论文-洋槐蜜红外指纹图谱的研究 14页

目录题目I摘要IAbstractI1前言11.1红外光谱在中药指纹图谱中的应用11.2蜂蜜指纹图谱的研究进展22实验材料与实验方法32.1实验材料32.1.1材料32.1.2仪器与试剂32.2实验方法32.2.1样品溶液的配置32.2.2红外光谱条件的选择33实验结果34结论114.1十种不同蜂蜜红外光谱的比较114.2洋槐原蜜与市售洋槐蜜红外光谱的比较11参考文献11致谢12 洋槐蜜红外指纹图谱的研究学生：专业：指导教师：摘要：目的利用红外光谱法并结合主成分分析法建立洋槐蜜的指纹图谱，并与其他9种蜂蜜的红外谱图进行鉴别比较。方法红外光谱法（IR）、主成分分析法和聚类分析法。结果通过分析十种蜂蜜的红外指纹图谱，并结合主成分分析法，发现十种不同的蜂蜜在主成分一，主成分二，主成分三的二维散点图和三维散点图上的点都较为分散；通过分析洋槐原蜜和市售洋槐蜜的红外指纹图谱，并结合聚类分析法，发现唯有一种洋槐蜜原蜜，被归为加工的洋槐蜜中。结论十种不同的蜂蜜在化学成分上存在一定的差异，该方法可以把洋槐蜜原蜜和加工后的洋槐蜜分开。关键词:洋槐蜜；蜂蜜；IR指纹图谱StudyonIRFingerprintsofRobiniaHoneyName:ChenLijuanMajor:TheScienceofTraditionalChineseMedicineTutor:DongRuiAbstract:ObjectiveWeestablishedtheIRfingerprintsofRobiniahoneyandcomparedwiththeIRfingerprintsofnineotherkindsofhoneycombinedwithprincipalcomponentanalysis.MethodsInfraredspectrometry,principalcomponentanalysisandclusteranalysiswereused.ResultsWeanalyzedtheIRfingerprintsoftendifferentkindsofhoneyandfoundthattheirplotsscatteredinthe2Dscatterand3Dscatteroffirstprincipalconstituent,secondprincipalconstituentandthirdprincipalconstituentbyPrincipalcomponentanalysis.ClusteranalysiswasusedtoanalyzeRobiniaoriginalhoneyandRobiniahoneysoldinthemarketwithIRfingerprints,andwefoundthatonlyoneRobiniaoriginalhoneywasascribedtoprocessedhoney.ConclusionThetendifferentkindsofhoneyhadsomedifferencesinchemicalconstituent.TheexperimentalmethodcouldbeusedtoseparateRobiniaoriginalhoneyandprocessedones.Keywords:Robiniahoney;honey;IRFingerprintsI 1前言目前指纹图谱已成为国际公认的控制中药或天然药物质量的最有效手段[1~3]。它能全面的反映中药的整体化学特征，体现其内在的整体质量，弥补了过去对中药质量控制中只对少数成分控制质量的弊端，是一种更为合理的中药质量控制模式[4~6]。指纹图谱的评价指标是以供试品指纹图谱与该品种对照指纹图谱(共有模式)之间的相似性来衡量的,这种相似性比较可以用“相似度”表达，综合了样品的定性信息和定量数据。根据国家药品监督管理局颁布的《中药注射剂指纹图谱实验研究技术指南》规定：指纹图谱相似度可以借助国家药典委员会推荐的“中药计算机辅助相似度评价软件”计算[7]。中药材的指纹图谱系指中药材经适当处理后，采用一定的分析手段，得到的能够标定该中药材特性的共有峰的图谱。根据所用分析手段将指纹图谱分为：TLC,HPLC,GC,HSCCC,IR,UV,MS,NMR,HPCE,NIR,XRD指纹图谱以及不同方法联用技术建立的指纹图谱。1.1红外光谱在中药指纹图谱中的应用目前，近红外指纹图谱已成功应用于中药成分的鉴定和作物品种的鉴定和分类。中药的近红外指纹图谱是一种综合的、整体的鉴定手段，它可准确且又可量化地对药材进行真伪鉴别和质量评价，其功用范围在于鉴别真伪，以及评价药材的质量均一性和稳定性。李峰[8]的研究表明，应用红外光谱建立金银花的红外指纹图谱，可以用于反映和鉴别金银花成分，以及区别不同来源和产地的金银花药材。黄宝康等[9]应用近红外漫反射指纹图谱聚类分析鉴别不同产地褚实子的真伪，发现不同产地褚实子之间指纹图谱存在一定差异，与伪品差异较大。孙素琴等[10]利用红外指纹图谱并结合计算机辅助对比软件技术，对9个省份的45个山药样品进行了道地性与非道地性的鉴别研究，发现各产地山药的相关性有一定的差异性，该方法快速、简便、可靠。黄昊等[11]采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术分析鉴别了350种中药配方颗粒红外指纹图谱的结构特征，结果表明，借助于各种药用植物和动物配方颗粒的FTIR指纹图谱的差别可进行快速分类鉴别。汤俊明等[12]借助于红外指纹图谱对各生产厂家生产的中药配方颗粒进行了系统的鉴别研究，结果表明，红外指纹图谱可直观的反映出不同生产产家之间产品质量的异同，同一厂家不同批号颗粒剂谱图的可重现性，不同炮制方法及炮制前后的差异，以及同一炮制品不同批号的异同，能够有效地对其产品质量进行真伪优劣鉴别，为产品的质量控制标准提供了一种先进、快速的分析手段。程翼宇等[13]12 采用基于贝叶斯准则的多元统计方法对原始数据进行投影变换，再以二维灰度图对变换后数据进行可视化表征，形成基于计算机图像的虚拟化学指纹图谱。将其用于鉴别3种不同产地中药当归样品的结果表明，它能有效提取红外光谱分析数据的特征指纹，实现以虚拟指纹图谱对药材产地的分类鉴别，从而为辨识复杂化学物质体系提供了新的技术手段。近红外光谱法采用红外光谱法原理，在近红外区进行检测，再运用化学计量学，建立样本与信息之间的数学模型。随着化学计量学的发展和傅立叶近红外光谱仪的引入，其应用范围不断拓宽，能有效的对大量样品进行高精度快速分析。对于多组分测定，必须先用其他方法测定各组分的含量，然后建立每一组分与标准品之间的数学模型，最后运用该模型对待测样品进行分析。但大多数中草药成分不明，这就大大增加了其分析难度。傅里叶变换红外光谱(FTIR)由于具有指纹特征分析、谱图整体分析、宏观推断分析等特点，适合于分析复杂化学物质组成的稳定性，故成为当今中药质量评价研究领域的一个重要手段[14]。主成分分析法是一种有效的数据降维分析法，能将原始变量通过线性变换重新组合成一组新的变量，即一组主成分(PC)，仅用部分主成分就可表达原有变量的主要信息，利用这一特性，可实现红外光谱数据的线性降维投影显示，从而使人们能直观地从二维图中观察到光谱的主要特性和排序情况。1.2蜂蜜指纹图谱的研究进展近些年来，不少科研工作者已应用蜂蜜的各种指纹图谱来研究蜂蜜的化学成分，区分不同蜜源的蜂蜜，控制蜂蜜的质量。Compos[15]和Ferreres[16]对蜂产品中的黄酮类化合物研究发现，蜂蜜含有高良姜精、短叶松素、杨梅酮等成分。不同的单花蜂蜜，黄酮类化合物的种类和含量存在惊人的差异。采用指纹图谱技术研究不同蜂蜜中的微量生物活性物质和非活性物质，可以有效区分不同蜜源的蜂蜜，而且可以应用于蜂蜜的质量控制中，尤其在鉴别蜂蜜种类、判别真假蜂蜜中[17]。Tomas等[18]在RP-HPLC上分析了蜂蜜中的20种黄酮苷元，试用了甲醇-水和乙腈-水的多种洗脱体系，但发现没有一种溶剂体系能分析所有这些黄酮。Isabel等[19]采用色谱技术从小桉树蜜中鉴定出多种黄酮类化合物，其中发现五羟基黄酮和毛地黄黄酮可作为桉树蜜的标记物，8-甲氧基-坎菲醇和坎菲醇可作为迷迭香蜜的标记物。Yao等研究了与澳大利亚桉树蜜的蜜源有关的7种酚酸，同年还研究出没食子酸和香豆酸可用于不同产地的桃金娘科桃金娘属植物蜂蜜的鉴别[20]。Daniela等[21]研究了两个季节的40种克罗地亚洋槐蜜的黄酮类化合物的HPLC图谱。结果表明，虽然季节对黄酮类化合物的含量有影响，但是单一物质的百分比保持不变，而且发现干燥和高温可以促成黄酮类化合物的积累。12 以上的研究成果表明：研究蜂蜜的指纹图谱对鉴别蜂蜜的种类，评价蜂蜜质量优劣具有重要的指导意义。2实验材料与实验方法2.1实验材料2.1.1材料洋槐蜜原蜜样品6个，由汪氏蜜蜂园公司提供；市售不同产地的洋槐蜜样品6个，购于沃尔玛超市。党参蜜、山花蜜、蒲公英蜜、枇杷蜜、紫云英蜜、龙眼蜜、益母草蜜、黄连蜜、荆条蜜均为未加工原蜜，由汪氏蜜蜂园提供。2.1.2仪器与试剂傅立叶红外变换光谱仪日本岛津；单晶溴化钾长春应用化学研究所提供；安伯莱特XAD-2大孔树脂美国Sigma-Aldrich；甲醇北京化学试剂厂；移液枪北京明力普瑞科技有限公司。2.2实验方法2.2.1样品溶液的配置准确称取洋槐蜜(6个原蜜，6个市售)、黄连蜜、龙眼蜜、益母草蜜、蒲公英蜜、山花蜜、党参蜜、紫云英蜜、荆条蜜、枇杷蜜各100g，分别溶于100mL蒸馏水中，过XAD-2大孔树脂，先用1000mL蒸馏水洗后再用1000mL的甲醇洗，收集甲醇部分，减压浓缩至干，色谱甲醇定容至10mL的容量瓶中,通过0.45μm滤膜，滤液置于棕色样品瓶中，作为供试品溶液，浓度为：10g/mL。2.2.2红外光谱条件的选择红外光谱条件：用移液枪精密吸取供试品溶液20µL，均匀涂于单晶溴化钾上，进行红外光谱的测定，扫描次数为10，分辨率为8cm-1，光谱范围500～4000cm-1。3实验结果10种蜂蜜的红外指纹图谱如下：12 图1洋槐原蜜IR图谱Fig1TheIRSpectrumoforiginalRobiniahoney图2市售洋槐蜜IR图谱Fig.2TheIRSpectrumofsoledRobiniahoney图36种洋槐蜜原蜜样品的IR叠加谱图Fig.3StackingchartsofIRSpectrumofsixkindsoforiginalRobiniahoney12 图46种市售洋槐蜜样品的IR叠加谱图Fig.4StackingchartsofIRSpectrumofsixkindsofsoldRobiniahoney由图1、图2、图3和图4可看出：在6种市售洋槐蜜中，有4种与洋槐蜜原蜜的峰形、峰位相同，而另外两种差异较大。采集洋槐蜜原蜜样品和市售洋槐蜜样品的主要吸收峰共12个数据点，即相对应的吸收峰及A值，进行聚类分析，如图5。图5洋槐蜜聚类分析图Fig.5GraphofdendrogramsofRobiniahoneyIRanalysis1,2,3,4,5,6为原蜜7,8,9,10,11,12为市售洋槐蜜12 图6蒲公英蜜的IR谱图Fig.6TheIRSpectrumofTaraxacihoney图7龙眼蜜的IR谱图Fig.7TheIRSpectrumofDimocarpushoney图8党参蜜的IR谱图Fig.8TheIRSpectrumofCodonopsishoney图9黄连蜜的IR谱图Fig.9TheIRSpectrumofCoptidishoney12 图10荆条蜜的IR谱图Fig.10TheIRSpectrumofVerbenaceaehoney图11枇杷蜜的IR谱图Fig.11TheIRSpectrumofDimocarpushoney图12山花蜜的IR谱图Fig.12TheIRSpectrumofCymbidiumhoney图13益母草蜜的IR谱图Fig.13TheIRSpectrumofLeonurushoney12 图14紫云英蜜的IR谱图Fig.14TheIRSpectrumofAstragalushoney从以上十种蜂蜜的红外指纹图谱中可以看出：1722、1651cm-1为黄酮类的VC=C产生；1454、1402cm-1的红外吸收与羧基上的－OH有关；1286cm-1与羧酸的C－O振动有关;1114cm-1以及1055cm-1处的一组吸收峰为有机酸上－OH振动产生；3439、1031cm-1附近的吸收峰为各种化合物类中－OH的特征吸收。采集了不同蜂蜜样品的主要吸收峰共12个数据点，即相对应的吸收峰及A值，进行聚类分析，因子累积贡献图如表1。表1因子累积贡献率图　　Tab.1GraphofComulativeoffactorComponentInitialEigenvaluesTotal%ofVarianceCumulative%15.73047.75147.75123.58829.90277.65331.83115.25792.91040.7065.88498.79459.121E-020.76099.5546783.576E-021.429E-023.415E-030.2980.1192.846E-0299.85299.971100.00012 图15主成分因子1、2散点图Fig.15GraphofScatterplotofprincipalcomponentⅠ，Ⅱ１党参蜜　2黄连蜜　３荆条蜜　４龙胆蜜　５紫云英蜜　６益母草蜜7山花蜜　８蒲公英蜜　９枇杷蜜　10洋槐蜜图16主成分因子1、3散点图Fig.16GraphofScatterplotofprincipalcomponentⅠ，Ⅲ１党参蜜　２黄连蜜　３荆条蜜　４龙胆蜜　５紫云英蜜　６益母草蜜７山花蜜　８蒲公英蜜　９枇杷蜜　1０洋槐蜜12 图17主成分因子2、3散点图Fig.17GraphofScatterplotofprincipalcomponentⅡ，Ⅲ１党参蜜　２黄连蜜　３荆条蜜　4龙胆蜜　５紫云英蜜　６益母草蜜7山花蜜　８蒲公英蜜９枇杷蜜　1０洋槐蜜图18主成分因子1、2、3散点图Fig.18GraphofScatterplotofprincipalcomponentⅠ，Ⅱ，Ⅲ１党参蜜　２黄连蜜　３荆条蜜　４龙胆蜜　５紫云英蜜　６益母草蜜７山花蜜　８蒲公英蜜　９枇杷蜜　１０洋槐蜜从聚类分析的结果可以看出，可以把1、2、3、4、6归为一组，5、7、8、9、10、11、12归为一组，基本上可以把洋槐蜜原蜜和加工的洋槐蜜分开，可能是与洋槐蜜加工过程中添加的某些辅料有关，只有5为洋槐蜜原蜜，却归为加工的洋槐蜜中，具体原因有待于进一步研究。12 4结论4.1十种不同蜂蜜红外光谱的比较利用红外光谱法，建立了十种不同蜂蜜的红外指纹图谱，并结合主成分分析方法，发现：十种不同的蜂蜜在主成分一，主成分二，主成分三的二维散点图和三维散点图上的点都较为分散，说明十种不同的蜂蜜在化学成分上存在一定的差异，这可能是由于不同的蜂蜜的蜜源植物不同造成的。4.2洋槐原蜜与市售洋槐蜜红外光谱的比较从六种洋槐原蜜的IR谱图可以看出，不同部位的红外吸收峰位基本相同，峰形基本一致，说明其中所含的化学成分及其含量基本相同。从六种市售的洋槐蜜的IR谱图可以看出，在六种市售的洋槐蜜中，有四种洋槐蜜具有与洋槐原蜜相同的12个共有峰，但有二种洋槐蜜的吸收峰明显不同于洋槐蜜原蜜，可能是由于在加工过程中添加了辅料的因素。参考文献[1]李玉娟，王瑞，车镇涛，等.中药材指纹图谱质量控制方法研究[J].中药新药与临床药理,2001,12(3):192~195[2]任德权.中药指纹图谱质控技术的意义与作用[J].中药材,2001,24(4):235~239[3]谢培山.色谱指纹图谱分析是中草药质量控制的可行策略[J].中药新药与临床药理,2001,12(3):141~142[4]谢培山.中药色谱指纹图谱[M].北京:人民卫生出版社,2004:219~242[5]谢培山.中药色谱指纹图谱鉴别的概念、属性、技术与应用[J].中国中药杂志,2001,26(10):653~655[6]江俊.中药质量评价新方法—中药指纹图谱[J].湖北中医学院学报,2001,3(4):11[7]洪筱坤,王智华.色谱指纹图谱在中药质量标准研究中的应用[J].中成药,2001,23(3):157~159[8]李峰.山东道地药材金银花的多元多息指纹图谱鉴别研究[M]:[博士论文].山东:山东中医药大学,2001,6[9]黄宝康，朱斌，郑汉臣，等.不同产地褚实子及伪品的近红外漫反射指纹图谱聚类分析[J].中药材,2002,25(12):874～875[10]孙素琴,袁子民,白雁.红外指纹图谱与计算机辅助解析技术鉴别山药的道地形[J].计算机与应用化学,2002,19(l):77～80[11]黄昊，李静，秦竹，等.中药配方颗粒红外指纹图谱研究[J].分析化学研究简报,2003,31(7):828~832[12]汤俊明,孙素琴,袁子民，等.12 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