松花粉的红外光谱、扫描电镜和x射线能谱仪分析

松花粉的红外光谱、扫描电镜和x射线能谱仪分析
摘要建立了’利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、扫描电镜(SEM)和x射线能谱对4种松花粉和破壁 马尾松花粉中的主要营养成分和常见微量元素进行定性定量分析的方法。红外图谱分析结果表明：马尾松、 云南松、油松和赤松均有其自己的红外光谱特征，根据谱图特征吸收峰的相对强度的差异可以对松花粉中
主要营养成分进行鉴别分析。破壁和天然马尾松花粉的红外图谱差异较显著，说明松花粉破壁对于营养成 分的释放有一定意义。扫描电镜和x射线能谱分析显示：4种松树花粉从远极面和近极面观皆呈椭圆形或近 圆形，主体的表面纹饰结构基本相同为颗粒状纹饰，颗粒大小差别较大。破壁与天然马尾松花粉的形态差别 主要在于气囊从花粉主体颗粒上分离、破碎，有部分花粉颗粒主体的碎片从主体脱落。x射线能谱分析在松 花粉中共发现Mg，Se，Si，Sr，P，S，C1，K，Ca，Mn，Fe共11种无机元素，其中K元素含量最高。4种松花 粉中无机元素含量差别比较明显，破壁马尾松花粉的元素能谱强度显著高于天然马尾松。 主题词松花粉；红外指纹图谱；扫描电镜；X射线能谱分析 花粉在国际上被称为“完全营养品”，其所含营养物质的 全面和均衡性在自然界中还没有任何其他天然食物可以与之 媲美。松花粉又名松黄，是我国传统食药兼用的花粉品种， 是祖国医学古籍中收载的仅有的两种花粉之一，中华人民共 和国1985年版药典收录松花粉为传统药物，1997年卫生部 确认松花粉为新资源品种。 在古代，松花粉不仅可以“疗病”，还被称为“益寿粉”， 民间将其作为食品食用的历史也很久远。迄今，一些传统食 物中仍使用和添加松花粉，制成松花糕、松花团子、松花酒 等。现代社会，人们认识到花粉是一种浓缩的完全营养品， 松花粉有提高免疫力、抗衰老、抗疲劳、促进生长发育、调 整机体代谢、降血清胆固醇、降血脂、促进造血机能等功 效.，其保健和治疗作用已得到国内外广泛的认可和应用。 红外光谱法给出的是物质分子内部的信息，可以有效地 反映单一或混合体系样品的结构特征，因此在物质的定性、 定量分析和鉴别中一直起着十分重要的作用。并已用于中药 材原性质的快速、无损分析中 j。关于松属的植物花粉形 态特征 ’61和其中营养成分 。 的研究曾有过一些报道，本 文在总结前人工作的基础上，利用FTIR光谱法无损快速鉴 别了4种松花粉，利用扫描电镜和x射线能谱仪对4种松花 粉和破壁马尾松花粉的形态结构和常见的无机元素进行了分 析。

1 实验部分 1．1 实验仪器 BRUKER公司的EQUINOX 55型傅里叶变换红外光谱 仪。DTGS检测器，分辨率4 am‘。，16次扫描平均。日立H_ 6010型扫描电镜。菲立浦EDAXPV9900型X—ray能谱仪。 1．2 样品来源与制备 样品来源：松属4种植物赤松(Pinus densiflora Sieb et Zuec．)、马尾松(Pinus massoniana Lamb．)、云南松(Pinus yunnanensis)、油松(Pinus tabulaeformis Can"．)的天然成熟花 粉和破壁马尾松花粉均由烟台新时代天然营养品有限责任公 司提供。 样品处理：红外光谱的样品处理是取少量样品研磨后添 加溴化钾研匀后直接压片测定。扫描电镜下观察的花粉是将 天然植物体成熟花粉分别用双面胶粘到样品台上，用LB 3 型离子溅射仪镀上一层金膜，即可上机测定。

2 结果与讨论
2．1 松花粉的红外光谱分析 对于中草药等天然产物来说，红外光谱中所反映的是中 药中混合成分的叠加¨4 ，中药内各种化学成分(内在因素) 只要质和量相对稳定，且样品的处理方法按统一的要求进 行，则其红外光谱应该是相对稳定的，外界因素(种质、地 域、加工方法、贮存等)的影响，从红外光谱上也能够反映出 各自的差异性。图1为不同种类松花粉的红外指纹图谱，将 红外光谱分别进行归一化处理后计算出不同松花粉之间的相 关系数如表1所示。从4种松花粉的红外指纹图谱和相关系 数列表可以看出，4种松花粉的红外图谱有一定的相似性， 如油松和云南松红外图谱非常相似，相关系数为0．991 0；但 红外图谱之间也存在显著的差别，马尾松和赤松的红外图谱 差别最大，相关系数只有0．827 7。马尾松花粉和破壁的马尾 松花粉的红外谱图差异最为显著，因其相关系数最小为 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 松花粉的红外光谱在3 412 urn 附近的吸收峰为多糖类 的羟基吸收峰，1 607，1 516 cmI1为氨基酸多肽类的特征吸 收峰 ，2 925 cm 为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 的吸收峰为脂类吸收 峰 。 如图1所示：4种松花粉的红外谱图峰形非常相似，但 吸收峰的相对强度有一定的差异。油松的氨基酸多肽类含量 较丰富，即1 607，1 516 cm 的氨基酸多肽类的特征吸收峰 较强。马尾松次之，赤松稍差，云南松最差。因1 077 cm 附 近的吸收峰为糖类吸收峰，油松和赤松的糖类化合物可能比 云南松和马尾松的含量相对丰富。马尾松所含的脂类最丰 富，油松和云南松次之，赤松最差，因1 745 urn 附近的吸 收峰为脂类吸收峰。 天然马尾松花粉和破壁马尾松花粉的红外吸收频率 (urn )，吸收峰的相对强度都存在比较大的差异(见图2)。 天然马尾松花粉的红外光谱图中3 412，2 925，1 746， 1 516，833 crn 处有很强的吸收峰，同时2 854，1 607， 1 382．1 262 cm 处也有明显的吸收峰。从破壁马尾松花粉 的红外谱图整体来看，官能团区的吸收明显弱于天然马尾 松，而指纹区的吸收明显强于天然马尾松。与天然马尾松花 粉的红外图谱相比，破壁马尾松花粉的红外谱图中2 924， 2 853 cm 两个吸收峰强度明显减弱，1 746 cm 的吸收峰 强度也明显下降，几乎消失。1655 cmI1处的吸收减弱，同时 1 635 cm 处的吸收峰强度增大，出现一个中等强度的尖 峰；而1 607，1 516，1 080，833 cin 附近的吸收均增强，说 明破壁马尾松花粉中氨基酸和糖类的含量均比天然马尾松丰 富。 j 窝 暑 宝 《 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 扫描电镜分析 成熟的松花粉颗粒明显分为本体和气囊两部分。气囊通 常有两个，分别位于花粉远极面薄壁区两侧，气囊外表面上 有明显的网状纹理，网眼不规则。花粉体近极面外壁加厚的 部分称为帽，其表面凸凹不平呈小瘤状。 在扫描电子显微镜下(参见图3)，松花粉从近极面观呈 近圆形，不同种松花粉的帽在形态上差异不明显。油松、云 南松和赤松远极面观呈椭圆形，气囊与体宽度相差不大，两 气囊靠的比较紧密。马尾松花粉远极面观呈近圆形，气囊的 宽度显著大于花粉体的宽度。4种松花粉的表面纹饰结构基 本相同，帽上为颗粒状纹饰，松花粉种类不同，颗粒的大小 差别较大，马尾松的颗粒最大，云南松和赤松次之，油松的 颗粒最小。 破壁马尾松花粉形态的基本改变是气囊从花粉主体颗粒 上分离，并且花粉颗粒主体裂成碎片。在电镜下观察破壁松 花粉时，大多都是花粉颗粒主体的碎片，但还是有在气囊连 接处花粉粒主体的断裂部分，由此可以推断花粉粒主体比较 坚固。在扫描电子显微镜下可见气囊内部具有不规则的多孔 型结构。这正与气囊壁外表面呈现网状纹理相吻合。
2．3 X射线能谱仪分析 4种松树花粉和破壁马尾松花粉经x射线能谱分析结果 如表2所示。 4种松花粉和破壁马尾松花粉的x射线能谱分析发现的 无机元素主要有：Mg，Se，Si，Sr，P，S，(21，K和Ca等。其 中K 元素强度均较高，分别占总元素含量的27．84％， 35．06％，34．25％，32．31％和39．26％。说明K元素与贮藏 器官有着密切的关系，这有利于马尾松花粉中营养物质的积 累。含量较高的其次是si，s和P元素。 从表2可以看出4种松花粉中无机元素含量差别还是比 (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)，Fragments of broken Pinus massoniana pollen Table 2 Elemental in~nsity of pine po llen 较明显的，特别是Se，S ， 这几种元素，抗癌之王——Se 元素的能谱强度在赤松中最强为8．56，在马尾松中最弱为 1．33；si元素的能谱强度在云南松中最强为31．3，在赤松中 最弱仅为6．24；生命之本—— 元素的能谱强度在马尾松 中最强为8．96，在赤松中最弱为2．50。另外4种松花粉中 S，P元素的能谱强度也存在明显差异。在油松花粉中未能发 现Mg元素，马尾松、油松和赤松花粉中均未发现Mn和Fe 元素，在云南松中去检测到能谱强度极弱的Mn和Fe元素。 测厚仪| 测速仪| 转速表| 压力表| 压力计| 真空表| 硬度计| 探伤仪| 电子称| 热像仪| 频闪仪| 测高仪| 测距仪| 金属探测器| 试验机|从总元素强度之和来看，破壁马尾松花粉中的元素能谱 强度较强，因能谱强度总和为126，天然马尾松花粉中的元 素能谱强度总和为111。破壁马尾松花粉中的Mg，Se，Si， Sr，P，S，C1元素的强度均明显高于天然马尾松，其中Se， Si，Sr，P，C1的元素强度分别增加了83．24％，90．29％， 80．13％，61．60％，64．59％。K，Ca元素的强度却显著低于 天然马尾松花粉。

3 结论 综上所述，不同种类松花粉的红外光谱、x射线能谱存 在显著差异，利用红外谱图可以对不同种类的松花粉进行鉴 别分析；在扫描电子显微镜下，松花粉从远极面和近极面观 皆呈椭圆形或近圆形，破壁马尾松花粉与天然马尾松花粉的 形态差别主要在于气囊从花粉主体颗粒上分离、破碎，有部 分花粉颗粒主体的碎片从主体脱落。X射线能谱分析在松花 粉中共发现Mg，Se，Si，Sr，P，S，C1，K，Ca，Mn，Fe等11 种元素，K元素强度均较高，而且4种松花粉中无机元素含 量差别还是比较明显的。