松花粉的紅外光譜、掃描電鏡和x射線能譜儀分析

松花粉的紅外光譜、掃描電鏡和x射線能譜儀分析
摘要建立了’利用傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和x射線能譜對4種松花粉和破壁 馬尾松花粉中的主要營養(yǎng)成分和常見微量元素進(jìn)行定性定量分析的方法。紅外圖譜分析結(jié)果表明：馬尾松、 云南松、油松和赤松均有其自己的紅外光譜特征，根據(jù)譜圖特征吸收峰的相對強(qiáng)度的差異可以對松花粉中
主要營養(yǎng)成分進(jìn)行鑒別分析。破壁和天然馬尾松花粉的紅外圖譜差異較顯著，說明松花粉破壁對于營養(yǎng)成 分的釋放有一定意義。掃描電鏡和x射線能譜分析顯示：4種松樹花粉從遠(yuǎn)極面和近極面觀皆呈橢圓形或近 圓形，主體的表面紋飾結(jié)構(gòu)基本相同為顆粒狀紋飾，顆粒大小差別較大。破壁與天然馬尾松花粉的形態(tài)差別 主要在于氣囊從花粉主體顆粒上分離、破碎，有部分花粉顆粒主體的碎片從主體脫落。x射線能譜分析在松 花粉中共發(fā)現(xiàn)Mg，Se，Si，Sr，P，S，C1，K，Ca，Mn，F(xiàn)e共11種無機(jī)元素，其中K元素含量最高。4種松花 粉中無機(jī)元素含量差別比較明顯，破壁馬尾松花粉的元素能譜強(qiáng)度顯著高于天然馬尾松。 主題詞松花粉；紅外指紋圖譜；掃描電鏡；X射線能譜分析 花粉在國際上被稱為“完全營養(yǎng)品”，其所含營養(yǎng)物質(zhì)的 全面和均衡性在自然界中還沒有任何其他天然食物可以與之 媲美。松花粉又名松黃，是我國傳統(tǒng)食藥兼用的花粉品種， 是祖國醫(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。現(xiàn)代社會(huì)，人們認(rèn)識到花粉是一種濃縮的完全營養(yǎng)品， 松花粉有提高免疫力、抗衰老、抗疲勞、促進(jìn)生長發(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、無損分析中 j。關(guān)于松屬的植物花粉形 態(tài)特征 ’61和其中營養(yǎng)成分 。 的研究曾有過一些報(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)和常見的無機(jī)元素進(jìn)行了分 析。

1 實(shí)驗(yàn)部分 1．1 實(shí)驗(yàn)儀器 BRUKER公司的EQUINOX 55型傅里葉變換紅外光譜 儀。DTGS檢測器，分辨率4 am‘。，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 樣品來源與制備 樣品來源：松屬4種植物赤松(Pinus densiflora Sieb et Zuec．)、馬尾松(Pinus massoniana Lamb．)、云南松(Pinus yunnanensis)、油松(Pinus tabulaeformis Can"．)的天然成熟花 粉和破壁馬尾松花粉均由煙臺新時(shí)代天然營養(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上，用LB 3 型離子濺射儀鍍上一層金膜，即可上機(jī)測定。

2 結(jié)果與討論
2．1 松花粉的紅外光譜分析 對于中草藥等天然產(chǎn)物來說，紅外光譜中所反映的是中 藥中混合成分的疊加¨4 ，中藥內(nèi)各種化學(xué)成分(內(nèi)在因素) 只要質(zhì)和量相對穩(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0．991 0；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0．827 7。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 0．821 3 Table 1 Correlation coefi cients of pine pollen samples _ 4 W ave number／cm 一 Fig．1 Infrared spectra of four pine pollen samples n，Pinus densiflora；b，Pinus yurmanensis； C，Pinus tabulaeformis；d，Pinus massoniana 松花粉的紅外光譜在3 412 urn 附近的吸收峰為多糖類 的羥基吸收峰，1 607，1 516 cmI1為氨基酸多肽類的特征吸 收峰 ，2 925 cm 為c_一CH3和一CH，一的吸收峰，1 077 cm 是糖分子的特征峰，在1 745 urn 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 吸收峰的相對強(qiáng)度有一定的差異。油松的氨基酸多肽類含量 較豐富，即1 607，1 516 cm 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1 077 cm 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1 745 urn 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 (urn )，吸收峰的相對強(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3 412，2 925，1 746， 1 516，833 crn 處有很強(qiáng)的吸收峰，同時(shí)2 854，1 607， 1 382．1 262 cm 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2 924， 2 853 cm 兩個(gè)吸收峰強(qiáng)度明顯減弱，1 746 cm 的吸收峰 強(qiáng)度也明顯下降，幾乎消失。1655 cmI1處的吸收減弱，同時(shí) 1 635 cm 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1 607，1 516，1 080，833 cin 附近的吸收均增強(qiáng)，說 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。 j 窩 暑 寶 《 4 W ave num beVcm 1 Fig．2 Infrared spectra of natural and broken nlas!舢pine pollen samples n，Broken Pinus massoniana；b，Pinus rnassoniana
1 2．2 掃描電鏡分析 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�；ǚ垠w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 X射線能譜儀分析 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 無機(jī)元素主要有：Mg，Se，Si，Sr，P，S，(21，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種松花粉中無機(jī)元素含量差別還是比 (1{) (c) (D Fig．3 Scanning deetron microscope of four pine pollen samples and broken mass0n pine po l~n (a)，Proximal face of Pinus massoniana pollen； (b)，Dist~ face of Pinus massoniana pollen； (C)，Exine~ulpture of Pinus massoniana pollen； (d)，Particles of broken Pinus massoniana pollen； (e)，Particl~of Pinus massoniana pollen； (f)，F(xiàn)ragments of broken Pinus massoniana pollen Table 2 Elemental in~nsity of pine po llen 較明顯的，特別是Se，S ， 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—— 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，在云南松中去檢測到能譜強(qiáng)度極弱的Mn和Fe元素。 測厚儀| 測速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計(jì)| 真空表| 硬度計(jì)| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗(yàn)機(jī)|從總元素強(qiáng)度之和來看，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，C1元素的強(qiáng)度均明顯高于天然馬尾松，其中Se， Si，Sr，P，C1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 結(jié)論 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不同種類的松花粉進(jìn)行鑒 別分析；在掃描電子顯微鏡下，松花粉從遠(yuǎn)極面和近極面觀 皆呈橢圓形或近圓形，破壁馬尾松花粉與天然馬尾松花粉的 形態(tài)差別主要在于氣囊從花粉主體顆粒上分離、破碎，有部 分花粉顆粒主體的碎片從主體脫落。X射線能譜分析在松花 粉中共發(fā)現(xiàn)Mg，Se，Si，Sr，P，S，C1，K，Ca，Mn，F(xiàn)e等11 種元素，K元素強(qiáng)度均較高，而且4種松花粉中無機(jī)元素含 量差別還是比較明顯的。