主成分分析-二阶导数在中红外光谱定量分析中的应用

介绍了运用最小二乘法建立傅立叶变换中红外光谱定量分析模型的原理和方法。以苯甲酸和邻苯二甲酸氢钾为实验材料获取红外吸收光谱,采用MATLAB工程语言编程,分别以吸收光谱和二阶导数光谱为校正集样本,采用主成分分析方法对样本进行优选压缩,以建立了中红外光谱定量分析模型。用此模型预测混合物的含量,预测值与实际值的相对误差小于5.0%。

海南火山金钗石斛不同部位的红外光谱法结构解析

运用红外光谱法对海南火山金钗石斛的商业干粉、新鲜植株的叶片、茎干、根须四种样品进行红外光谱分析,并对红外光谱图进行解析。傅里叶变换红外光谱图表明,四种样品的一维红外光谱图非常相似,具有多个相似的特征峰和官能团,但峰强有所不同。二阶导数处理红外光谱图能进一步提高光谱分辨率、增加光谱灵敏度。对一维红外光谱进行二阶求导后,二阶导数红外光谱图进一步验证了以上结果,石斛样品中均含有脂类、芳香类和淀粉类成分,但石斛部位不同,其含量有所差异。红外光谱解析能够验证海南火山口地区金钗石斛样品不同部位所含物质结构的差异,对于探究高效快速的石斛鉴定方法具有重要意义,其结果表明火山口地区种植的金钗石斛各部位均含有大量的活性成分,具有良好的药用价值。

基于FTIR研究不同年份远志药效物质累积规律

分析远志不同生长年份特征化学成分的药效物质累积规律。采用傅里叶变换红外光谱法对山西汾阳、新绛12批不同生长年份的远志药材进行红外光谱扫描分析,建立远志的红外指纹图谱,并进行共有峰率和变异峰率双指标序列分析。远志药材特征吸收峰在3130,2920,1650,1540,1400,1260和1050 cm^(-1)存在明显的共有峰,醇提物特征吸收峰位于3150~3000,2950~2920,2850,1740~1710,1670~1630,1540~1520,1450~1400,1100~1050,990和530 cm^(-1)范围内;远志吸收峰数目随年限增长呈增加趋势,同一年份远志药材在3380,1315,1060和990 cm^(-1)附近,醇提物在3360和1315 cm^(-1)附近吸收峰的数目、形状和强度存在差异,秋采远志在此范围内无特征吸收。药效物质累积量:汾阳产远志、新绛产远志在春季采收药效物质累积量较大;远志有效成分:前者细叶远志皂苷、3,6’-二芥子酰基蔗糖、远志口山酮Ⅲ药效物质累积量随远志生长年限的增长累积增加;后者3,6’-二芥子酰基蔗糖的累积量呈先上升后下降的趋势,远志口山酮Ⅲ和部分皂苷类物质随生长年限的延长呈下降趋势。远志药材共有峰率在66.7%~100%,变异峰率在0~63.6%,醇提物共有峰率在66.7%~94.7%,变异峰率在0~30.0%;同一年限远志样品共有峰率较高,春采之间、秋采之间共有峰率较高;同一产地远志共有峰率较高,药效物质累积量随年限增长较为相似,无明显差异;其中变异峰率最高的药材序列是(春采)S-2-3:S-2-5(秋采)为63.6%,二者为不同年限不同季节采收,药效物质累积量相差较大。基于红外光谱法和二阶导数结合双指标序列分析法可以分析探究远志不同生长年份有效化学成分的特征峰变化规律和药效物质累积规律,为远志的种植采收时间、质量控制和评价提供参考。

用二维相关红外光谱鉴别羊毛和羊绒的研究

研究分析羊毛及羊绒的红外光谱。采用变温傅立叶变换衰减全反射红外光谱技术，分别测试了羊毛和羊绒的红外一维光谱、红外二阶导数光谱和二维相关同步红外光谱。研究发现：羊毛和羊绒同时存在着vasCH3、vasCH2、vsCH3、vc=o、δN—H＋vc—N、δN—H＋uc-N和δs-o等。研究还发现：在2800cm^-1～3000cm^-1、100cm^-1～1700cm^-1和1000cm^-1～1100cm^-1频率区间内，采用传统的红外一维光谱法和红外二阶导数光谱法不能有效区分羊毛和羊绒。而采用二维相关同步红外光谱，在2800cm^-1～3000cm^-1和1000cm^-1～1100cm^-1频率范围内，可以清晰地区分羊毛和羊绒。认为：采用二雏相关同步红外光谱技术，可以有效区分羊毛纤维和羊绒纤维。

三种石斛及其提取物的红外光谱法整体结构解析与鉴定

运用红外光谱法对铁皮石斛、金钗石斛、鼓槌石斛及其两种提取物所含化学成分的红外谱图整体变化规律进行解析和鉴定。采用傅里叶变换红外光谱对三种石斛及其提取物进行结构分析及鉴别。原药材粉末一维红外光谱图反映出铁皮石斛、金钗石斛和鼓槌石斛均含有2 920,2 852,1 737和1 509cm^(-1)附近的特征峰;1 000～1 200cm^(-1)波段内的特征峰,推测三种石斛均含有脂类、芳香类和淀粉类成分。二阶导数谱进一步佐证了以上结果。根据峰强来判断三种石斛所含化合物含量的差别,得出铁皮石斛和金钗石斛中的脂类和淀粉类成分含量较鼓槌石斛高,三者中以金钗石斛的脂类成分、铁皮石斛的多糖成分含量较高。三种石斛原药材粉末二阶导数光谱中观察到1 318和782cm^(-1)处草酸钙的吸收峰。三种石斛的两种提取物中的成分种类和含量与其原药材均有所不同,且不同种石斛之间也存在峰形、峰位、峰强的差别。在水提醇沉提取物、无水乙醇提取物中均发现油脂类、芳香类和多糖类成分的特征吸收峰。与标准品比对分析发现,金钗石斛和鼓槌石斛的多糖成分以淀粉为主,而铁皮石斛则以黏多糖为主;三种石斛无水乙醇提取物的红外光谱分析更清楚地发现脂类成分和芳香类成分的存在,且脂类成分以金钗石斛提取物的含量相对较高。芳香类成分以鼓槌石斛提取物的含量相对较高,红外光谱整体结构解析与鉴定方法能够递进式地验证铁皮石斛、金钗石斛和鼓槌石斛所含物质结构和量的差异,适合于不同种石斛的快速鉴别及质量评价与控制。

利用傅里叶变换红外光谱法分析燕麦片的品质

为了建立一种快速、无损的鉴定市场所销售的燕麦片的品质鉴定分析方法,对宁波市超市所销售的品牌1～品牌8的燕麦片商品进行了抽样,采取傅里叶变换红外光谱法(FTIR)进行定性分析。结果表明,通过红外光谱图和特征峰之间的比较,可以分析出燕麦中含有的营养成分及其含量高低;结合二阶导数谱能把红外图谱中重叠的峰区分开来,增大谱图的分辨率,使分析更加精细准确;利用热微扰法测定燕麦红外光谱及其二维相关红外光谱可以判断燕麦的热稳定性。因此,傅里叶变换红外光谱法是一种快速、无损的鉴定燕麦片品质的分析方法。

林药复合种植滇龙胆红外光谱鉴别研究

林药复合种植是一种缓解中药资源减少及提高土地利用率的方法。采用傅里叶变换红外光谱法对70份不同种植模式的滇龙胆进行研究,通过Omnic8.0软件对原始光谱进行基线校正、归一化、二阶导数光谱预处理;对样品与龙胆苦苷标准品的二阶导数光谱进行分析;利用各类样品的平均光谱建立两个光谱数据库Lib1和Lib2,其中Lib1在1 800~600 cm^(-1)光谱范围内进行专家检索,Lib2在全谱范围内进行相关性和平方微分差检索。结果表明,样品的红外光谱较为相似,难以直观分析鉴别;样品与龙胆苦苷标准品具有多个共有峰,其中1 611和1 076 cm^(-1)为标准品的特征峰,各样品在1 076 cm^(-1)处峰形差异较小,通过对1 611 cm^(-1)处峰面积的比较,种植于核桃林下的样品龙胆苦苷含量最高,荒坡种植及与木瓜复合种植的样品有效成分含量最低;不同种植模式样品中有效成分的不同表现为光谱匹配值之间的差异,与核桃树、旱冬瓜、桉树、茶树、杉树复合种植的样品间匹配值的差异小于与木瓜复合种植及荒坡种植的样品,专家检索法对样品的误判数为11,相关性检索和平方微分差检索法对样品的误判数分别为4和9,即在全谱范围内相关性检索法对样品鉴别效果最佳,正确识别率为94.29%。红外光谱法结合二阶导数光谱、光谱检索对不同复合种植模式滇龙胆的鉴别效果较好,为不同复合种植中药药源鉴别提供理论依据。

头顶一颗珠及其提取物的二维红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱并借助于二阶导数谱以及二维相关红外光谱法,研究头顶一颗珠原药材及其提取物所含化学成分的红外光谱整体变化规律。结果显示:头顶一颗珠原药材在1 743 cm-1、1 653 cm-1、1 415 cm-1、1 376 cm-1、1 154 cm-1、1 078 cm-1、1 016 cm-1等处有特征吸收,通过以上峰位和峰形的比较可对头顶一颗珠药材进行真伪鉴别。头顶一颗珠石油醚部位中主要是油脂类成分,乙酸乙酯部位主要是黄酮苷和苯丙素类成分,正丁醇部位富含以薯蓣皂苷元为苷元的甾体皂苷。通过分析比较药材和不同提取部位的红外谱图,可宏观把握药材的信息,从而为化学成分的微观分析提供参考。

红外光谱对纺织助剂中烷基酚聚氧乙烯醚的快速定性和定量

为快速排查纺织助剂中烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）,建立了红外光谱对纺织助剂中APEO的定性和定量方法.应用红外二阶导数谱图中（1 608±4）cm-、（1 510±3） cm-1处一组特征吸收峰筛查纺织助剂中不同分子结构形式的APEO.红外光谱对APEO的定性方法不需标准品,不需对样品进行分离,简单快速.同时,应用定量软件TQ Analyst中的偏最小二乘法,选择二阶导数红外光谱并选取（1 529.27～1 496.45 cm-1）峰范围建立APEO定量模型,回归系数为0.999 46,均方根误差为0.970.应用该定量模型对APEO定量,结果显示其绝对偏差在-1.56％～3.18％范围,回收率在82％ ～ 117％之间.

聚乙烯甲基弯曲振动二维红外光谱研究

在293K^393K范围内,分别测定聚乙烯甲基弯曲振动模式(δCH 3)的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。实验发现:1 455cm-1和1 377cm-1附近的红外吸收峰,分别归属于聚乙烯甲基不对称弯曲振动模式(δas CH 3)和甲基对称弯曲振动模式(δs CH 3)。进一步采用二维红外光谱研究了聚乙烯δCH 3,研究发现:随着测定温度的升高,聚乙烯分子中δCH 3红外吸收强度变化早晚顺序为:1 455cm-1(δas CH 3)早于1 377cm-1(δsCH 3)。此项研究显示出二维红外光谱在高分子材料热变性分析中的重大作用。

二阶导数预处理法在中红外光谱定量分析中的应用研究

介绍了运用最小二乘法建立傅立叶变换中红外光谱定量分析模型的原理和方法。以苯甲酸和邻苯二甲酸氢钾为实验材料获取红外吸收光谱，采用MAT—LAB工程语言编程，分别以吸收光谱和二阶导数光谱，进行中红外光谱定量分析建模波数信息选择，优选出2-4个波数点的光谱信息，建立了中红外光谱定量分析模型。用此模型预测混合物的量，预测值与实际值的相对误差小于5．0％。

聚对苯二甲酸乙二醇酯变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱研究

在303～ 393 K温度范围内,采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术（ATR-FTIR）,分别测定聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的一维红外光谱、二阶导数红外光谱和四阶导数红外光谱.研究发现,在1 800～600 cm-1的频率范围内,PET主要存在着C=O伸缩振动模式（vC=O）、苯环C=C伸缩振动模式（vc=c）、CH2变角振动模式（δCH2）、CH2面外摇摆振动模式（ωCH,）、苯环CH面内弯曲振动模式（δCH）和苯环CH面外弯曲振动模式（γCH）.并进一步研究温度对PET分子结构的影响,拓展了ATR-FTIR技术在PET材料热变性方面的研究范围.

补骨脂与盐补骨脂配方颗粒的红外光谱鉴别

目的 建立补骨脂与盐（炙）补骨脂配方颗粒的红外光谱快速鉴别方法.方法 采用红外光谱结合二阶导数光谱分析补骨脂与盐补骨脂配方颗粒红外光谱特征.结果 补骨脂与盐补骨脂配方颗粒的红外光谱基本相似,仅在1 614、1 340、1 070、1 030、832、669 cm-1附近吸收峰的强度、形状略有差异;二阶导数光谱在1 800～400 cm-1区域内,谱峰强度、形状和位置变化较明显.结论 通过比较两者的红外光谱图及二阶导数光谱图,可以快速、准确地鉴别补骨脂与盐补骨脂配方颗粒.

甲基橙温度效应的红外光谱研究

在20-120℃温度范围内分别测定了甲基橙一维红外光谱、二阶导数红外光谱和四阶导数红外光谱,采用变温红外技术研究了温度对甲基橙分子结构的影响。研究结果表明,随着测定温度的升高,甲基橙由顺式异构体转变为反式异构体。

从毛发中提取的胱氨酸的红外光谱定量测定

在Ｐ－ＥＭ１７３０型ＦＴＩＲ上，编制了红外光谱定量分析的ＯＢＥＹ程序，该程序采用峰高、峰面积、一阶导数最大、一阶导数最小、一阶导数区间、二阶导数最小６种不同的方法．并把此程序应用于从毛发中提取的胱氨酸含量的测定．通过对胱氨酸含量的测定，验证了程序的可行性，且对６种方法进行了比较，证明６种方法在定量分析中都是切实可行的．

金边吊兰与普通吊兰红外光谱差异性分析

为了比较金边吊兰和普通吊兰的成分差异,以金边吊兰和普通吊兰的叶片为试验材料,采用红外光谱、二阶导数光谱技术对其成分进行了分析。结果表明,红外光谱图显示,金边吊兰叶片有10个明显的特征峰,普通吊兰有13个;400~1 860 cm^(-1)区间的二阶导数红外光谱图显示,金边吊兰有13个吸收峰,普通吊兰有15个。通过对一维图谱和二阶导数图谱分析得出,金边吊兰与普通吊兰物质成分的主要差异为金边吊兰具有芳烃苯环骨架,而普通吊兰具有杂环芳香族化合物环骨架。

安息香酸ν_(CO)二维相关红外光谱研究

采用傅里叶透射红外光谱技术研究了安息香酸CO伸缩振动模式(ν_(CO))的一维红外光谱、二阶导数红外光谱及二维相关红外光谱。实验发现安息香酸ν_(CO)存在1 678 cm^(-1)(ν_(CO-1))、1 690 cm^(-1)(ν_(CO-2))和1 703 cm^(-1)(ν_(CO-3))等3个红外吸收频率。采用二维相关红外光谱技术进一步了研究温度变化对于安息香酸分子结构的影响。

辽东楤木叶红外光谱指纹图谱分析

目的:对辽东楤木叶药材50%乙醇提取物进行红外光谱分析,建立红外光谱指纹图谱,并分析不同地区不同采收期辽东楤木叶的差别。方法:采用傅里叶红外光谱法对辽东楤木叶提取物干燥品进行红外光谱测试,生成红外指纹图谱共有模式,进行二阶导数分析,并采用SPSS19.0软件对不同批次红外光谱进行相似度分析和聚类分析。结果:建立了东北地区辽东楤木叶指纹图谱,得到18个共有特征峰。确定5、6月份辽东楤木叶成分少、且某些成分含量低,7～9月份的辽东楤木叶相似度大。结论:简单、快捷的辽东楤木叶红外指纹图谱可辅助用于辽东楤木叶质量评价。从红外光谱指纹图谱来看,7、8、9月采收的辽东楤木叶符合药用标准。

黄山贡菊不同部位的红外光谱分析

采用傅立叶变换红外光谱技术对黄山贡菊花瓣、花萼、茎和叶4个部位的红外光谱及二阶导数谱进行分析与评价,结果表明黄山贡菊的红外光谱和二阶导数谱图特征峰差异明显。红外光谱显示黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶共有的成分主要有挥发油、黄酮类、脂肪类和糖苷类,但是4个部位的成分含量有明显的差别。二阶导数谱图证实各部位主要成分的差异较大,茎中的挥发油含量明显多于其他部位,花瓣和花萼中的黄酮类含量较多,并且花瓣中的多糖与其他部分差异较大。因此,二阶导数光谱为黄山贡菊不同部位的成分差异分析提供了快速、有效的方法。

火龙果茎和昙花茎的红外光谱差异分析

为了比较火龙果与昙花的成分差异,以火龙果与昙花的茎为试验材料,采用红外光谱、二阶导数光谱和二维相关同步光谱技术对其成分进行了分析。结果表明:红外光谱图显示火龙果茎有5个明显的特征峰,昙花茎有4个;其中两者相同的吸收峰对应的官能团为C—O—C(脂肪烃)、C—O—C、N—H、O—H(二聚体),不同的吸收峰为1 041 cm^(-1)(火龙果)、1 077 cm^(-1)(火龙果)、1 033 cm^(-1)(昙花);667~1 866 cm^(-1)区间的二阶导数红外光谱图显示,火龙果茎有14个吸收峰,昙花茎有16个,955 cm^(-1)为火龙果茎特有的吸收峰,对应的官能团为酸酐C—O;1 520 cm^(-1)为昙花茎特有的吸收峰,对应的官能团为胺N—H;890~1 800 cm^(-1)区间的二维相关同步红外光谱图显示,火龙果茎和昙花茎的交叉峰相同,其中1 321 cm^(-1)与1 630 cm^(-1)形成了较强正交叉峰,1 046 cm^(-1)与1 634 cm^(-1)、1 049 cm^(-1)与1 329 cm^(-1)形成了较弱的正交叉峰,无负交叉峰;二维相关红外光谱图显示的自动峰位置与红外光谱的一致。