枸杞（Lycium）是茄科（Solanaceae）枸杞属（Lycium L）植物的成熟果实，具有良好的保健功能和较高的医药价值。枸杞的果实、根皮、茎叶等皆可入药，在我国西北地区多有种植，由于其具有耐干旱、盐碱等生长习性，多生长在盐碱土荒漠、盐化沙地等地带[1-2]。宁夏、甘肃、内蒙古、新疆种植较多，全国各地品种多样，其中宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）是《中国药典》记载的唯一可以入药的枸杞种质。
宁夏枸杞是枸杞主要的种质之一，以宁夏为原产地，栽培历史悠久，种植面积广阔，其色泽鲜艳、粒大籽少、皮薄肉厚、甘甜可口，品质优越。在长期的栽培过程中，学者们不断探索，陆续发现和培育了多个品种，其中种植较广泛的有宁杞1号、宁杞7号、宁杞5号等。宁夏枸杞中含有多种功效成分，其中主要化学成分有枸杞多糖、黄酮、生物碱、类胡萝卜素等[3]，具有降血糖[4]、抗癌[5]、保肝[6]、提高免疫力[7]等作用，在医药行业和食品行业等领域都有广泛的用途。近年来，随着人们对宁夏枸杞认可度的不断提升，关于它的研究也越来越多，但是采用红外光谱技术分析宁夏枸杞化学成分的研究较少，关于不同种质宁夏枸杞化学成分的研究也鲜有报道[8-9]。迄今为止，宁夏枸杞的引种栽培工作仍在继续，推进宁夏枸杞良种选育和引种栽培工作势在必行，采用有效的方法鉴别不同种质宁夏枸杞的品质尤为重要。枸杞化学成分的测定方法主要有超临界流体萃取技术[10-11]、高效液质联用技术（ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry，UPLC-MS）[12]、紫外分光光度法[13]等，这些方法虽然在枸杞成分分析方面较为常用，但是提取步骤复杂、测定流程较繁琐，不仅会花费大量时间，而且分离提纯等预处理手段对枸杞化学成分也会造成一定的损失，因此采用更高效的方法来分析研究枸杞中的化学成分极为重要。红外光谱技术凭借分析效率高、不破坏试样、操作简便、绿色环保等优点，逐渐被应用到各个领域中，目前主要应用在化工领域[14-15]、食品加工领域[16-18]和制药领域[19]。在中药炮制研究中的应用主要是阐释中药炮制原理，对炮制品进行定性、定量分析，同时也应用在炮制品生产和质量控制中[20-23]。
本文采用红外光谱法对不同种质宁夏枸杞的光谱特征进行分析，以期为枸杞品质评价提供简单、快速、直观、可行的新方法，为其引种栽培和良种选育提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
宁夏枸杞种质 14-16、14-87、14-107、Z-44、14-4-4-13、16-16-9-2、16-1-3-5、16-23-7-8、NM14-02、14-26-5、14-17、14-401和宁杞 1 号、精杞 4号、宁杞5号，于2020年7月10日～7月12日统一采自宁夏芦花台园林场国家枸杞种质资源圃，果实采后统一用50℃热风烘干后待测。溴化钾（分析纯）：赛默飞世尔科技有限公司。
1.2 仪器与设备
傅里叶变换红外光谱仪（Nicolet IS50）：赛默飞世尔科技有限公司；电热鼓风干燥箱（DHG-9030A）：上海一恒科学仪器有限公司；MICROTEK扫描仪（MRS-3200A3L）：上海中晶科技有限公司；分析天平（BS224S）：德国赛多利斯公司。
1.3 试验方法
1.3.1 表型性状的测定
利用MICROTEK扫描仪测量枸杞的表型性状：长、宽、色泽（L*、a*、b*），每个种质随机取 16 个果实进行测定，平行测定3次。L*值表示亮度，L*值越大则亮度越高；a*值为红色到绿色之间的色彩指数，红色为正值，绿色为负值；b*值为蓝色到黄色之间的色彩指数，黄色为正值，蓝色为负值；c值和h值根据下列公式计算得出。c值越大则果实颜色越鲜艳，色度角（h值）在0°～90°为红色、橙色和黄色，成熟枸杞果实的h值多在此范围之内[24]。
式中：c为色彩饱和度；h为色度角。
1.3.2 红外光谱分析
样品前处理：称取枸杞样品5 g～10 g，经液氮冷冻后研磨成粉末，装袋密封，贴标签后置于干燥器中待测。将溴化钾置于100℃的电热鼓风干燥箱干燥4 h左右，置于干燥器中备用。
样品红外光谱信息采集：采用KBr压片法，每个样品称取1 mg，以1∶150（质量比）与溴化钾混合均匀并再次研磨，放到压片机中制成透明或半透明的锭片后，放入样品池中检测，在4 000 cm-1～400 cm-1累计扫描32次，扫描过程中扣除水和二氧化碳的影响。
1.4 数据处理
利用OMNIC 7.3智能软件采集样品信息获得原始数据，导入Origin 2018进行聚类分析，并用SPSS 24.0对不同种质宁夏枸杞的表型特征和红外光谱特征进行相关性分析。
2 结果与分析
2.1 不同种质宁夏枸杞的红外光谱特征分析
不同种质宁夏枸杞红外光谱见图1。
图1 不同种质宁夏枸杞红外光谱图
Fig.1 IR spectral map of Ningxia Lycium barbarum L.in different germplasm
从图1可以看出，不同种质宁夏枸杞分别在3380、2 930、1 640、1 400、1 260、1 060、917、869、784、779、629 cm-1等处均有较强的不同程度的红外吸收，说明宁夏枸杞中化学成分组成相似，但其含量可能存在差异，因为同一波数处其吸光度不同，吸光度大，含量高，吸光度值小，含量少，其中在3 380 cm-1左右是-OH的伸缩振动，2 930 cm-1附近是NH3+的伸缩振动[25]，1 640 cm-1是C=O的伸缩振动，1 400 cm-1是醇羟基面内弯曲振动，1 060 cm-1为脂肪族CF的伸缩振动，1 260 cm-1是 C-N 的伸缩振动，869、784、779 cm-1可能是P-C伸缩振动，在629 cm-1处是醇羟基的面外弯曲振动，其中-OH和NH3+的振动特征与宁夏枸杞中多糖、氨基酸等化学成分比较相似，依据其光谱特征推测宁夏枸杞中可能含有多糖、多酚类物质和类胡萝卜素等化学成分，并且不同种质宁夏枸杞在多糖、多酚类物质、类胡萝卜素等化学成分上存在差异。宁夏枸杞所含化学成分复杂多样，难以同时对多个种质做出评价，因此选用较强的特征吸收峰，采用聚类分析法对不同种质宁夏枸杞的红外光谱特征进行分析。
2.2 不同种质宁夏枸杞红外光谱特征的聚类分析
聚类分析是将物理或抽象对象的集合分组，形成多个类似组的分析过程。采用系统聚类分析法对不同种质宁夏枸杞的红外光谱特征进行分析，并绘制树状图，如图2所示。
图2 不同种质宁夏枸杞红外光谱特征的聚类分析
Fig.2 Cluster analysis of infrared spectral characteristics of Ningxia Lycium barbarum L.in different germplasm
由图2可知，当欧氏距离为0.5时，可分为3大类，14-16、14-17、14-107、16-23-7-8 为一类，Z-44、14-4-4-13、14-401、精杞 4 号、14-26-5、宁杞 1 号为一类，14-87、宁杞 5 号、16-16-9-2、16-1-3-5、NM14-02 为一类。虽然不同种质宁夏枸杞的环境条件和栽培措施一致，但由于其自身差异以及对外界环境适应性的不同[26]，因而造成了化学成分的差异。
2.3 不同种质宁夏枸杞表型性状与其红外光谱特征的相关性分析
不同种质宁夏枸杞表型性状指标值见表1。
表1 不同种质宁夏枸杞表型性状指标值
Table 1 Index values of phenotypic traits of Ningxia Lycium
barbarum L.in different germplasm
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由表1可知，不同种质宁夏枸杞的颜色和大小等表型性状不同，其中h值为40.56～44.09，变异系数最小，为2.39%，说明不同种质枸杞的色度角差异较小；其次为果实宽，其变异系数为4.99%；而L*值为18.67～30.33，变异系数最大，为17.01%，说明不同种质枸杞的表型性状中，亮度差异最大；其他几个表型性状的变异系数约为10%，说明不同种质枸杞的该指标差异较小。
枸杞的色泽和大小等表型性状可能与枸杞化学成分的含量存在一定的关联性，因此采用相关性分析进一步探究枸杞表型特征与其红外光谱特征的相关性关系，具体结果见表2。
表2 不同种质宁夏枸杞红外光谱特征与其表型性状的相关性分析
Table 2 Correlation analysis of infrared spectral characteristics of Ningxia Lycium barbarum L.and their phenotypic traits of different germplasm
注：*表示差异显著（p＜0.05）；**表示差异极显著（p＜0.01）。
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由表2 Pearson相关性分析结果可知，宁夏枸杞的红外光谱特征与其表型指标具有一定的相关性，宽度与其特征峰呈显著性正相关，说明宽度越宽，其特征峰的强度越强，所代表的化学成分含量越高，其中特征峰6和特征峰11与其宽度有着极显著的正相关性，这两个特征峰分别对应波数1 060 cm-1和629 cm-1，1 060 cm-1是脂肪族CF的伸缩振动，629 cm-1是醇羟基的面外弯曲振动，表明宁夏枸杞中含有的脂类和醇类等物质的红外光谱特征与其宽度有着极显著的正相关性，即说明枸杞的果实越宽，枸杞中的脂类和醇类物质的含量越高。其他表型性状与宁夏枸杞的红外光谱特征没有显著的相关性。
3 结论
对15个不同种质宁夏枸杞的红外光谱特征进行比较分析，并探讨其与枸杞果实表型性状的相关性。结果表明：不同种质宁夏枸杞的化学成分组成相似，但其含量存在差异；通过树状图可以直观看出15个种质的宁夏枸杞由于化学成分的不同被分成3大类，当欧氏距离 d=0.5 时，14-16、14-17、14-107、16-23-7-8 为一类，Z-44、14-4-4-13、14-401、精杞 4 号、14-26-5、宁杞 1 号为一类，14-87、宁杞 5 号、16-16-9-2、16-1-3-5、NM14-02为一类；枸杞的表型性状与其化学成分存在一定的关联性，其中枸杞宽度与其化学成分有着显著的正相关性，并与枸杞中脂类和醇类物质呈极显著的正相关性。本研究通过对枸杞化学成分进行系统的定量分析，并结合红外光谱特征，建立完善、系统的枸杞化学成分无损检测方法，可在一定程度上为宁夏枸杞种质鉴别、品质评价提供简单快速的新方法和新思路，为其引种栽培和良种选育提供参考。
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