉芳? ? 等[12 ]在中藥粉末飲片評價體系中重點(diǎn)引入紅外光譜技術(shù)，確保中藥粉末飲片的質(zhì)量的建議，我們采用紅外光譜技術(shù)，分別以五味子、南五味子對照藥材的固體粉末進(jìn)行紅外光譜測定和分析，并對市場購買的南五味子、五味子及采集的樣品進(jìn)行紅外光譜對比和鑒別。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

1.1.1? ? 實(shí)驗(yàn)儀器? ? 主要有NEXUS 670紅外光譜儀（美國Nicolet公司）、 WK-1000小型高速粉碎機(jī)（山東精誠醫(yī)藥裝備制造有限公司）、101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.1.2? ? 供試材料? ? 市售藥材五味子（產(chǎn)地：遼寧，批號：191111，生產(chǎn)企業(yè)：安徽廣和中藥股份有限公司）、南五味子（產(chǎn)地：甘肅，批號：180803，生產(chǎn)企業(yè)：蘭州旭康藥業(yè)有限公司）。自采樣品：2種樣品（鮮品外觀分別呈紅色、紫色，2020年9月15日采自甘肅省兩當(dāng)縣）經(jīng)蘭州植物園許正強(qiáng)高級工程師鑒定，外觀呈紅色的樣品為木蘭科植物華中五味子的成熟果實(shí)。對照藥材南五味子（批號：110764-201312）、五味子（批號：120922-201309）均購自中國食品藥品檢定研究院。

1.2? ?方法

1.2.1? ? 固體粉末制備? ? 分別取南五味子和五味子對照藥材、五味子和南五味子市售藥材以及2種經(jīng)干燥處理的自采樣品，研磨，過6號篩，備用。

1.2.2? ? 紅外光譜測定? ? 分別取樣品粉末5 mg與KBr粉末250 mg進(jìn)行混合，研磨均勻后直接壓片，放入Nicolet NEXUS670 紅外光譜儀中進(jìn)行檢測與鑒別。掃描條件：光譜測量范圍 400～4 000 cm-1，光譜分辨率為2 cm-1。

1.2.3? ? 紅外光譜數(shù)據(jù)處理? ? 記錄各樣品紅外數(shù)據(jù)，利用Origin軟件和Excel進(jìn)行圖譜繪制，用Excel中的Correl函數(shù)進(jìn)行紅外光譜相似性計(jì)算。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?南五味子和五味子對照藥材粉末紅外光譜

由圖1可知，五味子和南五味子對照藥材粉末的光譜輪廓在1 800～3 000 cm-1區(qū)域相似，但在500～900 cm-1、1 000～1 350 cm-1兩個區(qū)域差異明顯，吸收峰數(shù)量、峰形及相對強(qiáng)度均不同，因此主要依據(jù)400～1 800 cm-1區(qū)域紅外光譜的峰數(shù)、峰位、峰形和峰的強(qiáng)度以及指紋區(qū)特點(diǎn)等進(jìn)行判斷。

在500～900 cm-1處南北五味子相似度僅為0.463 1。南五味子在606 cm-1、720 cm-1附近出現(xiàn)2個較小的峰，峰強(qiáng)度接近1∶1;五味子在720 cm-1附近出現(xiàn)的峰強(qiáng)度遠(yuǎn)大于606 cm-1，可作為南北五味子的特征鑒別之一。在1 000～1 700 cm-1區(qū)域，南北五味子相似度為0.796 6，但二者的吸收峰數(shù)量、峰形差異明顯。五味子在1 000～1 300 cm-1處的峰形對稱，呈倒“山”形;南五味子的吸收峰數(shù)量多于五味子，在1 000～1 300 cm-1處的峰呈單邊遞減“階梯”形。這一結(jié)果與田進(jìn)國等[13 ]對南、北五味子提取物紅外光譜的研究一致，表明南五味子、五味子的紅外光譜特征穩(wěn)定可靠。

2.2? ?南五味子對照藥材和市售藥材粉末紅外光譜

南五味子對照藥材粉末與市售南五味子粉末、五味子粉末的紅外光譜，具體圖譜及數(shù)據(jù)見圖2。

從圖2可以看出，在500 cm-1、1 500～2 000 cm-1、3 000 cm-1出現(xiàn)多個有共同特點(diǎn)的吸收峰，但吸收峰的強(qiáng)度（透光率）有差異。在500～900 cm-1處南五味子對照藥材與南五味子的紅外光譜相似度為0.866 5，與五味子的相似度僅為0.236 2。南五味子對照藥材、南五味子在600 cm-1、700 cm-1附近均出現(xiàn)兩個較小的峰，峰強(qiáng)度接近1∶1，五味子在700 cm-1附近出現(xiàn)的峰強(qiáng)度遠(yuǎn)大于600 cm-1，進(jìn)一步佐證此特征可作為南五味子和五味子的特征鑒別。在1 000～1 700 cm-1區(qū)域，吸收峰數(shù)量、峰形與2.1項(xiàng)下南五味子和五味子對照藥材結(jié)論一致。

統(tǒng)計(jì)上述3種固體粉末在500～900、1 000～2 000、2 500～3 500 cm-1不同區(qū)域內(nèi)吸收強(qiáng)度大的峰，具體數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，在1 000～2 000 cm-1區(qū)間，3種粉末可見多個峰，其中強(qiáng)度較大的峰有6個：? ? ? 1 160±2、1 240±2、1460±2、1 515±2、1 640±2、1 745±2 cm-1。以1 745 cm-1處峰透光率為基準(zhǔn)計(jì)算其余各峰與其透光率的差值，結(jié)果3種粉末在? 1 460 cm-1處的差值與1 515 cm-1處差值之比為1∶2，但1 460 cm-1和1 640 cm-1處吸收峰的透光率差值比不同，南五味子接近1∶1，五味子為1∶2，故認(rèn)為1 460 cm-1和1 640 cm-1處吸收峰透光率差值比也可用于鑒別南五味子。

2.3? ?6個樣品的紅外光譜比較

選取6個樣品的400～1 800 cm-1紅外光譜，如圖3所示。根據(jù)2.1、2.2的分析結(jié)果，重點(diǎn)聚焦在500～900、1 000～1 700 cm-1兩個區(qū)域，比較對照藥材和各樣品間的紅外光譜相關(guān)性，相似度計(jì)算結(jié)果見表2。

根據(jù)表2結(jié)果判斷，紅色樣品與南五味子對照藥材紅外光譜相似度大于0.930 0，紫色樣品與五味子對照藥材紅外光譜相似度大于0.820 0。根據(jù)相似度計(jì)算結(jié)果，500～900 cm-1區(qū)域相似度差別明顯，更具鑒別價值。紅色樣品和紫色樣品在500～900 cm-1區(qū)域相似度小于0.500 0（圖4）。

2.4? ?粉末紅外光譜的二階導(dǎo)數(shù)圖譜

將南五味子對照藥材和南五味子的紅外光譜分別用Origin軟件進(jìn)行求導(dǎo)分析，獲得二階導(dǎo)數(shù)譜（圖5）。

二階導(dǎo)數(shù)圖譜相對于紅外光譜，是將紅外光譜的差異進(jìn)一步放大，因此二階導(dǎo)數(shù)圖譜更直觀。圖5顯示，兩者在1 500、1 800 cm-1處的相對強(qiáng)度有一定差異，提示二階導(dǎo)數(shù)圖譜中不同區(qū)域峰的強(qiáng)度及各峰間的相對強(qiáng)度都有可能作為南五味子產(chǎn)地鑒別用。

3? ?結(jié)論與討論

紅外光譜中，在1 000～1 300 cm-1處南五味子的吸收峰數(shù)量較多，呈單邊遞減“階梯”形。如果待檢藥材在1 000～1 300 cm-1出現(xiàn)的峰形對稱、呈倒“山”形，可判定其不是正品南五味子。南五味子固體粉末在3 350～3 450 cm-1均出現(xiàn)1個明顯的大寬峰，與孫煌等[14 ]對6個不同產(chǎn)地南五味子粉末的紅外光譜研究，發(fā)現(xiàn)在3 424 cm-1處均有1個羥基大鈍峰的結(jié)果一致。南五味子在500～900 cm-1、1 000～1 700 cm-1兩個區(qū)域差異明顯，前者的相似度、后者的峰形都可作為鑒別依據(jù)。這一結(jié)果與黃得棟等[15 ]認(rèn)為用近紅外光譜法對不同產(chǎn)地的南五味子分類鑒別有應(yīng)用價值的論斷一致。2種采集樣品不僅外觀顏色有差異，紅外光譜也有1 600～1 700 cm-1區(qū)域存在差異，認(rèn)為市場上南五味子藥材木脂素含量差異大，除了產(chǎn)地因素外，也可能與采收或加工過程中少量藥材的基源混雜有關(guān)，希望引起同行關(guān)注。

目前有較多文獻(xiàn)利用紅外光譜技術(shù)，建立模型對中藥產(chǎn)地進(jìn)行鑒別，但在檢測儀器配置較低的場景，實(shí)用性受到限制。本次對紅外光譜數(shù)據(jù)的相似性和峰高比采用Excel進(jìn)行處理，簡單易操作。紅外光譜技術(shù)具有樣品制備簡單和檢測耗時短的優(yōu)勢，在南五味子藥材快速鑒別和質(zhì)量控制方面值得推廣使用。

志謝：感謝盛彤笙基金支持。感謝蘭州大學(xué)分析測試中心彭老師給予的幫助。

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收稿日期：2021 - 12 - 06

基金項(xiàng)目：2020年度甘肅省高等學(xué)校創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2020B-134）。

作者簡介：鄭立穎（1970 — ），女，山西萬榮人，高級工程師，研究方向?yàn)橹兴幪崛》蛛x及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究。Email：zhengly@gsau.edu.cn。