四种黑檀心材的红外光谱差异化与聚类分析

利用红外光谱结合模式识别和二维相关光谱对乌木、东非黑黄檀、风车木和成对古夷苏木四种黑檀硬木心材进行鉴别和聚类分析。红外光谱显示四种木材中的主体成分为纤维素（特征吸收峰位置在~1 370, ~1 158, ~1 034和~895 cm-1附近）、木质素（特征吸收峰位置~2 935, ~1 510, ~1 462和~1 426 cm-1附近）和草酸钙（特征吸收峰位置~1 615, ~1 318和~781 cm-1附近）。三种主体成分在四种木材红外光谱之间的相对峰强度H表明：乌木和东非黑黄檀中木质素含量较高,风车木中草酸钙含量较高,成对古夷苏木中含有一定量的脂类成分。根据红外光谱的差异性选取不同的波段,优选计算参数,分别对四种硬木心材进行相关系数判别分类和SIMCA聚类分析。相关系数判别分类模式识别中,成对古夷苏木中有一个样本未得到有效的验证,但是其余三个木材样品均得到了有效验证。SIMCA聚类模式识别中,四种木材心材之间的识别率、拒绝率和验证率都达到100%,说明不同木材之间没有重叠区域,可以完全的区分识别。二维相关红外光谱中,乌木与东非黑黄檀在升温过程中纤维素的C—O和C—C基团对温度敏感性较高,风车木中草酸钙热敏性较高,成对古夷苏木中木质素的热敏性高于纤维素。红外光谱结合聚类分析和二维相关红外光谱,不仅可以对木材主体成分进行的定性和相对含量的分析,在完善聚类模型基础上还可以对木材种类进行快速、有效的分类模式识别。     

东非黑黄檀和阔叶黄檀抽提物的红外光谱三级鉴别

利用红外光谱结合二阶导数光谱和二维相关光谱,对东非黑黄檀和阔叶黄檀两种相似木材的苯醇抽提物成分进行分析研究,结果显示,两种易混淆木材的抽提物谱图差异明显,可实现化学分类区分树种的目的。     

FT-IR光谱结合曲线拟合与2D-IR光谱鉴别松茸

运用傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared,FT-IR)光谱结合二阶导数红外(Second-order Derivative Infrared,SD-IR)光谱、曲线拟合及二维相关红外(Two-Dimensional Correlation Infrared,2D-IR)光谱来区分松茸和姬松茸。结果显示:松茸和姬松茸的FT-IR光谱的总体特征基本相同;松茸与姬松茸SD-IR光谱在1650～750cm-1范围内吸收峰强度、位置、形状出现差异;曲线拟合结果显示松茸和姬松茸在1186～1000cm-1范围内子峰面积比例不同;2D-IR光谱在1666～1388cm-1和1120～918cm-1范围松茸和姬松茸的自动峰的数目和强度都有差别。实验结果表明,FTIR光谱结合2D-IR光谱、曲线拟合和SD-IR光谱能简单、快速、无损的区分松茸和姬松茸。     

中红外光谱的进口木材树种识别方法

基于支持向量机和马氏距离探索了中红外光谱分析识别进口的卢氏黑黄檀、风车木、微凹黄檀、燃料紫檀和东非黑黄檀的能力。应用中红外光谱仪采集了500组试验样本进行分析,对试验数据进行了预处理:首先,为了保证样本的有效性,对异常光谱进行了诊断。基于莱特检验法诊断出卢氏黑黄檀和微凹黄檀各有2组异常,风车木、燃料紫檀和东非黑黄檀各有1组异常。为使样本数量统一,五种树种分别剔除了包含异常光谱在内的5组数据;其次,分析了近红外光谱的树种识别研究,结果表明:对光谱数据进行一阶导数处理,可提高识别的精度。因此,对中红外光谱数据进行了平滑处理和一阶导数处理。采用主成分分析提取了光谱数据的特征值,测试集的第一和第二主成分得分的散点图显示,平滑加一阶导数处理的测试集的各自聚类性较平滑处理好。以主成分的得分为特征,基于支持向量机和马氏距离进行了识别研究。考虑到识别方法中主成分个数的选取会直接影响识别的精度,而通常主成分的选取仅参考累计贡献率,此处为使主成分的选取更科学,在支持向量机识别方法中利用粒子群算法进行参数寻优时,对主成分的个数(范围为[5, 30])与5折检验下的最佳判别准确率的关系进行了试验,结果表明:平滑处理和平滑加一阶导数处理的主成分个数在[7, 11]范围内的5折检验下的最佳判别准确率较高,结合对应的判别准确率,确定了最佳的主成分个数为8个。以前8个主成分作为输入变量,基于支持向量机和马氏距离对测试集进行了测试,结果得出:两种识别方法的正确识别率均较高,支持向量机的识别率略高于马氏距离,平滑加一阶导数处理的识别率均优于平滑处理,平滑加一阶导数处理的支持向量机正确识别率达到了98%,识别效果最好。因此,中红外光谱分析可以作为木材树种识别的一种有效手段。     

傅里叶变换红外光谱用于胃镜样品的检测

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR) 法对184例不同病理状态的胃镜下活检组织样品进行检测和分析,结果表明,慢性浅表性胃炎的基本谱图特征包括：较强的酰胺Ⅱ带;1 460 cm-1处的峰强高于1 400 cm-1处的峰强。典型的胃癌组织的谱图特征包括：较低的酰胺Ⅱ带;1 460 cm-1处的峰强低于1 400 cm-1处的峰强;1 300 cm-1的峰强明显增加。慢性萎缩性胃炎呈现出部分胃癌的光谱特征。这一结果表明,应用FTIR可以对胃镜下活检的小块组织进行鉴别诊断。     

红外和拉曼光谱的煤灰矿物组成研究

研究煤灰中矿物质的性质通常从矿物组成的表征入手。为了分析两种高硅铝煤灰的矿物成分,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)技术对煤灰样进行了测试和综合表征,将FTIR和拉曼光谱的分析结果与XRD进行了比较。FTIR结果表明,在1 100~1 000 cm-1范围内高硅铝煤灰出现最强的特征峰,例如石英峰(1 089 cm-1)和偏高岭石峰(1 042 cm-1),它们都归属于Si-O伸缩振动。对原始红外谱图进行二阶导数处理后,可获得重叠峰的峰位,有助于更完整的解析矿物吸收峰,从而获得更丰富的矿物组成信息。煤灰中硬石膏的红外和拉曼光谱发现,在1 157,1 126和674 cm-1的拉曼光谱峰与在1 151,1 120和678 cm-1的红外光谱峰振动模式分别相同且峰位接近,还存在一些完全不同的拉曼光谱与红外光谱峰,表明这两种光谱存在互补性。尽管煤灰中锐钛矿含量很低,但由于Ti-O的极化率很高,因此拉曼光谱显示锐钛矿的144 cm-1峰远远强于石英的461 cm-1峰。XRD结果表明,煤灰中主要存在石英、云母、赤铁矿、硬石膏和未知的无定形相矿物,FTIR和拉曼光谱综合分析的结果表明除了这些矿物,还存在偏高岭石、无定形氧化硅、长石、方解石和锐钛矿等。在定性分析方面,将FTIR和拉曼光谱结合起来比XRD单独获得的矿物组成信息更为详细。     

红外光谱对不同品种及产地小米的鉴别

不同品种及产地的小米在口感及营养价值上存在显著差异,因此区分不同种小米对消费者具有参考意义。将傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关红外光谱(2D-IR)与曲线拟合、主成分分析(PCA)相结合,鉴别小米的品种及产地。结果显示：小米主要由碳水化合物、蛋白质和脂质组成,因此,其FTIR特征相似;二阶导数光谱(SD-IR)在3 012,2 962,2 928,2 856,1 748和1 548 cm-1附近的吸收峰强度存在明显差异;2D-IR在1 200~860和1 700~1 180 cm-1范围内,小米样品的自动峰和交叉峰数目、位置和强度差异明显;曲线拟合结果显示小米在1 700~1 600 cm-1范围内子峰面积比例不同,说明不同品种间小米的蛋白质含量不同,可以实现小米品种的鉴别分类;选取1 800~800 cm-1范围内的导数光谱进行主成分分析,前3个主成分累积贡献率为97%,不同产地的小米都得到正确归类。研究表明,红外光谱结合统计分析方法,是鉴别小米品种及产地的有效方法。     

不同产地核桃的二维相关红外光谱鉴别研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二维相关红外光谱(2D-IR)对不同产地核桃进行鉴别研究。结果显示4个产地核桃的原始光谱图整体相似,主要由油脂、蛋白质及碳水化合物特征峰组成;二维相关红外光谱结果显示:在1 450~1 780cm~(-1)范围内不同产地核桃自动峰和交叉峰的数目及强度存在显著差异。结果表明,FTIR结合2D-IR可以简单快速鉴别不同产地核桃,有望发展为一种简单、快速鉴别不同产地核桃的方法。     

艾草与一枝黄花的红外光谱三级鉴别

利用衰减全反射(ATR)、二阶导数红外光谱(SDIR)结合二维相关红外光谱(2DIR)的三级鉴别法对菊科植物艾草与一枝黄花的新鲜叶片分别进行活体检测。结果表明:艾草和一枝黄花红外光谱中,酯类特征吸收峰(1 732cm-1)和多糖类成分吸收峰(900~1 100cm-1)之间的相对吸收峰强度有所差异;二维红外光谱中差异更加明显。红外光谱为不同种类新鲜叶片活体鉴别提供了一种新的方法。     

处方应用三种葛根水煎液的二维相关红外光谱分析

中药是复杂的化学体系,建立快速、有效的分析方法有助于中药水煎液的实时质量控制。葛根在处方中常用有三种,分别为粉葛、野葛和煨葛(葛根炮制品),且传统应用中多采用水煎煮的方式,因此,采用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR),二阶导数光谱(SD-IR),结合二维相关红外光谱(2D-IR)对三种葛根水煎液进行快速分析。结果表明,通过FTIR和SD-IR光谱能够将粉葛水煎液明显区别于野葛和煨葛水煎液。经过2D-IR分析,发现野葛经过煨制后水煎液化学成分发生了变化,二者在主要的自动峰和交叉峰的位置和强度方面存在较大差异,在1 800~1 300 cm-1范围内,野葛水煎液中最强的自动峰为1 556 cm-1,次强峰为1 561 cm-1,而在煨葛水煎液中最强自动峰为1 563 cm-1,次强为1 572 cm-1,再次为1 556 cm-1。另外,在野葛水煎液中出现了明显的1 536和1 634 cm-1自动峰,二者的强度相当。野葛及煨葛水煎液的2D-IR光谱中,出现的自动峰1 448和1 518 cm-1的相对强度有较大的差异。在野葛水煎液的2D-IR光谱中,交叉峰(1 518,1 561)和(1 518,1 563) cm-1强于煨葛水煎液中相应峰。凭借2D-IR自动峰和交叉峰可以较直观地鉴别野葛和煨葛水煎液,并揭示二者相应各官能团的变化规律,能够为葛根在临床处方应用过程中,水煎液的快速质量控制提供依据。利用FTIR,SD-IR结合2D-IR的整体性和宏观指纹性,可以为中药等复杂体系的逐级鉴别提供快速、准确的方法和手段。     

荧光光谱技术的交趾黄檀和奥氏黄檀树种识别新方法

自然界植物物种中存在小分子有机化合物的荧光特征信息用于识别其身份具有潜在的应用价值。目前,基于木材解剖学特征的交趾黄檀和奥氏黄檀木材树种鉴定存在一定的局限性。该研究从荧光特征出发探索两个红木树种的识别新方法。分别对5组交趾黄檀和5组奥氏黄檀木材样品中的荧光物质进行完整提取,通过荧光照片、二维荧光谱图、三维荧光谱图对两个红木样品存在的荧光物质种类和数量进行了确认。荧光照片结果显示交趾黄檀和奥氏黄檀均呈现明显的荧光特征且随着存贮时间的变化荧光物质能够稳定存在;二维荧光谱图和三维荧光谱图更加详细地展示了两个树种各自的荧光特征,结果显示交趾黄檀提取液含有一种荧光物质,该物质的最大激发波长为297 nm,最大荧光发射波长为327 nm;奥氏黄檀提取液的荧光谱图呈现两个最大激发和两个最大发射,最大激发波长分别为317和333 nm,最大荧光发射波长分别为342和358 nm,表明奥氏黄檀提取液中包含两种荧光物质或者存在一种含两种荧光团的荧光物质。另外,不同来源的两个红木试样存在的荧光物质数量和特征各自具有明显的一致性,且两种树种之间存在明显的区别,表明荧光特征能够用于它们身份的识别。此外,该研究构建了交趾黄檀和奥氏黄檀两个红木树种的荧光物质提取方法,交趾黄檀荧光物质的最佳提取试剂为乙腈,体积比为10∶1的乙酸乙酯和乙腈混合试剂更加适用于奥氏黄檀,且两种荧光物质的提取均在12 h内达到稳定。研究结果表明荧光光谱技术能够用于交趾黄檀和奥氏黄檀的识别与鉴定,该方法在红木树种的鉴定具有十分重要的应用价值。     

蒙药草乌炮制前后二维红外相关光谱的分析研究

采用二维相关红外技术,并借助于变温过程所跟踪的动态光谱对蒙药生草乌进行了分析研究.蒙药生草乌和制草乌的一维谱图较相似,导数光谱进一步分析,1 745,1 468,1 337 cm-1处吸收峰在经过酸奶炮制之后向底波数位移,1 657 cm-1处吸收峰在经过炮制之后向高波数位移,而二维红外相关谱则差别较大,在1 300～800 cm-1波数范围内,生品的二维红外光谱存在3个主要的自动峰(1 650,1 560,1 470cm-1),其中以1 560 cm-1峰最强.自动峰和交叉峰形成明显的3×3的对称分布,均为正相关;制草乌在这一范围内的自动峰主要在4个区域,1 220与1 200 cm-1两个吸收峰组成的一个区域,1 140和1 070 cm-1两个尖锐的峰区,以及1 000～900 cm-1区域内宽大重叠的峰,各自动峰均为正相关.凭借二维红外相关谱上的自动峰和交叉峰町以较直观地鉴别牛草乌和制草乌,而且还可以揭示两者相应各官能团的变化规律.该法快速、准确,可为鉴别药材加上后结构的变化规律提供一种新的方法和手段.     

三种石斛及其提取物的红外光谱法整体结构解析与鉴定

运用红外光谱法对铁皮石斛、金钗石斛、鼓槌石斛及其两种提取物所含化学成分的红外谱图整体变化规律进行解析和鉴定。采用傅里叶变换红外光谱对三种石斛及其提取物进行结构分析及鉴别。原药材粉末一维红外光谱图反映出铁皮石斛、金钗石斛和鼓槌石斛均含有2 920,2 852,1 737和1 509 cm-1附近的特征峰;1 000~1 200 cm-1波段内的特征峰,推测三种石斛均含有脂类、芳香类和淀粉类成分。二阶导数谱进一步佐证了以上结果。根据峰强来判断三种石斛所含化合物含量的差别,得出铁皮石斛和金钗石斛中的脂类和淀粉类成分含量较鼓槌石斛高,三者中以金钗石斛的脂类成分、铁皮石斛的多糖成分含量较高。三种石斛原药材粉末二阶导数光谱中观察到1 318和782 cm-1处草酸钙的吸收峰。三种石斛的两种提取物中的成分种类和含量与其原药材均有所不同,且不同种石斛之间也存在峰形、峰位、峰强的差别。在水提醇沉提取物、无水乙醇提取物中均发现油脂类、芳香类和多糖类成分的特征吸收峰。与标准品比对分析发现,金钗石斛和鼓槌石斛的多糖成分以淀粉为主,而铁皮石斛则以黏多糖为主;三种石斛无水乙醇提取物的红外光谱分析更清楚地发现脂类成分和芳香类成分的存在,且脂类成分以金钗石斛提取物的含量相对较高。芳香类成分以鼓槌石斛提取物的含量相对较高,红外光谱整体结构解析与鉴定方法能够递进式地验证铁皮石斛、金钗石斛和鼓槌石斛所含物质结构和量的差异,适合于不同种石斛的快速鉴别及质量评价与控制。     

基于2D-COS红外光谱的附子炮制过程时序段解析研究

采用傅里叶变换红外光谱技术,获得蒸制过程中附子红外光谱及二维相关谱(Tow-dimensional correlation, 2D-COS),研究附子炮制过程特征。分别比较原始红外光谱、二阶导数谱及二维相关谱,结果表明红外原始光谱图十分相似,结合二阶导数光谱分析1 634.87 cm-1为羰基峰;1 603.18,1 571.58,1 485.09和1 413.08 cm-1为苯环的骨架振动峰,851.41和759.24 cm-1 为苯环C-H键的振动峰;1 153.73,1 081.84和1 021.35 cm-1为生物碱中酯键和醇羟基的特征峰。二维相关谱结果揭示附子在炮制过程中发生的2个过程时序段,分别为2～3和8～9 h。研究数据有助于临床根据适应证选择适宜的煎煮时间,避免煎煮不足导致中毒或煎煮太过影响疗效。     

红外三级鉴定法快速鉴别栽培与半野生黄芪

采用红外光谱的三级鉴定法分析鉴别了栽培黄芪和半野生黄芪。所获得的一维红外光谱、二阶导数谱和二维红外相关谱,能逐步提高红外谱图的分辨率,并从不同的角度上体现了两者的差异性。结果显示,黄芪的红外光谱主要由有机酯类化合物、醌类化合物及糖苷类物质的振动吸收带组成。两类黄芪样品的一维红外光谱和一阶导数谱整体上十分相似,只是在多糖吸收区域(1160—925cm-1)略有差异,对比该区域的二维相关红外光谱,差异主要表现在1100—1000cm-1和1150—1050cm-12个吸收带。结果表明,红外三级鉴定法可以对栽培黄芪和半野生黄芪进行快速、无损、简便的分析与鉴定。     

硅钨酸晶体合成和谱学研究及与罗丹明B复合反应探索

通过水热法合成新型硅钨酸化合物[Cu(en)₂(H₂O)]_n{[Cu(en)₂] [SiW₁₂O_39.5]}_n(OH)_n·n(en)。化合物属于三斜晶系,P空间群,呈一维双链结构,配体与簇阴离子间的氢键构成二维层状结构,层与层之间通过游离的乙二胺（en）分子、羟基与簇阴离子间的强氢键作用连结成三维超分子。利用X射线粉末衍射、红外光谱、磁微扰及热微扰下的二维红外光谱、固体紫外可见漫反射光谱和热重分析等方法对化合物进行研究。X射线粉末衍射（XRD）显示,化合物测试谱图和单晶结构数据模拟谱图主要峰位重合,峰形基本一致,表明合成的化合物较纯。红外光谱（FTIR）显示,在1 100~700 cm-1,出现了饱和Keggin结构4个特征振动吸收峰,3 600~3 300 cm-1处ν_as(O-H)吸收峰由于形成氢键峰出现了宽化;5~50mT磁场变化下的2D-IR COS显示,890,800和780 cm-1处较强的磁响应峰分别为ν_s(W═O_d),ν(W-O_b-W)和ν(W-O_c-W),这是由于磁性粒子Cu与簇阴离子上的端氧配位导致钨氧骨架伸缩振动时偶极矩随磁场发生变化;50~120 ℃热微扰2D-IR COS显示,920 cm-1处出现很强的ν_as(W═O_d)响应峰,762 cm-1处的ν(W-O_b-W)和748 cm-1处的ν(W-O_c-W)响应峰相对较弱,验证了结构分析中簇笼上端氧形成的氢键比桥氧的氢键多,强氢键作用导致整个簇阴离子骨架对热响应敏感;固体紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）光谱表明,化合物分别在309和558 nm处出现了O→W的LMCT跃迁和Cu2+的d→d跃迁。热重分析（TGA）显示,失重过程分为3个阶段,第1阶段主要失去游离的乙二胺分子和羟基,第2阶段失去配位乙二胺和配位水,第3阶段540 ℃后,钨氧簇骨架开始坍塌。探讨不同pH条件下化合物与染料罗丹明B（RhB）的复合反应情况,实验表明强酸性条件有利于复合反应,生成紫色复合物沉淀,在pH 1时绘制RhB的标准浓度曲线,并利用紫外吸收光谱检测复合反应后试液中残余的RhB的吸光度,通过进一步计算得出RhB与化合物复合反应的最佳配比为4∶1,为去除工业废水中难以降解的有机污染物RhB提供了新的途径,显示了化合物的潜在应用前景。     

落叶松树皮原花青素生产过程的红外光谱分析

为了评价现有的落叶松树皮原花青素中试生产过程，了解生产过程中各工艺流程对产品组分含量的影响，将各工艺处理后所得样品进行了一维红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)、二阶导数光谱(second derivative infrared spectroscopy，SD-IR)及二维相关光谱(two-dimensional correlation infrared spectroscopy，2D-IR)三级鉴定研究。实验结果表明，一维红外光谱中各样品光谱峰形较为相似，一些物质的特征峰消失或者偏移反映出样品组分含量的变化。随着生产工艺的进行，样品纯度、结构越来越接近原花青素标准品，但是仍含有少量其他物质。通过二阶导数谱进行分析，验证了一维光谱分析的结果，而且随着进一步提高谱图分辨率，将一维谱图中没有显现出来的差异直观的表现出来。在波数为830～1 310 cm-1的二维相关光谱中，各过程样品自动峰出现的位置、个数以及强度有了更为显著的差异。通过红外三级光谱鉴定可以得出：随着生产过程的进行，样品中所含原花青素纯度越来越高，最终得到的样品结构与原花青素标准品极为相似，但是产品中仍然含有少量杂质。     

基于拉曼光谱的储层沥青热演化特征及其判别

为了明确储层沥青热演化程度与激光拉曼光谱的关系,利用拉曼光谱无损分析和流体包裹体方法,对黔西南白层地区储层沥青拉曼光谱进行了定量化描述,首先获取了储层沥青其伴生流体包裹体均一温度,然后获得了储层沥青拉曼光谱图,并对比标准沥青成熟度分布图,确定了储层沥青热演化程度及其特征.结果表明:黔西南白层地区存在晚三叠世(230 M...     

基于FTIR,FT-Raman的脱毒繁育和硫磺熏制祁菊花的药用成分分析研究和光谱表征

采用傅里叶变换红外(FTIR)和拉曼(FT-Raman)光谱技术直接、快速地测定了脱毒繁育和硫磺熏制的三组不同祁菊花样品有效药用成分及含量的变化。对所测样品的FTIR,FT-Raman光谱进行分析对比,结果表明,三组祁菊花样品的FTIR光谱在1 800~500cm-1区间多个红外吸收峰的强度存在明显差异,特征峰形状也略有差异。FT-Raman谱特征峰的形状有明显差异。FTIR和FT-Raman谱直观地反映出茎尖脱毒繁育会使祁菊花的挥发油、黄酮类物质等药用成分含量升高,硫磺熏制使其减少。FTIR和FT-Raman光谱技术为检测脱毒繁育及硫磺熏制引起祁菊花有效药用成分的变化建立科学依据,也为检测其物质成分含量提供一种有效方法。     

黄芩及其提取物红外光谱与二维相关光谱的鉴别

采用二维红外相关技术,对黄芩原药材、饮片及其提取物进行分析研究。在一维红外光谱中,各样本间的谱图十分相似,导数光谱分析发现,经过炮制之后在1 745和1 411 cm-1处吸收峰向高波数位移,1 357 cm-1处吸收峰向低波数位移。二维红外谱图显示的药效组分特征差异明显,生黄芩在1 300～1 800 cm-1波数范围内有4个特征峰,以1 575 cm-1最强;黄芩片的自动峰有3个区域;酒黄芩的自动峰有2个区域。各区域内自动峰均为正相关。不同样品总苷提取物的一维谱图显示, 在1 615, 1 585, 1 450 cm-1(苯环骨架振动)和1 658 cm-1(CO)附近均有特征吸收,二阶导数谱图给出在1 656 cm-1(黄酮的CO)附近有特征峰,推测共有的成分为酚苷类化合物。二维谱图在800～1 800 cm-1波段均体现苯环骨架振动的5个自动峰1 366,1 420,1 508,1 585,1 669 cm-1。可见红外光谱宏观指纹技术可提供大量整体信息,能够较准地把握黄芩的整体质量。可用于研究黄芩药材及饮片特征的相关性。