（光学专业论文）中药白芷及其有效成分的荧光光谱研究.pdf

南开大学学位论文使用授权书根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文：( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。作者暨授权人签字：赵红艳2 0 1 0年0 5月3 1日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目中药白芷及其有效成分的荧光光谱研究2 0 1 0 年0 5 月2 4姓名赵红艳学号2 1 2 0 0 7 0 1 0 3答辩日期日论文类别博士口学历硕士硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口院系所物理科学学院专业光学联系电话15 8 2 2 9 4 6 5 8 2e m a i lh o n g y a n 3 5 8 m i n i n a n k a i e d u c n通信地址( 邮编) ：南开大学物理科学学院第五教学楼31 8 室备注：是否批准为非公开论文否注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。33m i眦4mm眦ni8川1洲y南开大学学位论文使用授权书根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p j 2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。作者暨授权人签字：垒垒丝氇2 0 0 年歹月了j 日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目卑镉白蔓尽艾板奴成隽白3 戋勉先浩z 开兔姓名赵红、丰色学号1 1 2 - 0 0 7 0j d ；答辩日期2 , 0 1 0 年期摊日论文类别博士口学历硕士瓦y 硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口院系所髑徨撕髻誓p 丸专业妃联系电话f 多龟2 - 乙9 牛歹苫le m a i lb 啷拟3 歹g 从m “n i ，幽厶通信地址( 邮编) ：南哥久浮饷劢色辑誓f 屯笙王渡专车善；l 苫量备注：是否批准为非公开论文磊注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：赵红艳2 0 1 0 年0 5 月3 1日非公开学位论文标注说明根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年)保密期限2 0年月日至2 0年月日审批表编号批准日期2 0年月日限制2 年( 最长2 年，可少于2 年)秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年)机密2 0 年( 最长l o 年，可少于1 0 年)摘要摘要中药是我国传统药物的总称。我国是天然药物资源丰富的国家，药用植物有万余种，且有数千年民间用药经验。而中药又是治疗疾病和进行卫生保健的特殊物质。对中国人做出了突出的贡献。随着社会的发展，中药也开始走向世界，逐渐被其他国家的人们所认知和了解。可这只是万里长征的第一步，要想向世界展示我们国家的瑰宝，同时为了让中药更广泛地造福于世界，我们不能单纯地借助于我们自己的五行理论，用更科学的研究方法，更科学的理论，现代的仪器，把中药的价值展示给大家，成了我们的任务。本文首先介绍了中药的现代鉴定手段，然后介绍了荧光光谱法在中药研究中的应用以及中药白芷的简单介绍，由于白芷的主要有效成分为香豆素类化合物，所以本文也就香豆素类化合物的研究现状做了总结。随后采用荧光光谱法对中药的基本性质做了研究，包括药煎煮方面的研究，中药配伍禁忌方面的研究，同时就白芷、郁金、丁香等几种药材的水溶液的荧光光谱做了简单比较，发现这几者之间有很大的差别，简单论证了荧光法鉴别中药的可行性，简易性等。然后就中药白芷水溶液的激发光谱，荧光光谱做了研究，发现其荧光强度与浓度在一定的范围内存在着线性关系，为以后的定量分析打下了基础。同时研究了溶液的p h 值的改变对溶液荧光强度的影响，说明了不同的酸碱性对白芷有效成分的影响，为中药的进一步研究做好了铺垫。随后还以硫酸奎宁为参比物，计算了中药白芷的荧光量子产率。最后就白芷的主要有效成分欧前胡素、异欧前胡素、蛇床子素的水溶液的荧光光谱、激发光谱方面做了研究，就其荧光强度与浓度之间的线性关系做了测定。就欧前胡素而言，我们还计算了它的荧光量子产率，为以后的研究提供了一个定量的参考依据。同时对异欧前胡素、蛇床子素的水溶液在不同p h 值下的荧光光谱情况做了讨论。关键词：白芷荧光光谱欧前胡素异欧前胡素蛇床子素a b s t r a c ta b s t r a c tc h i n e s em e d i c i n ei st h eg e n e r a ln a m eo fo u rt r a d i t i o n a lm e d i c i n e s c h i n ao w n sr i c hr e s o u r c e so fn a t u r a lm e d i c i n e s t h e r ea r et e n so ft h o u s a n d so fm e d i c i n a lp l a n t sa n dt h em e d i c i n e sh a v eb e e nu s e df o rt h o u s a n d so fy e a r s t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ei sas p e c i a ls u b s t a n c eu s e df o rt r e a t m e n to fd i s e a s ea n dh e a l t hc a r e ，w h i c hh a sm a d eag r e a tc o n t r i b u t i o nt ot h ec h i n e s ep e o p l e a ss o c i e t yd e v e l o p s ，t h i sm e d i c i n ei sm o v i n gt o w a r d st h ew h o l ew o r l d ，b e c o m i n gk n o w na n du n d e r s t o o db yt h ep e o p l eo fo t h e rc o u n t r i e s h o w e v e r ，i no r d e rt os h o wt h i st r e a s u r eo fo u rc o u n t r yt ot h ew o r l da n du s et h i sm e d i c i n et ob e n e f i tf o rm a n k i n dm o r ee x t e n s i v e l y , t h i si so n l yt h ef i r s ts t e p ，r a t h e rt h a nm e r e l yd e p e n d i n go no u rt h e o r yo ff i v ee l e m e n t s ，s c i e n t i f i ct h e o r y , m e t h o da n dm o d e mf a c i l i t i e ss h o u l db et a k e n i ti so u rt a s kt or e v e a lt h ev a l u eo ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n et ot h ew o r l d i nt h i sa r t i c l e ，w ef i r s ti n t r o d u c et h em o d e mr e s e a r c hm e t h o d so ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n e t h e nw ec o m et ot h ea p p l i c a t i o no ff l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p yi nt h i sr e s e a r c ha n dc u r r e n ts t a t u so ft h ea n g e l i c ad a h u r i c as t u d y a sa n g e l i c a sm a j o ra c t i v ei n g r e d i e n ti sc o u m a r i n s ，w ea l s oi n c l u d eas u m m a r yt oc o u m a d n s s u b s e q u e n t l y , w es t u d yt h eb a s i cn a t u r eo fc h i n e s em e d i c i n eb yf l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p y , i n c l u d i n gd e c o c t i o na n di n c o m p a t i b i l i t y a tt h es a m et i m e ，b r i e f l yc o m p a r i n gt h ef l u o r e s c e n c es p e c t r ao fa q u e o u ss o l u t i o no fa n g e l i c a , t u r m e r i c ，c l o v e sa n do t h e ri n g r e d i e n t s ，w ed i s c o v e rd i s t i n c td i f f e r e n c e sa m o n gt h e m i ti sf e a s i b l ea n ds i m p l et oi d e n t i f yc h i n e s em e d i c i n e 、析t l lt h em e t h o do ff l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p y t h e nw ed oar e s e a r c ha b o u tt h ee x c i t a t i o ns p e c t r aa n df l u o r e s c e n c es p e c t r ao ft h ea n g e l i c as o l u t i o n al i n e a rr e l a t i o n s h i pw i t h i nac e r t a i nr a n g eb e t w e e nf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ea n g e l i c as o l u t i o nc a nb ed e m o n s t r a t e d ，w h i c hl a y st h ef o u n d a t i o nf o rf u t u r eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s a l s o ，t h ei n f l u e n c eo fv a r i a t i o no fs o l u t i o n sp hv a l u eo nf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yi si n v o l v e d ，w h i c hi n d i c a t e st h ee f f e c to fd i f f e r e n tp ho na n g e l i c a sa c t i v ei n g r e d i e n t s ow ep a v et h ew a yf o rf u r t h e rs t u d yo ft h ea n g e l i c a a f t e rt h a t ，w i t hq u i n i n es u l f a t ea st h ei i一_ 一_r e f e r e n c em a t e r i a l ，t h ef l u o r e s c e n c eq u a n t u my i e l do ft h ea n g e l i c ai sc a l c u l a t e d a tl a s t ，w ef o c u so nt h ee x c i t a t i o ns p e c t r aa n df l u o r e s c e n c es p e c t r ao fa q u e o u ss o l u t i o no fa n g e l i c a _ m a j o ra c t i v ei n g r e d i e n t s ：i m p e r a t o r i n , i s o i m p e r a t o r i n o s n l o l e t h e r ea l s oe x i s t sal i n e a rr e l a t i o n s h i pw i t h i nac e r t a i nr a n g eb e t 、e e nf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ea n g e l i c as o l u t i o n a sf o ri m p e r a t o r i r gw ec a l c u l a t ei t sf l u o r e s c e n c eq u a n t u my i e l d ，p r o v i d i n gaq u a n t i t a t i v er e f e r e n c ef 0 rf u r t h e rs t u d y ad i s c u s s i o na b o u tt h ef l u o r e s c e n c es p e c t r ao fa q u e o u ss o l u t i o no fi s o i m p e m t o r i na n do s t h o l eu n d e rd i f f e r e n tp hv a l u e si sa l s op r e s e n t e d k e yw o r d s ：a n g e l i c af l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p yi m p e r a t o r i nl s o i m p e r a t o r i no s t h 0 1i i i目录目录摘要ia b s t i 认c t i i目录i v第一章绪论i第一节现代的中药鉴定手段与中药的荧光分析法11 1 i 现代常用的中药鉴定手段i1 1 2 中药的荧光分析法5第二节中药白芷与香豆素类化合物的简单介绍81 2 1 中药白芷的简单介绍81 2 2 香豆素类化合物的简单介绍9第三节本文的研究内容与意义1 0第二章中药基本性质的荧光光谱研究1 1第一节中药汤剂煎煮方法的研究1 l2 1 1 煎煮中药器具的选择1 12 1 2 中药煎煮过程的研究1 1第二节丁香郁金配伍禁忌的研究1 5第三节几种常用中药的荧光光谱鉴别1 8第四节本章小结2 0第三章中药白芷的荧光光谱2 1第一节第二节第三节第四节白芷水溶液的荧光光谱2 1白芷在不同酸度下的荧光光谱2 5中药白芷水溶液的荧光量子产率计算2 8本章小结3 1i v目录第四章白芷有效成分香豆素类化合物的荧光光谱3 2第一节欧前胡素的荧光光谱3 2第二节异欧前胡素的荧光光谱3 7第三节蛇床子素的荧光光谱4 0第四节本章小结4 6第五章全文总结与展望4 7参考文献4 9致谢5 2个人简历5 3v第一章绪论第一章绪论中药在中国有几千年的历史，是中国人民智慧的结晶，也是中国人民在与疾病的斗争中宝贵经验的积累。记录中药的书籍自古就有很多，黄帝内经、本草纲目、神农本草经等更是中药中的经典。以神农本草经为例，收载药物包括动、植、矿三类，共3 6 5 种，并且就每种药的性味，功能与主治都有详细的记载。同时还记述了用药的基本理论，如服药方法，配伍用法等。可说是汉以前我国药物知识的总结，并为以后的药学发展奠定了基础。在现代的中医教学中，中医基础理论、中医内科学、中医诊断学等等更是对中药理论的总结与应用。曾经一度，西药因为见效快等优点为人们所接受，中药在人们心中一度失去了分量。但是，近几年来，随着人们生活水平和养生意识的提高，对中药的兴趣也日渐浓厚，如中药疾病预测、保健药膳等等书籍被越来越多的人关注。同时，中药在国外也掀起了研究热潮。如何用先进的技术和现代仪器把中药推向世界，也成了我们研究的热点。而本文主要采用荧光光谱法对中药白芷及其有效成分进行了研究。第一节现代的中药鉴定手段与中药的荧光分析法1 1 1 现代常用的中药鉴定手段1 1 1 1中药的生物鉴定法1 1 j生物鉴定是利用中药或其所含的化学组分对生物体的作用强度，以及用生命信息物质( d n a ，蛋白质等) 特异性遗传标记特征和基因表达差异等来鉴别中药品质的一种方法。目前主要分为生物效应鉴定法和基因鉴定法两大类。而现在中药生物鉴定的常用方法主要有：免疫鉴定法( 是利用中药含有的特异蛋白为抗原制备的特异抗体，与供试品中特异抗原结合产生沉淀反应的一种方法) ，电泳鉴定法( 是一种分离和鉴定混合物中带电离子的技术) ，生物效价鉴定法( 是测定药物对生物机体某方面作用的强度) ，纯指标鉴定法( 是测定某中药或某类药物某一特征或某一药理的强第一章绪论弱) ，细胞生物学鉴定法( 是采用染色体的分离技术对中药进行鉴定) ，d n a 遗传标记鉴定法( 是根据不同生物类中药个体遗传物质d n a 的差异来鉴定中药的一种方法) ，m r n a 差异显示鉴定法( 是利用中药的不同组织或细胞在基因表达上的差异进行鉴定的一种方法。1 1 1 2 中药的显微鉴定法1 2 j中药显微鉴定是利用显微镜，显微技术及显微化学方法对中药进行分析鉴定，以确定其真伪，纯度及品质。根据来源的不同，又分为植物类中药的显微鉴定，动物类中药的显微鉴定以及矿物类中药的显微鉴定。对于植物类中药的显微鉴定原理是运用植物形态学和解剖学等方面的知识，结合显微鉴定技术，通过观察和测试其细胞，组织或混合物的特征，进行中药的品质鉴定。动物类中药的来源复杂，既有动物的全体也有动物体的一部分，还有动物的生理，病理产物及动物的加工品等不同药用部位。其鉴定原理总体来说还是建立在动物的细胞，组织及器官的微观差异基础上的。矿物类中药多数是无机物，所以这一类中药的生物鉴定主要是利用无机矿物在显微镜下所显示的光学特征及物理性质的差异进行鉴定，所以这类鉴别适用于矿物的磨片，细粒集合体的矿物药以及矿物粉末。1 1 i 3 中药的化学鉴定法p j中药化学是一门以中医中药基本理论为指导，运用物理，化学原理和方法来研究中药化学成分的学科。中药来源于大自然，而绝大多数来源于植物和动物。其主要的化学成分类型有以下几种：生物碱类( 是一类存在于生物体内的含氮有机化合物，有碱性，能与酸结合成盐。大多为无色晶体，有苦味。植物中药的生物碱多数以生物碱盐的形式存在，可用此性质从中药中提取，分离生物碱类成分) ，苷类( 苷是一类可被稀酸或酶水解后产生糖和非糖部分的化合物，又称配糖体。非糖部分称为苷元，又称配糖基。根据苷元的化学结构不同，可分为不同的种类，如强心苷，皂苷，蒽苷，黄酮苷等等) ，有机酸类( 有机酸一般存在于植物的各部分，凡是具有酸味的中药大多含有有机酸，如柠檬酸，苹果酸，草酸等。在植物体内常与钾，钙，镁等离子或生物碱结合成盐，还有少数以游离状态存在) ，树脂类( 是植物正常生长中分泌的一类化学组分比较复杂的，存在于植物体的分泌细胞，树脂道或导管中的一类物质。根据化学组分可分为树脂酸类，树脂醇类和树脂烃类) ，挥发油类( 又称精油，香精油，是可以通过2第一章绪论水蒸气蒸馏得到的一类与水不相混溶的挥发性油状成分的总称) ，糖类，氨基酸，蛋白质和酶类，鞣质类( 是一类分子量比较大的多元酚类化合物) ，植物色素类( 一般分为脂溶性色素和水溶性色素两大类) ，油脂和蜡类，无机化合物类。1 1 1 4中药的物理常数鉴定法【4 】中药的物理常数鉴定法，即使用仪器或其他方法测定某些中药如挥发油类，油脂类，树脂类，加工品类，提取物以及某些半成品的物理常数，以鉴定其真伪和纯度的一种方法。常用的方法有：相对密度鉴定法( 是利用中药或其成分的相对密度不同进行鉴定品种，纯度或质量的一种方法) ，硬度鉴定法( 是通过测定固体类中药或其制品对外界机械作用力的抵抗强度进行鉴定的一种方法，主要用于矿物类中药的鉴别) ，熔点鉴定法( 是利用中药中成分熔点的不同鉴定中药的一种方法) ，凝点鉴定法( 是利用中药中成分凝点的不同来鉴定中药的一种方法) ，泡沫指数和溶血指数鉴定法( 是利用皂苷的水溶液振荡后能产生持久性的泡沫和溶解红细胞的性质，可测定含皂苷类成分中药的泡沫指数或溶血指数作为鉴定指标) ，沸程鉴定法( 利用中药中成分沸程的不同来鉴定中药的一种方法，主要用于液体的中药的鉴别) ，折光鉴定法( 是利用中药中某种或其所制成的液体折射率的不同来鉴定中药的方法) ，旋光鉴定法( 是利用中药中某种或其所制成的溶液比旋度的不同来鉴定中药的一种方法) ，x 射线衍射法( 是在“物相分析 原理的基础上，通过识别x 射线衍射图谱中衍射峰的归属或建立图谱的几何拓扑规律，峰形的特征数值和模糊图像等，用以鉴别中草药的质量和纯度) ，热分析法( 是通过热分析仪测量某些物质及其反应产物在程序控制温度条件下，其物理性能的变化参数或热图谱来鉴别中药的一种技术。常见方法有差热分析法，热重分析法和差热扫描量热法等) 。1 1 1 5 中药的薄层色谱鉴定【5 l薄层色谱是一种利用样品中各组成成分的不同物理特性把它们分离开的技术。这些物理特性包括分子的大小，形状，所带的电荷，挥发性，溶解性及吸附性等。薄层色谱分离一般是由几种分离机理综合的结果，最多的是吸附和分配，也有离子交换或凝胶渗透。吸附性薄层色谱法是将吸附剂在光洁的表面上均匀地铺成薄层，而后在上面点上样品，以流动相展开，这样，组分不断地被吸附剂吸附，又被流动相溶解，解吸而向前移动。第一章绪论由于吸附剂对不同组分有不同的吸附能力，流动相也有不同的解析力，与吸附剂结合较紧密的组分较难被展开剂解析，而与吸附剂结合较松散的组分则较容易被展开剂解析。所以在流动相向前流动的过程中，不同组分移动距离不同，原有的混合物就可以得到分离。分配色谱法是利用混合物的各个组分在两相溶剂中的分配系数不同而达到分离的一种色谱方法。离子交换色谱的分离原理主要表现在以下3 个方面：1 利用样品组分的选择性系数不同而进行分离；2 利用各组分解离度的差别而进行分离；3 形成络离子后进行粒子交换分离。1 1 1 6中药的液相与气相色谱鉴定法1 6 j以气液色谱法为例，气相色谱过程就是将待分离的样品由一种惰性气体携带通过色谱柱，样品中的混合组分在载气和固定液之间进行分配，固定液根据样品的分配系数，有选择地对它们加以阻滞，直到形成分离的色谱带为止。高效液相色谱法是在经典液相色谱和气相色谱基础上发展起来的一种新型的分离技术，其可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、亲和色谱和体积排阻色谱等。这里就不再一一详细介绍了。1 1 1 7中药的光谱鉴定法l7 j光谱分析是建立在对光的吸收，发射等光学分析基础上的检验技术，广泛应用于有机化合物分子结构鉴定以及中药有效成分的定性及定量分析。当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁。记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变化，所得到的图谱称为光谱。利用物质的光谱进行定性，定量和结构分析的方法称为光谱分析法，简称为光谱法。光谱法按照物质与辐射能的转换方向，可分为吸收光谱法与发射光谱法两大类。用具有连续光谱的光源照射样品，其原子或分子选择吸收某些具有适宜能量的光子后，由基态跃迁至激发态，在相应波长位置出现吸收线或吸收带，所形成的光谱为吸收光谱。一般分为原子吸收光谱法和分子吸收光谱法。原子或分子受辐射激发后，电子由激发态回至基态所产生的光谱为发射光谱。一般分为原子发射光谱法和分子荧光光谱法，以及分子磷光光谱法。而记录物质的光谱有两种不同的方法，摄谱法与分光光度法。用感光板记录物质的光谱，并利用此光谱进行定性，定量分析的方法为摄谱法，此法多用于原子发射光谱，所用的光谱仪也称为摄谱仪。而对于分光光度法，是依次测量样品的吸光度或发光强度随波长( 或相应单位) 的变4第一章绪论化，所记录的吸光度( 或发光强度) 一波长曲线，称为吸收曲线或发射曲线，并利用此曲线进行定性定量分析的方法。1 1 2 中药的荧光分析法有些物质受到光线照射后，除吸收某种波长的光之外，还会发射出波长比所吸收的光波长更长的光，当激发光停止照射后，这种光也随之消失，这种光称为荧光。如果待测物质是分子，称为分子荧光。同一种分子结构的物质，用同一波长的激发光照射，可发射相同波长的荧光。若该物质的浓度不同，则浓度大时，所发射的荧光强度较强，利用这个性质可以进行定量测定，称为荧光分析法【8 】。荧光光谱法最大的优点是灵敏度高，便捷高效，选择性好。以灵敏度为例：灵敏度可达到1 0 1 0 9 m l ，甚至1 0 。1 2e g n a ，远高于一般紫外一可见分光光度法的灵敏度。虽然能产生荧光的物质有限，但是有大量的中药，以及许多的致癌物质，生化物质等都能发出荧光。所以中药的荧光分析法有其存在的意义。1 1 2 1 分子荧光产生的基本原理【8 】每种物质分子中都具有一系列紧密相隔的能级，称为电子能级，而每个电子能级中又包含一系列的振动能级和转动能级。当物质吸收紫外光或可见光时，这些光子的能量较高，足以引起物质分子中的电子发生电子能级间的跃迁。处于这种激发状态的分子，称为电子激发态分子。假如分子中全部轨道里的电子都是自旋配对的，即s = o ，该分子体系便处于单重态，用s 表示。大多数有机物分子的基态是处于单重态的。倘若分子吸收能量后电子在跃迁过程中不发生自旋方向的变化，这时分子处于激发的单重态；如果电子在跃迁过程中还伴随着自旋方向的变化，这时分子便具有两个自旋不配对的电子，即s = i ，分子处于激发三重态，用符号t 表示。符号，品和s ，分别表示分子的基态，第一和第二电子激发单重态；t 。和瓦则分别表示第一和第二电子激发三重态。假设分子在吸收辐射后被激发到s ，以上的某个电子激发单重态的不同振动能级上，处于较高振动能级上的分子，很快地发生振动松弛，将多余的振动能量传递给介质而降落到该电子态的最低振动能级，此后又经由内转化及振动松弛而降落到s ，电子态的最低振动能级。处于函电子态的激发分子，其分子内的去活化作用有如第一章绪论下几种途径：1 ) 发生岛到的辐射跃迁而伴随荧光的产生；2 ) 发生而到的内转化过程；3 ) 发生s 。到丁。的体系间窜跃。其光物理过程可通过图1 1表示如下：illilt 上i| 量i s ct t_，_ 一一r -i一一一。j ，i1it liiii c ：fl1 s cj |1lpliiiij ，、扩s o图1 1 分子内的光物理过程( a i ，a 2 ，吸收；f ，荧光；p ，磷光；i c 内转化；i s c ，体系间窜跃；v r ，振动松弛)1 1 2 2 有机物荧光与分子结构的关系强荧光物质往往具备如下特征：1 ) 具有大的共轭万键结构：发生荧光的物质，其分子都含有共轭双键( 万键) 体系，共轭体系越大，利于万电子越容易激发，荧光越容易产生。2 ) 刚性的平面结构。3 ) 具有最低的单线电子激发态&为万，万：型。4 ) 取代集团为给电子取代基。6第一章绪论1 1 2 3 环境对荧光的影响1 1 2 3 1 溶剂的影响同一物质在不同溶剂中，其荧光光谱的位置和荧光强度都存在差异。一般荧光波长随溶剂极性的增加而红移，强度亦增加。溶液黏度减小时，可以增加分子间碰撞机会，使无辐射跃迁增加而荧光减弱，故荧光强度随溶剂黏度的增大而增加。1 1 2 3 2 温度的影响当温度升高时，分子运动速度加快，分子间碰撞概率增加，使无辐射跃迁增加，从而降低了荧光效率。所以物质的荧光随温度降低而增强。1 1 2 3 3p h 值的影响当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的p h 值对该物质的荧光强度有很大影响，主要是因为弱酸、弱碱与它们的离子电离结构不同，在不同酸度中分子和离子间的平衡改变，因此造成荧光强度的改变。1 1 2 3 4 荧光熄灭剂的影响引起荧光熄灭的物质称为荧光熄灭剂，如卤素离子、重金属离子、氧分子以及硝基化合物、重氮化合物、羰基和羧基化合物均为常见的熄灭剂。同时熄灭的形式很多，如：1 ) 因荧光物质和熄灭剂分子碰撞而损失能量；2 ) 荧光分子与熄灭剂分子作用形成了本身不发光的配合物；3 ) 在荧光物质的分子中引入溴或碘后易发生体系跨越而转变至三线态；4 ) 溶解氧的存在可使荧光物质被氧化，或是由于氧分子的顺磁性促进了体系跨越，使激发态的荧光分子转成三线态。1 1 2 3 5 散射光的干扰光子与物质分子发生非弹性碰撞时，在光子运动方向发生改变的同时，光子与物质交换能量，使光子能量发生改变。当光子将部分能量转给物质分子时，光子能量减少，波长比入射光更长；当光子从物质分子得到能量时，光子能量增加，波长比入射光短。这两种光均称为拉曼光。对于波长比入射波长更长的拉曼光，因其波长与荧光接近，对荧光的干扰更大，必须采取措施进行消除。1 1 2 3 6 激发光源的影响某些物质的稀溶液在激发光照射下很容易分解，使荧光强度不断降低。为此在测定荧光时操作必须迅速，测定后立即切断光路。7第一章绪论第二节中药白芷与香豆素类化合物的简单介绍1 2 1中药白芷的简单介绍对于中药白芷，我们先介绍一下它的物理特性：自芷1 9 1 ( r a d i x a n g e l i c a e )为伞形科( u m b e l l i f e r a e ) 植物白芷的的干燥根，根呈圆锥形，长1 0 - 2 0 c m ，直径2 - - 2 5 c m 。表面灰棕色，有横向突起的皮孔，顶端有凹陷的茎痕。质硬，断面白色，粉性足，皮部密布棕色油点。一般于8 月下旬采收，传统的加工方法为晒干、硫熏、烘干和石灰埋藏。随后我们就它的药理作用和临床上应用的研究进展做一下简单总结【1 0 】【1 ：白芷性温，味苦。有消肿排脓，通窍止痛，散风去湿的功效，同时还具有抗炎，解痉，镇痛的作用。在临床上白芷主要用于风寒感冒、鼻渊头痛、风湿痹痛等症。还可以降低血压，同时对大肠杆菌、变形杆菌、伤寒杆菌等有不同程度的抑制作用。由于白芷具有较强的光敏作用，所以近年来白芷还用于治疗白癜风等症。最后我们就白芷的化学成分做下总结。白芷化学成分的研究最早从1 9 3 8 年开始，日本的化学家野口敬身采用重结晶的办法从和白芷中分离得出白当归素和白当归脑。1 9 4 1 年，他又在白芷的果实中发现了珊瑚菜内置、欧前胡素【1 2 】。人们对白芷的化学成分产生了兴趣。现在对白芷的化学成分也越来越了解，其化学成分大致分为以下几类：挥发性油，脂溶性和水溶性成分，以及其它微量元素等【1 3 】。对于挥发性油：黄远征【1 4 】等从川白芷挥发油中分离鉴定出3 0 个成分，主要成分是正十二醇、正十四醇、乙酸正十二酯等。张国彬【1 5 】等研究了杭白芷精油的化学成分，其中分离出5 0 个组分，鉴定了3 8 个化合物。姚川等对祁白芷的挥发油采用气质联仪法进行系统分析，鉴定出2 9 种成分【l6 1 。脂溶性和水溶性成分主要是指香豆素类化合物，它们也是白芷的有效成分。秦清之f 1 7 】采用硅胶柱层析法从和白芷中分离出包括欧前胡素、异欧前胡素在内的9 个香豆素类成分。k i m u r ay 等采用反复硅胶柱层析法得到了包括佛手苷内酯、白当归素在内的6 个香豆素成分【12 1 。董林等【1 8 1 采用薄层荧光扫描法还得出了欧芹属素乙在白芷中的含量。乔善义等f l9 】采用反复硅胶柱层析法从白芷中得到了包括b e r g a p t o l 、紫花前胡苷在内的4 个香豆素成分。卢嘉等( 2 0 1 从杭白芷中首次8第一章绪论分离出白当归脑。对于微量元素：日本学者铃木辛测定了日本白芷中的k 、n a 、c a 、m g 、f e 等一些元素的含量【16 1 。戴跃进等【2 1 1 测量了白芷中微量元素的含量，并得出p b 、c d 的含量极低，所以不会对人体造成伤害。1 2 2 香豆素类化合物的简单介绍前面我们已经就讲说白芷有解痉，镇痛的作用，其实这主要是白芷的有效成分香豆素类化合物的功劳，关于这一点已经有很多的文献报道，这里就不做细致的讨论【9 】。所以说对于白芷的研究，也就离不开对其有效成分香豆素类化合物的研究。白芷是能够产生荧光的物质，而其有效成分香豆素类化合物是产生荧光的主要来源。由于欧前胡素，异欧前胡素，蛇床子素这几个有效成分在白芷中所占的含量较高，所以我们在后面将以这几者为例，对白芷的有效成分香豆素类化合物进行了讨论。下面我们先看一下香豆素类化合物的研究现状。1 2 2 1 香豆素的基本结构特征香豆素类化合物【2 2 1 是一类具有芳香气味的天然产物，是中药的药用天然活性化合物。本类化合物具有苯并a - r e 喃酮母核，可视为顺式邻羟基桂皮酸脱水形成的内酯，如下式所示。o 飞一滔1 2 2 2 香豆素的存在形式香豆素类化合物在植物体内的存在形式多样，大部分以单香豆素形式存在，少部分以双分子或三分子的聚合物形式存在。香豆素也可以和其他结构单元结合，形成香豆素复合物。例如，与糖结合形成香豆素苷等。第一个天然香豆素是由v o g e l 在1 8 2 0 年从黄香草木樨中获得的。1 2 2 3 香豆素类化合物的提取与分离香豆素化合物的提取方法根据需要是多样的，一般有溶剂提取法，水蒸气蒸馏法，升华法，超临界流体萃取法等。而经提取所得的中草药提取物仍为混合物，还需要进一步的分离、纯化才能得到所需要的有效成分。分离纯化的方法也有多种，如酸碱分离法，硅胶柱色谱法，凝胶柱色谱法等等，这里就不一9第一章绪论一详尽叙述了。第三节本文的研究内容与意义本文首先简单总结了中药的研究现状和现代的研究手段，结合中药的实际应用，先就中药的煎煮方法问题做了讨论，然后以中药的“十八反，十八畏理论为依据，就几种中药的配伍禁忌以荧光光谱为依据做了分析。本文的重点是以白芷为载体，首先研究了白芷水溶液的浓度与荧光强度的线性关系；然后探究了环境，如溶液的p h 值，对光谱性质的影响，找到了最佳的实验条件，为白芷以后的研究奠定了基础；最后，就白芷的主要有效成分欧前胡素，异欧前胡素，蛇床子素的光谱性质做了研究。希望通过本文的探讨研究，能为中药白芷的真伪鉴别以及定性定量分析提供新的依据，并且能为白芷在药性药理上的进一步研究提供了新的基本信息。l o第二章中药基本性质的荧光光谱研究第二章中药基本性质的荧光光谱研究第一节中药汤剂煎煮方法的研究中药汤剂是中医应用最早，最广泛的剂型，由于汤剂能适应中医辨证论治的需要，可以依据个体特点灵活用药，并且药效发挥迅速。但是中药汤剂的疗效与其煎煮方法是分不开的。有时候即使医生辩证正确，但若煎煮方法不当，也很难收到预期的疗效。为了让中药汤剂发挥最大药效，了解煎煮中药的方法是十分重要的。这里从几个方面介绍中药的煎煮方法 2 3 硼。2 1 1 煎煮中药器具的选择煎煮中药时对器皿的选择十分讲究，砂锅，碗罐，搪瓷缸，陶器一般为民间的常用器皿，因为它们导热均匀，热力缓和，易保温，且不易与中药发生化学反应导致药效的降低。铁制品或铜制品是忌用的，因为这两者化学性质活泼，易与中药发生化学反应，影响中药的质量，甚至会产生有毒成分危害人体健康。2 1 2 中药煎煮过程的研究中药在煎煮过程中，对浸泡时间，用水量，煎煮次数，煎煮时间，以及火候大小，火源都有一定的要求。由于很多中药的水溶液在氙灯的照射下都可以发出荧光，我们就以它们的荧光光谱作为质量判定的标准。我们做了大量的实验，这里先以根茎类中药中的黄连为例，说明煎煮次数，煎煮时间对荧光光谱的影响，从而选择最佳的煎煮次数和时间。以丁香、郁金为例说明火源对中药荧光光谱的影响。实验仪器与试剂：r f 5 3 0 1 荧光分光光度计( s h i m a d z ud e u t s c h l a n dg m b h ) ，电子精密天平。中药材黄连、郁金丁香购于天津安舜大药房。1 煎煮次数，煎煮时间对中药荧光光谱的影响称取黄连1 0 9 ，记为a 样品，加4 0 0 m l 蒸馏水，冷浸1 小时，先武火煮沸，再文火2 0 分钟，过滤取上层清液，配置成浓度为2 5 m g m l 的溶液，记为a 1 样第二章中药基本性质的荧光光谱研究品；再加水4 0 0 m l ，冷水浸泡2 0 分钟，同样先武火煮沸，再文火l o 分钟，过滤取上层清液，配置成浓度为2 5 m g m l 的溶液，记为a 2 样品；与a 2 样品同样的方法，配置出同样浓度的a 3 样品。再次称取黄连l o g ，记为b 样品，加4 0 0 m l蒸馏水，冷浸1 小时，先武火煮沸，再文火1 0 分钟，过滤取上层清液，配置成浓度为2 5 m g m l 的溶液，记为b l 样品，再加水4 0 0 r a l ，冷水浸泡2 0 分钟，同样先武火煮沸，再文火2 0 分钟，过滤取上层清液，配置成浓度为2 5 m g m l 的溶液，记为b 2 样品；与b 2 样品同样的方法，配置出同样浓度的b 3 号样品。取a l ，a 2 ，a 3 号样品与b 1 ，b 2 ，b 3 号样品，用荧光分光光度计，测量各样品的荧光光谱，荧光光度计上两个单色仪的狭缝宽度取为5 n m 5 n m ，通过寻峰反复测量，发现其最佳激发波长为3 7 1 n m ，发射波长在5 4 1 n m 附近。故选择这两者分别为激发波长和发射波长。实验结果与讨论：这里就中药的煎煮时间先后长短和煎煮次数做了研究，图l 为a 样品煎煮3 次，每次的煎煮时间分别为2 0 m i n ，l o m i n ，l o m i n 的荧光光谱图，我们分析三者的荧光光谱图，发现在激发波长不变的情况下，发射波长基本不变。图2 为b 样品煎煮3 次，每次的煎煮时间分别为l o m i n ，2 0 m i n ，l o m i n 的荧光光谱图，我们也分析这三者的荧光光谱图，发现在激发波长不变的情况下，发射波长也基本不变。j逞扫易自卫口_w a v e l e n g f l g m图2 1 样品a 就不同煎煮时间而配置的三种样品的荧光光谱，0 九。限e m ：3 7 1 n m 5 4 1 m a缝宽s l i t ：5 n m 5 r 皿)奄曩吾。易g苫一1 2图2 2 样品b 就不同煎煮时间而配置的三种样品的荧光光谱，l 九e 。| 九m ：3 7 1 n m 5 4 1 n m缝宽s l i t ：5 n m 5 n m ) 第二章中药基本性质的荧光光谱研究我们就这几号样品再做其各自的积分荧光强度，对它们的性质进行定量比较。如表2 1 所示。从图中我们可以看出，就煎煮次数上来说，从积分荧光强度上来分析，不管是a 样品还是b 样品，3 号的积分荧光