不同产地中药材山楂的红外光谱研究

目录TOC\o"1-3"\h\u中文摘要 不同产地中药材山楂的红外光谱研究山楂属蔷薇科，是植物山楂或山里红的干燥成熟果实，其被用作中药材，始载于南北朝时期的《本草经集注》，其味酸甘，性微温REF_Ref21886\r\h[1]，长期以来一直被用于多种治疗目的。我国山楂核硬皮薄、种类繁多，主要分布在北方地区，如山东、山西、河北等省REF_Ref22615\r\h[2]，种植历史悠久。山楂除了是一种广受欢迎的草药外，还是一种食用植物，富含多种营养成分，兼具药用价值和滋补功效，在养生界享有“营养保健果品”的美誉REF_Ref22657\r\h[3]。山楂是我国传统的药材，近年来，山楂的开发和应用受到广泛的关注，许多研究表明，其对治疗心脑血管疾病REF_Ref22693\r\h[4]、癌症REF_Ref22719\r\h[5]、糖尿病、抗动脉粥样硬化REF_Ref22758\r\h[6]、抗氧化和调节血糖血脂REF_Ref22837\r\h[7-REF_Ref22794\r\h8]以及抗菌具有多种药理作用REF_Ref22951\r\h[9]。研究发现，山楂具有众多的功效，主要在于它所含有的丰富的活性成分，如黄酮类、有机酸类、萜类、多糖类、多酚类等REF_Ref23000\r\h[10]。目前,可从山楂中分离得到一百多种黄酮类化合物，如搬皮素、芦下等。山楂黄酮具有体外抗氧化、抑制脂肪酶活性的功能REF_Ref23033\r\h[11-REF_Ref23039\r\h12]。此外，山楂中有机酸成分，能够促进消化系统的分泌，增加食欲，总有机酸含量是山楂药材质量的一项重要指标REF_Ref23072\r\h[13]。山楂果肉、果核和叶片中含有丰富的多糖，多糖是由多个单糖组成的聚合物，以不同比例的α或β糖苷键参与组成植物细胞壁，在自然界中广泛存在，对生物体的生命活动意义重大REF_Ref23124\r\h[14-REF_Ref23127\r\h15]。研究表明，山楂多糖具有较强的自由基清除活性和抗氧化能力REF_Ref23157\r\h[16]。本研究将主要通过比较不同产地山楂中含黄酮、有机酸及多糖的情况，研究土壤、气候和水分等环境因素对山楂中所含有的活性成分的影响。山楂的活性成分分析体系包含色谱-质谱联用、核磁共振和光谱学方法。其中傅里叶红外光谱法（FTIR）是一种常用的光谱技术，它巧妙运用傅里叶变换原理，高效解析样品光谱信息，在分析样品化学结构、评估纯度等方面展现出强大的功能，在药品生产质量过程控制（PAT）中发挥着关键作用。通过二阶导数谱和二维相关光谱分析，可区分不同产地山楂中的特征峰强度差异。红外光谱技术已应用到生活的多个领域，尤其是医药领域，它不仅能够辅助疾病诊断与治疗，还能实现药物的精准定量分析。在药物研发环节，从构效关系研究到新型药物分子设计，红外光谱都扮演着关键角色。特别是在中药研究领域，其成为药材真伪鉴定和质量控制的核心技术，为保障中药材品质提供科学依据。REF_Ref23294\r\h[17]。本次实验采用的是衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)，该方法利用内反射将可透光性的样品制作成和晶体类似的透明样品棒，检测过程中，样品通过与ATR棒表面接触而发生光学现象，从而获得光谱信息，对样品特性进行深入分析REF_Ref23333\r\h[18]。ATR-FTIR法摒弃了传统透射法复杂的制样流程，不需要对药材进行标记，因此不会对药材的结构造成影响，大大地提高了样品分析速度和准确性，并且ATR-FTIR可以精准捕获羟基、羧酸等特征官能团振动信号，通过分析软件可以从数据中最大限度地提取信息REF_Ref23376\r\h[19]。1山楂的红外光谱研究真空干燥箱（BZF-30型），上海博讯实业有限公司；傅里叶红外光谱仪（NicoletiN10MX），美国ThermoFisherScientific公司；DTGS检测器，附件SMARTITR；红外光谱分析软件（ORIGIN2021版），美国OriginLabCorporation公司；高速粉碎机（QE-100型高速多功能粉碎机），浙江屹立工贸有限公司；无水乙醇(分析纯，20200929)，国药集团化学试剂有限公司。山西、山东、河北产地的山楂药材均购自亳州中药材市场；安徽亳州产地的山楂药材购自合肥国医堂。药材样品如REF_Ref16293\h表1所示，将购买的干燥山楂药材样品分别粉碎，进行烘干后过80目筛，备用。表SEQ表\*ARABIC1山楂药材信息TabSEQTab\*ARABIC1:Hawthorn(Crataegus)MedicinalMaterialInformation编号药材产地收集时间1山西2025.032安徽亳州2025.033山东12025.034山东22025.035山东32025.036河北12025.037河北22025.03实验时，分别称取适量的七种样品粉末，均匀平铺于SMARTITR附件的金刚石表面。通过旋转附件旋钮，将样品固定并压制为透明薄膜。随后启动光谱软件，对采样条件和参数进行设置：设定光谱采集范围为4000–500cm-1，每张光谱进行32次累加扫描，光谱分辨率设为4cm⁻¹。在扫描过程中，系统自动实时扣除空气中二氧化碳和水蒸气的干扰。开启傅里叶红外光谱仪采集样品数据，为保证数据准确性，每份样品重复扫描3次，取三次扫描所得光谱的平均值作为该样品最终的红外光谱图，并将其保存，用于后续分析。取原始红外光谱图各点采用Origin2021进行二阶导数处理。通过实验获取了七份来自不同产地的山楂药材粉末在4000–500cm-1波段的平均红外光谱图，从谱图中能够观察到，不同产地山楂的红外图谱在4000–500cm-1整体相似度较高，均呈现出一些典型的共有吸收峰。将得到的红外光谱图进行基线校正、平滑、坐标归一化等处理，降低噪声及背景干扰，采用Origin2021对处理后红外光谱进行二阶导数处理，如REF_Ref16636\h图1。FigSEQFig\*ARABIC1:2结论分析与讨论–图21––––––––700–表SEQ表\*ARABIC2TabSEQTab\*ARABIC2:InterpretationofHawthorn(Crataegus)Infrared(IR)Spectrum3600–3200-OH3000–2850-CH1900–1650C=O1600–1400C=C1418C-H1250–1026C-O1000–900C-O-C915–955-OH900–700-CH图SEQ图\*ARABIC2FigSEQFig\*ARABIC2:Infrared(IR)SpectrumofHawthorn(Crataegus)图3––––图5––––图SEQ图\*ARABIC3–FigSEQFig\*ARABIC3:Second-DerivativeIRSpectrumofHawthorn(4000–500cm⁻¹)图SEQ图\*ARABIC4–FigSEQFig\*ARABIC4:Second-DerivativeIRSpectrumofHawthorn(4000–1800cm⁻¹)图SEQ图\*ARABIC5山楂在1800–600cm-1波段的二阶导数红外光谱图FigSEQFig\*ARABIC5:Second-DerivativeIRSpectrumofHawthorn(1800–600cm⁻¹)七个产地的山楂药材的红外光谱总体上呈现较高的相似性，表明不同产地山楂均含有相似的生物活性物质。尽管如此，同一产地与不同产地的山楂光谱图在峰型和强度上仍存在细微差异。REF_Ref21956\h图为个产地的山楂的红外光谱图，其主要吸收峰在附近。通过分析不同波段，发现在附近，山西和安徽亳州的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向低波数方向偏移了两个波位；在附近，各产地山楂药材红外光谱的吸收峰峰位基本一致；在附近，山西的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向低波数方向偏移了十四个波位；在附近，山西的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向高波数方向偏移了三十四个波位，河北的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向高波数方向偏移了十四个波位；在附近，山西和安徽亳州的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向高波数方向偏移了四个波位，山东的山楂药材红外光谱的吸收峰峰位向高波数方位偏移了六个波位。由此可以推测出山西的山楂药材中含的基团附近存在与邻位羟基形成的分子内氢键含的基团附近存在供电子基团次甲基的基团附近存在吸电子基团，在和脂肪族的基团附近存在糖苷键构型差异；安徽亳州的山楂药材中含C-O的基团附近存在不饱和酯结构，含和脂肪族的基团附近存在供电子基团；山东的山楂药材中含和脂肪族的基团附近存在供电子烷基如或，河北的山楂药材中含和含和脂肪族的基团附近存在高分支度的多糖，标示如REF_Ref21956\h图6所示。通过分析吸收峰强弱，发现在山西的山楂药材红外光谱在波段的吸收峰强度高于其他六个产地的，推测山西的山楂药材中多糖含量可能较高；在和附近，山西的山楂药材向右偏移较大波位且吸收峰强度较高，可能有机酸含量较高；在附近，河北的山楂药材吸收峰强度较高，可能黄酮含量较高；在–范围内的峰，吸收峰基本一致，但是峰的强度有差异，其中安徽亳州、山东和河北2在附近吸收峰很弱，山西在此处峰最强，其次是河北，说明山西产地的山楂中α构型的多糖含量可能高，河北次之。图SEQ图\*ARABIC6–FigSEQFig\*ARABIC6:–图6–图7图7–1图SEQ图\*ARABIC71800–600cm-1FigSEQFig\*ARABIC7:Second-DerivativeFTIRSpectraofHawthornfromDifferentGeographicalOriginsinthe1800–600cm⁻¹Region本实验采用傅里叶变换红外光谱法对不同产地的山楂进行鉴别，通过对红外光谱原谱进行二阶导数处理，有效放大了原谱中的特征峰，参考文献国家药典委员会.中华人民共和国药典：2020年版.一部[M].北京：中国医药科技出版社，2020：33.董宁光，王燕，郑书旗，等.我国山楂产业现状与发展建议[J].中国果树,2022,(10):87-91.ZhengGQ,DengJ,WenLR,etal.ReleaseofphenoliccompoundsandantioxidantcapacityofChinesehawthorn“Crataeguspinnatifida”duringinvitrodigestion[J].JournalofFunctionalFoods,2018,40:76-85.LuM,ZhangL,PanJ,ShiH,ZhangM,LiC.2023.Advancesinthestudyofthevascularprotectiveeffectsandmolecularmechanismsofhawthorn(CrataegusanamesaSarg.)extractsincardiovasculardiseases[J].Food&Function,14(13),5870-5890.涂瑞.结合系统药理学对山柰酚防治脑缺血再灌注损伤的作用及机制研究[D].西安:西北大学,2017.郭法长,焦风云,张茂林,等.山楂抗癌有效成分的研究[J].河南医科大学学报,1992,27(4):312-314.王静静.山楂果叶防治糖脂代谢紊乱作用的比较研究[D].西北大学,2020.梁浩,李永华,赵娜,等.山楂有效成分降脂作用机制研究进展[J].江苏中医药,1-4.李晶,孔维松,刘欣,等.山楂中一个具有抗菌活性的黄酮类新化合物[J].天然产物研究与开发,2018,30(06):964-967.董嘉琪,陈金鹏,龚苏晓,等.山楂的化学成分、药理作用及质量标志物（Q-Marker）预测[J].中草药,2021,52(09):2801-2818.黄欣欣.大果山楂黄酮类物质的提取及其抗氧化性和降血脂功能研究[D].广西大学,2015.孙博,霍华珍,蔡爱华,等.不同产地大果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al.Crataeguspinnatifida:Chemical

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