圖1 靈芝酸A的分子結(jié)構(gòu)
圖2 靈芝酸A的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)(藍(lán))和DFT(黑)模擬的紅外和拉曼光譜
近期,中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所研究員黃青課題組利用振動(dòng)光譜和密度泛函理論計(jì)算解析靈芝酸,取得了新進(jìn)展。
靈芝酸是中藥?kù)`芝的重要活性部分,具有抗癌、降血脂、消炎、抗氧化、肝保護(hù)等活性功能。通常獲取方法是從靈芝中萃取或色譜方法分離靈芝酸,目前已得到靈芝酸A、靈芝酸B等一百多種靈芝酸,需通過(guò)質(zhì)譜、NMR和X-Ray衍射等技術(shù)測(cè)定分離出的靈芝酸類(lèi)型,但這些方法往往檢測(cè)費(fèi)用高、分析時(shí)間長(zhǎng),且靈芝酸的分子振動(dòng)模式分析工作尚未見(jiàn)報(bào)道。
近年來(lái),靈芝酸A因其對(duì)人骨肉瘤、淋巴瘤、腦膜瘤和乳腺癌細(xì)胞具有明顯的抗腫瘤活性而倍受關(guān)注。結(jié)合紅外和拉曼光譜快速、方便的測(cè)量和指紋特征,課題組引入分子振動(dòng)光譜開(kāi)展研究,以典型的靈芝酸A為例,密度函數(shù)(DFT)理論計(jì)算結(jié)合紅外和拉曼光譜實(shí)驗(yàn),首次解析了靈芝酸A的振動(dòng)模式,并且此方法可快速鑒別靈芝酸類(lèi)型,且費(fèi)用較低。
通過(guò)DFT理論計(jì)算和光譜實(shí)驗(yàn)證明:通過(guò)靈芝酸A、B、C和D在1500cm-1-1800cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的紅外及拉曼譜峰可快速有效區(qū)分它們的類(lèi)別。因?yàn)樗鼈兎肿咏Y(jié)構(gòu)中具有不同的羥基羧基等官能團(tuán),這些官能團(tuán)往往在1500cm-1-1800cm-1波數(shù)范圍表現(xiàn)出極強(qiáng)的紅外或拉曼峰。此外,靈芝烯酸作為靈芝酸的重要衍生物,與靈芝酸同時(shí)從靈芝中分離,二者的主要區(qū)別是:靈芝酸C20-C22是單鍵,靈芝烯酸C20=C22是雙鍵。DFT理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明,靈芝烯酸的紅外和拉曼光譜中1608cm-1附近強(qiáng)峰來(lái)自于C20=C22的伸縮振動(dòng),通過(guò)此強(qiáng)峰可有效區(qū)分靈芝烯酸和靈芝酸。
此項(xiàng)工作主要是利用光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)合DFT量化計(jì)算方法解析靈芝酸A分子的振動(dòng)模式,同時(shí),利用紅外和拉曼光譜快速區(qū)分出不同類(lèi)型的靈芝酸,并找到區(qū)分靈芝酸和其衍生物靈芝烯酸的方法,對(duì)靈芝酸光譜研究和品種檢驗(yàn)和篩選等實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目等的資助與支持。相關(guān)成果已經(jīng)在光譜學(xué)專(zhuān)業(yè)期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy上發(fā)表(DOI: 10.1016/j.saa.2018.11.019)。