草乌类蒙药的红外光谱分析与鉴定＊

苏都娜，策力木格，松 林，聂 波，图 雅

（1.内蒙古民族大学蒙医药学院 通辽 028000；2.内蒙古医科大学蒙医药学院 呼和浩特 010110；3.北京中医药大学东直门医院 北京 100027；4.中国中医科学院中医药发展研究中心 北京 100700）

草乌类蒙药的红外光谱分析与鉴定＊

苏都娜1，策力木格2，松 林2，聂 波3，图 雅4＊＊

（1.内蒙古民族大学蒙医药学院 通辽 028000；2.内蒙古医科大学蒙医药学院 呼和浩特 010110；3.北京中医药大学东直门医院 北京 100027；4.中国中医科学院中医药发展研究中心 北京 100700）

目的：对蒙药草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的原药材及其总生物碱提取物进行分析。方法：采用红外光谱的三级鉴定方法（红外光谱、二阶导数谱以及二维相关谱）进行样品的全成分分析。结果：草乌根的谱图与淀粉的标准谱图相似，出现淀粉特征峰1 155、1 070、1 019 cm-1，故草乌根含有大量淀粉；叶、花、芽含芳香类物质较多（1 600 cm-1），糖苷类物质（1 050-1 070 cm-1）、酯类物质不明显；草乌花、草乌叶、草乌芽的红外谱图中能够观察到芳香环（1 595 cm-1附近）和=C-O（1 262 cm-1附近）有特征吸收，证明三者共有成分为二萜类生物碱。二阶导数谱图显示，根在1 712 cm-1（C=O）附近的特征峰明显强于花、叶和芽，说明根中二萜类生物碱类成分含量高于花、叶和芽；二维谱图在800-1 300 cm-1处根有6个自动峰1 745、1 650、1 560 （最强）、1 465、1400、1300 cm-1；叶、芽、花相似其自动峰有1680、1560（最强）、1465 cm-1。结论：红外光谱宏观指纹技术可提供大量整体信息，能够较准确的把握草乌类药材的整体质量。红外光谱法和二维相关光谱提供了大量草乌、草乌花、草乌叶、草乌芽的整体结构信息，验证了4种药材所含物质结构和含量的差异，为今后草乌的系统研究工作奠定基础。

红外光谱 二阶导数谱 二维相关光谱 草乌

蒙药草乌类药材指毛茛科植物北乌头Aconitum kusnezoffii Reichb.的干燥花（蒙药名：“草乌花”）、芽（蒙药名：“草乌芽”）、叶（蒙药名：“草乌叶”）、母根（蒙药名：“草乌”），均具有杀“粘”、止痛、燥“协日乌素”之功效，用于“瘟、粘、奇哈、刺痛、结喉、痧症、痛风、游痛证、关节”协日乌素、风湿病、心“赫依”、牙痛等症，为蒙医临床常用药[1]。其花、叶、芽不经炮制可直接入药，草乌的主根则须炮制后方可入药。现代研究表明，草乌类蒙药中的双酯型生物碱类成分既是有毒成分，又是有效成分，因此该类药材的质量标准研究尤为重要[2，3]。

近年来，傅里叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared Spectrometry，FT-IR）在中药、民族药研究中的应用受到了越来越多的关注，该方法具有重现性好，样品处理方法简单，灵敏度高等特点[4-8]。孙素琴等[9-16]采用 FT-IR 和二维相关红外技术已成功地对多种药材进行了鉴别研究，本实验采用“红外光谱三级鉴别法”（红外原谱、二阶导数谱及二维相关谱结合）对草乌根、草乌花、草乌叶、草乌芽进行红外光谱分析，旨在为草乌药材的整体鉴别提供新方法，也为蒙药材的质量控制开辟新途径。

1 实验材料

1.1 主要仪器及其附件

Spectrum GX型 FT-IR红外光谱仪、DTGS检测器（美国Perkin Elmer公司）：分辨率4 cm-1，测量范围：4 000-400 cm-1，扫描信号累加16次，OPD速度为0.2 cm·s-1，扫描时实时扣除水和CO2的干扰。50-886型变温附件（Love Control公司）：控温范围：50-120℃，每隔10℃进行一次红外光谱扫描，升温速率为2℃·min-1。

1.2 样品来源及试剂

草乌块根生品（以下简称“草乌根”）、草乌叶、草乌花、草乌芽药材于2015年7月采自内蒙古通辽市罕山，由内蒙古民族大学蒙医药学院布和巴特教授鉴定其基源为毛茛科植物北乌头Aconitum kusnezoffii Reichb.。实验所用试剂均为分析纯。

1.3 样品制备

将草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽分别干燥、粉碎，各取10 g，分别用碱水乙醇提取，得到总生物碱取物。

将草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽不同部位原药材和总生物碱提取物采用KBr压片制样，测定红外光谱图。

1.4 数据处理

二阶导数谱的获得采用13点平滑；二维红外相关谱图的获得采用清华大学自行设计的二维相关分析软件进行分析处理。

图1 草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的红外光谱

表1 草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的特征峰峰位

图2 草乌根与淀粉的红外光谱

2 结果与讨论

2.1 草乌根、叶、花、芽不同药用部位的红外光谱分析

草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的红外光谱见图1、表1，本文中出现的“草乌根”均指草乌块根未经炮制的生品。

由图1可知，花、叶和芽三者的成分接近，与草乌根差别很大。块根生品中含有大量的淀粉，其红外光谱与淀粉相似见图2。在1 700-1 600 cm-1区域，花、叶和芽的吸收峰与块根相比波数更低，说明其中含有更多的芳香环成分，这与这些部位中挥发油类、黄酮类等物质较多有关[17]。

在1 300-800cm-1范围内，块根中淀粉的吸收峰很强，使其它的峰相对不太明显；花、叶和芽在这一区域出峰较多。

草乌根的红外光谱中，2 928 cm-1对应的是甲基和亚甲基的C-H伸缩振动，1 648 cm-1处由C=O伸缩振动、C=C伸缩振动以及芳香环和淀粉链骨架振动等多个吸收峰重合叠加所致的宽大吸收峰。1 450-1 300cm-1附近的峰为由N-H、C-H等弯曲振动引起，同时观察到1 243cm-1处C-O-C的特征峰，1 200-900 cm-1之间宽峰对应的是C-O特征吸收。

草乌根中含有较多的淀粉，所以将其与淀粉的红外光谱放在一起进行比较（图2、表2）。

通过比较草乌根与淀粉的红外光谱，在草乌根谱图中看到1 155 cm-1、1 079 cm-1、1 019 cm-1的淀粉的特征峰。

表2 草乌根一维红外谱图特征峰指认

图3 草乌根与次乌头碱的二阶导数红外光谱

图4 草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的二阶导数红外光谱

2.2 草乌根、叶、花、芽不同药用部位的二阶导数光谱分析

在红外光谱上除了淀粉的特征峰以外草乌类蒙药材中其他成分如二萜类生物碱的特征并不明显。因此，使用二阶导数光谱对草乌根与次乌头碱（Hypaconitine）标准品谱图进行比较分析（图3）。

在二阶导数红外光谱中1 648 cm-1附近的重叠峰分解为若干个单峰，谱图的分辨率得到提高，不难发现二者分别在1 727 cm-1和1 710 cm-1处C=O的伸缩振动。由于受草乌中其他成分的影响，这两个峰的位置会略微有一些移动，如图3中草乌生品的1 725 cm-1和1 712 cm-1两个吸收峰，因此将1 750-1 700cm-1区间内的C=O吸收峰归属为草乌中双酯类生物碱的特征峰（图4）。

2.3 草乌根、叶、花、芽不同药用部位的二维相关光谱分析

二维红外光谱具有比二阶导数红外光谱更高的分辨率，可以提供更多的信息。草乌根二维红外光谱在1 800-1 300 cm-1波段有3个明显的自动峰，分别是1 652 cm-1、1 560 cm-1和1 470 cm-1，其中1 560 cm-1相对强度最强。自动峰之间的交叉峰均为正，自动峰和交叉峰形成明显的3×3方阵。1 300-800 cm-1波段原来重叠在一起的吸收峰分解为多个自动峰，如1 220 cm-1、1 197 cm-1、1 145 cm-1、1 096 cm-1、1 025 cm-1、973 cm-1、948 cm-1、936 cm-1和888cm-1，自动峰之间的交叉峰也均为正。

图5为草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的在1 800-800 cm-1区域的二维红外光谱。草乌根的二维红外光谱存在3个主要的自动峰，1 650 cm-1、1 560 cm-1和1 470 cm-1，其中以1 560 cm-1峰最强。自动峰和交叉峰形成明显的3×3的对称分布，均为正相关。花、叶和芽没有1 650 cm-1，其1 470 cm-1峰也非常弱，可能是因为1 650 cm-1这个峰主要来自淀粉的吸收。花、叶和芽在1 300-800 cm-1区域的二维红外光谱与生品也存在明显不同，有6个主要的自动峰，全部为正相关，自动峰和交叉峰形成的6×6的对称分布。

2.4 草乌不同部位醇提物的红外光谱分析

在乙醇提取物的红外光谱图中，3 367 cm-1处羟基O-H伸缩振动峰的强度明显降低，表明含羟基的水溶性成分减少，1 714 cm-1处酯羰基C=O吸收峰强度明显增加，说明了乙醇提取物中基本为酯类成分（图6）。

2.5 草乌不同部位总生物碱提取物的二阶导数谱图

二阶导数谱进一步提高了谱图的分辨率，给出了更多信息。从图7可看出，附近的特征峰体现着苯环的骨架振动相关的吸收峰（1 600 cm-1，1 514 cm-1，1 495 cm-1和1 467 cm-1）等和1 711 cm-1（=CO）附近均有特征吸收，1 278 cm-1处=C-O吸收峰和1 200-800 cm-1范围内的C-O吸收峰说明了4个样品共有的成分为酚苷类化合物，与一维谱图分析结果一致。

图5 草乌根、草乌叶、草乌花、草乌芽的二维红外光谱

3 结论

红外光谱法在复杂体系样品研究方面已应用了数十年，在中药、民族药等领域已得到了广泛应用[18-21]。红外指纹图“客观、宏观、量化”的特点，可以很好地解决传统学鉴别方法的主观性、经验性，也可以解决一些色谱方法针对次生小分子化合物检识过于灵敏、特征难以提取的问题，且红外光谱法具有简单、快速、无损、价廉等特点。因此，红外光谱法可成为现有药物质量标准体系中生物学方法和色谱方法之间的良好桥梁，再结合HPLC或GC等色谱方法，多种方法互相补充、互相印证，将大大加强中药标准化的力度。

红外光谱技术是一种全成分信息的分析手段，本文采用傅里叶变换红外光谱法（FT-IR）并结合二阶导数谱和二维相关红外光谱技术（2D-IR），对草乌类蒙药草乌根、叶、花、芽原药材及总生物碱提取物的红外光谱图进行了整体的分析。原药材谱图显示，草乌根与淀粉谱图相似，含有相当量的淀粉；叶、花、芽谱三者共有的成分为二萜类生物碱。二阶导数谱图给出根在1 712 cm-1（C=O）附近特征峰明显强于花、叶和芽，说明根中二萜类生物碱类成分高于花、叶和芽。综上所述，红外光谱宏观指纹技术可提供大量整体信息，能够较准确地把握草乌类药材的整体质量情况。

图6 草乌根、叶、芽、花乙醇提物FT-IR图谱

图7 草乌根、叶、芽、花醇提物二阶导数光谱图

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2 任玉琳,黄兆宏,贾世山. 草乌花中三酯型生物碱的分离和鉴定.药学学报, 1999, 34(11)：873-876.

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Analysis of Different Parts of Aconitum kusnezoffii Reichb. Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Su Duna1, Ce Li Mu Ge2, Song Lin2, Nie Bo3, Tu Ya4
(1. Mongolian Medicine College, Inner Mongolia University of Nationalities, Tongliao 028000, China; 2. Mongolian Medicine College, Inner Mongolia Medical University, Huhhot 010110, China; 3. Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100027, China; 4. Development Research Center of Traditional Chinese Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China)

The radix, leaf, flower and bud of raw medicinal materials and extraction of total alkaloids of Aconitum kusnezoffii Reichb. were all involved in this investigation. All the compositions from the samples were analyzed through fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) combined with second derivative IR spectroscopy and two-dimensional IR correlation spectroscopy (2D-IR). It was found that the spectra of raw medicinal materials showed that the radix of A. kusnezoffii Reichb. featuring a large quantity of starch was the same as starch with the characteristic peaks at 1,155, 1,070 and 1,019. The leaf, flower and bud contained the similar aromatic hydrocarbons (1,600), glycosides (1,050-1,070), while lipids were not clear. The characteristic peaks of the buds, flowers and leaves were all at 1,595 cm-1(vibration of phenyl framework) and 1,262 cm-1(=C-O). Therefore, it was suggested that the common compound of the three parts be diterpenoid alkaloids. Second derivative IR spectroscopy showed that the characteristic peaks of radix was stronger than those of the flower, leaf and bud at 1,712 cm-1(C=O), which proved that the quantity of characteristic peaks in the radix was larger than those in the flower, leaf and bud. In addition, six autopeaks at 1,745, 1,650, 1,560 (the most strong), 1,465, 1,400, 1,300 were detected from the radix. The similar autopeaks at 1,745, 1,650, 1,560 (the most strong), 1,465, 1,400, 1,300 were found in the leaf, bud and flower. In conclusion, it was demonstrated that the macro-fingerprint infrared spectroscopic identification method provided a large quantity of the comprehensive information and entirely grasped the quality of A. kusnezoffii Reichb. Besides, FTIR and 2D-IR provided massive information of the integral structures of the radix, leaf, flower and bud of A. kusnezoffii Reichb. and verified the differences between the four parts of the herb in physical structure and the contents, laying a foundation for further systematic work.

Infrared spectroscopy, second derivative IR spectroscopy, two-dimensional IR correlation spectroscopy, Aconitum kusnezoffii Reichb.

10.11842/wst.2016.12.025

R284

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：朱黎婷）

2016-11-15

修回日期：2016-12-13

＊ 国家自然科学基金项目面上项目（81274192）：基于草乌减毒效应的诃子化学成分及缓和药性特征的相关研究，负责人：图雅；国家自然基金地区基金项目（81360677）：蒙药草乌诃子汤炮制品的有效部位与其消化道内生物转化的相关性研究，负责人：松林。

＊＊ 通讯作者：图雅，教授，主要研究方向：民族药（中药）药效物质基础研究及相关政策研究。