基于主成分分析的白芍及其偽品的fir直接測定

基于主成分分析的白芍及其偽品的fir直接測定

白芍是毛科植物的一種干燥的根，根據(jù)生產(chǎn)區(qū)不同，如杭州白芍、亳州白芍和川白芍。目前市場上流通的商品來源比較復(fù)雜,并常有偽品出現(xiàn)。近年來在中藥材市場上發(fā)現(xiàn)的偽品有云白芍、毛果芍藥及牡丹等。商品白芍大多經(jīng)過炮制,性狀較難區(qū)別。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)以其具有的“指紋”特性,越來越受到人們的重視。目前采用FTIR測定中藥材用得較多的是無損測定法即壓片法,由于壓片法在進(jìn)行測定紅外光譜時(shí),不同比例的分散劑及不同的壓片厚度均可得到不同吸光度的紅外光譜,從而對(duì)同一樣品較難得到完全相同的FTIR。而直接測定法有其他方法所不可比擬的優(yōu)勢,樣品不需制樣,操作簡單,只要比較的是中藥材的相同部位,所得FTIR具有較好的可比性。筆者以中藥材白芍為例,利用FTIR儀并借用OMNI采樣器的直接測定法,直接、快速、準(zhǔn)確地測定樣品的FTIR譜。同于白芍及其混淆品云白芍、毛果芍藥和牡丹為同科不同屬或同屬不同種的藥材,所含化學(xué)成分比較相近,筆者通過相同部位的FTIR比較,并結(jié)合主成分分析鑒定白芍及其偽品,取得較好的效果。1材料和機(jī)器1.1毛果麻黃、牡丹花的干燥白芍為毛茛科植物芍藥PaeonialactifloraPall.的干燥根,分別為杭白芍、亳白芍、川白芍;云白芍為毛茛科植物狹葉牡丹PaeoniadelavayiFranch.Var.angustilobaRehd.EtWils.的干燥根;毛果芍藥為毛茛科植物毛果芍藥PaeonialactifloraPall.Var.trichocarpa(Bunge)Stern的干燥根;牡丹為毛茛科植物牡丹PaeoniaSuffruticosaAndr.的干燥根。實(shí)驗(yàn)材料均由中國藥品生物制品檢定所中藥標(biāo)本館提供,并經(jīng)過浙江師范大學(xué)植物學(xué)教研室劉鵬教授鑒定。樣品測定前均先置于50℃的紅外干燥箱中干燥4h。1.2光譜檢測儀器美國Nicolet公司生產(chǎn)的NEXUS670型傅里葉變換紅外光譜儀,DTGS檢測器,OMNIESP5.1智能操作軟件,OMNI采樣器,光譜范圍4000～650cm-1,分辨率4cm-1,掃描累加次數(shù)128次。2方法2.1ftir測定在采集數(shù)據(jù)前,根據(jù)儀器測試要求把OMNI采樣器水平放置在FTIR儀的樣品倉中,采用單面刀片分別切取樣品不同部位分置于OMNI采樣器的鍺晶片與校正壓力裝置之間,按照所給定的測試條件直接測定樣品的FTIR。2.2不同波數(shù)段的二維散點(diǎn)圖通過測定,得到白芍及其偽品共7個(gè)樣品的FTIR。根據(jù)吸收峰的吸光度值特點(diǎn),記錄不同波數(shù)段上的吸光度;以樣品為對(duì)象,以不同波數(shù)段上的吸光度為指標(biāo),共選擇36個(gè)具有特性的數(shù)據(jù)點(diǎn),應(yīng)用主成分分析方法,對(duì)7個(gè)樣品進(jìn)行主成分分析,得到不同圖譜在前三個(gè)排序軸上的二維散點(diǎn)圖。根據(jù)散點(diǎn)圖上的位置關(guān)系,了解樣品在植物化學(xué)組成及所含有的量上的整體差異。3結(jié)果3.1木質(zhì)部及其衍生物的含量見圖1,2。圖1與圖2比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),白芍所含的芍藥苷及其衍生物羥基芍藥苷、苯甲酰芍藥苷、芍藥內(nèi)酯苷、新芍藥苷及苯甲酸等分子中的羰基吸收1727,1713cm-1及C-O-C的吸收1254,1150cm-1(雙帶)木質(zhì)部(吸光度分別為0.0058,0.0045,0.0119,0.021)均比表皮(0.0039,0.0029,0.0086,0.0081)的吸收要強(qiáng),這可能是因?yàn)槟举|(zhì)部的芍藥苷及其衍生物含量比表皮大的緣故,但兩者的吸收峰位基本相同,所不同的僅是吸光度的大小差別。傳統(tǒng)的白芍產(chǎn)地加工大多除去外表皮,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明白芍產(chǎn)地加工可以不去外皮。3.2f及其類木質(zhì)部的吸收特性由于木質(zhì)部與外表皮的吸收相似,故筆者在本實(shí)驗(yàn)采用木質(zhì)部作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。圖3為不同產(chǎn)地的白芍及其混淆品木質(zhì)部的FTIR。從圖3中可以發(fā)現(xiàn),除了牡丹區(qū)別較大外,其他的吸收外貌都比較相近。芍藥類木質(zhì)部的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰都較強(qiáng),而牡丹則要弱得多。由于芍藥類所含成分區(qū)別不大,故所出現(xiàn)的吸收峰峰位差別不大,但峰強(qiáng)則有所差別,從圖中可以看出有比較多的吸收峰云白芍和毛果芍藥比杭白芍、亳白芍及川白芍弱,這可能是所含的有些化學(xué)成分不同所造成的。3.3種植物的ftir分析主成分分析法是一種有效的數(shù)據(jù)降維分析法,它能將原始變量線性組合成一組新的變量,即一組主成分,僅用部分主成分就可表達(dá)原有變量的主要信息,利用這一特性,可實(shí)現(xiàn)FTIR數(shù)據(jù)的線性降維投影顯示,筆者選取杭白芍、亳白芍、川白芍及混淆品共7個(gè)樣品,取木質(zhì)部進(jìn)行分析。分別選取36組具有代表性吸收峰的吸光度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以樣品為分析對(duì)象進(jìn)行主成分分析,發(fā)現(xiàn)前3個(gè)主成分上的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)94%,說明三個(gè)排序圖均能夠較理想地反映FTIR間的相似特性,見圖4。從圖4可以發(fā)現(xiàn),牡丹的FTIR譜在排序圖上位置比較特殊,與其他6個(gè)樣品差別非常大,這在一定程度上說明牡丹與芍藥類木質(zhì)部的植物化學(xué)組成上差異較為明顯。但從1,3及2,3主成分排序圖中也可以看出,云白芍及毛果芍藥與《中華人民共和國藥典》所載的白芍品種的差別也是比較大的,相反,杭白芍木質(zhì)部、外表皮及亳白芍、川白芍的木質(zhì)部則比較接近,提示所含植物化學(xué)成分較為相近。4ohni采樣器厚度、厚度和表面厚度比對(duì)采用FTIR的其他測定方法如萃取-液膜法,必須先進(jìn)行溶劑萃取然后進(jìn)行測定,而壓片法則由于所加分散劑及片的厚度較難控制,操作上較為煩瑣,且誤差相對(duì)比較大。由于O