六种颜色玫瑰花的红外光谱研究

杨永安，杨宇仿，司民真

(楚雄师范学院物理与电子科学学院，光谱应用研究所，云南 楚雄 675000)

六种颜色玫瑰花的红外光谱研究

杨永安，杨宇仿，司民真

(楚雄师范学院物理与电子科学学院，光谱应用研究所，云南 楚雄 675000)

本文运用傅立叶变换红外光谱技术对源自云南省呈贡县斗南镇的六种不同颜色的玫瑰花进行了红外光谱分析，得到了这六种玫瑰花的红外光谱特征峰。通过对这些特征峰进行归属分析后发现，不同颜色的玫瑰花的红外光谱非常相似，它们都含有多酚、多糖、黄酮类、蛋白质、生物碱和鞣质等成分。而从六种颜色的玫瑰花红外光谱吸收峰的吸光度比值可知，紫玫瑰花、淡黄玫瑰花和淡绿玫瑰花所含化学成分相对另外三种玫瑰花来说要大一些，紫玫瑰花中蛋白质、生物碱和鞣质类化合物含量相对较多，淡黄玫瑰花中多糖和黄酮类含量相对较多，这些结论可以为玫瑰花的开发利用提供一定的科学依据。

傅立叶变换红外光谱；玫瑰花；化学成分

1 引言

玫瑰，在植物分类学上是一种蔷薇科蔷薇属灌木，玫瑰花又名徘徊花、刺玫、笔头花等等[1]。玫瑰花栽培在我国已有上千年的历史，是我国特有香料植物，其鲜花广泛用于化妆、美容、食品、制茶、制酒、中药等[2]。玫瑰花目前在全国各地均有种植,其中以山东、甘肃、北京、江苏、河南、河北、四川、云南、辽宁、黑龙江、台湾、山西和新疆等地为主。玫瑰花与其他天然产物一样，成分比较复杂，含有多糖、黄酮类(花色素、槲皮素)、多酚类、氨基酸、蛋白质、生物碱、有机酸、鞣质等多种化学成分，具有抗氧化活性、免疫调节作用、抗菌抗炎、抗血栓、抗癌、预防心脏病、降血脂和消除自由基等生理活性[3―7]。由于玫瑰花具有经济和药用价值，受到了人们越来越多地重视，为了扩大玫瑰花的开发和提高市场的价值，对玫瑰花营养状况和药用价值的研究是非常重要的[8]。

玫瑰花有白色、黄色、红色、紫色等多种颜色，不同颜色的玫瑰花所含化学成分如何，是否有差异呢？本人利用傅里叶变换红外光谱仪在物质鉴别和成分分析方面的应用，对来自同一地方(昆明斗南)的六种常见颜色的玫瑰花进行了研究。总结出这几种玫瑰花的红外光谱特征，做出其物质成分推断，得出不同颜色玫瑰花的成分区别，以便为玫瑰花开发利用提供一定的科学依据。

2 实验材料、仪器与方法

2.1 材料

实验所用样品：六种颜色(白色、黄色、红色、紫色、淡黄、淡绿)的玫瑰花均来自云南省呈贡县斗南镇，每一种取不同植株上的5个样品，自然干燥后，分别研成粉末与KBr( 干燥粉末) 试剂按 1∶120 的比例同时放入玛瑙研钵中研磨，混合均匀，用压片机压片制成测试样品。

2.2 仪器

所用仪器为英国生产的PerkinElmer傅里叶变换红外光谱仪，光谱范围为 4000 ― 400cm-1，光谱分辨率为 4cm-1，扫描信号累加 4 次。

Fig.1 The FT-IR spectra of the six-color roses (a light green; b white；c yellow; d primrose yellow; e purple；f red)

3 结果与分析

3.1 六种颜色玫瑰花的红外光谱分析

为了提高实验的准确性，让实验结果更具说服力，取每种颜色玫瑰花不同植株上的5个样品来进行实验，对每5个样品的峰位进行统计，求出每种玫瑰花5个样品的光谱平均峰来进行分析。六种颜色玫瑰花平均后的光谱图如图1所示，从红外光谱图上看，在3700cm-1―2800 cm-1波数范围内出现了两个明显的吸收峰和一个微弱的吸收峰；在2750 cm-1―2250 cm-1波数范围内没有明显的吸收峰；在指纹区1800 cm-1―500 cm-1波数范围内的吸收峰比较多而且很复杂。从总体上来看，这六种玫瑰花的红外光谱图的波形极其相似，说明它们含有的物质成分基本相同，但是在峰的强度和一些位置吸收峰的形状还是有一些差别。在1300 cm-1―1400 cm-1波数范围内六种颜色玫瑰花的波形各有不同，白玫瑰花有一个吸收峰出现在1325 cm-1，黄玫瑰花和红玫瑰花相应峰出现在1337 cm-1附近，紫玫瑰花出现在1351 cm-1，而淡黄玫瑰和淡绿玫瑰却没有出现相应的吸收峰，玫瑰花的峰位出现了较大的波动；在940 cm-1―500 cm-1波数范围内六种颜色玫瑰花在波形上也有一定的区别。由以上这些特征吸收峰的差别可以把这六种颜色的玫瑰花区别开来。六种颜色玫瑰花的红外光谱完整的特征峰及其峰归属如表一所示。

Table1 The FT-IR spectra absorption peak of the six-color roses and assighment

1. 3405 cm-1处的吸收峰是-OH 的伸缩振动吸收峰, 这主要是水的吸收峰；2865cm-1和2928 cm-1处的吸收峰是C-H 的伸缩振动吸收峰, 这是多酚 C-H 不对称伸缩振动与伸缩振动；1446 cm-1处的峰是多酚芳环骨架中碳碳双键伸缩振动；1049cm-1处的峰是 C-O-C键或羟基的弯曲振动峰[9]。这些吸收峰表明玫瑰花中含有大量的多酚。

2. 在 1733cm-1处为 C=O 伸缩振动峰；1519cm-1和 1445cm-1处的峰是苯环骨架振动引起的；在1325 cm-1处则是C-H 弯曲振动吸收峰；1049cm-1之间的峰是醚键C-O-C伸缩振动峰；在 918cm-1处是β-D-半乳吡喃糖；在 820cm-1处可能是呋喃环中的碳氢变角振动峰或硫酸基C-O-S伸缩振动峰[9,10]。这些吸收峰表明玫瑰花中含有许多多糖成分。

3. 1619cm-1为苯环伸缩振动相关的吸收峰，1390cm-1附近为CH2-和CH3-的吸收峰, 1049cm-1为=C-O-C 的伸缩振动峰，以及540 cm-1为C-C-O的变形振动吸收峰，这些吸收峰都为黄酮类化合物的共同特征峰[11]，说明玫瑰花中有黄酮类化合物成分。

4.酰胺Ⅲ带在1220 cm-1―1320 cm-1处为C-H伸缩振动和N-H弯曲振动吸收峰；625 cm-1―765 cm-1为O-C-H弯曲振动吸收峰；535cm-1―605cm-1为C-O的面外弯曲振动吸收峰，这些是蛋白质的红外特征吸收峰[12]。玫瑰花在1213cm-1、758 cm-1、540 cm-1处存在吸收峰，说明其含有蛋白质成分。

5. 生物碱的六元环内酯的羰基伸缩振动的吸收峰在1735cm-1处[13]，1325 cm-1属于芳香胺C—N伸缩振动[14],玫瑰花在1735cm-1、1325 cm-1附近有吸收峰，说明玫瑰花中有生物碱成分。并且鞣质类药材在1710 cm-1―1736 cm-1有一明显α，β-不饱和酯键的红外吸收峰[15]，玫瑰花在1735cm-1附近有吸收峰表明玫瑰花中含有鞣质成分。

从图1和表1中可看出，六种颜色玫瑰花的红外光谱图形和特殊吸收峰位置非常相似，所含化学成分基本相同，都含有多酚、多糖、黄酮类、蛋白质、生物碱和鞣质等成分。

3.2 六种颜色玫瑰花所含成分的对比分析

从六种颜色玫瑰花的红外光谱来看，其所含的化学成分基本相同，但所含成分的量却有一定的差异。为了对六种颜色玫瑰花所含化学成分的量进行比较，以最强峰(1049cm-1附近)的吸光度值为标准，在同一光谱图中依据公式：待求峰的强度比值=待求峰强度/1049 cm-1附近的峰强度，求出每种颜色玫瑰花吸收峰的强度比值。如表2所示：

Table2 Relative peak intensities of IR absorption peak in the six-color roses

从表2可看出，六种颜色玫瑰花特征峰的强度比值差别是比较大的，说明不同颜色玫瑰花所含化学成分是不同的。从大的方面来说，紫玫瑰、淡黄玫瑰和淡绿玫瑰的吸光度比值较另外三种玫瑰大，说明紫玫瑰、淡黄玫瑰和淡绿玫瑰所含化学成分相对另外三种玫瑰来说要大一些。从小的方面来说，1734 cm-1、1213 cm-1、918 cm-1、611 cm-1和540 cm-1附近紫玫瑰花的吸光度比值较大，说明紫玫瑰花中蛋白质、生物碱和鞣质类化合物含量较其他五种玫瑰花多，而在1619 cm-1、1519 cm-1、1445 cm-1和1385 cm-1附近淡黄玫瑰花的吸光度比值较大，说明淡黄玫瑰花中多糖和黄酮类含量较其他五中玫瑰花多。从化合物组分和含量来看，紫玫瑰花、淡绿玫瑰花和淡黄玫瑰花更具有市场开发的价值。

4 结论

(1)六种颜色玫瑰花的红外光谱非常相近，说明它们所含的化学成分基本相同。但六种颜色玫瑰花的谱图在1300 cm-1―1400 cm-1和940 cm-1―500 cm-1范围内峰形存在一定的差异。

(2)通过对玫瑰花各官能团所引起的红外光谱吸收峰分析，可推断出其含有多酚、多糖、黄酮类、蛋白质、生物碱和鞣质等成分。

(3)通过对六种颜色玫瑰花所含化学成分分析，可知紫玫瑰、淡黄玫瑰和淡绿玫瑰所含化学成分相对另外三种玫瑰来说要大一些，紫玫瑰花中蛋白质、生物碱和鞣质类化合物含量相对较多，淡黄玫瑰花中多糖和黄酮类含量相对较多，其结论可为玫瑰花的开发利用提供一定的科学依据。

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(责任编辑 司民真)

Study on FT-IR Spectra Characteristics of Six-color Roses

YANG Yong’an, YANG Yufang & SI Minzhen

(InstituteofSpectrumApplication,SchoolofPhysics&ElectronicScience,ChuxiongNormalUniversity,Chuxiong, 675000,YunnanProvince)

In this paper Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) is used to study the roses of six different colors (white, yellow, red, light green, primrose yellow and purple), whose FT-IR spectra were obtained. Through the study of the spectra, the result shows that the spectra of the six kinds of roses were similar. According to the intensity and location of the absorption peaks in the FT-IR spectra, it concluded that these roses might contain chemical compositions such as polypheno,polysaccharide, flavonoid, protein,alkaloids and tannin. By comparing the relative peak intensities of IR absorption peak in the roses, the study shows that white, yellow, red, light green, primrose yellow and purple roses are different in the chemical compositions. The purple, light green and primrose yellow roses have bigger amount of chemicals than that of other kinds of roses. Among the six-color roses, the protein, alkaloids and tannin of purple rose is the most, and the polysaccharide and flavonoid of primrose yellow rose is the most. The results will provide scientific evidence for the development and the utilization of roses.

FT-IR Spectra; Roses; Chemical Composition

国家自然科学基金项目“基于顶空及SERS结合的新鲜植物挥发性气体研究”，项目编号:11364001;云南省教育厅基金项目“表面增强拉曼光谱对楚雄龙川江水中有机污染物的检测”，项目编号: 2015Z187。

2017 - 03 - 12

杨永安(1973-)，男，楚雄师范学院物理与电子科学学院副教授，研究方向：光谱学应用。

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1671 - 7406(2017)03 - 0018 - 04