结直肠癌患者血清FTIR光谱的初步研究

对31例结直肠癌患者、8例肠炎患者和10例健康者的血清冻干粉标本进行傅里叶变换红外光谱(fourier transformation infrared spectrum,FTIR)检测,对比分析各组红外光谱特征。结果显示,FTIR检测血清冻干粉获得11个吸收峰,结直肠癌组P9峰位波数蓝移(1 249cm-1),差异有统计学意义(Z=-2.051,p<0.05);5个吸光度比值组间差异无统计学意义;层序聚类分析法(hierarchical cluster analysis,HCA)显示结直肠癌个体红外光谱具有一定程度的聚类特性;对酰胺Ⅰ带光谱(1 700～1 600cm-1)进行傅里叶解卷积等处理获得蛋白二级结构的百分含量,组间差异无统计学意义。研究结果初步提供了血清FTIR光谱用于结直肠癌早期诊断的理论依据。     

婴幼儿奶粉的FTIR分析与鉴定

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)获得了六种婴幼儿奶粉的红外光谱及其二阶导数谱. 奶粉中的脂肪(1 747, 2 854, 2 926 cm-1)、蛋白质(1 658, 1 540 cm-1)和糖(1 200～900 cm-1)等主要营养成分具有明显的红外指纹特征. 麦芽糊精、蔗糖和乳糖同样具有明显的指纹特征, 随着添加量的不同而改变. 同一厂家不同类型的婴幼儿奶粉, 脂肪、蛋白质和糖含量差异较大, 红外光谱差异较显著;不同厂家相同类型的婴幼儿奶粉的红外光谱差异较小, 但其二阶导数谱具有明显的指纹特征. 该方法简便、快速、可直观的评价奶粉的品质优劣.     

两种水生植物处理重金属废水的FTIR比较研究

利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测定一定重金属浓度梯度处理下水芹和黄菖蒲根、茎、叶的红外光谱,并对这些红外光谱进行了比较分析.结果表明:植物各组分吸附重金属前后的峰形基本不变,只有某些参与重金属吸附的官能团如羟基(3 328～3 361cm-1)、羧基(1 402～1 440 cm-1)、酰胺基(1 620～1 645 cm-1)等的吸收峰发生了不同程度的位移.两种水生植物根中与植物生理有关的化学成分的特征峰大多数随重金属浓度增加而降低.水芹茎、叶在各浓度重金属处理下与植物生理有关的化学成分的特征峰大多数都比对照低,黄菖蒲则相反.综合分析,黄菖蒲对重金属废水的修复效果和耐受能力均强于水芹.采用FTIR法鉴别水生植物对重金属的处理效果比常规方法更具代表性,为植物修复的开展提供了有力的证据支持.     

彝药大红袍、鸡根红外光谱的快速、无损分析

采用傅里叶变换衰减反射红外光谱法(ATR-FTIR)对2种彝药药材进行了快速无损的红外光谱测定.鸡根的主要特征峰是1 726,1 641 cm-1(宽峰),1505 cm-1(小峰),1 379 cm-1附近为四指小峰,1 244cm-1(小尖峰),在920～1 200 cm-1有1个阶梯峰C(最强峰);大红袍的特征峰是1 605 cm-1(次强,单峰),1 512 cm-1(小峰),1 438 cm-1(小尖峰),1 044 cm-1(最强,单峰).实验发现2类块根类药材光谱有一共同点,即由C-O-C振动在1 034 cm-1处产生的吸收峰最强,说明彝药块根的红外吸收光谱图主要由碳水化合物木质素、纤维等吸收峰组成.     

红外光谱相似谱及其在中药鉴别中的应用

红外光谱相似谱能描述两红外光谱相似的程度,在波数ν珓i处相关谱的值ri能反映两红外光谱在[ν珓i-n,ν珓i+n]区间内线性相关程度的大小,值在-1～1之间,ri>0意味着两光谱正相关,ri<0意味着负相关,ri=0则没有线性关系。在偏移量n一定的条件下,依相似谱形状的差异可辅助红外光谱的解析,用相似谱或相似谱提供的信息提取的光谱特征值可用于模式识别。计算了18个黄芪、红兰芪和党参样本在1 600～700cm-1范围内的红外光谱相似谱,结果表明各类药材均有各自的特征相似谱,凭借这些可实现对它们的鉴别;依灵芝红外光谱相似谱提供的信息,计算了1 560～1 502,1 460～1 421和1 319～1 260cm-1三个波数区间内93个灵芝样本红外光谱的相关系数,在无先验知识的情况下,K-means聚类分析法成功地将其分为了赤芝和紫芝类、黑芝类、青芝类和黄芝类,这一分类结果与形态分类法得到的结果基本一致。     

叶片衰老影响木兰科植物聚类的FTIR研究

傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合聚类分析技术应用于木兰科植物不同亚族分类,研究了叶片衰老对聚类分析效果的影响。测试了木兰科三个亚族14种植物的幼叶、成叶、老黄叶红外光谱,结果显示三个亚族植物叶片红外光谱差异不大;同种植物叶片不同生长期的红外光谱吸收峰位置基本一致,但一些特征峰的峰强有变化;用1 800～700cm-1范围二阶导数光谱结合聚类分析,发现成叶二阶导数光谱聚类分析能够正确对样品分类,幼叶和老黄叶二阶导数谱聚类分析效果不如成叶,说明叶片衰老过程化学成分变化影响聚类分析效果,聚类分析时取成叶样品为好。     

基于花瓣的傅里叶变换红外光谱鉴别分类杜鹃属植物

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术结合适当的方法对杜鹃属植物不同亚属进行鉴别分类研究。测试了4个亚属植物花瓣的红外光谱,结果显示同种植物花瓣的红外图谱,峰形相似;不同种植物花瓣的红外光谱图在混合模区(1 500~1 200 cm-1)略有差异。为了进一步快速对其分类群进行鉴别,利用OMNIC软件分层抽样建立3个光谱数据库,未知样品光谱分别与光谱数据库比较得出匹配数值进行鉴别。研究结果显示此方法能够准确地鉴别分类4个亚属植物,这为大型的植物系统分类研究提供了一种潜在的方法。     

红外光谱与聚类分析法无损快速鉴别肉苁蓉

应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了栽培和野生肉苁蓉,以450～2 000 cm-1范围内的吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用SMICA聚类分析（Cluster analysis）法对栽培和野生肉苁蓉进行了聚类分析。结果表明,红外光谱结合聚类分析技术可对不同来源的肉苁蓉进行鉴别,识别率和拒绝率达到90%以上,盲样检测的准确率也在95%以上。因此,红外光谱与聚类分析法相结合可以快速、无损识别中药材。     

基于红外三级鉴定与聚类分析法的党参快速鉴别研究

红外光谱因具有快速、无损的优点,特别适合于不同中药的鉴别研究.基于红外光谱和聚类分析法对两类党参(共49个样本)进行鉴别.结果表明:在一维红外光谱中,两者红外光谱图非常相似,仅在1738和935 cm-1处有细微的差异,说明两者化学组分基本一致.在二阶导数红外光谱中,显示了更多的红外指纹特征,特别是1747,1515,1468,1368,1264,1163,1147,1108和936 cm-1等峰的指纹特征更加明显.进一步采用高分辨率的二维相关红外光谱对两类党参(纹党参和白条党参)进行鉴别,在1510~1170 cm-1范围内,纹党参的自动峰和交叉峰形成明显的3×3矩阵,在1459,1298和1209 cm-1处有三个强自动峰,其中1209 cm-1的自动峰强度最大;而白条党参仅在1450 cm-1处有1个强自动峰,其余1340,1260,1209 cm-1等3个自动峰都极弱.此外,还采用K-means聚类分析技术对两类党参共49个样本进行快速分类研究,结果令人满意.因此,红外三级鉴定法结合K-means聚类分析技术在相似药物的鉴别中能起到重要的作用,且有利于确保药物临床治疗安全有效.     

温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响

从草鱼鱼鳞中提取酶溶性胶原蛋白(PSC),通过SDS-PAGE电泳分析为典型Ⅰ型胶原蛋白且达到电泳纯.在此基础上利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和圆二色谱(CD)研究了温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响.FTIR分析表明:鱼鳞胶原蛋白具有典型的胶原蛋白特征吸收带,酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1 658,1 552和1 238 cm-1处.随温度升高,酰胺A和酰胺B峰位向低波数移动,1 658 cm-1处吸收峰裂解成多个吸收峰;1 552 cm-1处的吸收峰在35℃微略红移,随后发生明显蓝移;1 238 cm-1处吸收峰随温度升高向低波数移动.在拉曼光谱中,胶原蛋白的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1 669,1 557和1 245cm-1处,都较红外光谱的波数高;此外,921和855 cm-1处脯氮酸的特征谱峰在拉曼光谱中体现出来.圆二色谱分析表明,胶原蛋白溶液在221.6和204.4nm分别有一正、负峰,具有典型胶原蛋白三螺旋结构的特征圆二色谱峰型.胶原蛋白冻干品的FTIR光谱和Raman谱线大都在35～60 ℃时发生波数和强度改变,而胶原蛋白乙酸溶液的CD谱线在20～35 ℃之间发生剧烈改变.由此可以判断胶原蛋白在固态和溶液状态下,变性温度存在一定差异,胶原蛋白冻干品比其乙酸溶液更稳定.     

不同产地黑木耳的傅里叶变换红外光谱鉴别

利用傅里叶变换红外光谱法研究了五种不同产地的黑木耳。结果显示,它们的红外光谱主要由蛋白质、脂类化合物及多糖的振动吸收谱带组成。五个样品的傅里叶变红外光谱整体上十分相似,因此分别选取1750~1500cm-1和1200~1000cm-1范围内的傅里叶变换红外光谱进行相关性分析。结果显示,不同产地的黑木耳在1750~1500cm-1范围内相关性较好,光谱的相关系数分布在0.895~0.994。五个样品在1200~1000cm-1范围内的相关系数分布在0.441~0.981,东北地区产的黑木耳与西南地区产的黑木耳的光谱图有明显区别。利用1200~1000cm-1范围内的差异并结合其它吸收峰的特征可鉴别出不同产地的黑木耳。研究结果表明傅里叶变换红外光谱在鉴别菌类方面具有方便、快速等优点。     

炮附片、黑顺片和白附片二维红外相关光谱的分析研究

采用红外光谱法(FTIR)并结合二维相关(Two-dimensional Correlation Spectroscopy)分析技术,对炮附片、黑顺片和白附片进行了无损快速鉴别研究。炮附片、黑顺片和白附片在一维谱图上差别不明显,而在二维谱图上凭借各官能团相互作用强度的不同而可以进行一一鉴别。在900～1500cm~(-1)波段内,炮附片在同步图上有一个较强的自动峰,在1220cm~(-1)附近。而黑顺片和白附片不仅在1220cm~(-1)有一个较强的自动峰,还在1200和1400cm~(-1)附近出现了自动峰,且白附片在1400cm~(-1)附近的自动峰比黑顺片的要更强一些;在交叉线的两侧,三者各官能团正的交叉峰白附片最多,黑顺片次之,炮附片最少。结果表明:凭借炮附片、黑顺片和白附片的二维红外相关谱可以作为药材不同炮制法的鉴别依据。该法快速、准确,为中药材的炮制鉴别提供了一种新的方法和手段。     

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。     

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。     

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。     

FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA),分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征,并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析,计算峰强并进行主成分分析,得出在波数4 000~1 700cm~(-1)范围主成分1(Principal components 1,PC1)是3 260cm~(-1),PC2为1 740cm~(-1)。波数1 700~1 000cm~(-1)范围,PC1为1 640cm~(-1),PC2为1 080cm~(-1),将良、恶性淋巴结光谱3 260,1 740,1 640,1 080cm~(-1)相对峰强比(I/I1 460)和波数1 080和1 300cm~(-1)进行t检验,良、恶性结果差异有统计学意义(p0.05),表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多;脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I1 080/I1 460,I1 640/I1 460,I3 260/I1 460,I1 740/I1 460,n=160)进行PCA聚类分析,结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别,良性淋巴结聚类在第一和四象限,恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300cm~(-1)进行线性判别分析(LDA),将25例淋巴结作为验证集进行分析,得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%,特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。     

FTIR-HATR诊断β-地中海贫血及其机理研究

为建立简单快速的地中海贫血(简称地贫)诊断方法,探讨了傅里叶红外光谱结合水平衰减全反射(FTIR-HATR)技术用于β-地贫患者的检测及其分子机制.检测了68份正常与3Z份β-重型地贫患者样品,并在群体水平上分析了两者光谱差异变化规律.结果显示:(1)由于血红蛋白量的减少,β-地贫组的光谱强度显著低于正常组;(2)在1 750～1 500 cm-1区间,表征蛋白二级结构的1 652,1 638和1 628 cm-1在β-地贫中有明显降低,而在1 682cm-1处略微增强;(3)在1 350 1 500 cm-1区间,表征磷脂CH3/CH2的1 440,1 453,1 479 cm-1及CO-O-C的1 172和1 161cm-1吸收峰在β-地贫中显著减少;而在1 000～1 200 cm-1区间,表征碳水化合物C-O的1 150 cm-1,2,3-二磷酸甘油酸(DPG)或ATP中0-P=0的1 081和1 053cm-1吸收峰显著升高.统计表明DPG/脂类比在β-重型地贫组中显著高于正常组,并可作为诊断指标,将两者完全区分,避免了复杂数据处理过程,为地贫的光谱诊断提供了坚实的实验基础与理论依据.     

八角茴香与其伪品莽草的红外光谱三级鉴定研究

采用红外光谱三级鉴定的方法区分和鉴别了八角茴香及其伪品莽草。红外光谱三级鉴定即依次采用一维红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱,分辨率逐渐提高,谱图的差别也进一步放大。一维谱图中,两者整体峰形比较相似,但在3400 cm-1附近八角茴香只出现一个特征峰3392 cm-1,而莽草则出现3482和3387 cm-1两个特征峰。二阶导数谱在850~1180 cm-1波段八角茴香的几个强峰峰强相对比较接近,其中1015 cm-1为图中最强峰,而莽草的最强峰在1070 cm-1附近;在1180~1500 cm-1波段八角茴香在1469,1454,1442 cm-1附近的3个特征峰峰强明显强于1292,1276,1 266 cm-1附近的特征峰,而莽草则刚好相反。二维相关红外光谱中差异更明显,850~1165 cm-1波段八角茴香在主对角线上的自动峰较强峰出现在1153和1000 cm-1,而莽草峰强较强的自动峰出现在911和878 cm-1;1165~1500 cm-1波段八角茴香呈现2个自动峰,而莽草则出现5个自动峰。可见红外三级鉴定方法是一种快速有效的鉴定中药材的方法。     

FTIR结合主成分分析对棕榈科植物鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析(PCA)对棕榈科植物2个亚科4个族的植物叶片进行了光谱研究。结果显示,棕榈科同族不同种和同科不同族的植物在红外光谱上表现出差异。用二阶导数光谱进行主成分分析,显示可以将样品进行正确分类。研究表明傅里叶变换红外光谱在鉴别分类植物方面具有应用潜力。     

不同分辨率下气体样品傅里叶变换红外光谱的定量分析误差

通过分析牧场附近测量的大气FTIR光谱中NH3在4种分辨率(分别为1、2、4cm-1和8cm-1)下的浓度,系统研究了不同分辨率下气体样品FTIR光谱定量分析的误差。选择72个实测光谱作为研究对象,其中NH3的光程积分浓度(Path-integrated concentration,PIC)分布在40—1300(μmol/mol).m。分析了NH3的最大吸收峰和次大吸收峰的选取对定量的影响。结果表明:选用NH3的次大吸收峰的定量误差更小;在允许的误差范围内(本研究中设为5%),不需要制作校准曲线,通过选用多个浓度适当的参考光谱,直接应用Beer定律仍能实现气体样品的定量分析;并且分辨率越低,定量分析所需的参考光谱数目越多。本研究通过合理选用多个参考光谱,实现了不同分辨率下FTIR光谱的定量分析;既充分利用了Beer定律,又克服了吸光度-浓度在低分辨率下的非线性问题;为不同分辨率下气体样品FTIR光谱的定量分析提供了参考。