不同品種紅色玫瑰花紅外光譜研究

鐘文鴻，楊曉云*，林勁暢，鐘文基，張 蓉

（1. 云南省分析測(cè)試中心，云南昆明650033；2. 昆明地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，云南昆明650011；3. 老楊多肉花卉店，云南昆明650000）

玫瑰花（Rosa rugosa Thunb.）又稱刺玫花、穿心玫瑰等，屬于薔薇科植物，現(xiàn)國內(nèi)各地均有栽培。玫瑰花中含有大量黃酮類、多酚類、多糖和揮發(fā)油物質(zhì)，還含有膳食纖維、蛋白質(zhì)、糖、氨基酸、亞油酸等[1]。因此紅玫瑰是一種在國內(nèi)被廣泛食用的玫瑰，花瓣香甜、極具芬芳，被譽(yù)為“中國傳統(tǒng)玫瑰的代表”，其具有行氣解郁、疏肝理氣、活血散瘀等多種功效[2-3]。

玫瑰花有眾多品種，其中不乏栽培變種、栽培變異、雜交后繁育出來的品種。盡管玫瑰花具有較高食用、藥用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其開發(fā)應(yīng)用已受到了越來越多的關(guān)注。但是國內(nèi)外對(duì)其綜合研究多集中在其所含的揮發(fā)油上、抗氧化活性的報(bào)道，對(duì)于應(yīng)用紅外技術(shù)鑒別玫瑰花品種的研究報(bào)道亦少之又少。玫瑰品種繁多，若依靠其顏色或形狀區(qū)分各品種，難度較大、準(zhǔn)確率低。文章研究一種基于FT-IR 技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量分析法采集不同品種紅色玫瑰花的紅外原始圖譜、二階導(dǎo)數(shù)譜，并利用SPSS 軟件對(duì)光譜進(jìn)行主成分分析，以期為紅玫瑰品種快速劃分鑒別提供新方法[4]。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

測(cè)試使用布魯克公司TENSOR 27 型傅里葉變換紅外光譜儀。

1.2 樣品來源

測(cè)試所用花瓣樣品來源于昆明斗南花卉市場(chǎng)，如表1 所示。每種樣品取5 份，將花瓣取下放入烘箱70℃ 2 h 烘干，粉碎后過200 目篩子，干燥備用。

表1 9 個(gè)紅色玫瑰花品種樣品信息

1.3 光譜采集

將花瓣粉末樣品（70±5℃）干燥至恒重，精密稱量5 mg，與溴化鉀110 mg 研磨混合均勻，壓片機(jī)壓片在10 MPa 壓力下靜置 30 s。采集樣品的紅外原始光譜數(shù)據(jù)。技術(shù)參數(shù)：掃描時(shí)扣除H2O 和CO2干擾；掃描范圍 4000～400 cm-1，光譜分辨率 4 cm-1，掃描次數(shù) 16；存儲(chǔ)原始光譜數(shù)據(jù)。

1.4 光譜預(yù)處理

分析前將紅外原始數(shù)據(jù)用OMNIC 8.2 軟件分別進(jìn)行6 點(diǎn)的平滑，基線校正以去除隨機(jī)噪聲及基線漂移等因素對(duì)分析結(jié)果的干擾。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種紅色玫瑰花紅外圖譜

圖1 為處理后的18 批次9 個(gè)紅色玫瑰花品種的紅外圖譜。不同品種的紅色玫瑰花的紅外圖譜在整體上看紅外光譜有著許多共同的特征，這是由它們包含很多同樣的化學(xué)成分所決定的。它們具有一些典型的特征峰。3386 cm-1周圍出現(xiàn)1 個(gè)較寬的吸收峰，主要為羥基（-OH）和氨基（-NH2）伸縮振動(dòng)吸收峰[5]；2921 cm-1、2852 cm-1為亞甲基-CH2反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1733 cm-1為脂類C=O 伸縮振動(dòng)吸收峰[6]；1618 cm-1可能同時(shí)包含芳香環(huán)骨架振動(dòng)吸收以及共軛羰基的伸縮振動(dòng)峰；1447 cm-1為苷類物質(zhì)中-CH3基團(tuán)不對(duì)稱和氨基等化學(xué)基團(tuán)中N-H 變形振動(dòng)的疊加[7]；1440～1400 cm-1為蛋白質(zhì)、纖維素的-CH2和-CH3振動(dòng)疊加區(qū)[7]；1350 cm-1為 C-H 彎曲振動(dòng)吸收峰；1247 cm-1為木質(zhì)素中C-O 鍵的吸收振動(dòng)[8]；1200～760 cm-1主要為各糖類的異構(gòu)區(qū)[9]。

圖1 9 個(gè)紅色玫瑰花品種的FT-IR 圖譜

2.2 不同品種紅色玫瑰花二階導(dǎo)數(shù)圖譜

9 個(gè)紅色玫瑰花品種的外圖譜整體上比較相似。為進(jìn)一步放大不同品種紅色玫瑰花圖譜差異，采用二階導(dǎo)數(shù)有效的放大紅外光譜的差異。從圖2 中可以明顯看出，不同品種紅色玫瑰花之間的差異，主要顯示在 1700～1500 cm-1、1300～1200 cm-1、1100～900 cm-13個(gè)區(qū)域。在1660～1650 cm-1附近，品種a 吸收明顯增強(qiáng)，而品種 b、c、d、h 有較強(qiáng)吸收，品種 a、e、f、h 均有雙峰出現(xiàn)，品種 b、c、d、g、i 出現(xiàn)單峰。1550 cm-1附近品種 a、b、e、h 均有雙峰出現(xiàn)，其余出現(xiàn)單峰。1220 cm-1附近品種d 吸收消失。1210 cm-1附近除品種a 以外其余品種顯示較強(qiáng)吸收。1100 cm-1附近品種d、e 吸收消失。1000～800 cm-1附近品種 e、g、h 吸收明顯增強(qiáng)，其余品種有較強(qiáng)吸收。

圖2 9 個(gè)不同品種紅色玫瑰花二階導(dǎo)數(shù)圖譜

2.3 主成分分析

以玫瑰花3 個(gè)主成分構(gòu)建的相關(guān)性三維空間圖（圖3）所示。取特征值大于1 的因子共3 個(gè)，分別是因子PC1 占總方差貢獻(xiàn)率的83.939%；因子PC2 占總方差貢獻(xiàn)率的7.394%；因子PC3 占總方差貢獻(xiàn)率的2.794%，前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了94.177%。圖中可以看出每一個(gè)玫瑰花品種不論聚合程度緊密或略微分散，最后都聚集到了一起，并沒有出現(xiàn)某個(gè)品種聚集到另一個(gè)品種區(qū)域上。說明3 個(gè)主成分因子對(duì)這9 個(gè)紅色玫瑰花品種有較好的分類效果。

圖3 主成分分析圖

3 結(jié)論

利用FT-IR 技術(shù)對(duì)不同紅色玫瑰花品種進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)T-IR 得到的原始光譜差異比較小，說明不同品種的紅色玫瑰花化學(xué)成分比較相似。SPSS 作為一種多元統(tǒng)計(jì)分析軟件，在研究玫瑰花化學(xué)特征方面實(shí)用性較強(qiáng)，選取2000～400 cm-1求二階導(dǎo)數(shù)光譜對(duì)其進(jìn)行主成分分析后品種分類歸屬正確。結(jié)果表明，F(xiàn)T-IR 技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量分析的方法可用來鑒別不同品種的紅色玫瑰花，今后會(huì)對(duì)更多不同品種玫瑰樣品做進(jìn)一步研究。