蜡样芽孢杆菌的二阶导数红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱非破坏性地分析了蜡样芽孢杆菌,在获得完整全细胞组分的红外光谱信息基础上,进行了二阶导数光谱转换。结果表明,根据二阶导数光谱特征吸收峰可区分蜡样芽孢杆菌细胞的荚膜、芽孢、贮能物质等特殊结果物质。以1 654 cm-1附近的α-螺旋结构的蛋白酰胺带吸收峰与在1 601和1 403 cm-1附近显示的强羧基伸缩振动吸收峰可探测到细胞荚膜结构;根据1 617,1 372和1 569 cm-1附近的吡啶二羧酸(DPA)的吸收峰可认定细胞内芽孢的存在;此外,可在二阶导数红外谱图中同时找到多聚β-羟基丁酸(PHB)细胞粒、荚膜、芽孢的吸收峰。由二阶导数红外光谱可分辨重叠光谱来探测细胞多种结构物质,为从分子生物学与细胞生物学角度,为研究蜡样芽孢杆菌提供参考信息。     

傅里叶红外光谱对野生及栽培滇龙胆不同部位的研究

中药及其制剂的应用具有悠久历史,随着研究的深入,市场需求量日益增加,野生资源难以满足市场需求,开展野生和栽培品及化学成分累积动态的研究具有重要意义。为了比较野生和栽培的滇龙胆不同部位(根、茎、叶)化学成分的差异,用傅里叶红外光谱、二阶导数光谱对其进行分析及评价研究。采集60份样品的红外光谱数据,用Nicolet Omnic8.0软件计算各个样品的二阶导数光谱和匹配值。结果显示,野生和栽培滇龙胆根、茎及叶的红外光谱图整体峰形相似,在1 732,1 643,1 613,1 510,1 417,1 366,1 322,1 070cm-1附近主要为酯类、萜类、糖类物质的吸收峰。1 800~600cm-1波段范围内,样品与龙胆苦苷标准品二阶导数光谱的峰位和峰强有差异,具有多个指纹特征峰,分别为1 679,1 613,1 466,1 272,1 204,1 103,1 074,985,935cm-1;野生和栽培样品的根在1 613cm-1(龙胆苦苷中萜类物质C—C吸收峰)附近特征峰明显强于茎和叶,根中龙胆苦苷类成分高于茎及叶;野生样品的茎在1 521,1 462,1 452cm-1附近为木质素类物质的苯环骨架振动峰,并呈现强吸收峰,栽培样品茎呈现中等强峰,茎富含木质素类物质。所有样品红外光谱与野生样品根的平均光谱相似度较大,二阶导数光谱与野生样品根的平均光谱的相关性差异较大,相似度大小分别为:根茎叶。红外光谱法结合二阶导数谱能为同类物种野生和栽培药材不同部位的差异分析和评价提供参考。     

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1 800～700 cm-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。     

聚乙烯微塑料对青稞幼苗生长影响的FTIR光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二阶导数红外光谱(SD-IR)对在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗进行研究。结果显示,青稞幼苗的一维原始光谱整体相似,主要由蛋白质、糖类和脂质的吸收峰组成。在二阶导数红外光谱中,不同条件下生长的青稞幼苗在1 800～800 cm^-1范围内的吸收峰强度和形状展现出差异。结果显示,与对照组相比,在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗的多糖、蛋白质和脂质含量发生了变化。结果表明,傅里叶变换红外光谱结合二阶导数光谱能够有效监测微塑料对青稞幼苗生长的影响。     

二阶导数光谱法快速测定硝酸盐氮和亚硝酸盐氮

紫外吸收方法中，硝酸盐氮(NO-₃-N)的紫外吸收峰在202.0 nm左右，而亚硝酸盐氮(NO-₂-N)的紫外吸收峰在210.0 nm左右，两者吸收峰位置距离很近，因此，在分析过程中两者的紫外吸收曲线严重重叠，相互之间严重干扰，不经过分离很难用单波长对二者的含量进行测定而常用的国标方法过程又过于繁琐，耗时较长。为了准确、快速、环保的实现环境水体和饮用水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速监测，避免国标方法中对二者测定的诸多不足，结合紫外吸收和二阶导数光谱法，在不经过任何预先分离处理的情况下，建立了水体中这两种物质的快速分析方法，实现水样中二者的快速准确测定。研究采用优级纯试剂配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮系列标准溶液。以去离子水做参比，采用紫外-可见光分光光度计扫描其在195～250 nm范围内的紫外吸收光谱，之后采用Origin软件对所获得的光谱图做二阶导数处理，并采用Origin软件中的Savitzky-Golay方法对处理后的二阶导数光谱进行平滑处理以去除其他无关的干扰和噪声。通过观察上述所得两组二阶导数光谱图，得出以下结论，不同浓度的亚硝酸盐氮样品在223.5 nm处吸光度的二阶导数均为0，不同浓度的硝酸盐氮样品在216.5 nm处的吸光度的二阶导数也均为0。通过实验可见硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品的紫外吸收光谱的二阶导数在这两个特定波长处符合朗伯比尔定律。实验通过配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品，并扫描混合样品的紫外吸收光谱，采用上述方法对所得光谱做二阶导数及平滑去噪处理。研究混合样品二阶导数光谱图可以看出在硝酸盐氮浓度相同而亚硝酸盐氮浓度不同时，亚硝酸盐氮的浓度变化会对硝酸盐氮的吸光度的二阶导数有影响，但是各种混合样品的二阶导数光谱在223.5 nm处几乎交叉于一点，说明此处亚硝酸盐氮的浓度不同不会对硝酸盐氮的二阶导数吸光度有影响。且在223.5 nm处硝酸盐氮二阶导数吸光度随浓度增加而线性增加。因此，223.5 nm可作为混合组分中硝酸盐氮的测定波长。参照以上方法，可得亚硝酸盐氮的测定波长为216.5 nm。在223.5 nm处对单组分的硝酸盐氮的浓度值及其相应的吸光度的二阶导数进行线性回归，其线性关系良好，得到标准曲线的回归方程为C=438.69A+0.015，R2=0.995 9。同理，得到亚硝酸盐氮在216.5 nm处回归方程为C=-657.29A+0.068 8，R2=0.998。为了验证这种方法在实际水样测量中能否成立，取秦皇岛市新河、汤河以及戴河三种河水水样进行实验验证，结果表明，回收率在96.7%～103.0%之间，相对标准偏差在1.46～3.68之间。该方法结果较准确，且操作更加简便，成本较低，可同时实现硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速在线监测。     

不同产地中国沙棘的傅里叶变换红外光谱识别研究

采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数光谱对不同产地的中国沙棘进行识别研究。结果表明,不同产地中国沙棘的一维红外光谱在2 925,2 854,1 743,1 541和1 173cm~(-1)等处都有表征脂类、黄酮类和糖类成分的特征吸收峰。但因产地不同,各样本吸收峰的位置和强度均存在一定差异。此外,3 429~3 336cm~(-1)范围处以及1 744cm~(-1)附近处的吸收峰是识别不同产地中国沙棘主要特征峰;比较各产地中国沙棘的二阶导数红外图谱发现,1 030和1 516cm~(-1)的吸收峰能够进一步确认样本中的黄酮类化合物的存在。此外,各样本在1 711和1 476cm~(-1)附近的吸收峰以及1 689~1 515和1 400~1 175cm~(-1)处吸收峰的强度和位置均具有显著差异。一维红外光谱和二阶导数光谱的结合,可以为不同产地中国沙棘的识别分析提供科学数据。该方法快速、直观、简便,能够为不同产地中国沙棘的整体化学成分提供大量信息,有助于中国沙棘的整体质量控制以及有效成分定性分析研究。     

基于四阶导数的浮游植物叶绿素荧光激发光谱特征研究

测量了分属硅藻和甲藻两个门类的六种我国东海常见赤潮藻的叶绿素荧光激发光谱,以Matlab为操作平台,采用自编的光谱求导程序,对荧光激发光谱进行四阶导数处理。结果表明,四阶导数法能有效去除光谱中的细小杂峰,并将重叠的色素荧光峰分离,实现主要色素的定性定量分析。四阶导数光谱在350～550 nm波长范围内出现的6个极大值主要代表了活体藻液中的非色素荧光物质、叶绿素和类胡萝卜素的荧光峰。通过原始叶绿素荧光激发光谱和四阶导数光谱的对比分析,表明四阶导数光谱法能够凸显硅藻和甲藻之间的光谱差异,增强光谱识别硅藻和甲藻的能力,同时也提高了光谱的稳定性和重现性。     

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。     

乳菇和红菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析与鉴别

采用傅里叶变换红外光谱原始谱、二阶导数光谱以及二维相关谱的三级鉴定方法,对红菇属和乳菇属六种蘑菇进行了鉴别分析。六种样品的原始光谱吸收峰非常相似,主要为蛋白质和碳水化合物的吸收组成,但在各样品吸收峰强度、峰形和峰位上仍有微小差异。对其进行二阶导数分析,在二阶导数谱中,1 800～1 400和1 200～800 cm-1范围内的吸收峰强度、位置、峰形状显示出明显差异。二维相关红外光谱提高了光谱的分辨率;对六种蘑菇样品进行二维相关红外光谱分析,发现在1 690～1 420 cm-1范围内,三种乳菇出现了3个明显的自动峰,另外三种红菇出现了4个自动峰,而且自动峰和交叉峰位置、强度均不同;在1 110～920 cm-1二维光谱范围内,六种蘑菇的自动峰和交叉峰的数量、位置和强度也都不同;说明不同样品中蛋白质和糖类化合物的显著不同。结果表明：应用红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴定的技术可以快速有效地分析和鉴别辣乳菇、绒白乳菇、香乳菇、稀褶红菇、变绿红菇和近似酒红菇。该多级鉴定的方法对于分类鉴别蘑菇是一种快速、准确、有效的方法。     

落叶松树皮活性物质提取及红外光谱分析

采用一维红外光谱法并结合二阶导数红外光谱法以及二维相关光谱分析技术对超声波辅助提取的落叶松树皮活性物质进行了无损快速对比分析研究。发现落叶松树皮活性物质中的主要成分是(＋)-儿茶素、(-)-表儿茶素为结构单元,且以4-8位连接的二聚原花青素,没食子酸以及vitisinol为代表的一系列聚多酚化合物;二阶导数光谱中落叶松树皮原花青素在1 631, 1 517, 1 468 cm-1处吸收峰与原花青素标准品相比,向低波数位移,而1 200和1 062 cm-1处吸收峰则向高波数位移;并且在1 643,1 518,819,780,765 cm-1处的吸收峰越强,(+)-儿茶素含量越高;1 518, 1 469, 1 112, 796 cm-1处的峰强则可以代表(-)-表儿茶素的含量。二维相关红外谱显示落叶松树皮活性物质谱图对角线上出现5个自动峰：1 385, 1 449, 1 505, 1 532, 1 628 cm-1,以1 628 cm-1最强。成功地为深入研究落叶松树皮活性物质结构鉴定提供了一种新的方法。     

土壤导数光谱小波去噪与有机质吸收特征提取

使用高光谱仪ASDFieldSpec在波长范围400～1000nm内,采集有机质含量水平不同的土壤反射光谱数据,之后求取一阶导数(一阶导数光谱)并进行小波去噪;通过数值积分计算、相关分析,从去噪后的一阶导数光谱中提取吸收面积表征有机质含量变化。结果显示:(1)土壤一阶导数光谱中含有大量噪声,致使光谱曲线轮廓和有机质的吸收特征难以识别。(2)当小波分解层数J=3时,小波去噪在平滑土壤一阶导数光谱曲线的同时,较好的保持了曲线上多个敏感波段的光谱响应特征。(3)从去噪后的一阶导数光谱中提取的吸收面积S(538,586)与有机质含量的相关系数为-0.8763,较好的反映了土壤有机质含量的变化情况,可以用于土壤有机质含量测算。     

荧光分析法在血糖检测中的应用

用不同波长的光激发葡萄糖溶液和血清样品,确定血清的最佳激发波长。以相同波长的光激发含不同血糖浓度的血清样品,得到不同血清的荧光发射光谱,通过分析其荧光光谱判断血清中的血糖浓度大小。实验结果表明,检测血清的最佳激发波长为340nm,血清中葡萄糖的发射峰位置为470nm;随着血清中葡萄糖浓度的增加,荧光光谱图中荧光峰处荧光强度总体呈上升趋势,光谱的面积积分强度和导数光谱中一阶导数的最大值也呈上升趋势,荧光峰的半峰宽整体呈现下降趋势。荧光光谱分析法操作简单,灵敏度高,费用相对较低,为血糖检测提供了有力的参考。     

色氨酸的非线性分频荧光研究

色氨酸 (Trp)在 350nm处产生一个荧光峰 ,在 70 0nm处产生一个 (分频 )荧光峰 ,此两峰荧光强度F3 50nm 和F70 0nm 均与Trp浓度 ( 0～ 1× 10 -5mol·L-1 )成线性关系 ,随着Trp浓度增大 ,350和 70 0nm半峰宽(Δλ) 3 50 ,(Δλ) 70 0 缓慢减小 ,而F70 0nm/F3 50nm 值和半峰宽比 (Δλ) 70 0 /(Δλ) 3 50 为一常数 ,此两峰具有相似的荧光特性。根据建立的分频荧光能级原理和非线性共振分频荧光原理探讨了色氨酸分频荧光峰产生的原因     

同步荧光、导数荧光与卡尔曼滤波荧光光度法用于混合荧光染料同时测定的比较研究

本文以荧光光谱重叠的罗丹明Ｂ和罗丹明６Ｇ二组分混合体系为例考察了卡尔曼滤波法处理荧光光谱数据与荧光光谱法中的同步荧光技术和数值导数方法对该体系荧光光谱的解析能力。由于该体系中二组分谱峰重叠程度较轻，采用同步荧光技术可以将二者完全分开。用卡尔曼滤波法处理常规荧光光谱数据也获得了令人满意的结果。但该体系的一阶导数光谱不仅不能将二者分开，而且灵敏度降低，不及前二种方法。     

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。     

同步荧光,导数荧光与卡尔曼滤波荧光度法用于混合荧光…

本文以荧光光谱重叠的罗丹明Ｂ和罗丹有６Ｇ二组分混合体系为例考察了卡尔曼滤波法处理荧光光谱数据与荧光光谱法中的同步荧光技术和数值导数方法对该体系荧光光谱的解析能力。由于该体系中二全分谱峰重叠程度较轻，采用同步荧光技术可以将二者完全分开。用卡尔曼滤波法处理常规荧光光谱数据也获得了令人满意的结果。但该体系的一阶导数光谱不仅不能将二者分开，而且灵敏度降低，不及前二种方法。     

霍山石斛、铁皮石斛与河南石斛花茶多级红外光谱快速鉴定研究

将石斛的鲜花干制成花茶,作为保健饮料日渐为市场接受。由于口感、药理活性与产量的差异,不同来源的石斛花茶,价格差异显著,其中以霍山石斛花茶价格最高。在经济利益驱使下,以价格较低的铁皮石斛、河南石斛花茶冒充霍山石斛花茶时有发生,急需构建霍山石斛花茶与铁皮石斛、河南石斛花茶的鉴定方法。建立一种快速鉴定霍山石斛、铁皮石斛、河南石斛花茶多级红外光谱方法。收集不同企业生产的不同批次的霍山石斛、铁皮石斛、河南石斛花茶样品,利用衰减全反射测定4 000～400 cm~(-1)范围内一维红外光谱;一维红外光谱通过数据变换获得二阶导数光谱;利用温度微扰获得二维红外光谱。分析一维红外光谱、二阶导数光谱、二维红外光谱获得三种石斛花茶区别。结果显示,三种石斛花茶的一维红外光谱非常相似,很难从外观上看出三者的区别。分析一维红外光谱吸收峰发现,霍山石斛花茶在1 398 cm~(-1)有特征峰,铁皮石斛花茶在1 542 cm~(-1)有特征峰,河南石斛花茶在1 610, 1 332,811, 703和603cm~(-1)等处有特征峰;二阶导数处理能明显的提高光谱分辨率、增加光谱灵敏度。三种石斛花茶在1 800～600cm~(-1)的二阶导数光谱上,可以观察到明显差异:在1 750～1 690 cm~(-1)区间,相对铁皮石斛与河南石斛,霍山石斛花茶二阶导数光谱呈明显"M"形;在1 140～1 080 cm~(-1)区间,霍山石斛与河南石斛二阶导数光谱呈"W"型,铁皮石斛呈不规则形;在1 000～930cm~(-1)区间,霍山石斛花茶二阶导数光谱为"M"形,铁皮石斛与河南石斛花茶呈"W"形;二维红外光谱显示,在1 230～1 130 cm~(-1)区间,霍山石斛有5个分别位于1 134, 1 155, 1 182, 1 196和1 211cm~(-1)的自动峰,铁皮石斛有2个分别位于1 186和1 210cm~(-1)的自动峰,河南石斛有3个自动峰,位于1 186, 1 197和1 209cm~(-1)。霍山石斛在1 230～1 130 cm~(-1)区间存在正相关峰(1 182和1 210cm~(-1))、正相关峰(1 135和1 181cm~(-1))、负相关峰(1 197, 1 155 cm~(-1)),而河南石斛和铁皮石斛在该区间没有明显的相关峰。根据一维、二阶导数和温度微扰二维红外光谱可以快速鉴别霍山石斛、铁皮石斛与河南石斛花茶。     

红黄鹅膏菌原亚种及其黄褐变种的傅里叶变换红外光谱鉴别

为了检验傅里叶变换红外光谱技术在变种的水平上鉴别大型真菌的能力,利用该技术对红黄鹅膏菌原亚种样品和红黄鹅膏菌黄褐变种样品作了光谱研究.结果显示它们的傅里叶变换红外光谱在整体上十分相似,仅在相对吸收强度上有微小差异.为了提高光谱灵敏度、放大差异,对它们的光谱做一阶和二阶导数处理并进行相关分析,发现红黄鹅膏菌黄褐变种和两个红黄鹅膏菌原亚种的二阶导数光谱差异十分明显,相关系数仅分别为0.254和0.356,而两个红黄鹅膏菌原亚种的二阶导数光谱较相似,相关系数为0.865.研究表明利用傅里叶变换红外光谱技术结合相关分析可以容易的把红黄鹅膏菌原亚种和红黄鹅膏菌黄褐变种区分开.     

基于小波变换的木材近红外光谱去噪研究

木材近红外光谱常常被一系列噪声所污染,影响光谱分析结果。为了提高近红外光谱分析精度,需要对光谱数据进行预处理。光谱导数可以消除光谱背景干扰和基线漂移等因素影响,提高光谱分辨率,但导数光谱在增强信号的同时,也使信号噪声得到增强。应用小波变换对杉木木材近红外一阶导数光谱进行去噪研究,分别采用9点平滑法、25点平滑法、非线性小波硬阈值和软阈值法、9点平滑+小波变换法和25点平滑+小波变换法对光谱数据进行去噪研究。结果显示, 小波变换能够有效去除导数光谱中的噪声信号,保留光谱中的有效信息,提高光谱信噪比,提高光谱的分析能力,在木材近红外光谱分析中具有很好的应用前景。     

不同产地茯苓皮药材红外光谱的识别

采用红外光谱、二阶导数光谱和二维相关红外光谱对大别山地区和云南省两大道地主产区的茯苓皮进行鉴别分析。结果表明,不同产地茯苓皮的红外光谱都有1 149,1 079和1 036cm-1等表征糖类成分的特征吸收峰,其中大别山产区(湖北省、安徽省)的茯苓皮中1 619,1 315和780cm-1等表征草酸钙的特征吸收峰比较显著,云南产区的茯苓皮中797,779,537和470cm-1等表征硅酸盐的特征吸收峰更加明显。比较450~1 650cm-1波数范围内的二阶导数红外光谱可知,两个产区茯苓皮所含糖类物质有所不同。在二维相关红外光谱中,不同产地茯苓皮所含糖类物质的差异更加直观显著。红外光谱法直观、简单、方便、快速,可以作为鉴别不同产地茯苓皮,诠释产地与药效之间关联性的一种有效准确的新方法。