六种桂花的傅里叶变换红外光谱快速鉴别

胡宗智+赵小蓉+孙小华+吴敏+万皓

摘要：采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件—OMNI采样器，对湖北咸宁所产的金桂、银桂、蒲城丹桂、硬叶丹桂、天香台阁四季桂、小叶四季桂等4个种群的6个不同品种的桂花（Osmanthus fragrans）进行了红外光谱对比分析。结果表明，6个桂花样品在1 731～1 022 cm-1区域的红外光谱吸收峰差异明显。应用衰减全反射红外光谱技术可对不同品种的桂花进行快速鉴别。

关键词：桂花（Osmanthus fragrans）；傅里叶变换红外光谱；鉴别

中图分类号：O657.33；S685.13 文献标识码：A 文章编号：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

作者简介：胡宗智（1966-），男，湖北咸宁人，副教授，硕士，从事红外光谱技术及其应用研究，（电话）15997579871（电子信箱）zongzhihu@163.com。

桂花（Osmanthus fragrans）系木犀科（Qleaceae）常绿灌木或小乔木，又名木犀、岩桂、九里香、金粟，主要分为金桂、银桂、丹桂和四季桂等4个品种群[1]。桂花原产于中国西南山区，素以花香著称，是中国十大传统名花之一，极具观赏价值[2]；同时，桂花又是中国特有的香料植物，广泛应用于化妆品、香精香料、食品等行业[3]；另外，桂花还具有较高的药用价值，中医认为桂花性温味辛，具有健胃、化痰、生津、散痰、平肝的功效，能治痰多咳嗽、肠风血痢、牙痛口臭、食欲不振、经闭腹痛等[4]。不同品种桂花的化学成分存在一定差别，其应用价值亦有所不同。单从感官上对桂花进行鉴别分析容易发生错误，而一些化学和生物分子技术的鉴别虽然结果准确，但操作复杂、需要样品的量大[5，6]。傅里叶变换红外光谱技术具有整体特征性强、取样量小、简便迅速、准确等特点，已在天然作物分析鉴别领域得到了广泛的应用[7，8]，但目前还鲜见应用红外光谱技术对桂花进行鉴别分析的报道。湖北省咸宁市作为历史上著名的五大桂花产区之一，因该产地的桂花瓣大、肉厚、留香持久、质优量大，被授予中国“桂花之乡”之称[9]。因此试验拟采用美国Thermo Electron公司生产的傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件—OMNI采样器，对产自咸宁的4个种群6个不同品种的桂花进行红外光谱对比分析。

1 材料与方法

1.1 样本采集

试验用桂花品种为金桂、银桂、浦城丹桂、硬叶丹桂、天香台阁四季桂、小叶四季桂，均采自湖北省咸宁市桂花镇。

1.2 仪器设备与测试条件

傅里叶变换红外光谱仪（美国Thermo Electron公司，型号：Nexus），配备锗晶的ATR附件和OMNI采样器，DTGS-KBr检测器；扫描范围4 000～650 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描累加32次。

1.3 样本测试

将采集的新鲜桂花真空干燥后置于玛瑙研钵磨细，取少许粉末样品直接放在锗晶体上，旋转OMNI采样器固定钮固定样品，在4 000～650 cm-1波数内扫描，采集样品的衰减全反射红外光谱图。

2 结果与分析

2.1 6个品种桂花的红外光谱特征

6个不同桂花样品的ATR-FTIR谱图见图1。从图1可以看出，在3 650～3 050 cm-1区域出现的宽强峰归属为-OH、-NH的伸缩振动；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰为-CH2的不对称及对称伸缩振动峰；在1 731 cm-1附近出现了中强吸收峰，说明它们内部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰为C=C的伸缩振动引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1处的吸收峰为-CH2和-CH3的弯曲振动峰，1 250 cm-1附近吸收峰为酰胺Ⅲ带吸收峰，金桂及银桂在1 645 cm-1附近还出现了酰胺Ⅰ带特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出现的强吸收峰为糖类C-O的伸缩振动。由以上分析可推断出桂花的主要成分为糖类、酮酯类、醇类、氨基酸、烯烃类化合物等，与陈虹霞等[9]和檀华蓉等[10]的报道一致。

2.2 6个品种桂花的红外光谱对比分析

从图1可看出，6个桂花品种的红外光谱图存在一定程度差异，主要体现在最强峰出现的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1与1 688 cm-1两处特征峰的相对峰强以及1 645 cm-1附近是否存在明显吸收峰等。6个桂花样品的红外光谱吸收峰主要差别见表1。从图1及表1可看出，除金桂及银桂在1 645 cm-1附近有明显吸收峰外，其他桂花品种在此处均没有明显的吸收峰。银桂与金桂虽然峰形相似，但银桂最强峰出现的位置较金桂出现了14 cm-1的蓝移；蒲城丹桂与金桂最强峰出现的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1处吸收峰的峰高几乎相同，蒲城丹桂的这一特点同时也明显区别于其他桂花品种；硬叶丹桂的FTIR谱图与所有桂花样品明显的区别在于1 022、1 048、1 077 cm-1处出现强度大且峰强相近的三重裂分峰，同时在1 731 cm-1与1 688 cm-1处的峰强差别也较其他样品大；小叶四季桂较天香台阁四季桂的最强峰的位置出现了5 cm-1红移，并在最强峰附近分裂为一强（1 027 cm-1处）一弱（1 048 cm-1处）的双峰。

3 小结

试验结果表明，采自湖北咸宁的桂花样品由于种群不同及同一种群品种不同，其主成分含量不同，导致其红外光谱所呈现的特征峰有明显差异，因此可用FTIR方法来区分不同种群及品种的桂花。应用ATR-FTIR技术对桂花进行分析鉴别，无需化学处理，简单易行，快速方便。

参考文献：

[1] 杨康民，朱文江.桂花[M].上海：上海科学技术出版社，2000.

[2] 段一凡，王贤荣，梁丽丽，等.湖北咸宁桂花品种数量分类研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2010，28（3）：289-293.

[3] 彭国全，季梦成.中国木犀属（桂花属Osmanthus）植物的研究概况和开发利用[J].江西科学，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良华，王纯建，等.浦城丹桂花挥发性成分分析[J].福建中医药大学学报，2012，22（3）：47-49.

[5] 赵小兰，姚崇怀.桂花部分品种的RAPD分析[J].华中农业大学学报，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品种桂花挥发油成分的分析研究[J].化学试剂，2010，32（3）：231-234.

[7] 杨永安，李家旺，司民真.野生铁核桃叶和花的红外光谱分析[J].光散射学报，2011，23（2）：172-176.

[8] 孙素琴，杜德国，梁曦云，等.36 种灵芝产品傅里叶变换红外光谱快速鉴别研究[J].分析化学，2001，29（3）：309-312.

[9] 陈虹霞，王成章，孙 燕.不同品种桂花挥发油成分的GC-MS分析[J].生物质化学工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀华蓉，曹德菊，夏 静.桂花营养价值分析研究[J].安徽农业科学，1997（1）：49-50.

2 结果与分析

2.1 6个品种桂花的红外光谱特征

6个不同桂花样品的ATR-FTIR谱图见图1。从图1可以看出，在3 650～3 050 cm-1区域出现的宽强峰归属为-OH、-NH的伸缩振动；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰为-CH2的不对称及对称伸缩振动峰；在1 731 cm-1附近出现了中强吸收峰，说明它们内部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰为C=C的伸缩振动引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1处的吸收峰为-CH2和-CH3的弯曲振动峰，1 250 cm-1附近吸收峰为酰胺Ⅲ带吸收峰，金桂及银桂在1 645 cm-1附近还出现了酰胺Ⅰ带特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出现的强吸收峰为糖类C-O的伸缩振动。由以上分析可推断出桂花的主要成分为糖类、酮酯类、醇类、氨基酸、烯烃类化合物等，与陈虹霞等[9]和檀华蓉等[10]的报道一致。

2.2 6个品种桂花的红外光谱对比分析

从图1可看出，6个桂花品种的红外光谱图存在一定程度差异，主要体现在最强峰出现的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1与1 688 cm-1两处特征峰的相对峰强以及1 645 cm-1附近是否存在明显吸收峰等。6个桂花样品的红外光谱吸收峰主要差别见表1。从图1及表1可看出，除金桂及银桂在1 645 cm-1附近有明显吸收峰外，其他桂花品种在此处均没有明显的吸收峰。银桂与金桂虽然峰形相似，但银桂最强峰出现的位置较金桂出现了14 cm-1的蓝移；蒲城丹桂与金桂最强峰出现的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1处吸收峰的峰高几乎相同，蒲城丹桂的这一特点同时也明显区别于其他桂花品种；硬叶丹桂的FTIR谱图与所有桂花样品明显的区别在于1 022、1 048、1 077 cm-1处出现强度大且峰强相近的三重裂分峰，同时在1 731 cm-1与1 688 cm-1处的峰强差别也较其他样品大；小叶四季桂较天香台阁四季桂的最强峰的位置出现了5 cm-1红移，并在最强峰附近分裂为一强（1 027 cm-1处）一弱（1 048 cm-1处）的双峰。

3 小结

试验结果表明，采自湖北咸宁的桂花样品由于种群不同及同一种群品种不同，其主成分含量不同，导致其红外光谱所呈现的特征峰有明显差异，因此可用FTIR方法来区分不同种群及品种的桂花。应用ATR-FTIR技术对桂花进行分析鉴别，无需化学处理，简单易行，快速方便。

参考文献：

[1] 杨康民，朱文江.桂花[M].上海：上海科学技术出版社，2000.

[2] 段一凡，王贤荣，梁丽丽，等.湖北咸宁桂花品种数量分类研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2010，28（3）：289-293.

[3] 彭国全，季梦成.中国木犀属（桂花属Osmanthus）植物的研究概况和开发利用[J].江西科学，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良华，王纯建，等.浦城丹桂花挥发性成分分析[J].福建中医药大学学报，2012，22（3）：47-49.

[5] 赵小兰，姚崇怀.桂花部分品种的RAPD分析[J].华中农业大学学报，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品种桂花挥发油成分的分析研究[J].化学试剂，2010，32（3）：231-234.

[7] 杨永安，李家旺，司民真.野生铁核桃叶和花的红外光谱分析[J].光散射学报，2011，23（2）：172-176.

[8] 孙素琴，杜德国，梁曦云，等.36 种灵芝产品傅里叶变换红外光谱快速鉴别研究[J].分析化学，2001，29（3）：309-312.

[9] 陈虹霞，王成章，孙 燕.不同品种桂花挥发油成分的GC-MS分析[J].生物质化学工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀华蓉，曹德菊，夏 静.桂花营养价值分析研究[J].安徽农业科学，1997（1）：49-50.

2 结果与分析

2.1 6个品种桂花的红外光谱特征

6个不同桂花样品的ATR-FTIR谱图见图1。从图1可以看出，在3 650～3 050 cm-1区域出现的宽强峰归属为-OH、-NH的伸缩振动；在2 920 cm-1及2 850 cm-1附近的吸收峰为-CH2的不对称及对称伸缩振动峰；在1 731 cm-1附近出现了中强吸收峰，说明它们内部含有大量的羰基；1 688 cm-1附近的吸收峰为C=C的伸缩振动引起；1 456 cm-1及1 376 cm-1处的吸收峰为-CH2和-CH3的弯曲振动峰，1 250 cm-1附近吸收峰为酰胺Ⅲ带吸收峰，金桂及银桂在1 645 cm-1附近还出现了酰胺Ⅰ带特征峰；1 162 cm-1附近吸收峰及1 035 cm-1附近出现的强吸收峰为糖类C-O的伸缩振动。由以上分析可推断出桂花的主要成分为糖类、酮酯类、醇类、氨基酸、烯烃类化合物等，与陈虹霞等[9]和檀华蓉等[10]的报道一致。

2.2 6个品种桂花的红外光谱对比分析

从图1可看出，6个桂花品种的红外光谱图存在一定程度差异，主要体现在最强峰出现的位置及峰形特征，包括1 731 cm-1与1 688 cm-1两处特征峰的相对峰强以及1 645 cm-1附近是否存在明显吸收峰等。6个桂花样品的红外光谱吸收峰主要差别见表1。从图1及表1可看出，除金桂及银桂在1 645 cm-1附近有明显吸收峰外，其他桂花品种在此处均没有明显的吸收峰。银桂与金桂虽然峰形相似，但银桂最强峰出现的位置较金桂出现了14 cm-1的蓝移；蒲城丹桂与金桂最强峰出现的位置相近，但蒲城丹桂在1 731 cm-1及1 688 cm-1处吸收峰的峰高几乎相同，蒲城丹桂的这一特点同时也明显区别于其他桂花品种；硬叶丹桂的FTIR谱图与所有桂花样品明显的区别在于1 022、1 048、1 077 cm-1处出现强度大且峰强相近的三重裂分峰，同时在1 731 cm-1与1 688 cm-1处的峰强差别也较其他样品大；小叶四季桂较天香台阁四季桂的最强峰的位置出现了5 cm-1红移，并在最强峰附近分裂为一强（1 027 cm-1处）一弱（1 048 cm-1处）的双峰。

3 小结

试验结果表明，采自湖北咸宁的桂花样品由于种群不同及同一种群品种不同，其主成分含量不同，导致其红外光谱所呈现的特征峰有明显差异，因此可用FTIR方法来区分不同种群及品种的桂花。应用ATR-FTIR技术对桂花进行分析鉴别，无需化学处理，简单易行，快速方便。

参考文献：

[1] 杨康民，朱文江.桂花[M].上海：上海科学技术出版社，2000.

[2] 段一凡，王贤荣，梁丽丽，等.湖北咸宁桂花品种数量分类研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2010，28（3）：289-293.

[3] 彭国全，季梦成.中国木犀属（桂花属Osmanthus）植物的研究概况和开发利用[J].江西科学，2004，22（3）：221-226.

[4] 李素云，徐良华，王纯建，等.浦城丹桂花挥发性成分分析[J].福建中医药大学学报，2012，22（3）：47-49.

[5] 赵小兰，姚崇怀.桂花部分品种的RAPD分析[J].华中农业大学学报，1999，18（5）：484-487.

[6] 胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等.不同品种桂花挥发油成分的分析研究[J].化学试剂，2010，32（3）：231-234.

[7] 杨永安，李家旺，司民真.野生铁核桃叶和花的红外光谱分析[J].光散射学报，2011，23（2）：172-176.

[8] 孙素琴，杜德国，梁曦云，等.36 种灵芝产品傅里叶变换红外光谱快速鉴别研究[J].分析化学，2001，29（3）：309-312.

[9] 陈虹霞，王成章，孙 燕.不同品种桂花挥发油成分的GC-MS分析[J].生物质化学工程，2012，46（4）：37-41.

[10] 檀华蓉，曹德菊，夏 静.桂花营养价值分析研究[J].安徽农业科学，1997（1）：49-50.