泽泻（Alisma plantago-aquatica L.）为泽泻科泽泻属多年水生或沼生草本植物，根部入药。《神农本草经》将其列为上品，具有利水渗湿、泄热、化浊降脂的功效[1-2]。泽泻主要成分为三萜类化合物，还含有二萜类、倍半萜类、多糖类、酚类、氨基酸及各种微量元素[3-4]，主产于福建、四川、江西、广西、云南、贵州等地，不同产地泽泻受温度、光照、海拔等因素的影响，品质不一，药用效果存在差异。因此探究快速鉴别泽泻产地的方法对其品质控制尤为重要。
目前，有关泽泻的研究主要集中于药理、药剂、临床等方面[5-8]，其成分与品质的相关研究较少[9-10]，赵美奇等[11]采用高效液相指纹图谱对泽泻进行含量分析；张春彬等[12]采用高效液相一测多评法测定泽泻饮片中6 种三萜类成分的含量，再结合聚类分析、主成分分析方法，明确不同产地泽泻饮片的品质差异。但是高效液相色谱技术操作繁琐、用时较长且成本消耗大。红外光谱技术具有操作简便、样品需求量小等优点，该技术广泛应用于农作物和中医药产品鉴别领域[13-15]，是一种常用的鉴别中药材真伪优劣的技术手段。但该技术对泽泻的产地快速鉴别鲜见报道。本研究采集来自福建、四川、江西和广西，共13 个产地54 批泽泻样品的红外光谱数据，对比不同产地泽泻红外谱图差异性，并对特征波段提取分析，旨在为泽泻的产地鉴别提供一种快速、准确的方法。
1 材料与方法
1.1 材料
采集福建、四川、江西和广西共13 个产地，经河南中医药大学董诚明教授鉴定，均为泽泻科泽泻属泽泻。泽泻样品产地和种植期各产地相关参数（6-8月）如表1 和表2 所示。
表1 泽泻样品产地信息
Table 1 Origin information of Alismatis Rhizoma samples
样品编号FJ（1～4）PC（1～3）LS TS JJ GJ MS DY PS YHX XJZ JX（1～8）HZ（1～5）产地福建建瓯福建浦城四川乐山四川乐山市团山县四川乐山市夹江县四川乐山市甘江镇四川眉山四川眉山市多悦镇四川眉山市彭山区四川眉山市义和乡四川眉山市谢家镇江西抚州广西贺州
表2 泽泻种植期各产地生态环境参数
Table 2 Environmental parameters of the origins of Alismatis Rhizoma
泽泻产地福建四川江西广西海拔/m 10 355 16 106平均温度/℃29.8 25.7 28.1 29.1平均降雨量/mm 150.3 221.3 206.0 182.7平均日照/h 5.8 13.5 6.9 13.2
1.2 仪器和设备
INVENIOS 型傅里叶变换红外光谱仪（配有DTGS检测器，衰减全反射附件）:美国Bruker 公司；DFY-50型中药材粉碎机:温岭市林大机械有限公司；200 目分样筛:浙江上虞市五四仪器筛具厂。
1.3 方法
1.3.1 样品处理和数据采集
将样品置于中药材粉碎机内粉碎，过200 目分样筛。将其置于玛瑙研钵中，在保持干燥条件下将粉末研细。
1.3.2 仪器参数
利用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行扫描，检测范围为4 000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1，背景扫描时间为32 s，样品扫描时间为32 s。每个样品重复扫描20 次。
1.4 数据处理
采集所得光谱均已扣除背景，对采集到的原始图谱进行数据处理:利用Omnic 软件对所有谱图进行自动基线校正、自动平滑等预处理，做出平均谱图，进行Norris 求导，得到二阶导数图谱。
2 结果与分析
2.1 不同产地泽泻样品的红外指纹图谱分析
泽泻样品的平均红外光谱如图1 所示。
图1 不同产地泽泻样品的平均红外光谱（3 980～417 cm-1）
Fig.1 Average infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different origins （3 980-417cm-1）
由图1 可知，不同地区泽泻样品红外光谱的整体趋势一致，但峰形及吸光度存在微小差异。在4 000～400 cm-1 范围内，共有13 个吸收峰，其中3 350 cm-1 处的吸收峰是强而宽的，来自—O—H 伸缩振动；2 960 cm-1 附近吸收峰来自—CH3 的伸缩振动吸收；1 650 cm-1 附近的吸收峰是由
伸缩振动引起的，而1 540 cm-1 附近的强峰主要来自酰胺伸缩振动；1 411 cm-1 附近的吸收峰归属于—C—H 弯曲振动；在1 250 cm-1 附近的吸收峰是由—C—OH 伸缩振动引起的；在1 155、1 080、1 050 cm-1 附近阶梯增强的吸收峰与多糖中醇、酯和醚基团的—C—O 伸缩振动有关。
2.2 泽泻红外图谱相关性与差异性分析
在泽泻中红外图谱研究中，其指纹图谱提供的信息非常重要。相似光谱图的差异性表现在其特征峰上，相关系数的分析能更好地表现13 种不同产地泽泻红外光谱图的相似度。不同产地泽泻样品的相似度如表3 所示。
表3 不同产地泽泻样品的相关性分析
Table 3 Correlation analysis of Alismatis Rhizoma samples from different origins
产地四川眉山四川乐山福建建瓯福建浦城广西贺州江西抚州四川眉山1.000 0.999 0.177 0.166 0.179 0.169四川乐山0.999 1.000 0.180 0.170 0.181 0.173福建建瓯0.177 0.180 1.000 0.995 0.967 0.995福建浦城0.166 0.170 0.995 1.000 0.950 0.990广西贺州0.179 0.181 0.967 0.950 1.000 0.962江西抚州0.169 0.173 0.995 0.990 0.962 1.000
由表3 可知，福建建瓯与福建浦城两产地的相关系数是0.995，说明两产地泽泻之间的相似度较高；福建建瓯与广西贺州两产地的相关系数是0.967，表明这两个产地泽泻之间相似度也较高。四川各产地之间的相关系数均为0.999，相似度较高；福建建瓯、福建浦城、广西贺州、江西与四川产地泽泻样品的相关系数在0.166～0.999，说明不同省份样品之间差异较大。
虽然来自不同产地的泽泻样品的红外光谱表现出相似性，但吸收峰的相对峰位置、相对峰强度和峰形存在显著差异，如图2、图3 所示。
图2 不同产地泽泻样品的平均红外光谱（3 500～2 500 cm-1）
Fig.2 Average infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different origins （3 500-2 500 cm-1）
图3 不同产地泽泻样品的平均红外光谱（1 750～750 cm-1）
Fig.3 Average infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different origins （1 750-750 cm-1）
由图2 可知，3 077～2 841 cm-1 波段是泽泻主成分原萜烷型四环三萜化合物中甲基及亚甲基中的碳氢单键（—C—H）的伸缩振动吸收峰，在此波段中54 批产地泽泻样品红外光谱均呈现出宽而较强的吸收峰。但只有福建浦城在2 926 cm-1 和2 850 cm-1 处有较弱的双峰，而其他产地泽泻未呈现明显双峰。
如图3 所示，在1 743 cm-1 附近为泽泻三萜母核的C-16 位羰基
伸缩振动吸收峰处，只有福建、福建浦城和江西产地的泽泻显示出波谷，广西和四川产地的泽泻未显示波谷。在1 440～1 390 cm-1 附近的含氮化合物、苯丙素、糖类吸收峰处，虽然54 种产地泽泻样品都显示出吸收峰，不同产地泽泻的红外谱图的相对峰强和相对峰位存在明显差异。除广西贺州的样品外，其余样品均呈现较强波谷，在1 395 cm-1 附近的吸收峰处，只有广西贺州的样品显示较强强度的宽吸收峰，此处为区分广西贺州泽泻的特征峰。960～920 cm-1 为泽泻成分中甾体烯烃基
面外弯曲振动产生的吸收峰，除广西贺州的样品外，都显示出较强的吸收峰和吸收峰谷，而广西贺州泽泻产生的吸收峰较平滑，以此可作为辨别广西贺州泽泻样品的依据。根据以上分析，可将不同产地的样品简单区分。
2.3 不同产地泽泻样品的二阶导数图谱差异分析
对泽泻样品的红外光谱进行二阶导数处理，消除背景以及基线漂移的产生的影响，同时还会使信噪比减小，进而扩大有效信号对结果的影响，以实现对不同产地泽泻进一步的有效区分，结果见图4 和图5。
图4 不同产地泽泻样品的二阶导数红外图谱（3 100～2 750 cm-1）
Fig.4 Second-derivative infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different origins （3 100-2 750 cm-1）
图5 不同产地泽泻样品的二阶导数红外图谱（1 750～750 cm-1）
Fig.5 Second-derivative infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different origins （1 750-750 cm-1）
如图4 所示，泽泻在3 050～2 850 cm-1 之间的—C—H 伸缩振动吸收峰，峰强、峰形、峰数等存在明显差异，四川产地泽泻样品有较多的吸收峰和吸收峰谷；2 890～2 790 cm-1 为醛基氢伸缩振动产生的吸收峰，四川产地泽泻样品有宽而较强的吸收峰，福建、广西、江西产地泽泻样品在此波段吸收峰较平滑。可以快速把四川产地泽泻样品区分出来。如图5 所示，54批不同产地在1 750～750 cm-1 波数附近有较多吸收峰的差异，可以作为区分泽泻不同产地的特异性波段。
2.4 不同产地的泽泻样品的二维相关红外光谱鉴别
二维相关红外光谱可以提高光谱分辨率，识别外部扰动下结构变化的特定顺序，提供隐藏在传统一维光谱后面的额外结构信息[16-17]。简化重叠峰组成的复杂光谱；通过在第二维度上扩展峰值来增强光谱分辨率，适用于阐明官能团之间的各种化学物质间的相互作用[18-20]。
13 个产地泽泻样品在特异性波数2 450～1 800 cm-1及不同温度下，制作二维相关红外光谱。如图6 所示。
图6 不同产地泽泻二维相关红外光谱（2 450～1 800 cm-1）
Fig.6 Two-dimensional correlation infrared spectra of Alismatis Rhizoma samples from different regions （2 450-1 800 cm-1）
a. 福建建瓯；b. 福建浦城；c. 广西贺州；d. 江西抚州；e. 四川乐山；f. 四川乐山市夹江县；g. 四川乐山市甘江镇；h. 四川乐山市团山县；i. 四川眉山；j. 四川眉山市多悦镇；k. 四川眉山市彭山；l. 四川眉山市谢家镇；m. 四川眉山市义和乡。蓝色表示负峰或负相关峰，红色表示正峰或正相关峰。
从图6 中可以看出，13 种泽泻样品较为明显的自动峰在2 000 cm-1 附近，是烯醚双键伸缩振动产生的吸收峰，波段2 250 cm-1 附近为
伸缩振动产生的吸收峰，但吸收强度存在明显差异。除此之外，四川产地泽泻样品在2 350 cm-1 附近出现一个弱自动峰，四川乐山、夹江、眉山、彭山样品在2 400 cm-1 附近出现一个弱自动峰，甘江镇、多悦镇、谢家镇的样品除了共有的4 个强自动峰，2 100 cm-1 波数位置还出现了1 个弱自动峰；不同产地泽泻共有的4 个自动峰分别位于2 160、2 170、2 180、2 190 cm-1 波数附近。这主要是与泽泻中所含乙酰泽泻醇的
伸缩振动有关。综上，不同产地的泽泻样品在脂质、蛋白质和碳水化合物的结构或含量上存在较大差别，四川产地泽泻的自动峰数量较多，峰的位置较复杂，这可能与四川地区的高海拔有关。因此，利用这一特点可以快速有效地对不同省份的泽泻样品进行快速鉴别。
2.5 不同产地泽泻样品红外指纹图谱主成分分析
选取波段2 250～1 900 cm-1 作为不同产地泽泻“指纹区”进行分析，通过Origin 2021 分析软件，建立基于主成分分析模型，获得不同产地泽泻的14 个主成分特征值、贡献率及累计贡献率，见表4 和图7。
图7 不同产地泽泻样品主成分分布图
Fig.7 PCA plot of Alismatis Rhizoma samples from different origins
表4 不同产地泽泻的主成分特征值
Table 4 Eigenvalues of principal components of Alismatis Rhizoma samples from different origins
成分1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13初始特征值总计9.213 3.650 0.067 0.027 0.016 0.010 0.005 0.004 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001方差百分比/%70.872 28.076 0.512 0.209 0.121 0.077 0.035 0.029 0.023 0.017 0.012 0.010 0.008累计贡献率/%70.872 98.948 99.459 99.668 99.789 99.866 99.901 99.930 99.953 99.970 99.982 99.992 100.000
由表4 可知，总方差98.948%的贡献来自前2 个因子，即可认定前2 个因子为红外光谱的特征峰，由于其累计贡献率超过85%，证明前2 个主成分基本能够体现泽泻样本全部的原始光谱数据。从图7 中可看出，13 个产地泽泻样本在样本空间中处于相对独立的状态，因此通过各产地泽泻样品在主成分空间的分布，可对样本之间的产地进行有效识别。
2.6 不同产地泽泻样品红外指纹图谱聚类分析
利用不同产地泽泻样品的红外图谱结合聚类分析方法得到谱系图，见图8。
图8 不同产地泽泻样品的聚类分析谱系图
Fig.8 Cluster analysis of Alismatis Rhizoma samples from different origins
由图8 可见，平方欧式距离为5 时，可将13 个产地泽泻样品划分为2 个表征群，其中福建、广西、江西产地泽泻首先聚为一类，这与图7 的泽泻样品主成分分布图的象限分布情况相一致，而四川产地的泽泻样品处于第二表征群，说明该产地的泽泻样品相似度匹配相对较远，与不同产地泽泻样品之间的相似度分析结果相吻合。
3 讨论与结论
光谱之间区别与化学组成有关，而生长环境差异造成泽泻化学组成差异。尽管不同产地之间的泽泻样品红外光谱相似度较高，但是由于所处环境（土壤、海拔、温度、光照等）不同，所含的化学成分有所差异，因此所采集的红外光谱之间同样有所差异。
本研究采用傅里叶变换红外光谱技术采集了13 个不同产地共54 批泽泻红外光谱，并对其进行二阶导数处理、相似度分析、主成分分析和聚类分析。结果显示其差异性主要集中在2 250～1 900 cm-1 和3 077～2 841 cm-1 波段，该波段的官能团是泽泻中主要有效成分原萜烷型四环三萜化合物的甲基及亚甲基中碳氢单键（—C—H）的伸缩振动产生的吸收峰；二维相关红外图谱可以放大复杂光谱重叠峰和掩蔽峰的差异，有效表征出不同产地泽泻样品的成分区别。
从不同产地泽泻样品的红外光谱图相关性分析结果可以看出，相同省份各市之间的相关系数在0.995以上，样品差异性较小，不同市之间的样品相关系数在0.166～0.999，差异较大。主成分分析结果显示2 种主成分的累计贡献率高达98.48%。泽泻样品分布为2 个表征群，其中，四川乐山、四川眉山等产地泽泻相似度较高，在散点图中的位置均分布于第一象限，福建、广西、江西产地泽泻相似度也较高，分布于第四象限。在聚类分析中，福建、广西、江西产地泽泻首先聚为一类，而四川产地的泽泻样品处于第二表征群。综上所述，运用红外光谱技术结合相关的数据分析方法，可对不同产地泽泻进行分类，最终可以快速鉴别不同产地泽泻样品，为泽泻的资源鉴别、产地分析以及品质控制提供理论依据。
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