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【摘要】目的：分析黄花黄芩药材、水提物和醇提物的化学成分。方法：采用傅立叶变换红外光谱法（FT-IR）并借助于二阶导数谱及二维相关红外光谱（2D- FT-IR）进行分析。结果：黄花黄芩药材及其提取物有着各自稳定的光谱特征，谱图中位于1615cm-1的芳环骨架振动峰是判断黄芩苷在不同黄花黄芩样品中含量高低的主要依据，而相应的二阶导数谱图可以大大提高原始谱图的分辨率。黄花黄芩药材经过提取，以黄芩苷为代表的主要活性成分得到有效富集，两种提取物中黄芩苷的含量明显增高；黄花黄芩醇提物中黄芩苷的含量又明显高于其水提物。结论：FT-IR 能够简便、快速地提供药材提取物中主要化学成分的定性与半定量信息，从而为后续的化学成分分析和药材提取分离工艺的改进提供有效参考。
【关键词】黄花黄芩；红外光谱；二阶导数谱；二维相关红外光谱
【中图分类号】R284【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2017）05-0010-04
黄花黄芩为唇形科植物黄花黄芩Scutellaria viscidula Bunge的干燥根[1-2]，常春秋二季采挖，除去须根及泥沙晒干用。其性味苦、寒，临床常用于清热解毒。黄花黄芩在我国分布较广，资源丰富，但目前药典尚未收录，只在部分地区使用[3-4]。据报道黄花黄芩的主要成分为黄酮类，其中黄芩苷含量最高[5]。FT-IR具有整体特征性强、取样量小、简便迅速、准确等特点，同时红外谱图还可提供被测样品中主要化学成分的定性或半定量信息[6-8]。为了更好地开发和利用中草药资源，笔者采用FT-IR并借助于（2D- FT-IR）分析黄花黄芩药材、水提物和醇提物的化学成分，为该药材的进一步开发利用提供参考依据。
1实验部分
11样品及制备黄花黄芩药材由内蒙古民族大学蒙医药学院布和巴特教授提供并鉴定为正品，黄芩苷对照品购于中国药品生物制品检定所。黄花黄芩药材经粉碎后过40目筛，分别称取适量黄连药材粉末两份，各置于250mL 圆底烧瓶中，分别加入8倍量水或95%乙醇水溶液浸润30min，之后加热回流提取2次，每次1h，趁热过滤，将滤液浓缩后真空干燥，得到黄花黄芩的水提物与醇提物。分别取上述药材、水提取物、醇提物及化学对照品黄芩苷粉末少量，与KBr混合，研磨均匀后压片，放入红外光谱仪中测定。
12实验过程与数据处理采用Spect rum GX 型傅里叶变换红外光谱仪红外光谱仪（Perkin Elmer 公司），DTGS 检测器扫描获得红外谱图，光谱范围为4000～400cm-1，分辨率4cm-1，扫描信号累加次数为32次，扫描时扣除了水和二氧化碳的干扰；二阶导数谱是取原始谱图各点的二阶导数，以13 点平滑处理获得。
2结果
21黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷红外原始谱图的对比与分析由图1中各谱图的吸收峰可知，与黄花黄芩药材相比，其水提取物与95%乙醇提取物中黄芩苷的含量明显增多；这是由于黄芩苷的最强吸收1615cm-1 在黄花黄芩及其两种提取物的整体谱图中表现的峰强与峰形决定的。黄芩苷1615cm-1的芳环骨架振动峰在整体谱图中表现的峰越强，峰形越细长，则该混合物中的黄芩苷的含量越高。除此之外，各谱图中1366、1064cm-1的存在也可以帮助判断黄芩苷在混合物中含量的高低。另外，通过判断谱峰之间的比例也能帮助辨别黄芩苷在混合物的比例。在黄花黄芩药材中1072cm-1的强度明显高于不饱和双键与芳环1657cm-1的振动峰，而在其水提物和醇提物中振动峰在逐渐向低波数移动时，与阶梯峰的峰强比例也逐渐接近，尤其是在黄花黄芩醇提物的谱图中，位于1603cm-1振动峰的峰强已经低于位于1034cm-1的阶梯峰的最高峰。同时，在药材与水提物谱图中各个宽且凸的谱带在黄花黄芩醇提取物谱图中变得细长而尖锐。表明黄花黄芩的醇提取物中的小檗碱的含量高于其水提物。
图1为黄花黄芩药材及其水提取物、95%乙醇提取物和主要成分黄芩苷的红外光谱图。
22黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷的二阶导数谱图的对比与分析为进一步对黄花黄芩药材及其两种提取物中的黄芩苷的特征峰进行指认，研究对图1中的FT-IR谱图进行了二阶求导，详见图2、表1。在分辨率较高的二阶导数谱中，黄芩苷中的特征吸收峰在黄花黄芩药材及其提取物中的谱峰特征明显增强，一些原始谱图中的不明显的特征峰也显现出来。在1800～1000cm-1范围内，黄花黄芩药材谱图中显现出的黄芩苷的特征峰有1662、1612、1583、1451、1358、1246、1076cm-1等；而黃花黄芩水提物与醇提物中几乎显现出的全部的黄芩苷的特征峰： 1635、1621、1603、1567、1507、1481、1457、1387、1362、1341、1328、1273、1233、1213、1191、1140、1100、1060、1035cm-1等。表明在此条件下回流，水和醇均有利于黄芩苷的溶出。二阶导数谱经过求导之后，其峰强已不再遵循朗伯-比尔定律，即失去了定量的依据，因此不能通过导数谱图中各谱峰的峰强比例判断组分在混合物中的含量。但二阶导数谱图显示了原始谱图中不易分辨的谱峰所在波数。通过比较各二阶导数谱图的峰位，可以很明显地从红外光谱图中看到，黄芩苷大量存在于黄花黄芩药材及其两种不同溶剂提取物中。再结合原始谱图可以得出结论，在中性条件下回流提取，用醇作溶剂比水更有利于黄芩苷的溶出。
23黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷的二维光图的对比与分析黄花黄芩在1300～1800cm-1区域的二维红外相关谱（见图3）。图中深色相关强度等高线为正相关峰，浅色的相关强度等高线为负相关峰。同步相关峰代表以氧化时间为变量的红外光谱中的基因振动峰取向结构一致的行为；异步相关峰代表以氧化时间为变量的红外光谱中的基团振动峰取向结构变化的独立行为。同步相关图中，主对角线上自相干峰的出现表明所对应的振动峰随着氧化的进程而变化，对角线两侧交叉峰的出现表明其对应在V1和V2轴上的一对基团振动峰的强度变化在氧化过程中是彼此相关的。异步相关图中，对角线两侧交叉峰的出现表明其所对应的两个红外光谱中的基团振动峰的变化各自孤立地以不同的速率变化，它可辅助提供微观结构变化先后的信息。 基于以上的互相关原理，由图3可知，在一维谱中的重叠峰变得可以清晰地分辨出来。黄花黄芩的二维红外光谱存在四个主要的自动峰，1357cm-1、1420cm-1、1575cm-1和1668cm-1，其中以1575cm-1峰最强。自动峰和交叉峰形成明显的4×4的对称分布，均为正相关。在800～1300cm-1波段范围提取物谱图非常相似，对角线上均出现5个自动峰：1366cm-1、1420cm-1、1508cm-1、1585cm-1、1669cm-1；其中1669cm-1为黄酮类成分的C=O振动，其他峰位均为苯环骨架振动，说明三者共有苯环结构，且该结构基团热敏性高、较活跃，并且乙醇提取物中的黄酮类成分要高于水提取物，此结论亦与一维和二阶导数谱图分析结果相一致。
3结论
利用FT-IR技术研究药材具有宏观、整体、直接、无损、快速的特点[9]。同时红外谱图还可提供被测样品中主要化学成分的定性或半定量信息[10]。研究表明，黄花黄芩药材经过提取，以黄芩苷为代表的主要活性成分得到有效富集，各提取物中黄芩苷的含量明显增高；而黄花黄芩醇提物中黄芩苷的含量又明显高于其水提物，該结论得到相应二阶导数谱图的进一步验证。通过收集和分析比较从药材到不同提取物的红外谱图，可以宏观整体地把握药材各级提取物的化学信息，从而为下一步化学成分的微观分析提供方向性参考。此外，红外谱图提供的化学成分差异信息，可以及时指导药材提取分离工艺的改进。
参考文献
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京：科学出版社，1977：124-248.
[2]国家中医药管理局《中华本草》编委会.中华本草（第19卷第七册）[M].上海：上海科学技术出版社，2004：200-218.
[3]董然，刘敏莉，宋世良，等.黄芩的集中分布区及开发利用[J]. 中国野生植物资源，1993（4）：27-29.
[4]宋万志.药用黄芩的资源研究[J].药学学报，1981，16（2）：139-144.
[5]王红燕，肖丽和，刘丽，等.粘毛黄芩根的化学成分研究[J].沈阳药科大学学报，2003，20（5）：339-341.
[6]徐永群，孙素琴，周群，等.红外光谱与人工神经网络相结合识别栽培、野生黄芩和粘毛黄芩[J].光谱学与光谱分析，2002，22（6）：945-948.
[7]胡伊力格，王朝鲁，孙素琴，等.不同产地枳实原药材及提取物的红外光谱鉴别[J].中国实验方剂学杂，2013，19（16）：127-131.
[8]星星，李福全，图雅.红外光谱在民族药研究中的应用[J].时珍国医国药，2012，23（5）：1274-1276.
[9]吴迪，曹芳，冯水娟，等.基于支持向量机算法的红外光谱技术在奶粉蛋白质含量快速检测中的应用[J].光谱学与光谱分析，2008，28（5）：1071-1075.
[10]何书美，乔兰侠，刘敬兰，等.红外光谱法测定芹菜叶提取物中总黄酮的含量[J].分析科学学报，2008，24（2）：201-204.
【关键词】黄花黄芩；红外光谱；二阶导数谱；二维相关红外光谱
【中图分类号】R284【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2017）05-0010-04
黄花黄芩为唇形科植物黄花黄芩Scutellaria viscidula Bunge的干燥根[1-2]，常春秋二季采挖，除去须根及泥沙晒干用。其性味苦、寒，临床常用于清热解毒。黄花黄芩在我国分布较广，资源丰富，但目前药典尚未收录，只在部分地区使用[3-4]。据报道黄花黄芩的主要成分为黄酮类，其中黄芩苷含量最高[5]。FT-IR具有整体特征性强、取样量小、简便迅速、准确等特点，同时红外谱图还可提供被测样品中主要化学成分的定性或半定量信息[6-8]。为了更好地开发和利用中草药资源，笔者采用FT-IR并借助于（2D- FT-IR）分析黄花黄芩药材、水提物和醇提物的化学成分，为该药材的进一步开发利用提供参考依据。
1实验部分
11样品及制备黄花黄芩药材由内蒙古民族大学蒙医药学院布和巴特教授提供并鉴定为正品，黄芩苷对照品购于中国药品生物制品检定所。黄花黄芩药材经粉碎后过40目筛，分别称取适量黄连药材粉末两份，各置于250mL 圆底烧瓶中，分别加入8倍量水或95%乙醇水溶液浸润30min，之后加热回流提取2次，每次1h，趁热过滤，将滤液浓缩后真空干燥，得到黄花黄芩的水提物与醇提物。分别取上述药材、水提取物、醇提物及化学对照品黄芩苷粉末少量，与KBr混合，研磨均匀后压片，放入红外光谱仪中测定。
12实验过程与数据处理采用Spect rum GX 型傅里叶变换红外光谱仪红外光谱仪（Perkin Elmer 公司），DTGS 检测器扫描获得红外谱图，光谱范围为4000～400cm-1，分辨率4cm-1，扫描信号累加次数为32次，扫描时扣除了水和二氧化碳的干扰；二阶导数谱是取原始谱图各点的二阶导数，以13 点平滑处理获得。
2结果
21黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷红外原始谱图的对比与分析由图1中各谱图的吸收峰可知，与黄花黄芩药材相比，其水提取物与95%乙醇提取物中黄芩苷的含量明显增多；这是由于黄芩苷的最强吸收1615cm-1 在黄花黄芩及其两种提取物的整体谱图中表现的峰强与峰形决定的。黄芩苷1615cm-1的芳环骨架振动峰在整体谱图中表现的峰越强，峰形越细长，则该混合物中的黄芩苷的含量越高。除此之外，各谱图中1366、1064cm-1的存在也可以帮助判断黄芩苷在混合物中含量的高低。另外，通过判断谱峰之间的比例也能帮助辨别黄芩苷在混合物的比例。在黄花黄芩药材中1072cm-1的强度明显高于不饱和双键与芳环1657cm-1的振动峰，而在其水提物和醇提物中振动峰在逐渐向低波数移动时，与阶梯峰的峰强比例也逐渐接近，尤其是在黄花黄芩醇提物的谱图中，位于1603cm-1振动峰的峰强已经低于位于1034cm-1的阶梯峰的最高峰。同时，在药材与水提物谱图中各个宽且凸的谱带在黄花黄芩醇提取物谱图中变得细长而尖锐。表明黄花黄芩的醇提取物中的小檗碱的含量高于其水提物。
图1为黄花黄芩药材及其水提取物、95%乙醇提取物和主要成分黄芩苷的红外光谱图。
22黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷的二阶导数谱图的对比与分析为进一步对黄花黄芩药材及其两种提取物中的黄芩苷的特征峰进行指认，研究对图1中的FT-IR谱图进行了二阶求导，详见图2、表1。在分辨率较高的二阶导数谱中，黄芩苷中的特征吸收峰在黄花黄芩药材及其提取物中的谱峰特征明显增强，一些原始谱图中的不明显的特征峰也显现出来。在1800～1000cm-1范围内，黄花黄芩药材谱图中显现出的黄芩苷的特征峰有1662、1612、1583、1451、1358、1246、1076cm-1等；而黃花黄芩水提物与醇提物中几乎显现出的全部的黄芩苷的特征峰： 1635、1621、1603、1567、1507、1481、1457、1387、1362、1341、1328、1273、1233、1213、1191、1140、1100、1060、1035cm-1等。表明在此条件下回流，水和醇均有利于黄芩苷的溶出。二阶导数谱经过求导之后，其峰强已不再遵循朗伯-比尔定律，即失去了定量的依据，因此不能通过导数谱图中各谱峰的峰强比例判断组分在混合物中的含量。但二阶导数谱图显示了原始谱图中不易分辨的谱峰所在波数。通过比较各二阶导数谱图的峰位，可以很明显地从红外光谱图中看到，黄芩苷大量存在于黄花黄芩药材及其两种不同溶剂提取物中。再结合原始谱图可以得出结论，在中性条件下回流提取，用醇作溶剂比水更有利于黄芩苷的溶出。
23黄花黄芩药材、不同提取物及黄芩苷的二维光图的对比与分析黄花黄芩在1300～1800cm-1区域的二维红外相关谱（见图3）。图中深色相关强度等高线为正相关峰，浅色的相关强度等高线为负相关峰。同步相关峰代表以氧化时间为变量的红外光谱中的基因振动峰取向结构一致的行为；异步相关峰代表以氧化时间为变量的红外光谱中的基团振动峰取向结构变化的独立行为。同步相关图中，主对角线上自相干峰的出现表明所对应的振动峰随着氧化的进程而变化，对角线两侧交叉峰的出现表明其对应在V1和V2轴上的一对基团振动峰的强度变化在氧化过程中是彼此相关的。异步相关图中，对角线两侧交叉峰的出现表明其所对应的两个红外光谱中的基团振动峰的变化各自孤立地以不同的速率变化，它可辅助提供微观结构变化先后的信息。 基于以上的互相关原理，由图3可知，在一维谱中的重叠峰变得可以清晰地分辨出来。黄花黄芩的二维红外光谱存在四个主要的自动峰，1357cm-1、1420cm-1、1575cm-1和1668cm-1，其中以1575cm-1峰最强。自动峰和交叉峰形成明显的4×4的对称分布，均为正相关。在800～1300cm-1波段范围提取物谱图非常相似，对角线上均出现5个自动峰：1366cm-1、1420cm-1、1508cm-1、1585cm-1、1669cm-1；其中1669cm-1为黄酮类成分的C=O振动，其他峰位均为苯环骨架振动，说明三者共有苯环结构，且该结构基团热敏性高、较活跃，并且乙醇提取物中的黄酮类成分要高于水提取物，此结论亦与一维和二阶导数谱图分析结果相一致。
3结论
利用FT-IR技术研究药材具有宏观、整体、直接、无损、快速的特点[9]。同时红外谱图还可提供被测样品中主要化学成分的定性或半定量信息[10]。研究表明，黄花黄芩药材经过提取，以黄芩苷为代表的主要活性成分得到有效富集，各提取物中黄芩苷的含量明显增高；而黄花黄芩醇提物中黄芩苷的含量又明显高于其水提物，該结论得到相应二阶导数谱图的进一步验证。通过收集和分析比较从药材到不同提取物的红外谱图，可以宏观整体地把握药材各级提取物的化学信息，从而为下一步化学成分的微观分析提供方向性参考。此外，红外谱图提供的化学成分差异信息，可以及时指导药材提取分离工艺的改进。
参考文献
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[7]胡伊力格，王朝鲁，孙素琴，等.不同产地枳实原药材及提取物的红外光谱鉴别[J].中国实验方剂学杂，2013，19（16）：127-131.
[8]星星，李福全，图雅.红外光谱在民族药研究中的应用[J].时珍国医国药，2012，23（5）：1274-1276.
[9]吴迪，曹芳，冯水娟，等.基于支持向量机算法的红外光谱技术在奶粉蛋白质含量快速检测中的应用[J].光谱学与光谱分析，2008，28（5）：1071-1075.
[10]何书美，乔兰侠，刘敬兰，等.红外光谱法测定芹菜叶提取物中总黄酮的含量[J].分析科学学报，2008，24（2）：201-204.