芦荟中芦荟苷的结构表征及光谱分析

第３ 第２期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 ４卷 ， ２０１４ 年 ２ 月 Ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄＳ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌＡ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｐ ｐ ｙａ ｐ ｙ
３ ８ ５ ３ ８ ８ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ４， Ｎ ｏ ． ２， ｐ ｐ ， Ｆ ｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ２ ０ １ ４ ｙ
对于芦荟苷检测的研究报道 。目 前 ，国 内 外 对 于 芦 荟 苷 的 结 、 构研究并 不 多 ，本 工 作 通 过 各 项 研 究 ，包 括 红 外 、Ｒ ａ ｍ ａ ｎ Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 等表征手段对芦 荟 苷 的 结 构 数 据 进 行 补 充 ，并 可 指 导
２ ０ １ ３ ０ ５ ０ ３，修订日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ８ １ ０ 收稿日期 ： ，国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 和超分子结构与材料国家重点实验室开放课题 ２ ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｄ ３ ６ Ｂ ０ ２） ２ １ ２ ０ ３ ０ ７ ６） 基金项目 ：国家 科 技 计 划 项 目 （ （ ） 资助 Ｓ Ｋ Ｌ Ｓ Ｓ Ｍ ２ ０ １ ３ ２ ８ ： １ ９ ８ ２ 年生 ，江南大学食品科学与技术国家重点实验室副教授 ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｉ ｅ ｕ ｎ ｆ ｅ ｉ ｉ ａ ｎ ｎ ａ ｎ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 作者简介 ：谢云飞 ，女 ， ＠ ｙ ｊ ｇ ： ｍ ａ ｉ ｌ ａ ｍ ｔ ｆ １ ６ ８＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ 通讯联系人 ｅ
引 言
芦荟苷又叫芦荟素 ，是芦 荟 蒽 醌 类 混 合 物 中 的 一 种 ，化 １］ ， 学式如图 １ 所 示 。芦 荟 苷 有 消 炎 、抗 癌 、抗 病 毒 等 作 用 ［
２］ ，芦荟苷含量 较 高 的 芦 荟 产 品 外 但同时也是一种致敏成分 ［
以芦荟苷为研 究 对 象 ，对 其 进 行 红 外 、拉 曼 测 试 、密 度 泛函数理论 （ 计算 ，详细 研 究 了 芦 荟 苷 的 结 构 、分 子 振 Ｄ Ｆ Ｔ） 动等信息 。并且通过比 较 酸 碱 性 、不 同 溶 剂 对 于 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ效果 的影响 ，选取了最佳的检测条 件 对 芦 荟 苷 进 行 快 速 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ检 测 ，为芦荟苷的利用和快速分析检测提供了理论基础 。
， 上 海 跃 进 医 用 光 学 器 械 厂） Ｔ Ｒ Ⅱ 型红 外 热 辐 射 理 疗 灯 （ （ ） ／ 压片机 上海山岳科学仪器有限公司 热分析系 统 Ｙ Ｐ ２ Ｔ ＧＡ （ ，显 微 梅特勒 托利多 国 际 股 份 有 限 公 司 ，瑞 士 ） Ｓ Ｄ Ｔ Ａ ８ ５ １ ｅ 激光光源波长 ５ 共焦拉曼 （ ３ ２ｎ ｍ，输 出 激 光 功 率 ５ ４ ｍＷ，可 （ ， 堀场 （ 中国 ） 贸易有限公司） 调 ，光谱范围 ３ ０～４０ ０ ０ｃ ｍ－１ ） 分析天平 Ａ 梅特勒 托 利 多 国 际 股 份 有 限 公 司 ，瑞 Ｂ １ ０ ４ Ｎ（ ，超声波清洗仪 ＫＨ ， 士） 昆山禾创超声仪器有限公司 ） ５ ０ ０ Ｂ（ ，超 纯 水 制 备 仪 （ 可调式移液器 （ 上海赛鸽 Ｄ ｒ ａ ｏ ｎ Ｌ ａ ｂ公 司） ｇ 。 电子科技有限公司 ） ， ，硝酸银 （ ， 芦荟苷 （ ９ ８％ ， Ｓ ｉ ｍ ａ Ｕ Ｓ Ａ） Ａ ＮＯ ９ ９ ． ８％ ） ｇ ｇ ３， ，甲 醇 （ ，乙 醇 柠檬 酸 钠 （ Ｃ ａ Ｈ２Ｏ） ９ ９ ． ９ ５％ ） ６Ｈ ５Ｏ ７Ｎ ３ ·２ （ ，乙腈 （ ，均 购 自 国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公 ９ ９ ． ７％ ） ９ ９ ． ０％ ） （ ） ， 所有溶液的配制均使用超纯水 。 司 上海 １ ２ 溶液与材料的制备 芦荟 苷 标 准 溶 液 的 配 制 ：精 确 称 取 芦 荟 苷 标 准 品 ４ 份 ， ，分别溶于 １ ｍ 每份 １ｍ Ｌ 溶 剂 中 ，溶 剂 分 别 为 超 纯 水 、甲 ｇ ，配 制 成 １０ 醇 、乙醇 、乙腈 。超声 ５ｍ ｉ ｎ ０ ０ｐ ｍ 的 溶 液 ，然 ｐ 后依次稀释为 １ ０ ０， １ ０， ５， １ｐ ｍ 的芦荟苷溶液 。 ｐ 银胶的制备 ：银纳米粒子增强基底的 制 备 采 用 柠 檬 酸 三
１ ２］ 。将 Ａ ） 钠还原法 ［ 溶于２ Ｎ Ｏ ３ ６ｍ ０ ０ｍ Ｌ 超 纯 水 中 ，于 ｇ ｇ ３（
２ 结果和讨论
２ １ 芦荟苷的红外光谱 图 ２ 为芦荟苷固体粉末的红外光 谱 ，谱 图 有 几 个 明 显 的 振 动峰 。 １６ １ ４ 和 １４ ３ ２ｃ ｍ－１ 处为芳香环和 Ｃ—Ｃ 的振动吸收
［， ］ ［， ］ ［］ ＨＰ Ｌ Ｃ 法 ４ ５ 、薄层色谱法 ６ ７ 、分光光度法 ８ 、循环伏安法 ９］ 。然而 ，这些方法都 存 在 一 定 的 缺 陷 ，如 样 品 前 处 理 过 等［
程复杂 、检测时间过长等 ，芦荟 苷 的 快 速 检 测 技 术 越 来 越 得 ） 到重视 。表面增强拉曼光谱 （ 以其简 便 、快 速 、灵 敏 等 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ
１ ０， １ １］ 。尚未有 Ｓ 优 犻 １ 犕 狅 犾 犲 犮 狌 犾 犪 狉 狊 狋 狉 狌 犮 狋 狌 狉 犲狅 犳 狋 犺 犲犪 犾 狅 犻 狀 犵
１ 实验部分
１ １ 仪器和材料 （ ，Ｙ 傅里叶交换红外光谱仪 Ｉ 美国 Ｎ Ｓ １ ０ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ公 司 ） Ｓ Ｈ
芦荟中芦荟苷的结构表征及光谱分析
谢云飞１，郇 楠１，曹元元１，汪何雅１，钟 英２，姚卫蓉１，钱 和１
１ ． 江南大学食品科学与技术国家重点实验室 ，食品学院 ，江苏 无锡 ２ １ ４ １ ２ ２ ０ ０ ０ ４ ５ ２ ． 中国农村技术开发中心芦荟产业专业委员会 ，北京 １
摘 要 芦荟以其丰富的多糖、 蛋白质、 氨基酸、 维生素、 活性酶及对人体有益的微量元素被广泛用于各个领 拉 域 。然而其主要活性成分芦荟苷同时也是一种致敏成 分 ，更 有 甚 者 可 能 会 引 起 严 重 的 过 敏 反 应 。将 红 外 、 ／ ） 曼光谱应用于芦荟苷结构的表征 ，并将密度泛函数理论应用到理论计算中 ，利用 Ｂ 基组分析 ３ Ｌ Ｙ Ｐ ６ ３ １ Ｇ（ ｄ 振动 ，可以更好地理解芦荟苷分子的振动频率 。通过比较溶液的酸碱性以及最佳溶剂 ，最终选定在中性条件 下 ，水作为溶剂为最佳实验条件 ，测定芦荟苷的检测限可以达到 ５ｐ ｍ 的水平 ，为芦荟苷含量的快速检测奠 ｐ 定了理论基础 。 ； 关键词 芦荟苷 ；红外检测 ；密度泛函理论 （ Ｄ Ｆ Ｔ） Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 检测 ： ／ （ ） 中图分类号 ： ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ ０ ５ ９ ３ Ｏ ６ ５ ７ ． ３ 文献标识码 ：Ａ 犇 犗 犐 １ ０ ． ３ ９ ６ ４ ２ ０ １ ４ ０ ２ ０ ３ ８ ５ ０ ４ ｊ 其加工及有害物质的去除 。
用会引起皮肤瘙痒 、红 斑 ，甚 至 会 引 起 皮 肤 红 肿 、起 水 泡 等 不良反应 ，服 用 芦 荟 苷 含 量 过 高 的 芦 荟 产 品 会 引 起 咽 喉 肿
３］ 。因此 ，检测芦 荟 产 品 中 残 留 的 芦 荟 苷 含 量 是 非 痛 、腹泻 ［
常有必要的 。芦 荟 在 加 工 过 程 中 ，一 般 选 用 比 较 高 的 温 度 ， 芦荟苷会被氧化 ，在其氧化产 物 中 存 在 芦 荟 大 黄 素 ，而 芦 荟 大黄素作为一种强致泻物质 ，存在于食品 中 会 对 人 体 造 成 严 重的损害 ，因此 ，芦荟苷在加工过程中的监测十分重要 。 现阶段对 于 芦 荟 苷 的 检 测 方 法 已 经 有 了 一 些 报 道 ，如
１ ３］ ， 峰［ １０ ８ １ 和 １０ ４ ５ｃ ｍ－１ 处 主 要 是 Ｃ—Ｏ 的 伸 缩 振 动 以 及 非芳 环 骨 架 的 Ｃ—Ｃ 伸 缩 振 动 ， １２ ３ ０ｃ ｍ－１ 处 为 酚 的 Ｃ—Ｏ １ ３， １ ４］ １ ５］ 。通 过 文 献 和 计 算 的 指 认 ［ ，表 １ 为 伸缩振动吸收 峰 ［
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光谱学与光谱分析 第 ３ ４卷 扫描检测 。 拉曼光谱 测 量 ：取 芦 荟 苷 固 体 样 品 ，置 于 透 明 玻 璃 片 上 。设置拉曼检测参数 ：激发光功率 为 ５ ３ ２ｎ ｍ，扫 描 功 率 为 ，积 ５ ４ｍＷ，光谱范围为 ３ ０ ０～１７ ０ ０ｃ ｍ－１ ，扫描时间为 ２ ０ｓ 。 。 分次数为 ３ 激光照射样品进行检测 ，积 分 次 数 为 ３， Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 测量 ：设置激光 照 射 时 间 为 ２ ０ｓ 功率为 ５ ４ｍＷ，波长范 围 选 择 ３ ０ ０～１７ ０ ０ｃ ｍ－１ 进 行 Ｒ ａ ｍ ａ ｎ 检测 。选取溶剂不同的 芦 荟 苷 溶 液 进 行 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 检 测 ，浓 度 均 设定为 １ ０ ０ｐ ｍ，芦荟苷溶液与银 纳 米 基 底 混 合 时 的 体 积 比 ｐ 为 １∶５。通过加入盐酸溶液与氢氧化钠溶液 ，调 整 混 合 溶 液 的ｐ Ｈ 值 ，寻找最佳增强效果时的 ｐ Ｈ 值。 选择最佳的 溶 剂 和 ｐ Ｈ 条 件 ，进 行 芦 荟 苷 溶 液 的 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 检测 ，溶液的浓度梯度设置为 １０ ０ ０， １ ０ ０， １ ０， ５， １ｐ ｍ，检 ｐ 测限为能观测到 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ 特征峰的最低的浓度 。
芦荟苷的红外光谱及振动归属 。
犉 犻 ２ 犐 狀 犳 狉 犪 狉 犲 犱犿 犲 犪 狊 狌 狉 犲 犿 犲 狀 狋 狅 犳 狋 犺 犲犪 犾 狅 犻 狀 犵
犜 犪 犫 犾 犲１ 犆 狅 犿 犪 狉 犻 狊 狅 狀狅 犳 犲 狓 犲 狉 犻 犿 犲 狀 狋 犪 犾（ 犈 犡 犘） 犐 犚， 犮 犪 犾 犮 狌 犾 犪 狋 犲 犱（ 犆 犃 犔） 犪 狀 犱犲 狓 犲 狉 犻 犿 犲 狀 狋 犪 犾（ 犈 犡 犘） 狆 狆 狆 犚 犪 犿 犪 狀狊 犲 犮 狋 狉 犪 犻 狀犳 狉 犲 狌 犲 狀 犮 狀 犱犪 狊 狊 犻 狀 犿 犲 狀 狋 狊狅 犳犪 犾 狅 犻 狀 狆 狇 狔犪 犵
１ １ ０ ℃ 油浴 、搅拌的条 件 下 加 热 至 微 沸 ，继 续 搅 拌 并 迅 速 加 ，溶 液 的 入 １％ 的柠檬酸三钠 溶 液 ４ ｍ Ｌ，继 续 加 热 搅 拌 １ｈ 颜色变为灰绿色 ，冷却至室温 。制 备 好 的 银 胶 用 紫 外 分 光 光 度计进行检测 ，吸光值在波长约 ５ ３ ０ｎ ｍ 处。 １ ３ 犇 犉 犜 理论计算 用Ｇ ａ ｕ ｓ ｓ ｉ ａ ｎ０ ３ 程序 ，对 芦 荟 苷 进 行 理 论 计 算 Ｄ Ｆ Ｔ，在 ／ ） 基组的水平上对芦荟苷分子进行几何优 Ｂ ３ Ｌ Ｙ Ｐ ６ ３ １ Ｇ（ ｄ 化 ，并在此基组水平进行分子 的 振 动 和 归 属 分 析 。理 论 计 算 的结果通过 Ｇ ａ ｕ ｓ ｓ ｉ ａ ｎｖ ｉ ｅ ｗ５ ． ０ 得 出 。将 得 出 的 拉 曼 Ｄ Ｆ Ｔ计 算光谱与实验 所 得 的 芦 荟 苷 标 准 品 的 普 通 拉 曼 光 谱 进 行 比 较 ，得出芦荟苷分子的振动归属 。 １ ４ 仪器检测 红外光 谱 测 量 ：取 芦 荟 苷 固 体 样 品 ，置 于 研 钵 中 ，与 Ｋ Ｂ ｒ粉末混合 ，体积比例约为 １∶１ ０ ０，在红 外 灯 的 照 射 下 研 磨使其充分混合均匀 ，将研磨后的样品进行压 片 ，压 力 为 ２ ６ ，压片 １ ｍ 。背 景 峰 为 空 气 ， 扫 描 范 围 设 置 为 ４ ＭＰ ａ ｉ ｎ ０ ０～ －１ －１ ， ， ， 分辨率为 扫描次数为 次 进行红外 ４０ ０ ０ｃ ｍ ４ｃ ｍ １ ６