4種松樹花粉營(yíng)養(yǎng)成分的傅里葉變換紅外光譜鑒別

4種松樹花粉營(yíng)養(yǎng)成分的傅里葉變換紅外光譜鑒別

花粉在國(guó)際上被稱為“完全營(yíng)養(yǎng)”。自然界中沒有其他天然食物可以比較它所含的養(yǎng)分的全面和平衡。松花粉又名松黃,是我國(guó)傳統(tǒng)食藥兼用的花粉品種,是祖國(guó)醫(yī)學(xué)古籍中收載的僅有的兩種花粉之一,中華人民共和國(guó)1985年版藥典收錄松花粉為傳統(tǒng)藥物,1997年衛(wèi)生部確認(rèn)松花粉為新資源品種。在古代,松花粉不僅可以“療病”,還被稱為“益壽粉”,民間將其作為食品食用的歷史也很久遠(yuǎn)。迄今,一些傳統(tǒng)食物中仍使用和添加松花粉,制成松花糕、松花團(tuán)子、松花酒等?，F(xiàn)代社會(huì),人們認(rèn)識(shí)到花粉是一種濃縮的完全營(yíng)養(yǎng)品,松花粉有提高免疫力、抗衰老、抗疲勞、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、調(diào)整機(jī)體代謝、降血清膽固醇、降血脂、促進(jìn)造血機(jī)能等功效,其保健和治療作用已得到國(guó)內(nèi)外廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。紅外光譜法給出的是物質(zhì)分子內(nèi)部的信息,可以有效地反映單一或混合體系樣品的結(jié)構(gòu)特征,因此在物質(zhì)的定性、定量分析和鑒別中一直起著十分重要的作用。并已用于中藥材原性質(zhì)的快速、無(wú)損分析中。關(guān)于松屬的植物花粉形態(tài)特征和其中營(yíng)養(yǎng)成分[7,8,9,10,11,12,13]的研究曾有過(guò)一些報(bào)道,本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,利用FTIR光譜法無(wú)損快速鑒別了4種松花粉,利用掃描電鏡和X射線能譜儀對(duì)4種松花粉和破壁馬尾松花粉的形態(tài)結(jié)構(gòu)和常見的無(wú)機(jī)元素進(jìn)行了分析。1實(shí)驗(yàn)部分1.1dtgs檢測(cè)BRUKER公司的EQUINOX55型傅里葉變換紅外光譜儀。DTGS檢測(cè)器,分辨率4cm-1,16次掃描平均。日立H-6010型掃描電鏡。菲立浦EDAXPV9900型X-ray能譜儀。1.2花粉樣品和紅外光譜預(yù)處理樣品來(lái)源:松屬4種植物赤松(PinusdensifloraSiebetZucc.)、馬尾松(PinusmassonianaLamb.)、云南松(Pinusyunnanensis)、油松(PinustabulaeformisCarr.)的天然成熟花粉和破壁馬尾松花粉均由煙臺(tái)新時(shí)代天然營(yíng)養(yǎng)品有限責(zé)任公司提供。樣品處理:紅外光譜的樣品處理是取少量樣品研磨后添加溴化鉀研勻后直接壓片測(cè)定。掃描電鏡下觀察的花粉是將天然植物體成熟花粉分別用雙面膠粘到樣品臺(tái)上,用LB-3型離子濺射儀鍍上一層金膜,即可上機(jī)測(cè)定。2結(jié)果與討論2.1種松花粉的紅外譜圖對(duì)于中草藥等天然產(chǎn)物來(lái)說(shuō),紅外光譜中所反映的是中藥中混合成分的疊加,中藥內(nèi)各種化學(xué)成分(內(nèi)在因素)只要質(zhì)和量相對(duì)穩(wěn)定,且樣品的處理方法按統(tǒng)一的要求進(jìn)行,則其紅外光譜應(yīng)該是相對(duì)穩(wěn)定的,外界因素(種質(zhì)、地域、加工方法、貯存等)的影響,從紅外光譜上也能夠反映出各自的差異性。圖1為不同種類松花粉的紅外指紋圖譜,將紅外光譜分別進(jìn)行歸一化處理后計(jì)算出不同松花粉之間的相關(guān)系數(shù)如表1所示。從4種松花粉的紅外指紋圖譜和相關(guān)系數(shù)列表可以看出,4種松花粉的紅外圖譜有一定的相似性,如油松和云南松紅外圖譜非常相似,相關(guān)系數(shù)為0.9910;但紅外圖譜之間也存在顯著的差別,馬尾松和赤松的紅外圖譜差別最大,相關(guān)系數(shù)只有0.8277。馬尾松花粉和破壁的馬尾松花粉的紅外譜圖差異最為顯著,因其相關(guān)系數(shù)最小為0.8213。松花粉的紅外光譜在3412cm-1附近的吸收峰為多糖類的羥基吸收峰,1607,1516cm-1為氨基酸多肽類的特征吸收峰,2925cm-1為C—CH3和—CH2—的吸收峰,1077cm-1是糖分子的特征峰,在1745cm-1的吸收峰為脂類吸收峰。如圖1所示:4種松花粉的紅外譜圖峰形非常相似,但吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度有一定的差異。油松的氨基酸多肽類含量較豐富,即1607,1516cm-1的氨基酸多肽類的特征吸收峰較強(qiáng)。馬尾松次之,赤松稍差,云南松最差。因1077cm-1附近的吸收峰為糖類吸收峰,油松和赤松的糖類化合物可能比云南松和馬尾松的含量相對(duì)豐富。馬尾松所含的脂類最豐富,油松和云南松次之,赤松最差,因1745cm-1附近的吸收峰為脂類吸收峰。天然馬尾松花粉和破壁馬尾松花粉的紅外吸收頻率(cm-1),吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度都存在比較大的差異(見圖2)。天然馬尾松花粉的紅外光譜圖中3412,2925,1746,1516,833cm-1處有很強(qiáng)的吸收峰,同時(shí)2854,1607,1382,1262cm-1處也有明顯的吸收峰。從破壁馬尾松花粉的紅外譜圖整體來(lái)看,官能團(tuán)區(qū)的吸收明顯弱于天然馬尾松,而指紋區(qū)的吸收明顯強(qiáng)于天然馬尾松。與天然馬尾松花粉的紅外圖譜相比,破壁馬尾松花粉的紅外譜圖中2924,2853cm-1兩個(gè)吸收峰強(qiáng)度明顯減弱,1746cm-1的吸收峰強(qiáng)度也明顯下降,幾乎消失。1655cm-1處的吸收減弱,同時(shí)1635cm-1處的吸收峰強(qiáng)度增大,出現(xiàn)一個(gè)中等強(qiáng)度的尖峰;而1607,1516,1080,833cm-1附近的吸收均增強(qiáng),說(shuō)明破壁馬尾松花粉中氨基酸和糖類的含量均比天然馬尾松豐富。2.2不同種松花粉的形態(tài)特征表5成熟的松花粉顆粒明顯分為本體和氣囊兩部分。氣囊通常有兩個(gè),分別位于花粉遠(yuǎn)極面薄壁區(qū)兩側(cè),氣囊外表面上有明顯的網(wǎng)狀紋理,網(wǎng)眼不規(guī)則。花粉體近極面外壁加厚的部分稱為帽,其表面凸凹不平呈小瘤狀。在掃描電子顯微鏡下(參見圖3),松花粉從近極面觀呈近圓形,不同種松花粉的帽在形態(tài)上差異不明顯。油松、云南松和赤松遠(yuǎn)極面觀呈橢圓形,氣囊與體寬度相差不大,兩氣囊靠的比較緊密。馬尾松花粉遠(yuǎn)極面觀呈近圓形,氣囊的寬度顯著大于花粉體的寬度。4種松花粉的表面紋飾結(jié)構(gòu)基本相同,帽上為顆粒狀紋飾,松花粉種類不同,顆粒的大小差別較大,馬尾松的顆粒最大,云南松和赤松次之,油松的顆粒最小。破壁馬尾松花粉形態(tài)的基本改變是氣囊從花粉主體顆粒上分離,并且花粉顆粒主體裂成碎片。在電鏡下觀察破壁松花粉時(shí),大多都是花粉顆粒主體的碎片,但還是有在氣囊連接處花粉粒主體的斷裂部分,由此可以推斷花粉粒主體比較堅(jiān)固。在掃描電子顯微鏡下可見氣囊內(nèi)部具有不規(guī)則的多孔型結(jié)構(gòu)。這正與氣囊壁外表面呈現(xiàn)網(wǎng)狀紋理相吻合。2.3種松花粉中微量元素含量的比較4種松樹花粉和破壁馬尾松花粉經(jīng)X射線能譜分析結(jié)果如表2所示。4種松花粉和破壁馬尾松花粉的X射線能譜分析發(fā)現(xiàn)的無(wú)機(jī)元素主要有:Mg,Se,Si,Sr,P,S,Cl,K和Ca等。其中K元素強(qiáng)度均較高,分別占總元素含量的27.84%,35.06%,34.25%,32.31%和39.26%。說(shuō)明K元素與貯藏器官有著密切的關(guān)系,這有利于馬尾松花粉中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。含量較高的其次是Si,S和P元素。從表2可以看出4種松花粉中無(wú)機(jī)元素含量差別還是比較明顯的,特別是Se,Si,Ca這幾種元素,抗癌之王——Se元素的能譜強(qiáng)度在赤松中最強(qiáng)為8.56,在馬尾松中最弱為1.33;Si元素的能譜強(qiáng)度在云南松中最強(qiáng)為31.3,在赤松中最弱僅為6.24;生命之本——Ca元素的能譜強(qiáng)度在馬尾松中最強(qiáng)為8.96,在赤松中最弱為2.50。另外4種松花粉中S,P元素的能譜強(qiáng)度也存在明顯差異。在油松花粉中未能發(fā)現(xiàn)Mg元素,馬尾松、油松和赤松花粉中均未發(fā)現(xiàn)Mn和Fe元素,在云南松中去檢測(cè)到能譜強(qiáng)度極弱的Mn和Fe元素。從總元素強(qiáng)度之和來(lái)看,破壁馬尾松花粉中的元素能譜強(qiáng)度較強(qiáng),因能譜強(qiáng)度總和為126,天然馬尾松花粉中的元素能譜強(qiáng)度總和為111。破壁馬尾松花粉中的Mg,Se,Si,Sr,P,S,Cl元素的強(qiáng)度均明顯高于天然馬尾松,其中Se,Si,Sr,P,Cl的元素強(qiáng)度分別增加了83.24%,90.29%,80.13%,61.60%,64.59%。K,Ca元素的強(qiáng)度卻顯著低于天然馬尾松花粉。3子顯微鏡下天然馬尾松花粉的形態(tài)特征綜上所述,不同種類松花粉的紅外光譜、X射線能譜存在顯著差異,利用紅外譜圖可以對(duì)不同種類的松花粉進(jìn)行鑒別分析;在掃描電子顯微鏡下,