差熱分析法和近紅外漫反射光譜法快速鑒別不同栽培品種的苦蕎麥

林兵，林錦明，邵美紅，孫加焱，秦路平(.第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院，上海 00433;.浙江省建德市種子管理站，浙江建德 3600)

差熱分析法和近紅外漫反射光譜法快速鑒別不同栽培品種的苦蕎麥

林兵1，林錦明1，邵美紅2，孫加焱2，秦路平1(1.第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院，上海 200433;2.浙江省建德市種子管理站，浙江建德 311600)

目的用差熱分析法(DTA)和近紅外漫反射光譜(NIRS)法對11種栽培苦蕎麥進(jìn)行快速分析鑒別。方法應(yīng)用TG-DTA熱重差熱聯(lián)用儀分別對11個(gè)栽培品種苦蕎麥進(jìn)行差熱圖譜掃描與分析。實(shí)驗(yàn)條件為差熱量程:±50 μV;升溫速率:15℃/min;升溫范圍:35℃～500℃;氣氛為氮?dú)猓魉?50 ml/min。應(yīng)用Bruker Vector 22/N型傅立葉變換近紅外光譜儀對11種栽培苦蕎麥進(jìn)行掃描。實(shí)驗(yàn)條件為測定方式:積分球漫反射;掃描次數(shù)64次;掃描范圍:3 700～12 000/cm。結(jié)果結(jié)合兩種方法能快速鑒別“建德苦蕎麥”同其他苦蕎麥，鑒別效果良好。結(jié)論“建德苦蕎麥”作為一個(gè)新的培育品種，可以對其營養(yǎng)成分、藥理活性進(jìn)行進(jìn)一步評價(jià)，為廣泛推廣提供參考。

苦蕎麥;差熱分析(DTA);近紅外漫反射光譜(NIRS);鑒別

苦蕎麥Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn屬蓼科(Polygonacea)雙子葉植物，俗稱苦蕎，又名野蕎麥、韃靼蕎。據(jù)《本草綱目》記載:苦蕎麥性味苦、平、寒，有益氣力，續(xù)精神，利耳目，有降氣寬腸健胃的作用?，F(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)觀察表明，苦蕎麥粉及其制品含有豐富的黃酮類物質(zhì)，該類物質(zhì)具有降血糖、降血脂、增強(qiáng)人體免疫力的作用，對糖尿病、高血壓、高血脂、冠心病、中風(fēng)等病人都有輔助治療作用［1～3］?？嗍w麥集七大營養(yǎng)素于一身，被譽(yù)為“五谷之王”、“三降食品(降血壓，降血糖，降血脂)”，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、微量元素以及膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，是國際糧農(nóng)組織公認(rèn)的優(yōu)秀糧藥兼用糧種［4，5］。

目前苦蕎麥栽培品種非常多，新的栽培品種不斷被培育出來，但不同苦蕎麥間有不同的適應(yīng)性，需因地制宜。為實(shí)現(xiàn)苦蕎麥的高產(chǎn)，筆者經(jīng)提純復(fù)壯培育了“建德苦蕎麥”，其不但抗逆性強(qiáng)，抗伏能力強(qiáng)，而且豐產(chǎn)性能好。為了證明“建德苦蕎麥”是筆者培育的新品種，保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，本研究收集了市面上廣泛用于種植的共11個(gè)苦蕎麥栽培品種，并對它們進(jìn)行分析鑒定。11個(gè)苦蕎麥栽培品種分別為:“建德苦蕎麥”、紅花蕎、黑苦蕎麥、川蕎1號、川蕎2號、西蕎2號、西蕎3號、定邊苦蕎麥、西農(nóng)9909、西農(nóng)9920、西農(nóng)9940，其中“建德苦蕎麥”，紅花蕎為浙江省建德地區(qū)培育品種，其他苦蕎麥種源來自陜西和四川(詳見表1)。

表111 個(gè)栽培品種苦蕎麥燃燒熱焓

差熱分析法(differential thermal analysis，DTA)和近紅外漫反射光譜技術(shù)(NIRS)兩種方法具有無需破壞樣品、制樣，可直接測定固體樣品，操作簡便、快速的優(yōu)點(diǎn)［6，7］。在中藥學(xué)領(lǐng)域，已被用于生藥鑒別、指紋圖譜、含量測定、品質(zhì)分析等方面，展示出廣闊的應(yīng)用前景［8，9］。為實(shí)現(xiàn)不同栽培品種苦蕎麥的快速鑒別，筆者結(jié)合差熱分析(DTA)和近紅外漫反射光譜(NIRS)兩種方法對“建德苦蕎麥”等11個(gè)栽培品種的苦蕎麥進(jìn)行了分析鑒定。

1 儀器與材料

1.1 儀器TG/DTA熱重差熱聯(lián)用儀(Diamond日本精工)。Bruker Vector 22/N型傅立葉變換近紅外光譜儀(德國Bruker公司)，內(nèi)置鍍金的漫反射積分球，JM1200天平(余姚紀(jì)銘稱重校驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

1.2 材料11個(gè)栽培品種的苦蕎麥種子均由浙江省建德市種子管理站提供，分別為:“建德苦蕎麥”、黑苦蕎麥、川蕎1號、川蕎2號、西蕎2號、西蕎3號、定邊苦蕎麥、西農(nóng)9909、西農(nóng)9920、西農(nóng)9940、紅花蕎。上述樣品均由第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院生藥學(xué)教研室秦路平教授鑒定，將樣品分別粉碎后置于烘箱中，經(jīng)50℃烘干后過150目篩，供測試用。

2 方法

2.1 差熱分析差熱量程:±50 μV;升溫速率:15℃/min;升溫范圍:35～500℃;氣氛為氮?dú)猓魉? 50 ml/min;參比物為三氧化二鋁。取樣品約7 mg，精密稱定，置三氧化二鋁坩堝中，按實(shí)驗(yàn)條件程序升溫，分別對上述11個(gè)樣品進(jìn)行熱圖譜掃，每個(gè)樣品重復(fù)2次。

2.2 近紅外漫反射測定方式:積分球漫反射;掃描次數(shù)64次;掃描范圍:3 700～12 000/cm;取樣品約2 g，精密稱定，置測量杯中，以金箔為參比，按實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行掃描，每個(gè)樣品重復(fù)3次，求平均光譜。

3 結(jié)果

3.1 近紅外漫反射分析結(jié)果圖1中曲線為11個(gè)不同栽培品種苦蕎麥的熱圖譜，從圖中可以看出，它們均有1個(gè)吸熱峰(80℃)及1個(gè)放熱峰(370℃)，具有相同的峰形及圖譜特征，此特征可作為不同栽培品種苦蕎麥共同的熱譜指紋。其中不同峰的大小、位置有差異，這是由于不同栽培品種苦蕎麥中所含某種成分的含量高低不同所致。

圖111 個(gè)栽培品種苦蕎麥的DTA圖譜

11個(gè)樣品DTA曲線中放熱峰的燃燒熱焓的測定數(shù)據(jù)見表1。從表1中得知:①“建德苦蕎麥”因其放熱峰明顯、燃燒熱焓值與其它樣品大很多，據(jù)此，可很容易與其余不同品種苦蕎麥進(jìn)行鑒別。②不同栽培品種苦蕎麥的燃燒熱焓不同，其中燃燒熱焓最大的是“建德苦蕎麥”為943 J/g，燃燒熱晗最小的是紅花蕎為162 J/g。根據(jù)該燃燒熱焓的大小可予以區(qū)別。

3.2 差熱分析結(jié)果圖2是11個(gè)栽培品種苦蕎麥種子的近紅外漫反射圖譜?？嗍w麥種子的主要化學(xué)成分為黃酮類、氨基酸類、水分、脂肪和糖類等物質(zhì)［10］?？嗍w麥種子中化學(xué)成分較多，成分復(fù)雜。但不同品種苦蕎麥間的化學(xué)成分相近，其近紅外原譜特征不能直接區(qū)分。因此筆者對樣品原譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。

圖211 個(gè)栽培品種苦蕎麥的近紅外漫反射光譜圖

筆者選取光譜信息豐富，強(qiáng)度相對較大的4 000～9 000/cm譜段，用一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行聚類，得樹形聚類圖，見圖3。從圖可以看出聚類結(jié)果比較理想。

圖311 個(gè)栽培品種苦蕎麥樣品的NIRDRS圖譜聚類圖

由聚類結(jié)果可知，11種栽培苦蕎麥可聚為兩個(gè)大類，其中西蕎2號和西蕎3號聚為一大類，其次川蕎1號和川蕎2號同其他苦蕎麥聚為一大類。聚類分析中差異最小的幾組為:“建德苦蕎麥”和紅花蕎、黑苦蕎麥和西農(nóng)9920、西農(nóng)9909和西農(nóng)9940。僅根據(jù)近紅外漫反射圖譜聚類分析并不能完全區(qū)分聚在一起的兩種苦蕎麥，但結(jié)合差熱分析數(shù)據(jù)則可以將二者區(qū)分開來，其中“建德苦蕎麥”和紅花蕎聚為一類差異很小，但它們的燃燒熱焓分別為943和162 J/g，二者可以區(qū)別。西農(nóng)9909和西農(nóng)9940的的燃燒熱焓分別為316和910 J/g，黑苦蕎麥和西農(nóng)9920的燃燒熱焓分別為334和635J/g，川蕎1號和川蕎2號的燃燒熱焓分別為777和498 J/g，西蕎2號和西蕎3號的燃燒熱焓分別為550和457 J/g。結(jié)合差熱分析數(shù)據(jù)和近紅外漫反射圖譜聚類可以將11種栽培苦蕎快速進(jìn)行鑒別。

4 討論

苦蕎麥在我國大部分地區(qū)都有種植，由于其藥食同源的特性，苦蕎麥保健食品不斷被人們所重視，目前市場上開發(fā)的苦蕎麥產(chǎn)品包括:食品、飲料、保健品、化妝品多個(gè)領(lǐng)域［11～15］?？嗍w麥?zhǔn)钦憬〗ǖ碌貐^(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其中“建德苦蕎麥”是由當(dāng)?shù)剡x育出的一個(gè)新品種，其植株高大，葉片寬大，葉色淡綠色，結(jié)籽率較高，花期早，抗倒伏，產(chǎn)量高。由差熱分析結(jié)果數(shù)據(jù)可知，“建德苦蕎麥”具有最高的熱燃燒焓(943 J/g)，比最低的紅花蕎(162 J/g)高出781 J/g，意味著在同等質(zhì)量的情況下，“建德苦蕎麥”能提供最多的能量，具有更大的開發(fā)潛力。同時(shí)“建德苦蕎麥”作為一個(gè)新品種，筆者還應(yīng)該對其各種營養(yǎng)成分、藥理活性成分等進(jìn)行綜合評價(jià)，為進(jìn)一步推廣提供參考，以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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Identification of different breeds of Fagopyrum tataricum by differential thermal analysis and near infrared reflectance spectroscopy

LIN Bing1，LIN Jin-ming1，SHAO Mei-hong2，SUN Jia-yan2，QIN Lu-ping1(1.Department of Pharmacognosy，School of Pharmacy，Second Military Medical University，Shanghai 200433 China;2.Zhejiang Jiande Seed Control Station，Jiande 311600，China)

ObjectiveTo identify different breeds ofFagopyrum tataricumby differential thermal analysis and near infrared reflectance spectroscopy.MethodsTG/DTA and thermal analysis were both used to scan and analyze the thermal map of 11 breeds ofF.tartaricum.The experiment conditions included DTA range of±50 μV，a calefactive rate of 15℃/min，an ambience of nitrogen and flow velocity of 50 ml/min.Bruker Vector 22/N-type Fourier transform near infrared spectroscopy was used to scan and analyze of 11 breedsF.tartaricum.Experiment conditions were:integrating sphere diffuse reflectance as measure methods;scan for 64 times;3 700～12 000/cm as scan range.ResultsBoth methods could identify the Jiande tartary buckwheat from other breeds.ConclusionJiande tartary buckwheat was a new cultivar，nutrient value and pharmacological activity of which should be evaluated for promotion.

Fagopyrum tataricum;differential thermal analysis;near infrared spectroscopy;identification

O629.13

A

1006－0111(2012)03－0194－03

10.3969/j.issn.1006－0111.2012.03.010

2011-02-28

［修回日期］2011-12-28

浙江省種子基金項(xiàng)目(浙農(nóng)計(jì)2009168號).

林兵(1986-)，男，碩士研究生.Tel:(021)81871305，E-mail:CB_smmu@99.com.

秦路平.Tel:(021)81871300，E-mail:lpqin@smmu.edu.cn.