六種桂花的傅里葉變換紅外光譜快速鑒別

胡宗智+趙小蓉+孫小華+吳敏+萬(wàn)皓

摘要：采用傅里葉變換紅外光譜儀的衰減全反射附件—OMNI采樣器，對(duì)湖北咸寧所產(chǎn)的金桂、銀桂、蒲城丹桂、硬葉丹桂、天香臺(tái)閣四季桂、小葉四季桂等4個(gè)種群的6個(gè)不同品種的桂花（Osmanthus fragrans）進(jìn)行了紅外光譜對(duì)比分析。結(jié)果表明，6個(gè)桂花樣品在1 731～1 022 cm-1區(qū)域的紅外光譜吸收峰差異明顯。應(yīng)用衰減全反射紅外光譜技術(shù)可對(duì)不同品種的桂花進(jìn)行快速鑒別。

關(guān)鍵詞：桂花（Osmanthus fragrans）；傅里葉變換紅外光譜；鑒別

中圖分類(lèi)號(hào)：O657.33；S685.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）01-0100-02

Rapid Identification of Six Kinds of Osmanthus Fragrans by Fourier Transform Infrared Spectroscopy

HU Zong-zhi1a，ZHAO Xiao-rong1b，2，SUN Xiao-hua1a，WU Min1a，WAN Hao1a

（1a. College of Mechanism & Material Engineering； 1b.College of Hydraulic & Environmental Engineering， China Three Gorges University， Yichang 443002， Hubei，China； 2. Engineering Research Center of Eco-environment in Three Gorges Reservoir Region， Ministry of Education， Yichang 443002， Hubei， China）

Abstract： OMNI sampler， the attenuated total reflection accessory of the Fourier transform infrared spectrometer（ATR-FTIR）， was used to collect the infrared spectra of six kinds of Osmanthus fragrans belonging to four different species including thunbergii，latifolius，aurantiacus ‘Pucheng，aurantiacus ‘Yingye，semperflorens‘Tianxiangtaige，semperflorens ‘Xiaoye from Xianning city， Hubei province. Results showed that the absorption peaks of the infrared spectra for different samples in the area of 1 731～1 022 cm-1 were quite different from each other. The ATR-FTIR technique could rapidly identify different kinds of O. fragrans.

Key words： Osmanthus fragrans； Fourier transform infrared spectroscopy； Discrimination

收稿日期：2013-03-29

作者簡(jiǎn)介：胡宗智（1966-），男，湖北咸寧人，副教授，碩士，從事紅外光譜技術(shù)及其應(yīng)用研究，（電話(huà)）15997579871（電子信箱）zongzhihu@163.com。

桂花（Osmanthus fragrans）系木犀科（Qleaceae）常綠灌木或小喬木，又名木犀、巖桂、九里香、金粟，主要分為金桂、銀桂、丹桂和四季桂等4個(gè)品種群[1]。桂花原產(chǎn)于中國(guó)西南山區(qū)，素以花香著稱(chēng)，是中國(guó)十大傳統(tǒng)名花之一，極具觀賞價(jià)值[2]；同時(shí)，桂花又是中國(guó)特有的香料植物，廣泛應(yīng)用于化妝品、香精香料、食品等行業(yè)[3]；另外，桂花還具有較高的藥用價(jià)值，中醫(yī)認(rèn)為桂花性溫味辛，具有健胃、化痰、生津、散痰、平肝的功效，能治痰多咳嗽、腸風(fēng)血痢、牙痛口臭、食欲不振、經(jīng)閉腹痛等[4]。不同品種桂花的化學(xué)成分存在一定差別，其應(yīng)用價(jià)值亦有所不同。單從感官上對(duì)桂花進(jìn)行鑒別分析容易發(fā)生錯(cuò)誤，而一些化學(xué)和生物分子技術(shù)的鑒別雖然結(jié)果準(zhǔn)確，但操作復(fù)雜、需要樣品的量大[5，6]。傅里葉變換紅外光譜技術(shù)具有整體特征性強(qiáng)、取樣量小、簡(jiǎn)便迅速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，已在天然作物分析鑒別領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[7，8]，但目前還鮮見(jiàn)應(yīng)用紅外光譜技術(shù)對(duì)桂花進(jìn)行鑒別分析的報(bào)道。湖北省咸寧市作為歷史上著名的五大桂花產(chǎn)區(qū)之一，因該產(chǎn)地的桂花瓣大、肉厚、留香持久、質(zhì)優(yōu)量大，被授予中國(guó)“桂花之鄉(xiāng)”之稱(chēng)[9]。因此試驗(yàn)擬采用美國(guó)Thermo Electron公司生產(chǎn)的傅里葉變換紅外光譜儀的衰減全反射附件—OMNI采樣器，對(duì)產(chǎn)自咸寧的4個(gè)種群6個(gè)不同品種的桂花進(jìn)行紅外光譜對(duì)比分析。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

試驗(yàn)用桂花品種為金桂、銀桂、浦城丹桂、硬葉丹桂、天香臺(tái)閣四季桂、小葉四季桂，均采自湖北省咸寧市桂花鎮(zhèn)。

1.2 儀器設(shè)備與測(cè)試條件

傅里葉變換紅外光譜儀（美國(guó)Thermo Electron公司，型號(hào)：Nexus），配備鍺晶的ATR附件和OMNI采樣器，DTGS-KBr檢測(cè)器；掃描范圍4 000～650 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描累加32次。

1.3 樣本測(cè)試

將采集的新鮮桂花真空干燥后置于瑪瑙研缽磨細(xì)，取少許粉末樣品直接放在鍺晶體上，旋轉(zhuǎn)OMNI采樣器固定鈕固定樣品，在4 000～650 cm-1波數(shù)內(nèi)掃描，采集樣品的衰減全反射紅外光譜圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 6個(gè)品種桂花的紅外光譜特征

6個(gè)不同桂花樣品的ATR-FTIR譜圖見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，在3 650～3 050 cm-1區(qū)域出現(xiàn)的寬強(qiáng)峰歸屬為-OH、-NH的伸縮振動(dòng)；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰為-CH2的不對(duì)稱(chēng)及對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰；在1 731 cm-1附近出現(xiàn)了中強(qiáng)吸收峰，說(shuō)明它們內(nèi)部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰為C=C的伸縮振動(dòng)引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1處的吸收峰為-CH2和-CH3的彎曲振動(dòng)峰，1 250 cm-1附近吸收峰為酰胺Ⅲ帶吸收峰，金桂及銀桂在1 645 cm-1附近還出現(xiàn)了酰胺Ⅰ帶特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰為糖類(lèi)C-O的伸縮振動(dòng)。由以上分析可推斷出桂花的主要成分為糖類(lèi)、酮酯類(lèi)、醇類(lèi)、氨基酸、烯烴類(lèi)化合物等，與陳虹霞等[9]和檀華蓉等[10]的報(bào)道一致。

2.2 6個(gè)品種桂花的紅外光譜對(duì)比分析

從圖1可看出，6個(gè)桂花品種的紅外光譜圖存在一定程度差異，主要體現(xiàn)在最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1與1 688 cm-1兩處特征峰的相對(duì)峰強(qiáng)以及1 645 cm-1附近是否存在明顯吸收峰等。6個(gè)桂花樣品的紅外光譜吸收峰主要差別見(jiàn)表1。從圖1及表1可看出，除金桂及銀桂在1 645 cm-1附近有明顯吸收峰外，其他桂花品種在此處均沒(méi)有明顯的吸收峰。銀桂與金桂雖然峰形相似，但銀桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置較金桂出現(xiàn)了14 cm-1的藍(lán)移；蒲城丹桂與金桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1處吸收峰的峰高幾乎相同，蒲城丹桂的這一特點(diǎn)同時(shí)也明顯區(qū)別于其他桂花品種；硬葉丹桂的FTIR譜圖與所有桂花樣品明顯的區(qū)別在于1 022、1 048、1 077 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)度大且峰強(qiáng)相近的三重裂分峰，同時(shí)在1 731 cm-1與1 688 cm-1處的峰強(qiáng)差別也較其他樣品大；小葉四季桂較天香臺(tái)閣四季桂的最強(qiáng)峰的位置出現(xiàn)了5 cm-1紅移，并在最強(qiáng)峰附近分裂為一強(qiáng)（1 027 cm-1處）一弱（1 048 cm-1處）的雙峰。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，采自湖北咸寧的桂花樣品由于種群不同及同一種群品種不同，其主成分含量不同，導(dǎo)致其紅外光譜所呈現(xiàn)的特征峰有明顯差異，因此可用FTIR方法來(lái)區(qū)分不同種群及品種的桂花。應(yīng)用ATR-FTIR技術(shù)對(duì)桂花進(jìn)行分析鑒別，無(wú)需化學(xué)處理，簡(jiǎn)單易行，快速方便。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊康民，朱文江.桂花[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

[2] 段一凡，王賢榮，梁麗麗，等.湖北咸寧桂花品種數(shù)量分類(lèi)研究[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，28（3）：289-293.

[3] 彭國(guó)全，季夢(mèng)成.中國(guó)木犀屬（桂花屬Osmanthus）植物的研究概況和開(kāi)發(fā)利用[J].江西科學(xué)，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良華，王純建，等.浦城丹桂花揮發(fā)性成分分析[J].福建中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（3）：47-49.

[5] 趙小蘭，姚崇懷.桂花部分品種的RAPD分析[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品種桂花揮發(fā)油成分的分析研究[J].化學(xué)試劑，2010，32（3）：231-234.

[7] 楊永安，李家旺，司民真.野生鐵核桃葉和花的紅外光譜分析[J].光散射學(xué)報(bào)，2011，23（2）：172-176.

[8] 孫素琴，杜德國(guó)，梁曦云，等.36 種靈芝產(chǎn)品傅里葉變換紅外光譜快速鑒別研究[J].分析化學(xué)，2001，29（3）：309-312.

[9] 陳虹霞，王成章，孫 燕.不同品種桂花揮發(fā)油成分的GC-MS分析[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀華蓉，曹德菊，夏 靜.桂花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（1）：49-50.

2 結(jié)果與分析

2.1 6個(gè)品種桂花的紅外光譜特征

6個(gè)不同桂花樣品的ATR-FTIR譜圖見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，在3 650～3 050 cm-1區(qū)域出現(xiàn)的寬強(qiáng)峰歸屬為-OH、-NH的伸縮振動(dòng)；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰為-CH2的不對(duì)稱(chēng)及對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰；在1 731 cm-1附近出現(xiàn)了中強(qiáng)吸收峰，說(shuō)明它們內(nèi)部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰為C=C的伸縮振動(dòng)引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1處的吸收峰為-CH2和-CH3的彎曲振動(dòng)峰，1 250 cm-1附近吸收峰為酰胺Ⅲ帶吸收峰，金桂及銀桂在1 645 cm-1附近還出現(xiàn)了酰胺Ⅰ帶特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰為糖類(lèi)C-O的伸縮振動(dòng)。由以上分析可推斷出桂花的主要成分為糖類(lèi)、酮酯類(lèi)、醇類(lèi)、氨基酸、烯烴類(lèi)化合物等，與陳虹霞等[9]和檀華蓉等[10]的報(bào)道一致。

2.2 6個(gè)品種桂花的紅外光譜對(duì)比分析

從圖1可看出，6個(gè)桂花品種的紅外光譜圖存在一定程度差異，主要體現(xiàn)在最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1與1 688 cm-1兩處特征峰的相對(duì)峰強(qiáng)以及1 645 cm-1附近是否存在明顯吸收峰等。6個(gè)桂花樣品的紅外光譜吸收峰主要差別見(jiàn)表1。從圖1及表1可看出，除金桂及銀桂在1 645 cm-1附近有明顯吸收峰外，其他桂花品種在此處均沒(méi)有明顯的吸收峰。銀桂與金桂雖然峰形相似，但銀桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置較金桂出現(xiàn)了14 cm-1的藍(lán)移；蒲城丹桂與金桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1處吸收峰的峰高幾乎相同，蒲城丹桂的這一特點(diǎn)同時(shí)也明顯區(qū)別于其他桂花品種；硬葉丹桂的FTIR譜圖與所有桂花樣品明顯的區(qū)別在于1 022、1 048、1 077 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)度大且峰強(qiáng)相近的三重裂分峰，同時(shí)在1 731 cm-1與1 688 cm-1處的峰強(qiáng)差別也較其他樣品大；小葉四季桂較天香臺(tái)閣四季桂的最強(qiáng)峰的位置出現(xiàn)了5 cm-1紅移，并在最強(qiáng)峰附近分裂為一強(qiáng)（1 027 cm-1處）一弱（1 048 cm-1處）的雙峰。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，采自湖北咸寧的桂花樣品由于種群不同及同一種群品種不同，其主成分含量不同，導(dǎo)致其紅外光譜所呈現(xiàn)的特征峰有明顯差異，因此可用FTIR方法來(lái)區(qū)分不同種群及品種的桂花。應(yīng)用ATR-FTIR技術(shù)對(duì)桂花進(jìn)行分析鑒別，無(wú)需化學(xué)處理，簡(jiǎn)單易行，快速方便。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊康民，朱文江.桂花[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

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[3] 彭國(guó)全，季夢(mèng)成.中國(guó)木犀屬（桂花屬Osmanthus）植物的研究概況和開(kāi)發(fā)利用[J].江西科學(xué)，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良華，王純建，等.浦城丹桂花揮發(fā)性成分分析[J].福建中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（3）：47-49.

[5] 趙小蘭，姚崇懷.桂花部分品種的RAPD分析[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品種桂花揮發(fā)油成分的分析研究[J].化學(xué)試劑，2010，32（3）：231-234.

[7] 楊永安，李家旺，司民真.野生鐵核桃葉和花的紅外光譜分析[J].光散射學(xué)報(bào)，2011，23（2）：172-176.

[8] 孫素琴，杜德國(guó)，梁曦云，等.36 種靈芝產(chǎn)品傅里葉變換紅外光譜快速鑒別研究[J].分析化學(xué)，2001，29（3）：309-312.

[9] 陳虹霞，王成章，孫 燕.不同品種桂花揮發(fā)油成分的GC-MS分析[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀華蓉，曹德菊，夏 靜.桂花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（1）：49-50.

2 結(jié)果與分析

2.1 6個(gè)品種桂花的紅外光譜特征

6個(gè)不同桂花樣品的ATR-FTIR譜圖見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，在3 650～3 050 cm-1區(qū)域出現(xiàn)的寬強(qiáng)峰歸屬為-OH、-NH的伸縮振動(dòng)；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰為-CH2的不對(duì)稱(chēng)及對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰；在1 731 cm-1附近出現(xiàn)了中強(qiáng)吸收峰，說(shuō)明它們內(nèi)部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰為C=C的伸縮振動(dòng)引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1處的吸收峰為-CH2和-CH3的彎曲振動(dòng)峰，1 250 cm-1附近吸收峰為酰胺Ⅲ帶吸收峰，金桂及銀桂在1 645 cm-1附近還出現(xiàn)了酰胺Ⅰ帶特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰為糖類(lèi)C-O的伸縮振動(dòng)。由以上分析可推斷出桂花的主要成分為糖類(lèi)、酮酯類(lèi)、醇類(lèi)、氨基酸、烯烴類(lèi)化合物等，與陳虹霞等[9]和檀華蓉等[10]的報(bào)道一致。

2.2 6個(gè)品種桂花的紅外光譜對(duì)比分析

從圖1可看出，6個(gè)桂花品種的紅外光譜圖存在一定程度差異，主要體現(xiàn)在最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1與1 688 cm-1兩處特征峰的相對(duì)峰強(qiáng)以及1 645 cm-1附近是否存在明顯吸收峰等。6個(gè)桂花樣品的紅外光譜吸收峰主要差別見(jiàn)表1。從圖1及表1可看出，除金桂及銀桂在1 645 cm-1附近有明顯吸收峰外，其他桂花品種在此處均沒(méi)有明顯的吸收峰。銀桂與金桂雖然峰形相似，但銀桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置較金桂出現(xiàn)了14 cm-1的藍(lán)移；蒲城丹桂與金桂最強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1處吸收峰的峰高幾乎相同，蒲城丹桂的這一特點(diǎn)同時(shí)也明顯區(qū)別于其他桂花品種；硬葉丹桂的FTIR譜圖與所有桂花樣品明顯的區(qū)別在于1 022、1 048、1 077 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)度大且峰強(qiáng)相近的三重裂分峰，同時(shí)在1 731 cm-1與1 688 cm-1處的峰強(qiáng)差別也較其他樣品大；小葉四季桂較天香臺(tái)閣四季桂的最強(qiáng)峰的位置出現(xiàn)了5 cm-1紅移，并在最強(qiáng)峰附近分裂為一強(qiáng)（1 027 cm-1處）一弱（1 048 cm-1處）的雙峰。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，采自湖北咸寧的桂花樣品由于種群不同及同一種群品種不同，其主成分含量不同，導(dǎo)致其紅外光譜所呈現(xiàn)的特征峰有明顯差異，因此可用FTIR方法來(lái)區(qū)分不同種群及品種的桂花。應(yīng)用ATR-FTIR技術(shù)對(duì)桂花進(jìn)行分析鑒別，無(wú)需化學(xué)處理，簡(jiǎn)單易行，快速方便。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 段一凡，王賢榮，梁麗麗，等.湖北咸寧桂花品種數(shù)量分類(lèi)研究[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，28（3）：289-293.

[3] 彭國(guó)全，季夢(mèng)成.中國(guó)木犀屬（桂花屬Osmanthus）植物的研究概況和開(kāi)發(fā)利用[J].江西科學(xué)，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良華，王純建，等.浦城丹桂花揮發(fā)性成分分析[J].福建中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（3）：47-49.

[5] 趙小蘭，姚崇懷.桂花部分品種的RAPD分析[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品種桂花揮發(fā)油成分的分析研究[J].化學(xué)試劑，2010，32（3）：231-234.

[7] 楊永安，李家旺，司民真.野生鐵核桃葉和花的紅外光譜分析[J].光散射學(xué)報(bào)，2011，23（2）：172-176.

[8] 孫素琴，杜德國(guó)，梁曦云，等.36 種靈芝產(chǎn)品傅里葉變換紅外光譜快速鑒別研究[J].分析化學(xué)，2001，29（3）：309-312.

[9] 陳虹霞，王成章，孫 燕.不同品種桂花揮發(fā)油成分的GC-MS分析[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀華蓉，曹德菊，夏 靜.桂花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（1）：49-50.