关于三种不同产地佛手的傅立叶变换红外光谱鉴别

作者：张瑞芳 高幼衡 崔红花


【关键词】 佛手／化学；，，中药鉴定；，，红外光谱法
　摘要：【目的】建立快速鉴别不同产地佛手的方法。【方法】采用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)直接测定3种不同产地的佛手，根据特征吸收峰的峰位、吸收强度及峰高比的量化指标I值，进行比较分析。【结果】每个产地的佛手峰高比Ｉ值都有固定的范围，广佛手为07～09，川佛手为13～16，金佛手为09～11，根据Ｉ值的大小可以初步判断其产地。【结论】FTIR为广佛手、川佛手、金佛手3种不同产地佛手鉴别的有效方法，该法具有无需分离提取，无需化学处理，简便、迅速、稳定、实用的特点。
关键词：佛手／化学； 中药鉴定； 红外光谱法
佛手为芸香科植物佛手Citrus Medica L.var.sarcodactylis Swingle的干燥果实。具有疏肝理气，和胃止痛的功效，主要用于治疗肝胃气滞，胸胁胀痛，胃脘痞满，食少呕吐等症［１］。主产于广东、四川、浙江、福建等地。市场流通的品种主要有3种：广佛手(产地广东)、川佛手(产地四川)、金佛手(产地浙江)。不同品种佛手质量优劣之争由来已久［2-6］。近年来中药材品种混乱的现象日益受到重视，如何科学地、快速地对不同产地的佛手进行鉴别，以保证其质量，已成为重要的课题。
红外光谱所给出的是物质分子内部的综合信息，在物质的定性、定量分析和鉴别中一直起着十分重要的作用。应用红外光谱法(FTIR)鉴别中药材的研究逐年增多，图谱分析方法有直观分析法、计算机模式识别等。吴建华等［７］根据红外光谱特征峰的峰高比，提出了一个量化指标Ｉ值，在鉴别人参的种类上取得了较好的效果。本文将红外光谱法应用于不同产地佛手的鉴别，并运用量化指标I值进行评价，建立了简捷、快速鉴别佛手产地的方法。
1 材料与方法
11 仪器与试剂 AVATAR 360型傅立叶变换红外光谱仪(美国NICOLET)，DTGS检测器(氘代硫酸三甘肽溴化钾检测器)EZ OMNIC软件，光谱范围400～4?000?cm－１，分辨率4?cm－１，扫描次数为32次，手工压片机为随机附件；溴化钾(KBr)粉末为光谱纯。
12 样品来源及制备
121 样品来源 广佛手(Gf)：Gf１、Ｇｆ２、Ｇｆ3均来自广东广佛手GAP研究基地；Ｇｆ4购于广西桂玉；Ｇｆ5购于茂名药材市场；Ｇｆ6购于江西樟树药材市场。川佛手：6批药材均来自四川洪雅。金佛手：6批药材均来自浙江金牛。以上药材经广州中医药大学黄海波副教授鉴定，均为芸香科植物佛手Citrus Medica L.var.sarcodactylis Swingle的干燥果实。
122 样品制备 将各佛手样品粉碎，过80目筛；分别取3?mg过筛后的样品粉末与200?mg KBr混合研磨均匀，压片。
13 测定方法 将样品的KBr压片置于FTIR仪的测定窗口固定位置，按照设定的仪器条件，在400～4 000?cm－１波数范围内扫描。通过DTGS检测器检测样品的光吸收强度，绘制出相应样品的红外光谱图。
2 结果
21 佛手特征峰的确定 佛手中所含的化学成分主要有挥发油类、黄酮类、香豆素类和多糖。用FTIR法测出的红外光谱体现了各种成分的红外吸收。图1表示，虽然各样品的产地不同，它们的红外光谱图极为相似，说明不同产地佛手所含的主要化学成分是相似的。各产地佛手红外光谱图的平均吸收波数位置见表1、图1。结合图表综合分析显示，3组佛手的图谱中，吸收峰σ３～σ８在吸收强度和峰位上有所区别，如σ4的吸收强度为川佛手＞金佛手＞广佛手。故将σ3～σ８作为佛手的红外特征峰进行比较研究。
　　 22 不同产地佛手的识别方法
221 图形识别 不同产地的佛手所含成分的种类和含量有所不同，在红外光谱图上表现为不同佛手之间峰位和吸收强度的差异，从几批药材的光谱图中可以看出：
（１）广佛手σ３～σ８的吸收强度依次增大，σ4的吸收强度低于σ5；川佛手和金佛手σ5～σ８峰的吸收强度基本相当，但川佛手σ4的吸收强度显著高于σ3，峰高约为σ3的2倍；而金佛手σ4的吸收强度与σ5相当或略强于σ5。
（２）3种产地的佛手红外光谱图的各峰峰位也有所差异，我们估算了吸收峰σ3～σ8的吸收波数的95%参考值范围［8］，结果见表2。从表中可以看出，川佛手σ3的位置与其他2种产地的差别较大，偏移(波数)约为10?cm－１，广佛手和金佛手在峰位上无显著性区别。
222 红外指数I值识别 在分析了σ3～σ8的峰形和吸收强度之后，参照文献［7］，我们选定σ4和σ5两个峰，采用基线法测量透过率图谱峰的高度，即在σ4与σ5间上凸的最高点引一条平行于横坐标的基线，从这条基线引出垂直线分别至σ4和σ5的最高点，为σ4和σ5的峰高，分别记为hσ4和hσ5，计算峰高比值，记为I，即Ｉ＝hσ４／hσ5，所有样品的峰高比值见表3。由表3可以看出，每个产地的佛手I值都有固定的范围，根据I值的大小可以初步判断其产地。 表1 3种产地佛手红外光谱图各峰的平均波数比较表2 3种产地佛手红外特征峰(σ３～σ８）吸收波数的参考值范围表3 各产地不同批次样品的峰高比值 　3 讨论
傅立叶变换红外光谱法是一种测定分子吸收光谱的方法，由分子振动或转动引起偶极矩的净变化产生，从而可以鉴定化合物和分子的结构。中药中所含的化学成分是复杂多样的，用FTIR法测出的红外光谱是样品分子结构的客观反映，体现了各种成分的红外吸收，对药材的鉴定起着重要的作用。具有快速无损、无化学处理、简便有效的特点。目前，该方法已应用于植物药材的质量控制、种类认定、热稳定性的实时原位跟踪以及细菌的快速鉴别、发育监控和分类等［9］。应用红外光谱对植物药材的质量控制大多集中在药材真伪的鉴别上［１0-11］，对同种药材不同产地的区别研究仍较少。
不同产地的同种中药材有非常相似的化学组成，但含量的差异非常微小，而在一些微量组分上也表现出组分的差异。使用一般的化学分析方法，由于样品的预处理使这种含量或组分的微小差异被干扰或破坏，不能或较难判别它们由地域性不同所导致的样品差异性。常规鉴别药材产地的方法除了传统的性状鉴别之外，还有药材微量元素的研究、薄层色谱鉴别、含量测定及色谱指纹图谱分析等［１2］。性状鉴别带有很大的主观性和经验性，色谱及光谱分析方法都需要对药材进行预处理。本法不需要预处理的这一特点，使样品之间的微小差异能够最大限度地保留下来，不被人为干扰、甚至破坏。
中药材是一个复杂的混合物体系，所含各化合物吸收强度的叠加，使其具有难以解析的复杂性，又因不同产地药材的主体成分相似，故谱图又具有一定的相似性，如何区分这些相似而又复杂的谱图，这是方法学研究中一个关键的技术难点［１3］。目前应用较多的图谱解析方法主要有：直观分析法、聚类分析法和计算机模式识别［１4］。直观分析法是与标准图谱对照，主要根据红外光谱的峰数、峰位、峰形和峰的强度，以及某一波数的吸收峰的有无，指纹区的面貌等进行判断。用于对照的标准图谱虽经多个实验室采用不同型号的仪器核对才确定下来，但仍有可能由于操作或仪器条件略有不同而使图谱在细微之处与标准图谱略有差异［１5］。聚类分析和模式识别是利用图谱中多指标信息，结合数学和计算机技术，通过一定的数据处理和计算，进行中药整体化学特性的描述，达到鉴别的目的。
本实验通过粉末直接压片法测定3种不同产地佛手的红外光谱，对特征峰的峰高进行数学处理，得到了不同产地佛手的量化指标峰高比值的范围，据此可以鉴别佛手的产地，数据处理方法简便，结果直观，较传统的图谱直观分析法可操作性强，避免了一些主观误差；与聚类分析法和计算机模式识别相比，省掉了许多烦杂的数据处理，更简便易行。
本法无需分离提取，给出的是整个样品的整体信息，因此在保证了测量过程快速的同时，也保证了测定的准确性，重现性好，可操作性强，为规范佛手药材的品种、质量，保证临床疗效提供了可靠的实验依据，为在传统基础上客观评价中药材的来源提供了一种新的途径。较其他鉴别方法而言，该法还有取样量小、特征性强、节省资源、简便快速的优点。
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