FTIR光谱结合系统聚类分析的甜橙树苗鉴别研究

利用傅里叶变换红外光谱技术研究了7个不同甜橙树苗春梢叶片样品的红外光谱特征,结果表明,7个甜橙品种叶片样品的傅里叶变换红外光谱主要由纤维素和多糖的吸收带组成,其特征吸收峰频率位置基本一致,但在峰形、峰相对吸收强度上存在一定差异,尤其在1500～700 cm-1范围内的差异较为明显.通过对1500～700 cm-1范围内的二阶导数光谱进行系统聚类分析,结果显示系统聚类分析能把不同甜橙品种按亲缘关系远近进行聚类,实现对甜橙品种的快速鉴别与分类.因此,利用傅里叶变换红外光谱技术结合系统聚类分析对柑橘品种快速鉴别与分类具有一定的可行性,可作为甜橙苗早期品种鉴别的一种扩展手段.     

灵芝红外光谱的特征峰研究

利用红外光谱法及双指标序列法对不同产地和不同品种灵芝进行红外光谱的特征峰研究,结果表明：不同产地和不同品种的绝大多数灵芝红外光谱具有相似的特征峰, 其共有峰率可达到91.67%以上,但菌丝体品种其共有峰率达到52.94%～58.82%之间,变异峰率可达29.41%～66.67%之间,主要变异峰在指纹图谱区域1 460.9～1 423.7 cm-1之间出现阶梯峰。灵芝红外光谱明显的特征峰主要显示为多糖的特征峰型并伴有蛋白质谱带。在3 377.8～3 396.5 cm-1处有明显的宽而强的吸收峰, 在2 924.2～2 925.1 cm-1有小肩峰, 在1 635.8～1 650.3 cm-1处有中等强度的吸收峰, 在1 372.5～1 375.2 cm-1处有中等强度的吸收峰, 在1 074.8～1 075.3和1 043.2～1 045.2 cm-1处有很强的吸收分叉尖峰, 在指纹图谱区域891.0～894.8 cm-1处有明显的弱峰。在指纹图谱区域563.10～574.7 cm-1有中等强度的吸收峰。     

云南不同产地大米的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱对云南五个产地的大米样品进行研究,根据红外光谱图的分析得出大米主要成分为糖类、蛋白质及脂肪。五个产地大米的红外光谱图在整体上很相似,为了分析各产地大米的红外光谱图差异,对1 800~1 000cm-1范围的傅里叶变换红外光谱进行一阶和二阶导数处理,发现二阶导数光谱图较一阶导数光谱图显示出较高的分辨率,特别是大理和曲靖所产大米的红外光谱图在1 750~1 650和1 550cm-1左右的二阶导数光谱图峰数差异很大,此差异主要由脂类及蛋白质的含量不同而引起。对五个产地大米的红外光谱进行相关性分析,结果显示,五个产地大米的红外光谱之间相关性较好,都能达到0.989以上,只有曲靖、大理所产大米与其他产地大米的红外光谱图之间相关性较差一些。研究表明傅里叶变换红外光谱在分析鉴别大米方面具有方便、快速等优点。     

FTIR结合统计分析对竹类植物的鉴别分类研究

傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和系统聚类分析用于竹类植物鉴别分类研究。六种竹亚科植物54个竹子叶片的红外光谱测试结果显示竹叶光谱主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等吸收带组成,竹叶光谱相似,仅在1 800～700 cm-1范围峰数、峰位、峰强上存在较小的差异。六种竹子叶片红外光谱的二阶导数谱在1 800～700 cm-1范围显示明显差异。用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行主成分分析,在主成分PC1,PC2,PC3三维空间图中,所测试竹叶样本分类正确率达98%;在PC3-PC4二维投影图显示所有竹叶样本正确分成六个区域;用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行聚类分析,所测竹叶样本正确聚为六类。表明FTIR结合统计分析能够在种水平对竹亚科植物鉴别分类。     

不同产地双色牛肝菌FTIR光谱鉴别研究

同一种蕈菌子实体,由于外观形貌相似,凭传统外观形貌特征难以鉴别产地来源。应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了云南省5个不同地区58个野生双色牛肝菌子实体样品的红外光谱。借助于红外光谱具有的指纹特性,利用SPSS 13.0统计软件对1 350~750 cm-1范围光谱数据进行主成分分析(PCA),根据前三个主成分累积贡献率已达到88.87%以及主成分载荷分析,表明前三个主成分能够反映样品在该段光谱的主要信息。对前三个主成分作投影显示并进行比较,发现以主成分1和主成分2作二维线形投影,对不同产地的双色牛肝菌有较好的聚类和鉴别作用,所有样品被划分为5个区域,98.3%的样品被正确归类。研究结果提示,傅里叶变换红外光谱结合主成分分析方法可以快速、方便地对不同产地的同一种野生双色牛肝菌进行鉴别分类。     

地黄药材的红外指纹图谱及多元统计分析

中药产地是影响药材质量的重要因素,不同产地生长环境对中药的生长及代谢产物的累积具有直接影响,中药材素有道地产区分为非道地产区,在我国具有悠远历史,由于其产地的变迁以及现代主产地的增加,导致当今药材主产地与历史记录略有出入。傅里叶变换红外光谱技术具有快速无损的优点,红外光谱可完整地将不同产地地黄的信息表达,结合化学计量学将红外光谱所体现的信息数字化。该工作运用傅里叶变换红外光谱仪采集不同产地地黄红外光谱,对原始光谱进行基线校正、平滑点数6个、选取900~1 200 cm-1波段进行最高峰归一化等预处理,对每个产地红外光谱各主要特征峰的相对峰强度进行计算,采用正态分布、聚类(CA)和主成分分析(PCA)比较其质量差异,地黄的产地鉴别对中药的合理应用具有科学意义。结果表明采用傅里叶变换红外光谱法采集73批不同产地生地黄的红外图谱,73批不同产地地黄红外光谱指纹图谱峰形、峰位、峰高基本相似,不同产地地黄中含有相同的化学成分,其特征峰、形状基本一致,其中河南产地的地黄有个别特征峰的高度突出,指纹区存在一定差异,差异主要贡献波段为：1 639,1 424,1 354和1 260 cm-1,共标定13个共有峰。聚类分析可将73批地黄样品分为河南产的怀地黄和其他地黄两类,表明不同产地地黄存在内部质量差异;正态分布与聚类分析结果一致,在1 639 cm-1处,河南产的怀地黄与其他省份的正态分布曲线交叉依次为：山东省＞山西省＞河北省,此方法能有效将道地药材与非道地药材区分开;对所得的共有峰相对峰强度进行降维处理,并计算不同产地地黄的主成分综合得分,结果显示河南产怀地黄得到综合得分均高于其他产地的地黄,表明河南产的怀地黄质量最佳。傅里叶变换红外光谱结合多元统计分析方法可以无损、有效、快速的鉴别不同产地地黄。     

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。     

蚕豆病害叶的FTIR研究

用傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析对蚕豆锈病、茎基腐病、轮纹病、黄化卷叶病和正常叶片进行鉴别研究。结果显示病害叶片和正常叶片的红外图谱相似,仅有几个吸收强度比存在差异;对光谱进行二阶导数分析发现,病害叶片和正常叶片的二阶导数光谱在1 200～700cm-1范围差异明显,对该区域内的光谱数据进行相关分析、主成分分析和聚类分析,结果显示,正常叶片之间、同种病害样品之间相关系数都在0.928以上,而病害叶片和正常叶片以及不同病害样品之间的相关系数降低;45个样品聚类分析和主成分分析正确率分别为73.3%和82.2%。傅里叶变换红外光谱技术具有快速、无损、准确等优点,有望为蚕豆病虫害诊断提供新的方法与途径。     

基于双指标分析法的新疆产罗布麻红外光谱指纹图谱研究

罗布麻作为新疆的特色常用药材,主要用于肝阳眩晕、心悸失眠、浮肿尿少以及高血压、抑郁症的治疗。为保证临床用药安全稳定,常用传统的四大鉴别方法和现代的色谱、波谱技术分析中药材的质量差异。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法对收集的17份新疆不同产地罗布麻药材进行分析,红外光谱扫描范围为4 000~400 cm-1,二阶导数范围为1 800~600 cm-1,得到图谱后进行图谱解析;采用谱带较密集的指纹区（1 800~400 cm-1）计算红外光谱图的相关系数;然后结合红外光谱吸收峰系统聚类、共有峰率和变异峰率双指标序列分析法对不同产地罗布麻药材的红外指纹图谱进行分类和异同点比较。结果表明,不同产地罗布麻药材红外光谱的峰形、峰位相似,在3 336,2 920,1 443,1 375,1 247,1 103,1 070,833和601 cm-1附近均有吸收,在1 103,1 070和1 656~1 609 cm-1处均存在特征宽强峰。892和717 cm-1处为CO2-₃振动峰,并且仅克拉玛依独山子区药材S4和产地相邻的乌苏市甘家湖保护区药材S5出现此吸收峰,推测与土壤盐碱化程度高有关。除了S5,其余16批罗布麻药材的相似系数均大于0.960,整体相似度较高,说明不同产地罗布麻药材具有一定的相似性。经求导,发现二阶导数光谱的峰形仍具有较大的相似性,但在1 444~1 738和833~1 030 cm-1范围内峰数明显增加。采用SPSS 21.0软件以各药材吸收波数为变量进行聚类分析,S9与S14,S2与S10,S3与S8,S12与S13最先聚为一类;当欧式距离为15时,可将所有药材样品分为四类,即在1 615 cm-1处有吸收峰的药材为一类,在1 646 cm-1处有吸收峰的药材为一类,1 646和1 615 cm-1处均有吸收峰的药材S1为一类,在2 962 cm-1处有吸收的药材S5为一类;当欧式距离为20时,可将药材分为S5和其他药材两大类。双指标序列法结果显示,S9:S14,S2:S10,S3:S8和S12:S13序列共有峰率为100%,罗布麻药材样品总体共有峰率≥61.1%,变异峰率≤53.8%,认为未表现出明显的产地差异性。红外光谱相关系数分析、聚类分析和双指标序列分析结果相互补充和印证,说明该方法可靠有效,可从不同角度分析评价罗布麻药材产地差异,为保证药材质量的稳定可控提供参考。     

二里头遗址绿松石的红外光谱产地识别

湖北十堰是世界著名优质绿松石产地,所产松石颜色鲜艳、质地细腻。距十堰绿松石矿区直线距离300 km的河南偃师二里头遗址于2002年以来出土了大量绿松石器。有学者推测二者存在供与用玉的关系,即存在古老的“绿松石之路”。然而,为了考证该推测,并试图给出二里头松石的矿源地,本次研究以十堰地区三个矿区(秦古、文峰和云盖寺)的三组样品、及一组二里头出土样品为研究对象,通过对获得的红外光谱特征进行比对与分析。谱学特征显示, 秦古、文峰和云盖寺样品红外光谱于1 200～950和700～400 cm-1峰位存在细微的,但可以识别的差异。在1 174 cm-1处,文峰样品中出现吸收峰,而秦古和云盖寺样品均没有出现。在700～400 cm-1范围内,文峰样品出现5个吸收峰,而秦古和云盖寺样品出现7个相似的吸收峰。二里头样品的红外光谱特征在以上峰位上与文峰绿松石差异较大,而与秦古、云盖寺松石的谱学特征相似。在1 159 cm-1附近,其吸收峰特征与云盖寺样品更加吻合。利用公式A=lg(1/T),将透射光谱值转换为吸光度光谱值,计算出二峰值相对吸收强度比值(R=A_{783 cm-1}/A_{837 cm-1})。文峰、秦古、云盖寺及二里头绿松石的比值范围依次为0.819～0.920,0.870～1.010,0.806～0.860和0.827～0.878。显然,二里头与云盖寺样品重合率最高。综上,我们认为所测二里头绿松石来自于云盖寺的可能性最大,并认为用红外光谱示踪出土文物来源有一定的参考或诊断意义。     

黄芩产区红外指纹图谱和聚类分析法的快速鉴别研究

借助于黄芩的红外指纹图谱 ,采用主成分分析法对来自 15个产地的黄芩进行了聚类分析 ,将其分为 6个产区 ,这一分区与各产地的地理位置和气候条件有一定的相关性 ,同一产区内黄芩的化学组分相似 ,可作为中医界对黄芩药材质量评价的依据。用径向基函数人工神经网络法预测了 4 3个黄芩样本的产区 ,结果表明径向基函数人工神经网络法具有较强的预测能力 ,可区分和鉴别黄芩的产区。该法可用于药材产地的分类和鉴别 ,作为药材质量控制的手段之一。     

益智红外指纹图谱的研究

益智产区的鉴别对于药材市场的质量控制以及提高药材的质量显得极为重要。益智为我国四大南药之一, 主要药效成分是诺卡酮和益智酮。红外指纹图谱用于中药质量控制研究有着良好的发展前景,借助红外光谱的指纹特性,以八种益智精油红外指纹图谱的共有峰率和变异峰率为指标,计算了样品相对于该标准品的共有峰率和变异峰率, 并按照共有峰率、变异峰率的大小建立了不同的序列。结果表明：广东、广西和海南的益智油红外图谱比较吻合,但也存在一定的差异。益智油的红外图谱特征峰为1 710和1 666 cm-1 ,广东和海南的益智油的红外指纹图谱(400～4 000 cm-1)共有峰率为62%,广西和海南的共有峰率为52%,海南的益智油共有峰率为66%～84%。从多维共有峰率和变异峰率双指标序列分析法可以对不同产地具有准确、精细且非常直观的鉴别能力, 该方法可以准确地区别不同产地的益智。     

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_i处相关谱的值r_i能反映两红外光谱在[_i-n, _i+n]区间内线性相关程度的大小,值在-1～1之间,r_i>0意味着两光谱正相关,r_i<0意味着负相关,r_i=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1 600～700 cm-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1 319~1 260 cm-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。     

传统陶瓷中结构羟基的光谱学研究

烧结粘土产品可以吸收水分子发生再羟基化,生成结构羟基的量与产品保存时间存在一定关系,基于该理论可以利用热重分析方法对陶器制品进行测年研究。红外与拉曼光谱技术也可以用来分析结构羟基信息,因此人们希望探索利用光谱分析方法代替热重法进行传统陶瓷无损测年分析。为了验证可行性,收集了多种典型矿物原料和可溯源的传统陶瓷样品,利用红外光谱和拉曼光谱分析它们内部结构羟基的情况。两种方法都可以观测到正长石、瓷土和高岭石中铝羟基在3 600～3 700 cm-1范围内的特征峰。分析传统陶瓷样品时,红外光谱中未在这一范围内观测到结构羟基的峰位。利用拉曼光谱分析,激发光波长为532 nm时可以在多种类型陶瓷产品的光谱3 600～4 000 cm-1范围内观测到两个明显的谱峰。改变光源波长,不能在相应区域观测到谱峰。但当光源波长为514 nm时,可在4 288和4 512 cm-1处观测到两个谱峰。将拉曼谱图转换为波长显示模式,激发光波长为532和514 nm时观测到的谱峰都可对应在约659和669 nm处。基于分析结果,推知当激发光波长为532 nm时,在拉曼光谱中3 600～4 000 cm-1范围内观测到的两个谱峰不是结构羟基的特征峰,而是较为尖锐的荧光峰。在目前技术条件下,拉曼和红外两种光谱学手段难以应用于我国高温陶瓷产品的再羟基化测年研究。     

中药重楼及其伪品开口箭的FTIR分析与鉴别

本文采用傅里叶变换红外光谱方法(FTIR)对中药材重楼及其伪品开口箭的红外光谱进行了测试及对比分析。研究表明,重楼和开口箭各自有其独特的红外光谱特征,二者各自所包含的红外吸收峰的峰位明显不同,二者的红外光谱的峰形整体上有非常明显的区别,特别是在1650cm-1处及1405～1258cm-1范围这两个地方二者的峰形有非常明显的区别。采用傅里叶变换红外光谱方法可对重楼及其伪品开口箭加以鉴别和区分。     

黑豆和牵牛子红外光谱的分析与鉴定

种子类中药材黑豆和牵牛子都含有大量的油脂和蛋白质,因此两种药材的一维红外光谱极其相似,为了区别科属不同的两种药材,采用红外光谱三级鉴定法对黑豆和牵牛子进行分析鉴定。经典红外光谱中,黑豆和牵牛子均有1 745 cm-1表征油脂类的特征吸收峰,以及1 656和1 547 cm-1表征蛋白质酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带的特征吸收峰。其中油脂特征吸收峰与蛋白质特征吸收峰的相对高度不同,说明二者的相对含量不同。同时,一维红外光谱对两种中药材主体成分的分析结果,即含有大量的油脂和蛋白质,与文献所报道的一致。在二阶导数红外光谱中,牵牛子中存在1 712 cm-1属于有机酸类的特征吸收峰,然而黑豆中却没有此吸收峰的存在。此外导数光谱中两种药材峰形和峰强度的差别更为明显。二维相关红外光谱中,黑豆和牵牛子自动峰的峰位置和峰强度等均具有显著差异。在1 500~1 700 cm-1波数范围内,黑豆有2个明显自动峰,牵牛子有3个明显的自动峰。在2 800~3 000 cm-1波数范围内,黑豆和牵牛子均有2个强自动峰,但最强自动峰的位置不同。运用红外光谱三级鉴定法,可以更直接快速简便的分辨出主体成分相同的两种种子类中药材,为今后的研究打下基础。     

滇丹参与丹参的傅里叶变换红外光谱对比研究

本文采用傅里叶变换红外光谱方法(FTIR)对中药材滇丹参和丹参及中成药复方丹参片进行了对比研究,比较了它们的红外光谱的异同.研究表明,滇丹参和丹参的红外光谱的部分吸收峰各峰之间构成相互对应关系,表明滇丹参与丹参所含的主要化学成分相似;滇丹参与丹参的红外光谱在1263、1062、668～541 cm-1三处峰形存在明显的...     

常见野生蘑菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的鉴别

采用傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、二阶导数谱和二维相关谱对13种常见野生蘑菇进行鉴别研究。结果显示13种野生蘑菇的红外光谱光谱特征相似,主要由蛋白质、多糖的吸收组成,13种样品的相关系数最小为0.779,最大值为0.960。在1 700~1 400和1 400~800 cm-1范围的二阶导数光谱中,各样品吸收峰的强度、位置和形状均有明显差异。二维相关红外光谱在1 380~1 680 cm-1范围的强自动峰整体相近,但自动峰和交叉峰位置、形状存在差异;在920~1 230 cm-1的范围,各样品的自动峰和交叉峰的数量、强度和位置差异明显。结果表明傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、二阶导数谱和二维相关谱有望发展为区分不同种类蘑菇的快速方法。