如何根据ftir上的峰确定生成的顺反异构物质核磁峰

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&&FTIR的吸收峰强和谷峰强是怎么算的?
FTIR的吸收峰强和谷峰强是怎么算的?
例如我要算565和605cm-1吸收峰强之和与两峰之间590cm-1谷峰强之比值。是用实验生成的TXT文档里面的第二列的数值进行计算吗?拜托大家了我刚开始接触FTIR这个东西。
感谢回答!
可能我表达不清,我付上文献了,您帮忙看下?
图片1.png,
嗯,原位红外中也有类似的半定量分析,计算时,取峰对应的相对强度与谷对应的相对强度。
求你这篇文献!急用
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ATR%2fFTIR在界面领域的应用研究研究,界面,帮助,ATR,FTIR,应用,应用研究,反馈意见
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ATR%2fFTIR在界面领域的应用研究
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3秒自动关闭窗口基于FTIR法的食用油理化指标的快速检测研究
食用油在储藏加工过程中尤其是在高温煎炸时会发生氧化、聚合、裂解和水解等反应,生成一系列有毒有害的物质,使食用油的品质下降,产生不良气味,危害人体健康。所以,对食用油在储藏及煎炸过程中的品质控制显得尤为重要,因此如何准确快速的测定食用油卫生质量指标具有重要的意义。目前检测这些指标的标准方法费时、费力并且大量使用有机试剂,不适合实时,大批量的检测分析。然而傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析技术因其准确、快捷、无破坏性、环境友好的特点,在食品以及农产品的品质检测方面发挥着越来越重要的作用,并且表现出良好的应用前景。因此本文基于F...展开
食用油在储藏加工过程中尤其是在高温煎炸时会发生氧化、聚合、裂解和水解等反应,生成一系列有毒有害的物质,使食用油的品质下降,产生不良气味,危害人体健康。所以,对食用油在储藏及煎炸过程中的品质控制显得尤为重要,因此如何准确快速的测定食用油卫生质量指标具有重要的意义。目前检测这些指标的标准方法费时、费力并且大量使用有机试剂,不适合实时,大批量的检测分析。然而傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析技术因其准确、快捷、无破坏性、环境友好的特点,在食品以及农产品的品质检测方面发挥着越来越重要的作用,并且表现出良好的应用前景。因此本文基于FTIR法,结合化学计量反应和偏最小二乘法(PLS)在食用油酸值、过氧化值、总极性化合物含量的快速检测方面做了一系列相应的研究。  首先,本文利用苯酚钠和食用油中游离脂肪酸的化学计量反应,生成苯酚和对应的羧酸钠,通过分析酚盐在1588cm-1处的损失和羧酸盐在1569cm-1处的增加来测定酸值和游离脂肪酸的含量。对样品光谱做二阶导数处理,建立酚盐在1588cm-1处吸收峰高与酸值、羧酸盐在1569cm-1处的吸收峰高与游离脂肪酸含量的关系。所得到的标准曲线相关系数均大于0.997,线性关系良好;理论精度分别为±0.1441mgKOH/g和±0.0469%,精密度较高。实际精炼油样品及煎炸油样品的验证结果表明,FTIR法测定酸值和游离脂肪酸含量的总体误差分别为3.19%和3.38%,均小于5%。本方法克服了以前FTIR发的种种限制,为以后快速、准确分析食用油酸值和游离脂肪酸含量建立了基础。  接着,利用对甲苯磺酰异氰酸酯(TSI)与羟基类化合物的化学计量反应特性,结合傅里叶变换红外光谱法对食用油的过氧化值进行分析。通过测定TSI在2235cm-1处的吸收峰的减小来分析过氧化值。在修正水分对反应的影响后,得到的回归方程相关系数达到0.9995,理论精度为±0.g。线性关系良好,准确度较高。通过对模型的验证表明,FTIR法的准确度与重现性与标准方法相当。对不同种类精炼油的测定误差为2.36%,略优于煎炸油的测定误差。但总体误差为4.56%,小于5%,说明FTIR法对不同种类精炼油和煎炸油均有良好的适应性,可以用于大批量样品的过氧化值快速检测。  最后,本文研究了基于傅里叶转换红外光谱技术结合区间选择法在分析煎炸油总极性化合物含量上的应用,证实了ATR/FTIR波谱结合多变量分析法测定总极性化合物含量是可行的。通过研究波谱预处理方法和建模区间的选择,发现二阶导数处理得到的模型准确度最高,而采用区间偏最小二乘法可以得到更好的模型。其建模区间为cm-1、cm-1以及cm-1。模型的R2为0.9929,RMSEC和RMESP分别为0.93和1.16。准确性验证中,测定煎炸油总极性化合物含量的总体误差为3.11%,显示了模型优良的准确度、稳定性以及很好的适应性。  综上所述,本研究利用中红外光谱技术结合化学计量反应快速分析精炼油及煎炸油中的酸值、过氧化值以总极性化合物含量。研究结果显示,以上研究均得到了一定的成果,建立的新方法准确、快捷,可以用于食用油质量卫生指标的分析,为中红外光谱法在油脂检测中的应用提供了新的思路。收起
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&&8:00-11:30,13:00-17:00(工作日)四种红木抽提物的FTIR与GC--MS指纹图谱鉴别研究-共享资料网
四种红木抽提物的FTIR与GC--MS指纹图谱鉴别研究
Studyonthe FTIR and GC-MS Fingerprints Identification of Four Specices of Redwood Extractives byLUO ShaA thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree ofMasterof EngineeringWoodScience and TechnologyCentral South University of Forestry and Technology 498 Shaoshan South Road,Tianxin DistrictChangsha Hunan 4 1 0004,ER.CHINASupervisor ProfessorWUYiqiang,Researcher HUANG Jun June,2013 中南林业科技学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品,也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方 式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者虢、矽加I弓年6月弓日中南林业科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文 的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林 业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文。 本学位论文属于: 1、 保密口,在年解密后适用本授权书。 2、 不保密圈。 (请您在以上相应方框打“√’’)作者签名:亏爹导师签名:凄支殇灿侈年2,月弓日≯吖弓年厂月j日 摘要随着生活水平不断提高,人们回归自然和追求绿色环保的愿望也越来越强烈。 木材以其独有的视觉、触觉、听觉、环境友好等特性,广受人们青睐。正确认识 木材、了解木材性质是木质产品高效加工、木质资源高质利用的基础。传统的木 材分类与鉴别方法主要基于木材构造特征,准确可靠,但仍具有很大的局限性和 人为性,尤其是相似属种间木材难以快速准确辨别。近年来,木材化学分类法发 展迅速,已经开发出色谱、光谱和免疫学等技术用于植物物种识别。其中,指纹 图谱是国际公认的的有效手段之一。基于不同种类木材的抽提物化学成分和含量 具有一定的差异性与相似性,借用指纹图谱研究方法建立木材抽提物指纹图谱来 研究木材化学成分的整体信息,辅助鉴别同属/种木材具有重要意义。本文以大果 紫檀、交趾黄檀、微凹黄檀和卢氏黑黄檀四种红木为研究对象,利用傅里叶变换 红外光谱技术(FTIR)和气相色谱.质谱联用技术(GC.MS),对其有机溶剂抽提 物进行分析,利用统计方法分别建立各类木材FTIR及GC.MS指纹图谱,比较分 析这些木材抽提物指纹图谱,并结合木材构造特征探索了抽提物指纹图谱信息对 于木材分类与鉴别的作用。主要研究结论如下: (1)采用相关系数法分别对四种红木样品的FTIR及GC.MS图谱的相似程度 进行考察。结果表明,各树种样品的FTIR及GC.MS图谱具有良好的一致性和稳 定性,因此可以采用平均值法建立了四种红木有机溶剂抽提物FTIR和GC.MS指 纹图谱。 (2)FTIR指纹图谱解析结果表明:四种红木抽提物主要化学成分有酚类、醇 类、醚类、脂肪酸类、脂类、芳香族类和烃类化合物。FTIR指纹图谱比较研究表 明:四种红木FTIR指纹图谱主要差异集中在3700 cm-l~2800 cm。1和960cm-l~600 cm~、1500 cm-X~900cm。1这三个区域,依据这些差异可以将四个树种分别区分开。总体考察四种红木有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱的相似程度,结果表明:交趾黄 檀、微凹黄檀与卢氏黑黄檀3个树种的红外指纹图谱相似性较高,相关系数值均 达到0.8以上。其中,交趾黄檀与卢氏黑黄檀相似性最高。受实验条件限制很难 判断各化合物的具体物质,但可以通过FTIR指纹图谱反映出木材化学成分的异 同,进行木材树种分类与鉴别是完全可行的。 (3)GC.MS指纹图谱解析结果表明:四种红木抽提物的化学成分主要包括 树脂酸等萜(烯)类化合物,醇类、醛类、胺类、脂肪酸类、烃类、糖类等脂肪 族类化合物以及酚类、黄酮类等芳香族类化合物,建立的GC.MS指纹图谱基本能 反映红木抽提物的主要化学成分。比较这4种红木GC.MS指纹图谱以及鉴定出来 的化学成分可以得出:交趾黄檀、微凹黄檀与卢氏黑黄檀的化学成分相似,与大 果紫檀的差异较大。而交趾黄檀与卢氏黑黄檀的化学组成上相似性更高,其次是 与微凹黄檀接近。这与FTIR指纹图谱分析得出结果是一致的。因此可以通过 GC.MS指纹图谱反映出木材化学成分的异同,参照GC.MS进行木材树种分类与 鉴别是完全可行的。 (4)通过指纹图谱与构造特征在木材分类与鉴别效果上的比较研究,结果表 明,依据木材构造特征分类木材与依据图谱特征的分类存在相似性,但也有一定 差异性。原因可能是构造特征更多反映木材物理特征,而指纹图谱则是木材化学 分类的一种分析方法,它体现了木材的化学特性。指纹图谱可作为基于木材构造 特征的木材分类与鉴别方法的的补充和发展,从而更准确的认识木材树种。关键词:红木;抽提物;FTIR指纹图谱;GC.MS指纹图谱;木材分类与鉴别Ⅱ ABSTRACTWithand the improvement of living conditions,the expectation that returns to nature is growing.Due to outstanding performance of mechanicalgreen materialsstrength,visual,audition,touch sensation,and environment friendly,wood and its based products have being attracted increasingaattention.Wellunderstanding andidentification of wood species becomes utilization of wood.onfundamental procedure in the linkage of classification and identificationareConVentionally'woodprimarily basedits structural characteristics.Though being of highly accuracy,thetraditional identification still has several limitations caused by the operators,especially when detecting those in similar species.The rapid development of wood chemical classification has creatednumeroustechniques,includingarechromatography,the fourth mostspectroscopy,andimmunology.The wood extractives,whichcompositions except cellulose,hemicellulose,and lignin,contain significant chemicalgroups.Therefore,the fingerprints of wood extractivesarealternatives for woodidentification.In the present work,the chemical groups and composition of wood extractives from four species ofredwood(namelyP.macarocarpusKurz,D.cochinchinensis Pierre,D.retusa Hesml and D.10uvelii R.Viguier)were generated using Fourier Transform InfraredSpectroscopy(FTIR)andGas Chromatography―MassSpectrometry(GC-MS),respectively.Thewood extractives were extracted by organiconsolvents,and FTIR and GC/MS fingerprints were obtained basedthe statisticalanalysis.Incombination of structuraland anatomical characteristic,the potentialutilization of such fingerprints in identifying wood species was discussed.The main conclusionsare asfollows:to(1)The correlation coefficient method was usedof FTIR anddeterminethe reproducibilityGC-MS spectra obtained by scanning wood extractives from threearedifferent batches.The results show that the FTIR and GC-MS spectraof goodconsistency and stability.Therefore,the FTIR and GC-MS fingerprints of average values calculated from these three different batches of woodareestablished.(2)FTIR fingerprints show that the main chemical compositions of extractivesfrom these four species of redwoodaromatic and hydrocarbonarephenol,alcohol,ether,fatty acid,lipid, that the FTIR spectra iscompounds,which confirmⅢefficient in identifying wood composition.Further analysis of the FTIR fingerprints show that the differences in organic extractives from different species three spectra ranges atomicas aremajorlydisplayed in3700-2800,1 500-900,and 960-600 cm~,which correspond to phenols,alcohols,and hydrocarbons,respectively.Theseabsorptionareofcompoundsalso the main originates which result in different colors and odor.The spectra from various wood specices shows that FTIRarecorrelation between FTIRfingerprints of D.cochinchinensis Pierre,D.retusa Hesml and D.10uvelii R.Viguierhighly correlated,approaching correlation parameters morethan 0.8.The highestcorrelation exhibited between D.cochinchinensis Pierre and D.10uvelii R.Viguier wood. Though the exact chemical compositions still feasibletoanarenot able to identify,the FTIR spectra isdetectthemajorcompositionofwoodextractives,whichasconsequence isalternative in wood identification and classification.(3)GC-MS fingerprints show that the main chemical compositions of extractivesfrom these four species of redwoodareresin acids,aliphaticalcohols,aldehydes,amines,fatty acids,hydrocarbons,sugar,flavonoids and other aromatic which confirm that the GC-MS composition.The result D.10uvelii R.Viguierarecompounds,fingerprintsareefficientinidentification of woodshows that D.cochinchinensisPierre,D.retusa Hesml and of woodhighly correlated.While,the GC-MS fingerprint Kurzareextractives in P macarocarpus correlation displayssignificantly differed from others.The highestbetweenareD.cochinchinensis Pierre and D.10uvelii R.Viguier.The of providing suchGC-MSfingerprintscapableinformationastodifferwoodextractive from different species.Therefore,it is considered the identification and classification of wood specie.efficientapproach in(4)In comparison with traditional approach.identification and classification of wood specie,basedonthe chemical fingerprints,are highlyefficient.The difficultislargely resulted from chemical composition which is too complicated and complex to be well identified.Even though,the incorporation of traditional approach and chemicalfingerprints appearswhich is believedto bemore efficient in wood identification and classification,as oneof the useful approaches in the further study.Key words:Redwood;Extraetives;FTIRFingerprint;GC-MS Fingerprint;WoodClassifieation and IdentificarlonIV 目录摘要…………………………………………………………………………………IABSTRACT...............................................................................................................III1绪论………………………………………………………………………………11.1引言………………………………………………………………………….1 1.2木材抽提物研究进展……………………………………………………….2 1.2.1木材中的抽提物………………………………………………………2 1.2.2木材抽提物在木材分类与鉴别中的应用…………………………….2 1.3指纹图谱的研究进展……………………………………………………….3 1.3.1指纹图谱起源与概念…………………………………………………3 1.3.2指纹图谱的测定方法…………………………………………………3 1.3.3指纹图谱的建立的一般步骤………………………………………….6 1.3.4指纹图谱的分析方法…………………………………………………7 1.3.5指纹图谱在木材分类与鉴别中的应用……………………………….8 1.3.6指纹图谱研究展望……………………………………………………9 1.4本论文的研究目的与意义…………………………………………………..9 1.5本论文的研究内容…………………………………………………………..92四种红木FTIR指纹图谱鉴别研究………………………………………102.1引言…………………………………………………………………………10 2.2材料与方法…………………………………………………………………10 2.2.1实验材料……………………………………………………………..10 2.2.2实验仪器与设备……………………………………………………一1l 2.2.3实验方法……………………………………………………………一ll 2.3结果与分析…………………………………………………………………14 2.3.1木材抽提前后含量与颜色变化分析…………………………………14 2.3.2大果紫檀FTIR指纹图谱构建与解析………………………………16 2.3.3交趾黄檀FTIR指纹图谱构建与解析………………………………20 2.3.4微凹黄檀FTIR指纹图谱构建与解析………………………………23 2.3.5卢氏黑黄檀FTIR指纹图谱构建与解析……………………………27 2.3.6四种红木FTIR指纹图谱的比较……………………………………31 2.4小结…………………………………………………………………………………………………343四种红木抽提物GC.MS指纹图谱鉴别研究…………………………..373.1引言………………………………………………………………………………………………..37 3.2材料与方法…………………………………………………………………37 3.2.1实验样品及试剂……………………………………………………一37 3.2.2实验仪器与设备……………………………………………………一37 3.2.3实验方法………………………………………………………………38 3.3结果与分析…………………………………………………………………41 3.3.1大果紫檀GC-MS指纹图谱构建与解析……………………………41 3.3.2交趾黄檀GC.MS指纹图谱构建与解析……………………………44 3.3.3微凹黄檀GC.MS指纹图谱构建与解析……………………………48 3.3.4卢氏黑黄檀GC.MS指纹图谱构建与解析………………………….51 3.3.5四种红木GC.MS指纹图谱的比较…………………………………55 3.4小结………………………………………………………………………………………………..564指纹图谱与构造特征在木材分类效果的比较…………………………574.1四种红木构造特征及分类…………………………………………………57 4.2指纹图谱与构造特征在木材分类效果的比较…………………………….60 4.3小结…………………………………………………………………………………………………605结论及建议…………………………………………………………………….615.1结论………………………………………………………………………………………………..615.2下一步研究展望与建议……………………………………………………62参考文献……………………………………………………………………….63致谢…………………………………………………………………………………71攻读硕士学位期间主要学术成果…………………………………………731)参加项目课题………………………………………………………………73 2)发表论文……………………………………………………………………74 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究1绪论 1.1引言木材作为一种特殊的生物质材料,在农业生产、建筑、家具、装饰等方面都有广泛应用,在国民经济与工业生产中发挥着至关重要的作用。从人类祖先钻木取火到现在,木材的应用已有1万多年的历史。随着经济的高速发展,人们回归 自然的心态和追求绿色环保的愿望也越来越强烈,木材以其独有的视觉、触觉、 听觉、环境友好等特性,颇受人们的青睐。 不同种类木材性质也各不相同,正确认识木材,了解木材性质对木材生产加 工、合理高效利用、市场流通及科研考古都具有重要意义。目前,木材分类与鉴 别方法主要是传统的植物分类学和植物解剖学。此外还有计算机图像处理法以及 基于木材表面特征的研究【l。7】。传统分类法基于木材构造特征来定性判断,虽然直 观,但判断本身具有一定的模糊性和不准确性,在许多木材组织构造相似的树种, 尤其是同科同属的树种之间不容易区分,因此又具有很大的局限性。 植物化学分类学(Phytochemotaxonomg)是植物化学的一个分枝,是以植物 的化学成分及其生物合成途径为依据,结合经典分类学及有关学科,对植物进行 分类和记述的一门学科【8]。它从分子水平上来研究植物的分类和植物界的演化规 律【9】。目前,关于木材化学成分的研究主要在木质部纤维,木材抽提物的提纯及 叶子、种子或果实的化学组分分离等几个方面【l 01。尤其以木材抽提物为研究对象 的木材化学分类学,具有很好的研究前景。 木材抽提物是指使用极性或非极性溶剂、水蒸气或水可提取的物质【11|。有些 文献也将其定义为从木材中脱去除构成细胞壁的纤维素、半纤维素和木素之外的 一些低分子质量有机化合物的总称。木材抽提物包含有机化合物种类繁多,经鉴 定,目前就有700多种,但一般可将它们分为三大类:萜类化合物、脂肪族化合 物和酚类化合物[12-13】。不同科别木材的抽提物成分和含量具有明显的差别,而同 属种的木材,抽提物成分和含量往往具有一定的相似性【l41。因此,抽提物化学成 分和含量的这种差异性与相似性可以为木材分类提供科学理论依据和实际应用指 导。 随着科学的发展,在化学分类法中,已发展出色谱、光谱和免疫学等技术。 在植物中药研究里,指纹图谱是国际公认的的最有效手段之一。它可以从整体、 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究宏观和模糊的角度综合反映中药的各主要化学成分及其相对含量。木材抽提物成分复杂,具有和中药相似的“整体性"和“模糊性”【l 51。借用中药指纹图谱研究 方法建立木材抽提物指纹图谱来研究木材化学成分的整体信息,以期为木材的分 类与鉴别提供一些科学理论基础。1.2木材抽提物研究进展1.2.1木材中的抽提物木材中除纤维素、半纤维素及木质素等主要成分外,还含有其它少量组分。 木材抽提物是指用乙醇、苯、乙醚、丙酮等有机溶剂以及水抽提出来的物质的总 称,主要存在于树胶道、树脂道和薄壁细胞中。它们的形成原因及其复杂,其含 量及其化学组成也因树种、产地、部位、采伐季节、存放时间及抽提方法而不同。 经鉴定,木材抽提物主要含有其中包含鞣质、树脂、树胶、色素、芳香油、生物 碱、单宁、精油、脂肪、蜡、糖和淀粉等700多种化合物,其中一些成分是林产化 工、医药和轻化工等许多部门的重要原料,具有一定的经济价值。木材抽提物除 了影响木材本身材性以外,还影响着木材的加工工艺以及操作者的身体健康【l 61。1.2.2木材抽提物在木材分类与鉴别中的应用目前,国内外对于木材抽提物的研究主要在木材抽提物组分、木材抽提物与 木材加工利用及环境对木材抽提物影响等方面,将木材抽提物用于木材分类的研 究,国内外有过报道,但为数甚少[17-20】。例如:西部黄松主要含有0【,p.派烯和萜二烯的混合物,金牛松木材则主要含有90%.95%的正庚烷,因此可以利用它们所含精油的成分不同加以区别。西部白松与北美五叶松的丙酮提取液经纸色层分离 和显色后,前者主要显示桔黄色,后者则显示浅粉色,因此可以依据它们提取物 显色不同进行鉴别。再如,酚类化合物是木材中含量比较高的化合物,包括黄酮 类化合物、木酚素、革酚酮和芪类等。革酚酮是柏科的特有成分,因此可根据酚 类物质的特征来鉴别松属、桉属和金合欢属中的树种[21-22】。 随着木材化学分类学的不断发展,各国在这方面的研究也日益增多。我国地 大物博,林木资源是极为丰富的,树种的多样性为开展木材化学分类方面的研究 提供了丰富的对象。深入了解研究各种木材抽提物的组成、含量及特性对于木材 分类与鉴别具有实际意义。2 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究1.3指纹图谱的研究进展1.3.1指纹图谱起源与概念现代“指纹”鉴定起源于19世纪末20世纪初的法医学。已知每个人手指上 都有指纹,但人与人之间指纹特征是各不相同的,因此可以利用这种“惟一”性 来鉴定人。中药指纹图谱就是参考法医学“指纹鉴定”的概念,采用一定的分析 手段,得到能表示中药特性某类或数类成分的色谱或光谱的图谱。中药指纹图谱 作为一种整体的、宏观的、可量化的鉴别手段,是符合当前评价中药真实性、稳 定性和一致性的质量控制模式。整体性和模糊性是它的基本属性。指纹图谱应该 反映药材的完整面貌即整体性,但是由于植物药中化学成分存在天然潜在的不稳 定性,所以指纹图谱又具有模糊性‘23。24]。1.3.2指纹图谱的测定方法指纹图谱测定方法很多,常用的方法有:色谱法和光谱法。色谱法包括传统 的薄层色谱法(TLC)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、高效毛细 管电泳法(HPCE)和高速逆流色谱(HSCCC)等;光谱法包括紫外光谱法、红 外光谱法、X射线衍射法和近红外光谱法等;还有其它波谱方法,如核磁共振法、 质谱等。现阶段,TLC、HPLC和GC色谱技术,成为公认的三种常规的分析手段,是目前研究中药指纹图谱优先考虑的方法【21.3.2.1薄层色谱(TLC)指纹图谱51。薄层色谱(TLC)因其具有操作简单、快速可靠、适用范围广等优点成为常 用的测定指纹图谱的方法。它是利用中药各成分性质上的差异在薄层上分离后相 对位移值的不同进行鉴别的一种方法。TLC无论在中药材的提取、品种鉴别、含 量测定、成分研究还是在产品的稳定性测试方面,都能够提供形象直观的可见光 或荧光图像,并能配合色谱扫描或数码处理进一步得到不同层次轮廓图谱和相应 的积分数据【26l。目前,TLC作为主要的鉴别方法被收入到多国的植物药典里。如 美国草药典(AHP)广泛采用TLC作为美国市场上评价植物原药材质量的第一步 口7l。根据米氏方程提出的薄层色谱新型内标法的原理和公式,实现了内标法在薄 层色谱中的应用,使TLC可用于分析物的定量研究【2引。但由于TLC是一种开放 的色谱系统,外界因素影响较多,因此,重现性与精密度差,不能完全满足指纹 图谱研究的要求,所以目前有关薄层色谱指纹图谱的研究较少。 崔淑芬等【29J利用TLC指纹图谱对甘草药材的进行了研究,结果表明通过聚类 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究分析得到的甘草样品与正品甘草药材具有良好的相似性;得到的三维图谱可对不 同产地的甘草药材质量进行直观比较。以上研究说明TLC指纹图谱可用于甘草药 材的真伪鉴别和质量评价。谢培山等【30]建立了白芍总苷的TLC指纹图谱,结果表 明10批样品的TLC指纹图谱显示不同批次间产品有很高的相似性。周漩等【31]用 乙酸乙酯提取不同产地高良姜样品黄酮类有效成份并以薄层色谱法进行分离分析,建立其TLC特定指纹图谱;以薄层色谱扫描法对色谱图进行定量的扫描,结果用主成分分析法进行处理,并从整体上比较各特定指纹图谱的差异。研究表明 TLC指纹图谱可以有效对高良姜进行产地鉴别及质量评价。屈爱桃等f32]采用薄层 扫描法建立黄柏药材TLC指纹图谱,结果表明建立的方法具有简便、稳定和可重 复等特点,因此可用于黄柏药材的真伪鉴别及质量评价。高晓霞等【33】采集不同产 地何首乌药材,用薄层扫描法定量扫描三氯甲烷.甲醇.水和石油醚.乙酸乙醋.甲酸 两种展开系统中何首乌药材薄层色谱。结果得出两种展开系统共获得14个共有指 纹峰,建立的指纹峰峰高柱状图可直观反映何首乌药材质量。因此TLC指纹图谱 可快速有效地区别不同产地的何首乌,并评价其质量。 1.3.2.2高效液相色谱(HPLC)指纹图谱 高效液相色谱(HPLc)是在20世纪60年末,基于气相色谱的理论与实验方法而发展成的一种分离分析方法。它具有高速、高效、高灵敏度等特点,且不受样品挥发性和热稳定性的限制,大多数成分均可在高效液相色谱上进行分析检测, 因此成为指纹图谱中应用最广的一类。由于中药成分非常复杂,因此在选用高效 液相色谱法构建中药指纹图谱时,一般多采用梯度洗脱的方法,这样能够将中药 中的大多数成分分开,因而能更准确地反映中药的内在信息。尤其对成分差别较 细微的单味药材及成分较为复杂的复方制剂,其分离与鉴定能力远远优于同分离 原理的TLC。 翟为民等【34】采用HPLC法对西洋参、人参及三七药材指纹图谱进行了鉴别, 结果表明3种药材的皂苷类成分均得到很好的分离,说明HPLC指纹图谱可有效 的鉴别这三类药材。颜玉贞等【35]采用高效液相色谱法进行梯度洗脱,测定了西青 果与不同种类诃子的指纹图谱。周玉新等【36]以HPLC梯度洗脱法对三七原药材、 三七总皂苷提取物及三七总皂苷注射液进行了指纹图谱的研究,结果证明HPLC 法可操作性强及重复性均较好。张玉杰等【3 7】采用反相高效液相色谱法对不同产地 沙苑子进行了指纹图谱研究,结果发现不同产地的正品沙苑子指纹图谱差异很小, 而另外2种伪品则反映出完全不同的指纹图谱特征。游松等【3 8]采用HPLC法对银4 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究杏叶注射剂进行了指纹图谱研究,结果发现所有参数均符合国家食品药品监督管 理局关于中药注射剂的技术要求。邹忠梅等【3 9】采用HPLC梯度洗脱法建立了10 批芍药总苷样品HPLC指纹图谱,为科学评价及有效控制芍药的质量提供了可靠 有效的方法。侯陆星等[40]建立了蕨麻药材HPLC指纹图谱。结果证明此方法准确、 可靠,因此可以利用指纹图谱对蕨麻药材进行鉴定及质量评价。李越峰等【41]利用 HPLC方法,测定了21批白芍样品,21批白芍样品获得包括芍药苷在内的14个 共有峰,白芍的指纹图谱特征性及专属性强,可用于全面控制白芍的质量。研究 白芍的高效液相色谱指纹图谱,为科学评价及有效控制其质量提供了可靠方法。 黄平等【42J应用HPLC法对不同产地杜仲药材进行了指纹图谱研究,根据选择的色 谱条件测定了不同产地杜仲药材的指纹图谱。为控制杜仲药材的内在质量提供了 科学依据。 1.3.2.3气相色谱(GC)指纹图谱 气相色谱(GC)是一种柱色谱技术,具有操作简便、高效、高选择性、高灵 敏度等优点,主要用于中药中挥发或可转化为易挥发的液体或固体物质成分的指 纹图谱特征研究。它不仅可以分析有机物,也可以分析部分的无机物,具体应用 时多与质谱技术联用,即气相色谱.质谱联用技术(GC.MS)。一般使用质量型检 测器氢火焰离子化检测器(FID)。裂解气相色谱、反应气相色谱可以用来测定难 挥发性物质和热不稳定性物质。 凌大奎等[43]建立了砂仁、香附、当归、柴胡和苍术等挥发油成分的GC指纹 谱图,并利用GC.MS和GC.FTIR对各主要成分做出了定性鉴别。钱浩泉等【44J用 GC.MS联用的方法建立了道地药材高良姜及近缘植物挥发油成分的GC指纹图 谱,结果显示各自特有色谱构成相应品种指纹特征的唯一性。黄天来等【45J研究了 生姜所含挥发油成分的GC指纹图谱。结果表明生姜挥发油成分指纹图谱由5组峰群组成,各组峰群清晰可辨,分离度较好。该方法准确简单,为生姜的鉴别和质量评价提供了依据。金宏等【46]利用水蒸气蒸馏法提取小茴香挥发油,并通过GC 法建立小茴香挥发油的特征指纹图谱。所得10批次小茴香挥发油的指纹图谱相似 度都在O.90以上,符合国家药品监督管理局对中药指纹图谱的要求,建立的小茴 香挥发油的GC指纹图谱为其质量控制提供参考。何进等【47]用GC法测定了大蒜 挥发油,结果发现大蒜挥发油指纹图谱共有17个共有峰,精密度、稳定性及重现 性等均符合要求。大蒜挥发油指纹图谱测定方法简单、准确、可靠,能有效控制 大蒜挥发油质量。刘伟等【48】采用GC法建立了怀菊花挥发性成分的指纹图谱,共 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究确定了27个共有峰,为怀菊花的质量控制标准提供了有效的方法。 1.3.2.4红外光谱(IR和FT瓜)指纹图谱 近年来,由于红外光谱具有记录速度快、分辨率高、光通量大、偏振特性小 以及可以累计扫描多次再进行记录等优点,成为目前应用较广的指纹图谱测定方 法之一。该方法已应用于植物药材的质量控制、种类认定、热稳定性的实时原位跟踪‘493以及细菌的快速鉴别、发育监控和分类等方面。黄吴等‘501首次采用傅里叶变换红外光谱(FIIR)法对五加科、木兰科、桔梗科、豆科、樟科等科目中的典 型药用植物进行了系统研究,比较了各科植物的异同,讨论了相同植物不同药用 部位、不同采药时间对其红外谱图的影响。结合药典中关于药物主体有效成分的 记载,分析了各药用植物指纹图谱中主要成分的特征基团,对主要吸收峰进行了 指认。他们认为,在传统形态比较分类方法的基础上,FTIR可以成为一种快速有 效的化学分类学的补充方法。据有关报道表明,应用近红外和傅里叶变换拉曼技 术可以实现对人参等药用植物的产地的鉴别【5¨。1.3.3指纹图谱的建立的一般步骤1.3.3.1样品收集 实验收集的样品要有一定的代表性且数量越多越好。 1.3.3.2样品的制备 样品制备的基本原则是代表性和完整性。样品的制备必须保证能够充分地反 映出样品的基本特征,同时必须保证能够充分地反映出样品的基本特性。 1_3.3.3仪器条件的选取 仪器条件采用与样品适合的一些仪器条件进行测定。 1.3.3.4方法学考察 为考察实验分析方法的可靠性,分别从以下三个方面进行相应的考察。 1.3.3.4.1精密度实验 取同一份样品,连续测定5次,考察实验仪器的精密程度。对于光谱分析而 言,各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值要小于5%,各共有峰波数的相对标准 偏差RSD值要小于1%;对于色谱分析而言,计算得到的各共有色谱峰的相对保留时间和相对峰面积的相对标准偏差RSD值均要求小于3嘣52-53]。6 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究1.3.3.4.2稳定性实验 取同一份样品,每间隔一定时间测定(Oh,4h,8h,12h,24h)1次,一般 测定5次。对于光谱分析而言,各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值要小于5%, 各共有峰波数的相对标准偏差RSD值要小于1%;对于色谱分析而言,计算得到 的各共有色谱峰的相对保留时间和相对峰面积的相对标准偏差RSD值均要求小于3%。1.3.3.4.3重现性实验 取同一批样品5份,按样品的制备及测定方法,分别进行分析。对于光谱分 析而言,各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值要小于5%,各共有峰波数的相对 标准偏差RSD值要小于1%;对于色谱分析而言,计算得到的各共有色谱峰的相 对保留时间和相对峰面积的相对标准偏差RSD值均要求小于3%。 对于色谱分析而言,还有空白试验(溶剂试验)、线性试验(浓度范围)等。1.3.4指纹图谱的分析方法指纹图谱在测定的过程,由于人的主观因素做出不同判断,容易造成结果误 差。另外指纹图谱测定过程中容易受到各种因素的影响,包括操作因素和实验条 件的差异。为此需要对仪器分析数据进行处理。目前,指纹图谱的分析方法主要 有三大类:特征直观法、相似度分析和模式识别法【541。 1.3.4.1特征直观法 特征直观法,即对样品的指纹图谱各特征峰进行直接分析,这种基于视图上 的方法有强烈的主观性。一般指纹图谱的对比不会采用此法。 1.3.4.2相似度分析法 相似度分析方法有距离系数法、夹角余弦法、相关系数法、Nei系数法和改 进Nei系数法。常用的为相关系数法和夹角余弦法。 夹角余弦法是指纹图谱特征变量在变化模式上的相似性测度,可以提供样品 鉴别真伪相似性的信息‘551。相关系数多用于评价两个母体如两个不同产地药材之 问的相似性,也是从质上判断识别化学组成在含量比例上的差异,而对各特征变 量值上的变化不敏感。由于它测定的是样品问在特征变量变化模式上形状的相似 性,因此又称为形状测度‘5 61。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究1.3.4.3模式识别法 模式识别是用机器代替人对研究的事物进行描述、判断、分析和识别的一门技术。它的核心任务就是要识别出某个样本与哪一种模式(样本)相同或相近, 即在一定的度量和观测的基础上把待识别的模式划分到各自模式类中。在药学工作中,模式识别是根据物质所含的化学成分,利用IR、HPLC和GC-MS等测定方 法获得其化学数据,然后利用数学的思想和方法对该类数据进行特征提取,进而 对样品进行分析、判断【57J。 近年来,国内外许多学者都在探索能够准确客观评价中药质量的新方法,随 着计算机技术的发展,模式识别技术在众多的方法中脱颖而出,成为目前评价中 药质量,进行中药品种分类最科学有效的方法之一。它的几种常用技术,如聚类 分析法、判别分析法、主成分分析法及人工神经网络法等[58-76】。1.3.5指纹图谱在木材分类与鉴别中的应用目前,指纹图谱已经应用于中药材及烟酒等复杂成分鉴别的研究【77‘851。但在 木材分类与鉴别方面的研究为数甚少。SatoruT等【86J用红外光谱和马氏距离对木材进行分类,结果表明二阶导数光谱很适合用作判别分析,每类木材都能很好的鉴别出来。江泽慧等【87】对市场上的 18种假红木样本表面进行近红外光谱采集,并采用软独立建模分类(SIMC)和偏最小二乘判别分析(PLS.DA)进行建模,结果表明该方法可以很好的区分红木和假红木。胡爱华等【88]采用红外光谱技术研究了银杏、毛白杨和侧柏木材的红外指 纹图谱,并采用共有峰率和变异峰率双指标序列法对6个银杏无性系红外指纹图 谱进行了鉴别研究,结果表明:银杏、毛白杨与侧柏3个树种红外指纹图谱明显 不同,银杏木材的红外指纹图谱兼有阔叶和针叶树的特征,相对更接近于针叶树; 6个银杏无性系木材的红外指纹图谱差别明显,能够采用共有峰率和变异峰率双 指标序列法鉴别银杏不同无性系木材。李艳艳等【89】利用GC.FID方法采集了5种 18批次的红木样本的色谱数据,并进行色谱峰对齐和自标度化预处理,然后PCA 投影。12个建模样本被分成4类,与各样本已知的植物学分类一致。以所建立的 分类方法识别其余6个待鉴别样本,结果准确达到分离聚类。该方法利用现代分 析仪器和模式识别方法实现了对红木的分类和鉴别,为珍贵木材的化学分类鉴别 法提供理论依据。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究1.3.6指纹图谱研究展望指纹图谱的构建方法及解析方法多种多样,但仍然处于起步阶段,有待进一 步深入研究。除了继续完善现有色谱分析技术的应用外,联用技术也越来越多引 起研究者的重视,包括色谱和光谱的联用。如何更加充分地利用现有的分析技术, 采用多种方法建立多维的指纹图谱,再结合先进的计算机图谱解析技术以及化学 计量学研究,更多挖掘图谱信息,这应该是现阶段及今后的研究重点[90-92】。1.4本论文的研究目的与意义不同种类木材具有不同的性质,正确认识木材,了解木材性质对木材生产加 工和木材合理高效利用有着重要的指导意义。目前对于木材的分类与鉴别的方法 主要是依据木材构造特征进行树种鉴别,具有很大的局限性和人为性。随着科学 的发展,在木材化学分类法中,已发展出色谱、光谱和免疫学等技术,具有十分 广阔的应用前景。本文采用先进的傅里叶变换红外光谱及气相色谱.质谱分析技术 建立了木材的指纹图谱,通过研究分析指纹图谱特征来研究木材化学成分的整体 信息,以期为木材的分类与鉴别提供一种崭新的模式,尤其是将其应用在木材鉴 别方面,为木材的鉴别探索一条简捷有效的方法和补充。1.5本论文的研究内容本文研究的理论依据是木材抽提物化学成分和含量的相似性与差异性,这对 抽提物含量较多的树种的分类与鉴别具有更大的研究价值。红木是贵重家具及美 术工艺品的原料,具有很高的市场价值和实用价值,其抽提物的成分与含量也是 极其丰富的。因此本文以大果紫檀、交趾黄檀、微凹黄檀和卢氏黑黄檀四种红木 作为研究对象进行以下实验内容:(1)利用傅里叶变换红外光谱仪(FT瓜)对这四种红木有机溶剂抽提物及抽提前后木粉进行测定,结合统计学方法建立各红木树种的FTIR指纹图谱,通过观 察和比较各FTIR指纹图谱吸收峰特征,以期为木材化学分类与鉴别提供理论基础。 (2)利用气相色谱.质谱(GC.MS)联用技术,这四种红木样品的有机溶剂 抽提物进行测定,结合统计方法建立各树种GC.MS指纹图谱并对其特征成分进行 分析并作比较研究。 (3)通过指纹图谱与构造特征在木材分类与鉴别效果上的比较研究,以分 析将指纹图谱应用在木材分类与鉴别上的可行性。9 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究2四种红木FTIR指纹图谱鉴别研究2.1引言目前,人们开展的指纹图谱技术主要有色谱分析、光谱分析等方法。而红外光谱技术因其重现性好、操作快捷简便、成本低、能够反映样品总体信息、易于推广等优点成为理化鉴别的重要手段之一。在传统形态比较分类方法的基础上, 傅里叶变换红外光谱(FTIR)可以成为一种快速有效的化学分类学的补充方法。 红外光谱在官能团定性方面,是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的, 除光学异构外,没有两种化合物的红外光谱是完全相同的,具有高度的特征性。 在红外光谱中,分近红外、中红外和远红外区,其中4000cm-1-667cm‘1的中红外区是应用最为广泛的光谱区。依据官能团分布特点,一般将中红外区分为基团区 和指纹区。特征的官能团具有特定的吸收峰,但是由于受质量效应、电子效应、 空间效应、氢键、振动偶合等因素的影响,官能团表现的是一个波数吸收区间段。 因此,在解析红外光谱图时,首先要检查4000 cm-l~1300 cm‘1和900cm-1-650 cmJ这两个重要的区域,在这两个区域,重要的官能团都会出现,在检查这两个区域 时,还应该考虑上述因素的影响,某些官能团区域被弱化或者偏移重叠而被忽视。 光谱的1300cm-l~900cm。1的部分被称为“指纹区”,当对照其它区域内的吸收谱带来解析谱图时,此区域通常是有用的。木材的红外光谱是极其复杂的,多数吸 收峰都存在严重的重叠,因此木材红外光谱的解析比低分子有机化合物困难很多。 在确定每个官能团存在时,应尽可能多的检查光谱的其它部分来确认,更不要直 接系统的分析谱图,而要通过一定的特征吸收来判断某些官能团的存在与否[93。941。 本章实验以四种红木为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对红 木有机溶剂抽提物及抽提前后木粉进行测定,结合统计学方法建立各红木树种的 FTIR指纹图谱,通过观察和比较各指纹图谱的吸收峰特征,以期为木材化学分类 与鉴别提供理论基础。因为抽提物化学成分多而复杂,尤其在提取过程中会因萃 取时间长等环境原因发生变质【951,所以谱图解析过程存在一定的误差。2.2材料与方法2.2.1实验材料 试材:由上海市木材产品质量监督检验站(上海木材工业研究所)提供的4lO 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究种红木标本,每种来自3个不同批次,每个批次1块,共计12个样本(见表2.1)。表2.1红木样本Table 2。1 The list ofredwood samples化学试剂:苯(Benzene),分析纯AR,C6H6含量>99.9%,长沙湘科精细化 工厂;无水乙醇(Ethan01),分析纯AR,CH3CH20H含量>99.7%,密度 0.789-0.7919/ml,湖南汇虹试剂有限公司:溴化钾(KBr),光谱纯,山西南山汇 丰科贸有限公司;超纯水。2.2.2实验仪器与设备电热鼓风干燥箱,101.0AB,电热功率4 kW,温度范围50.250℃,额定功率50+l Hz,天津市泰斯特仪器有限公司。真空干燥箱,DZF.300,加温功率300W,调温范围50.150℃,使用电压 220V/50Hz,北京恒丰长伟科技有限公司。 微型植物试样粉碎机,FZl02,粉碎室内径102mm,转速1400转/分,北京 永光明医疗仪器厂。 傅里叶变换红外光谱仪,IRAffinity.1,日本SHIMADU公司。 分析电子天平,CP214,量程2109,精度0.00019,奥豪斯仪器(上海)有限 公司。 实验室超纯水器,P20.W,湖南科尔顿水务有限公司。 其它仪器:容量150mL索氏抽提器,恒温水浴锅,称量瓶,量筒,定性滤纸, 木粉筛,手锯等。2.2.3实验方法2。2.3.1有机溶剂抽提方法 据资料显示,抽提物组分和抽提得率往往因抽提溶液的不同而不同。在大多 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究数情况下,使用极性和非极性溶剂的混合溶液时,木材抽提物得率最高。有相关 研究表明,苯和乙醇能够脱除原料中大部分抽出物,而且实验结果的重复性很高 【961。因此在本实验中选取苯和乙醇混合液作为木材有机溶剂,测定方法参照国家 标准‘97。99】并根据实验需要做适当调整。 (1)试样的制备 将这12个木材样本用手锯锯成木条,气干后分别置于微型植物试样粉碎机中磨成细末。过木粉筛,筛选出能通过40目而不能通过60目筛的细末。然后置于103+2。C烘箱中烘4dx时,将称量瓶移入干燥器中,冷却半小时称量,而后将称量瓶再 移入烘箱,继续烘1h,冷却称量,如此重复,直至质量恒定至绝干为止。然后将 木粉贮存于具有磨砂玻璃塞的广口瓶中,备分析使用。 (2)有机溶剂抽提物含量的测定方法 先将2体积的苯及1体积的无水乙醇混合均匀配制成苯.乙醇混合液,备用。 精确称取3+0.29(称准至0.00019)已备好的绝干木粉,用苯.乙醇混合液抽提l~2h 的定性滤纸包好。放入索氏抽提器中,加入不少于l 50mL苯.乙醇混合液使超过 其溢流水平,并多加20mL左右,装上冷凝器,连接抽提器,放入恒温水浴锅中, 打开冷却水,调节水浴锅温度为90。C,如此抽提8h。抽提完毕后,用夹子小心地 从抽提器中取出盛有试样的纸包,然后将冷凝器重新和抽提器连接,蒸发至抽提 底瓶中的抽提液约为30mL为止,以此来回收一部分有机溶剂。 取下底瓶,将其内容物移入已烘干恒重的称量瓶中,并用少量的抽提用的有 机溶剂漂洗底瓶3 ̄4次,洗液亦应倾入称量瓶中,将称量瓶置于水浴上,小心地 加热以蒸去多余的溶剂。最后擦净称量瓶外部置入烘箱,于103+2 0C烘5h后称重。 有机溶剂抽提物含量X(%)计算公式如下:x:竺!:竺!×100m2(1)式中:m0一空称量瓶的质量(g) m1一称量瓶加烘干后的抽出物质量(g) m2一绝干木粉的质量(g)同时进行平行测定,平行实验取2次。取其算术平均值作为测定结果。要求准 确到小数点后第二位,两次测定计算值间相差不应超过0.20%。2.2.3.2FTIR仪器工作参数12 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究IRAffinity-l傅里叶变换红外光谱仪工作参数:DTGS探测器,波数范围4000cm-1~400cm~,光谱仪分辨率4cm~,扫描次数累计30次。图2.1Figure2.1IRAffinity-I傅里叶变换红外光谱仪IRAffinity一1 Fourier Transform Infrared Spectrometer2.2.3.3红外光谱采集实验 先将溴化钾研成细粉后,置于120。C的烘箱中干燥4h,然后置于干燥器中保 存备用。将所有抽提前后的木粉过200目筛,放入真空干燥箱以40。C的温度干燥 24h。干燥除去样品所有水分后分别与溴化钾以l:100的比例在玛瑙研钵中研磨均 匀,在80KN压力下保持30s压制成片,取出压片分别放置在红外光谱仪样品光 路中,实时扣除KBr空白片背景,在4000 外光谱图。 2.2.3.4红外光谱分析方法学考察 为考察红外光谱分析实验的可靠性,以大果紫檀1.1为供试品,按照2.2.3.3 的实验方法,分别对仪器的精密度,实验分析方法的稳定性和重现性进行相应的 考察。 2.2.3.4.1精密度实验 取同一份大果紫檀1.1供试品平行测定5次红外光谱图。测定各共有峰峰高 和各共有峰波数的相对标准偏差RSD值,探讨其仪器分析条件的精密度。实验结 果表明:各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值均小于0.45%,各共有峰波数的相 对标准偏差RSD值均小于0.065%,符合相关规定,说明本实验仪器具有较好的 精密度。 2.2.3.4.2稳定性实验 取同一份大果紫檀1.1供试品分别在不同时间Oh,4h,8h,16h,24h测定5 次红外光谱图。测定各共有峰峰高和各共有峰波数的相对标准偏差RSD值,探讨cm-1_400cm。范围内测定所有样品红 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究其实验分析方法稳定性。实验结果表明:各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值均 小于4.6%,各共有峰波数的相对标准偏差RSD值均小于O.05%,符合相关规定, 说明本实验分析方法稳定性较好。 2.2.3.4.3重现性实验 取同一份大果紫檀1.1供试品连续压片5次测定红外光谱图。测定各共有峰 峰高和各共有峰波数的相对标准偏差RSD值,探讨实验分析方法的重现性。实验 结果表明:各共有峰峰高的相对标准偏差RSD值均小于4.8%,各共有峰波数的 相对标准偏差RSD值均小于O.1%,符合相关规定,说明本实验分析方法具有较 好的重现性。 2.2.3.5数据分析方法 化学模式识别中常用相关系数来表示相似性。相关系数除了用距离表示以外, 也可以用相关系数值里表征。 国家药典委员会推荐采用相关系数来表征红外图谱间的相似度[1001,相关系数 越接近1,两指纹图谱相似程度越大,相关系数R,的计算公式为:圭G膻一i)七=lR,,J=(2)Ru:两红外图谱相关系数;‰:红外图谱1的第k个峰的透过率值;‰:红外图谱2的第k个峰的透过率值:i:红外图谱1的所有峰的透过率的平均值;x,:红外图谱2的所有峰的透过率的平均值;尸;指纹图谱峰的总数。2.3结果与分析 2.3.1木材抽提前后含量与颜色变化分析木材样品经有机溶剂抽提后,沏0定其抽提物的含量X(%)如表2.2所示。结 果表明:木材经有机溶剂抽提实验后,质量减少分布在12.76%.24.91%。同一树 种不同批次的木材抽提物质量变化不大,但不同树种木材的抽提物含量具有明显 的差别,其中卢氏黑黄檀4.1~4.3(俗称“大叶紫檀”)抽提物含量最高。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTlR与GC.MS指纹图谱鉴别研究表2.2四种红木有机溶剂抽提物含量Table 2.2 Content of four species of redwood organic solvent extractives样品编号含量/%样品编号 弘l 扣2 弘3 舢l 舢2 舡3含量/%列 ¨加 "” % 幻 舛M 如 M 叭将抽提前后的木粉颜色变化作对比,如图2.2所示:经有机溶剂抽提完后, 木材颜色发生了的变化,木粉颜色均变浅,这是因为酚类化合物是影响木材颜色 的主要化学成分,而本实验用到的有机溶剂为苯.乙醇混合液,它除了能抽出原料 中所含的树脂、蜡和脂肪,还可以抽出一些单宁及色素等物质【14,101l,而这类物质 大部分均属于酚类化合物。因此木材经抽提实验后,大量酚类化合物被有机溶剂 抽出,颜色也就随之变浅。(a)大果紫檀(b)交趾黄檀(c)微凹黄檀图2.2Figure2.2(d)卢氏黑黄檀四种红木抽提前后颜色变化图Color variation of four species ofredwood before and after extraction 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究2.3.2大果紫檀FTIR指纹图谱构建与解析2.3.2.1不同批次大果紫檀FTIR图谱的相似性考察 将3个不同批次的大果紫檀的抽提前后木粉及有机溶剂抽提物的FTIR图谱分 别求平均图谱,以此作为对照模板,按2.2.3.4数据分析方法计算各图谱的整体相 似性,分析结果如表2.3所示。在进行相似度计算时通常先要进行谱峰匹配,然 后以各谱峰的强度或面积为比较对象,因此相似度的大小可以体现出样品间化学 成分和含量的差异情况。对于本章实验所有样品的FTIR图谱,吸收峰的强度与位 置不仅与化学键类型有关,还反映了木材的结构特点。在对图谱进行谱峰匹配会 人为造成吸收峰信息的缺失,使得计算结果的准确性和可信度降低,不利于相似 样品间的比较。因此本章实验采用全谱分析法【102]。 由表2.3可知,3个不同批次的大果紫檀样品无论是抽提前后木粉还是有机溶 剂抽提物,其FTIR图谱的相关系数值均在0.97以上,说明不同批次的大果紫檀 样品FTIR图谱相似程度很高。表2.3不同批次大果紫檀FTIR图谱相关系数值Table 2.3 Correlation coefficient ofthe FTIR spectrograms ofthe samples from different batch numbers of P.macarocarpus Kurz2.3.2.2大果紫檀FTIR指纹图谱的建立 由相似性结果可以看出,3个不同批次的大果紫檀样品FTIR图谱相似程度很 高,图谱一致性良好。因此可以采用平均值法建立大果紫檀的共有模式,并将该 共有模式做为大果紫檀的FTIR指纹图谱。图2.3是大果紫檀抽提前后木粉FTIR 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究指纹图谱,图2.4是大果紫檀有机溶剂抽提物的FTIR指纹图谱。025020015一Eo.b厂1)s£C 3 ∞c)010DL-C ∞ o005D 《‘力000.0 05―0.10 4000 3500 3000 2500 2000 1 500 1 000 500Wave number(cm。)图2.3Figure2.3大果紫檀抽提前后FTIR指纹图谱FTIR fingerprint of P.macarocarpus Kurz before and after extraction01 501 00 050 00.0 05一Eo.a厂]一∞兰c丁mQc∞1.Jo∞D《.O 10.O 1 5 400035003000250020001 5001000500Wave number(cm。1)图2.4Figure2.4大果紫檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱FTIR fingerprint of P.macarocarpus Kurz organic solvent extractives17 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究2.3.2.3大果紫檀FTIR指纹图谱解析 以木材有机溶剂抽提物及抽提前后的木粉为研究对象采集红外光谱。因为抽 提物的含量仅仅占木材的12.76%.24.91%,因此,抽提物的吸收峰会受木材三大 素(纤维素、半纤维素和木质素)很大程度的干扰。因此本实验研究抽提实验前 后的木粉,通过比较分析来判定抽提物的性质。因为抽提实验过程不可能在不破 坏三大素的前提下将抽提物全部抽提出来,所以,实验结果存在一定误差。 根据有机化合物红外光谱范围与官能团之间的关系,对大果紫檀红外指纹图 谱进行解析,结果如表2.4所示。表2.4大果紫檀抽提前后FTIR指纹图谱分析结果Table 2.4 Analytical results ofFTIR fingerprint ofP.macarocarpus Kurz before and after extraction 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究由图2.4可以看出,在波数1600 cm。1以下区域的波谱解析非常困难,这些区 域几乎所有吸收带都是由各种振动方式叠加产生的复合吸收带。 查阅相关文献【94,103?…】可知:纤维素特征吸收峰在2900cm~,1 425 cm~,1 370cm。1和895 cm。1处均未发生明显峰位变化,但吸收强度均有所减小,表明纤维素 被少量水解;半纤维素的特征吸收峰在1370 cm‘1处吸收强度有明显的减弱,表明 半纤维素部分被水解;木质素特征吸收峰在1735cm~、1600 cm~、1 367 cm~、1510cm~、1462 cm~、1425 cm一、1329 cm~、1266 cm~、1227 cm~、1033 cm卅和817 cm‘1处均未发生明显变动,但在1600cm~、1367 cm~、1266cm叫和817 cm叫处的吸收强度稍有减弱,表明木质素经抽提实验后部分被水解。酚类化合物特征吸收峰 出现在3360 cm。1处,吸光度明显降低,表明酚类化合物被有机溶剂大量抽提出来。 而酚类化合物是影响木材颜色的主要成分,这也进一步解释了木材经有机溶剂抽 提实验后颜色变浅的原因。 大果紫檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱分析结果如表2.5所示。表2.5大果紫檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱分析结果Table 2.5 Analytical results of FTIR fingerprint of P.macarocarpus Kurz organic solvent extractives由图2.4及表2.5所示,大果紫檀有机溶剂抽提物的吸收峰主要集中在3700cm-1-3000 cm~、3000 cm-l~2800 cm一1及1 690 cm-1~970cm一1这几个波数段,对应的主要化学成分是酚类、醇类、醚类、脂肪酸、脂类、烃类及芳香族类化合物。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究2.3.3交趾黄檀FTIR指纹图谱构建与解析2.3.3.1不同批次交趾黄檀FTIR图谱的相似性考察 将不同批次的交趾黄檀有机溶剂抽提物和抽提前后的木粉FTIR图谱分别求 平均图谱,考察各图谱的整体相似性,分析结果如表2.6所示。由表2.6可知,不 同批次的交趾黄檀样品无论是有机溶剂抽提物还是抽提前后木材的FTIR图谱相 关系数值均在0.95以上,说明不同批次的交趾黄檀样品FTIR图谱相似程度很高。表2.6不同批次交趾黄檀FTIR图谱相关系数值Table 2.6 Correlation coefficient ofthe FTIR spectrograms ofthe samples from different batch numbers of D.cochinchinensis Pierre样品分类样品编号相关系数值O%眄 的" 眄" %盯 %叻 盼" 眄叭 %铝 %"抽提实验前木粉OOO抽提实验后木粉OOO有机溶剂抽出物OO2.3.3.2.交趾黄檀FTIR指纹图谱的建立 由相似性结果可以看出,3个不同批次的交趾黄檀样品FTIR图谱相似程度很 高,图谱一致性良好。因此可以采用平均值法建立交趾黄檀的共有模式,并将该 共有模式做为交趾黄檀的FTIR指纹图谱。图2.5是交趾黄檀抽提前后的FTIR指 纹图谱,图2.6是交趾黄檀有机溶剂抽提物的FTIR指纹图谱。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究0 200 15O 100 050 00一Eu。d厂]一∞兰c丁mo亡∞七o∞D<一O 05.010―015 4000 3500 3000 2500 2000 1 500 1 000 500Wave number(cm。1) 图2.5Figure2.5交趾黄檀抽提前后FTlR指纹图谱FTIR fingerprint ofD.cochinchinensis Pierre before and after extraction015010一EQ.Ⅱ、-1一∞皇亡3005000o 亡叮DLo∞D《.O 05.O 10 4000 3500 3000 2500 2000 1 500 1 000 500Wave number(cm“)图2.6交趾黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱Figure2.6 FTIR fingerprint ofD.cochinchinensis Pierre organic solvent extractives2.3.3.3交趾黄檀FTIR指纹图谱解析 交趾黄檀FTlR指纹图谱解析结果如表2.7所示。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究表2.7交趾黄檀抽提前后红外指纹图谱分析结果Table 2.7 Analytical results ofFTIR fingerprint ofD.cochinchinensis Pierre before and after extraction由图2.5及表2.7可知:抽提前后红外光谱吸收峰强度相差较大,这说明木材 的化学物质被大量抽提出来。经抽提实验后纤维素特征吸收峰在2900cm~,1370cm一和895 cm。均未发生明显峰位变化,但吸收强度均有所减弱,表明纤维素被少量水解;半纤维素的特征吸收峰在1370cm~,1205cm。和1030 cm‘1处吸收强cm~、1 510度有明显的减弱,表明半纤维素部分被水解;木质素特征吸收峰在1735cm~、1462 cm~、1329 cm~、1266 cm叫和1030cm叫处均未发生明显峰位变动,但在1600 cm。1和835 cm一处吸收峰几乎消失,表明木质素经抽提实验后部分被水 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究解。酚类化合物特征吸收峰3340 cm‘1处吸光度明显降低,表明酚类化合物被有机 溶剂大量抽提出来。同样,烃类化合物特征吸收峰在2350 cm。和754 cm。1处吸收 峰消失,说明烃类化合物在抽提实验中被大量抽提出来 交趾黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱分析结果如表2.8所示。表2.8交趾黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱分析结果Table 2.8 Analytical results of FTIR fingerprint of D。cochinchinensis Pierre organic solvent extractives由图2.6和表2.8所示,抽提物的吸收峰主要集中在3700cm-1~970 cm‘1及960 cm-1~600cm-l~3000 cm~、1690cm‘1这几个波数段,对应的主要化学成分是酚类、醇类、醚类、脂肪酸、脂类、芳香族类和烃类化合物。其中含有的烃类化合物种 类很多,这类物质是影响木材气味的主要化学成分。交趾黄檀属于红酸枝类木材, 这类木材大多数都有酸香气味,这与红外光谱检测出来的结果是一致的。 综合以上结论,交趾黄檀有机溶剂抽提物的主要成分是酚类、醇类、醚类、 脂肪酸、脂类、芳香族类和烃类化合物。2.3.4微凹黄檀FTIR指纹图谱构建与解析2.3.4.1不同批次微凹黄檀FTIR图谱的相似性考察 现将3个不同批次的微凹黄檀有机溶剂抽提物和抽提前后的木粉样品的FTIR 图谱求平均图谱,考察各图谱的整体相似程度,分析结果如表2.9所示。由表2.9 可知,3个不同批次的微凹黄檀样品有机溶剂抽提物和抽提前后木材FTIR图谱相 关系数值均在0.93以上,说明不同批次的微凹黄檀样品FTIR图谱相似程度很高。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究表2.9不同批次微凹黄檀FTIR图谱相关系数值Table 2.9 Correlation coefficient ofthe FTIR spectrograms ofthe samples from different batch numbers of D.retusa Hesml样品分类样品编号3一l相关系数值0.9889抽提实验前木粉3-20.99553-30.99793-l0.9887抽提实验后木粉3-20.98993-30.99373-10.930l有机溶剂抽出物3.20.93483-30.94752.3.4.2微凹黄檀FTIR指纹图谱的建立 以平均值法建立微凹黄檀的共有模式,并以这个共有模式做为微凹黄檀的 FTIR指纹图谱。图2.7是微凹黄檀抽提前后的FTIR指纹图谱,图2.8是微凹黄檀 有机溶剂抽提物的FTIR指纹图谱。0 2001 5O1 00 050 00一【.亡o.a,1一卫 c3∞oc毋D_Jo∞D《.0 05.0 1 0400035003000250020001 5001000500Wave number(cm‘1)图2.7微凹黄檀抽提前后FTIR指纹图谱Figure2.7 FTIR fingerprint ofD.retusa Hesml before and after extraction24
硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC-MS指纹图谱鉴别研究由图2.7及表2.10可知:抽提实验前后,红外光谱的吸收峰强度相差较大, 说明木材的化学物质被大量抽提出来。纤维素特征吸收峰在2900cm~,1 370 cm一和895 cm。1处均未发生明显变化,但吸收强度均有所减弱,表明纤维素化学成分 基本没有变化但被少量水解;半纤维素的特征吸收峰在13701033 cm~,1227cm。1和cm。1处吸收强度有明显的减弱,表明半纤维素部分被水解;木质素特征吸收cm一、1 600 cm~、1 510 cm一、1462 cm~、1 329 cm一、l 266 cm~、1 126 cm~、峰在1 7351033 cm。1和835cm。1处均未发生明显变动,尤其在1266 cm。1处吸收强度有很减弱明显,表明木质素经抽提实验后部分被水解。 微凹黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱解析结果如表2.1l所示。表2.1l微凹黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱分析结果Table 2.1 1 Analytical results ofFTIR fingerprint ofD.retusa Hesml organic solvent extractives 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究由图2.8和表2.1 l所示,微凹黄檀有机溶剂抽提物的吸收峰主要集中在3600cm叫~3000 cm一、1 690 cm一~970 cm。1及960 cmJ-600cm。1这几个波数段,对应的主要化学成分是酚类、醇类、醚类、脂肪酸、脂类、芳香族类和烃类化合物。微 凹黄檀同交趾黄檀一样,同属于黄檀属红酸枝类木材,因此,从图谱外形来看, 两者比较相似。2.3.5卢氏黑黄檀FTIR指纹图谱构建与解析2.3.5.1不同批次卢氏黑黄檀FTIR图谱的相似性考察 现将3个不同批次的卢氏黑黄檀有机溶剂抽提物和抽提前后的木粉样品求平 均图谱,计算各图谱的整体相似程度,分析结果如表2.12所示。由表2.12可知: 不同批次的卢氏黑黄檀样品有机溶剂抽提物和抽提前后木材FTIR图谱的相关系 数值均在0.97以上,说明不同批次的卢氏黑黄檀样品FTIR图谱相似程度非常高。表2.12不同批次卢氏黑黄檀FTIR图谱相关系数值Table 2.12 Correlation coefficient ofthe FTIR spectrograms ofthe samples from different batch numbers of D.10uvelii R.Viguier 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究2.3.5.2卢氏黑黄檀FTIR指纹图谱的建立 以平均值法建立卢氏黑黄檀的共有模式,并以这个共有模式做为卢氏黑黄檀 的FTIR指纹图谱。图2.9是卢氏黑黄檀抽提实验前后的FTIR指纹图谱,图2.10 是卢氏黑黄檀有机溶剂抽提物的FTIR指纹图谱。0 10 0 08 0 06 0 04 0 02 0 00―0 02 .0 04 .0 06―Eo.厂]一∞兰c丁∞oc佰D-losq《.0 08 .0 10 .O 1 2 ―0 14 4000 3500 3000 2500 2000 1 500 1 000 500Wave number(cm’1) 图2.9卢氏黑黄檀抽提前后FTIR指纹图谱Figure2.9 FTIR fingerprint of D.10uvelii R.Viguier before and after extraction015010一Eo.a厂]~∞兰c30 050 00o c母o.Io∞o《―0 05.0 10 400035003000250020001 5001000500Wave number(cm‘1)图2.10卢氏黑黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱Figure2.10 FTIR fingerprint ofD.10uveli R.Viguier organic solvent extractives 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究2.3.5.3卢氏黑黄檀FTIR指纹图谱解析 卢氏黑黄檀FTIR指纹图谱解析结果如表2.1 3所示。表2.13卢氏黑黄檀抽提前后FTIR指纹图谱分析结果Table 2.13 The analytical results ofFTIR fingerprint ofD.10uvelii R.Viguier before and after extraction由图2.9及表2。1 3可知:抽提前后红外光谱的吸收峰强度相差较大,说明木 材的化学物质被大量抽提出来。抽提实验后,纤维素特征吸收峰在2900cm~,1 370cm。和895 cm’1处均未发生明显变化,但吸收强度均有所减小,表明纤维素化学 硕士学位论文四种红木抽提物的FT取与GC.MS指纹图谱鉴别研究成分基本没有变化且被少量水解:半纤维素的特征吸收峰在l 3701227 cm。1和1033cm一,11 60 cm~,cm‘1处吸收未发生明显变化,但在1370 cm_处强度有明显的减cm~、1600 cm~、1 510弱,表明半纤维素部分被水解;木质素特征吸收峰在1735cm~、1462 cm~、1329 cm~、1266 cm~、1033cm。1和835 cm一处均未发生明显变动,在835 cm’1处吸收强度减弱明显,表明木质素经抽提实验后部分被水解。 烃类化合物756 cm。1处吸收峰消失,说明烃类化合物在抽提实验中被部分抽 提出来,且化学成分发生变化。 卢氏黑黄檀有机溶剂抽提物FTIR指纹图谱解析结果如表2.14所示。表2.14卢氏黑黄檀有机溶剂抽出物红外指纹图谱分析结果Table 2.14 Analytical results ofFTIR fingerprint ofD.10uvelii R.Viguier organic solvent extractives由图2.10和表2.14所示,卢氏黑黄檀有机溶剂抽提物的吸收峰主要集中在3000 cm-l~2800 cm~、l 690 cm一~l 000 cm’1及960 cm-1~600cm‘1这几个波数段,对应的主要化学成分是酚类、醇类、脂肪酸、醚类、脂类、芳香族类和烃类化合物。 硕士学位论文四种红木抽提物的FTIR与GC.MS指纹图谱鉴别研究2.3.6四种红木FTIR指纹图谱的比较2.3.6.1四种红木抽提前后FTIR指纹图谱比较一Eu.a厂]一∞=c3①uc∞DLo∞D《Wave number(cm-1)图2.1lFigure2.1 1四种红木抽提前FTlR指纹图谱FTIR fingerprint offour species ofredwood before extraction四种红木抽提实验前的FTIR指纹图谱特征比较如图2.11所示。在3700cm-I-3000cm一的区域里,四种红木均出现有一个宽强峰,这是属于纤维素以及小分子水、酚、醇和羧酸中羟基(一OH)的伸缩振动吸收。四种红木在该区域的吸 收峰峰形及位置基本相近,只是吸收峰的强度不同,这与对应化学物质的含量不 同有关。在3700cml~3000cm。1的区域里,四种红木均有一个宽的小肩峰,这属于木质素和综纤维素(纤维素和半纤维素的总称)中甲基、亚甲基和次甲基的C―H 伸缩振动吸收峰。四个树种在这一区域吸收峰形相似,无明显差异,但吸收峰的 强度不同,这是由于木材中三大素含量不同造成的。在2358 cm一处是烃类化合物 中C=C偏离对称中心产生的吸收峰,交趾黄檀、微凹黄檀和卢氏黑黄檀均有相似 的小尖峰,而大果紫檀在此处无吸收峰。四种红木在1735cm~、1600 cm~、1510cm~、1 462 cm~、1 42

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