四种红木抽提物的FTIR与GC--MS指纹图谱鉴别研究.pdf

S t u d yo n t h eF T I Ra n dG C M SF i n g e r p r i n t sI d e n t i f i c a t i o no fF o u r S p e c i c e so fR e d w o o d E x t r a c t i v e s b y L U OS h a At h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f M a s t e ro fE n g i n e e r i n g W o o dS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yo fF o r e s t r ya n dT e c h n o l o g y 4 9 8S h a o s h a nS o u t hR o a d T i a n x i nD i s t r i c t C h a n g s h aH u n a n 410 0 0 4 E R C H I N A S u p e r v i s o r P r o f e s s o rW U Y i q i a n g R e s e a r c h e rH U A N G J u n J u n e 2 0 1 3 中南林业科技 学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 也不包含为 获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材 料 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方 式表明 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者虢 矽 加I 弓年6 月弓日 中南林业科技大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文 的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件或电子版 允许论文被查阅或借阅 本人授权中南林 业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文 本学位论文属于 1 保密口 在年解密后适用本授权书 2 不保密圈 请您在以上相应方框打 作者签名 亏爹导师签名 凄支殇 灿侈年2 月弓日 吖弓年厂月j 日 摘要 随着生活水平不断提高 人们回归自然和追求绿色环保的愿望也越来越强烈 木材以其独有的视觉 触觉 听觉 环境友好等特性 广受人们青睐 正确认识 木材 了解木材性质是木质产品高效加工 木质资源高质利用的基础 传统的木 材分类与鉴别方法主要基于木材构造特征 准确可靠 但仍具有很大的局限性和 人为性 尤其是相似属种间木材难以快速准确辨别 近年来 木材化学分类法发 展迅速 已经开发出色谱 光谱和免疫学等技术用于植物物种识别 其中 指纹 图谱是国际公认的的有效手段之一 基于不同种类木材的抽提物化学成分和含量 具有一定的差异性与相似性 借用指纹图谱研究方法建立木材抽提物指纹图谱来 研究木材化学成分的整体信息 辅助鉴别同属 种木材具有重要意义 本文以大果 紫檀 交趾黄檀 微凹黄檀和卢氏黑黄檀四种红木为研究对象 利用傅里叶变换 红外光谱技术 F T I R 和气相色谱 质谱联用技术 G C M S 对其有机溶剂抽提 物进行分析 利用统计方法分别建立各类木材F T I R 及G C M S 指纹图谱 比较分 析这些木材抽提物指纹图谱 并结合木材构造特征探索了抽提物指纹图谱信息对 于木材分类与鉴别的作用 主要研究结论如下 1 采用相关系数法分别对四种红木样品的F T I R 及G C M S 图谱的相似程度 进行考察 结果表明 各树种样品的F T I R 及G C M S 图谱具有良好的一致性和稳 定性 因此可以采用平均值法建立了四种红木有机溶剂抽提物F T I R 和G C M S 指 纹图谱 2 F T I R 指纹图谱解析结果表明 四种红木抽提物主要化学成分有酚类 醇 类 醚类 脂肪酸类 脂类 芳香族类和烃类化合物 F T I R 指纹图谱比较研究表 明 四种红木F T I R 指纹图谱主要差异集中在3 7 0 0c m l 2 8 0 0c m 1 5 0 0c m X 9 0 0 c m 1 和9 6 0c m l 6 0 0c m 1 这三个区域 依据这些差异可以将四个树种分别区分开 总体考察四种红木有机溶剂抽提物F T I R 指纹图谱的相似程度 结果表明 交趾黄 檀 微凹黄檀与卢氏黑黄檀3 个树种的红外指纹图谱相似性较高 相关系数值均 达到0 8 以上 其中 交趾黄檀与卢氏黑黄檀相似性最高 受实验条件限制很难 判断各化合物的具体物质 但可以通过F T I R 指纹图谱反映出木材化学成分的异 同 进行木材树种分类与鉴别是完全可行的 3 G C M S 指纹图谱解析结果表明 四种红木抽提物的化学成分主要包括 树脂酸等萜 烯 类化合物 醇类 醛类 胺类 脂肪酸类 烃类 糖类等脂肪 族类化合物以及酚类 黄酮类等芳香族类化合物 建立的G C M S 指纹图谱基本能 反映红木抽提物的主要化学成分 比较这4 种红木G C M S 指纹图谱以及鉴定出来 的化学成分可以得出 交趾黄檀 微凹黄檀与卢氏黑黄檀的化学成分相似 与大 果紫檀的差异较大 而交趾黄檀与卢氏黑黄檀的化学组成上相似性更高 其次是 与微凹黄檀接近 这与F T I R 指纹图谱分析得出结果是一致的 因此可以通过 G C M S 指纹图谱反映出木材化学成分的异同 参照G C M S 进行木材树种分类与 鉴别是完全可行的 4 通过指纹图谱与构造特征在木材分类与鉴别效果上的比较研究 结果表 明 依据木材构造特征分类木材与依据图谱特征的分类存在相似性 但也有一定 差异性 原因可能是构造特征更多反映木材物理特征 而指纹图谱则是木材化学 分类的一种分析方法 它体现了木材的化学特性 指纹图谱可作为基于木材构造 特征的木材分类与鉴别方法的的补充和发展 从而更准确的认识木材树种 关键词 红木 抽提物 F T I R 指纹图谱 G C M S 指纹图谱 木材分类与鉴别 A B S T R A C T W i t ht h ei m p r o v e m e n to fl i v i n gc o n d i t i o n s t h ee x p e c t a t i o nt h a tr e t u r n st on a t u r e a n dg r e e nm a t e r i a l si s g r o w i n g D u et oo u t s t a n d i n gp e r f o r m a n c eo fm e c h a n i c a l s t r e n g t h v i s u a l a u d i t i o n t o u c hs e n s a t i o n a n de n v i r o n m e n tf r i e n d l y w o o da n di t s b a s e dp r o d u c t sh a v eb e i n ga t t r a c t e d i n c r e a s i n ga t t e n t i o n W e l lu n d e r s t a n d i n ga n d i d e n t i f i c a t i o no fw o o ds p e c i e sb e c o m e saf u n d a m e n t a lp r o c e d u r ei nt h el i n k a g eo f u t i l i z a t i o no fw o o d C o n V e n t i o n a l l y w o o dc l a s s i f i c a t i o n a n di d e n t i f i c a t i o na r e p r i m a r i l yb a s e do ni t ss t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c s T h o u g hb e i n go fh i g h l ya c c u r a c y t h e t r a d i t i o n a li d e n t i f i c a t i o ns t i l lh a ss e v e r a ll i m i t a t i o n sc a u s e db yt h eo p e r a t o r s e s p e c i a l l y w h e nd e t e c t i n gt h o s ei ns i m i l a rs p e c i e s T h er a p i dd e v e l o p m e n to fw o o dc h e m i c a l c l a s s i f i c a t i o nh a sc r e a t e dn u m e r o u s t e c h n i q u e s i n c l u d i n gc h r o m a t o g r a p h y s p e c t r o s c o p y a n di m m u n o l o g y T h ew o o de x t r a c t i v e s w h i c ha r et h ef o u r t hm o s t c o m p o s i t i o n se x c e p tc e l l u l o s e h e m i c e l l u l o s e a n dl i g n i n c o n t a i ns i g n i f i c a n tc h e m i c a l g r o u p s T h e r e f o r e t h ef i n g e r p r i n t so fw o o de x t r a c t i v e sa r ea l t e r n a t i v e sf o rw o o d i d e n t i f i c a t i o n I nt h ep r e s e n tw o r k t h ec h e m i c a lg r o u p sa n dc o m p o s i t i o no fw o o d e x t r a c t i v e sf r o mf o u r s p e c i e s o f r e d w o o d n a m e l yP m a c a r o c a r p u sK u r z D c o c h i n c h i n e n s i sP i e r r e D r e t u s aH e s m la n dD 1 0 u v e l i iR V i g u i e r w e r eg e n e r a t e d u s i n gF o u r i e rT r a n s f o r mI n f r a r e dS p e c t r o s c o p y F T I R a n dG a sC h r o m a t o g r a p h y M a s s S p e c t r o m e t r y G C M S r e s p e c t i v e l y T h ew o o de x t r a c t i v e sw e r ee x t r a c t e db yo r g a n i c s o l v e n t s a n dF T I Ra n dG C M Sf i n g e r p r i n t sw e r eo b t a i n e db a s e do nt h es t a t i s t i c a l a n a l y s i s I nc o m b i n a t i o no fs t r u c t u r a l a n da n a t o m i c a lc h a r a c t e r i s t i c t h ep o t e n t i a l u t i l i z a t i o no fs u c hf i n g e r p r i n t si ni d e n t i f y i n gw o o ds p e c i e sw a sd i s c u s s e d T h em a i n c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s 1 T h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tm e t h o dw a su s e dt od e t e r m i n et h er e p r o d u c i b i l i t y o fF T I Ra n dG C M Ss p e c t r ao b t a i n e db ys c a n n i n gw o o de x t r a c t i v e sf r o mt h r e e d i f f e r e n tb a t c h e s T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eF T I Ra n dG C M Ss p e c t r aa r eo fg o o d c o n s i s t e n c ya n ds t a b i l i t y T h e r e f o r e t h eF T I Ra n dG C M Sf i n g e r p r i n t so fa v e r a g e v a l u e sc a l c u l a t e df r o mt h e s et h r e ed i f f e r e n tb a t c h e so fw o o da r ee s t a b l i s h e d 2 F T I Rf i n g e r p r i n t ss h o wt h a tt h em a i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o n so fe x t r a c t i v e s f r o mt h e s ef o u rs p e c i e so fr e d w o o da r ep h e n o l a l c o h o l e t h e r f a t t ya c i d l i p i d a r o m a t i ca n dh y d r o c a r b o nc o m p o u n d s w h i c hc o n f i r mt h a tt h eF T I Rs p e c t r ai se f f i c i e n t i ni d e n t i f y i n gw o o dc o m p o s i t i o n F u r t h e ra n a l y s i so ft h eF T I Rf i n g e r p r i n t ss h o wt h a t t h ed i f f e r e n c e si n o r g a n i ce x t r a c t i v e sf r o md i f f e r e n ts p e c i e sa r em a j o r l yd i s p l a y e di n t h r e es p e c t r ar a n g e sa s3 7 0 0 2 8 0 0 15 0 0 9 0 0 a n d9 6 0 6 0 0c m w h i c hc o r r e s p o n dt o a t o m i c a b s o r p t i o n o fp h e n o l s a l c o h o l s a n dh y d r o c a r b o n s r e s p e c t i v e l y T h e s e c o m p o u n d sa r ea l s ot h em a i no r i g i n a t e sw h i c hr e s u l ti nd i f f e r e n tc o l o r sa n do d o r T h e c o r r e l a t i o nb e t w e e nF T I R s p e c t r af r o mv a r i o u sw o o ds p e c i c e ss h o w st h a tF T I R f i n g e r p r i n t so fD c o c h i n c h i n e n s i sP i e r r e D r e t u s aH e s m la n dD 1 0 u v e l i iR V i g u i e ra r e h i g h l yc o r r e l a t e d a p p r o a c h i n gc o r r e l a t i o np a r a m e t e r sm o r et h a n0 8 T h eh i g h e s t c o r r e l a t i o ne x h i b i t e db e t w e e nD c o c h i n c h i n e n s i sP i e r r ea n dD 1 0 u v e l i iR V i g u i e rw o o d T h o u g ht h ee x a c tc h e m i c a lc o m p o s i t i o n sa r en o ta b l et oi d e n t i f y t h eF T I Rs p e c t r ai s s t i l lf e a s i b l et od e t e c tt h e m a j o rc o m p o s i t i o no fw o o de x t r a c t i v e s w h i c h a s c o n s e q u e n c ei sa na l t e r n a t i v ei nw o o di d e n t i f i c a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o n 3 G C M Sf i n g e r p r i n t ss h o wt h a tt h em a i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o n so fe x t r a c t i v e s f r o mt h e s ef o u rs p e c i e so fr e d w o o da r er e s i na c i d s a l i p h a t i c a l c o h o l s a l d e h y d e s a m i n e s f a t t ya c i d s h y d r o c a r b o n s s u g a r f l a v o n o i d sa n do t h e ra r o m a t i cc o m p o u n d s w h i c hc o n f i r mt h a tt h eG C M Sf i n g e r p r i n t sa r ee f f i c i e n ti n i d e n t i f i c a t i o no fw o o d c o m p o s i t i o n T h er e s u l ts h o w st h a tD c o c h i n c h i n e n s i sP i e r r e D r e t u s aH e s m la n d D 1 0 u v e l i iR V i g u i e ra r eh i g h l yc o r r e l a t e d W h i l e t h eG C M Sf i n g e r p r i n to fw o o d e x t r a c t i v e si nP m a c a r o c a r p u sK u r za r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e df r o mo t h e r s T h eh i g h e s t c o r r e l a t i o nd i s p l a y sb e t w e e nD c o c h i n c h i n e n s i sP i e r r ea n dD 1 0 u v e l i iR V i g u i e r T h e G C M Sf i n g e r p r i n t sa r ec a p a b l eo fp r o v i d i n gs u c hi n f o r m a t i o nt od i f f e rw o o d e x t r a c t i v ef r o md i f f e r e n ts p e c i e s T h e r e f o r e i ti sc o n s i d e r e da se f f i c i e n ta p p r o a c hi n t h ei d e n t i f i c a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o no fw o o ds p e c i e 4 I nc o m p a r i s o nw i t ht r a d i t i o n a la p p r o a c h i d e n t i f i c a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o no f w o o ds p e c i e b a s e do nt h ec h e m i c a lf i n g e r p r i n t s a r eh i g h l ye f f i c i e n t T h ed i f f i c u l ti s l a r g e l yr e s u l t e df r o mc h e m i c a lc o m p o s i t i o nw h i c hi st o oc o m p l i c a t e da n dc o m p l e xt o b ew e l li d e n t i f i e d E v e nt h o u g h t h ei n c o r p o r a t i o no ft r a d i t i o n a la p p r o a c ha n dc h e m i c a l f i n g e r p r i n t sa p p e a r st ob em o r ee f f i c i e n ti nw o o di d e n t i f i c a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o n w h i c hi sb e l i e v e da so n eo ft h eu s e f u la p p r o a c h e si nt h ef u r t h e rs t u d y K e yw o r d s R e d w o o d E x t r a e t i v e s F T I RF i n g e r p r i n t G C M SF i n g e r p r i n t W o o d C l a s s i f i e a t i o na n dI d e n t i f i c a r l o n I V 目录 摘要 I A B S T R A C T I I I 1 绪论 1 1 1 引言 1 1 2 木材抽提物研究进展 2 1 2 1 木材中的抽提物 2 1 2 2 木材抽提物在木材分类与鉴别中的应用 2 1 3 指纹图谱的研究进展 3 1 3 1 指纹图谱起源与概念 3 1 3 2 指纹图谱的测定方法 3 1 3 3 指纹图谱的建立的一般步骤 6 1 3 4 指纹图谱的分析方法 7 1 3 5 指纹图谱在木材分类与鉴别中的应用 8 1 3 6 指纹图谱研究展望 9 1 4 本论文的研究目的与意义 9 1 5 本论文的研究内容 9 2 四种红木F T I R 指纹图谱鉴别研究 1 0 2 1 引言 1 0 2 2 材料与方法 1 0 2 2 1 实验材料 1 0 2 2 2 实验仪器与设备 一1 l 2 2 3 实验方法 一l l 2 3 结果与分析 1 4 2 3 1 木材抽提前后含量与颜色变化分析 1 4 2 3 2 大果紫檀F T I R 指纹图谱构建与解析 1 6 2 3 3 交趾黄檀F T I R 指纹图谱构建与解析 2 0 2 3 4 微凹黄檀F T I R 指纹图谱构建与解析 2 3 2 3 5 卢氏黑黄檀F T I R 指纹图谱构建与解析 2 7 2 3 6 四种红木F T I R 指纹图谱的比较 3 1 2 4 小结 3 4 3 四种红木抽提物G C M S 指纹图谱鉴别研究 3 7 3 1 引言 3 7 3 2 材料与方法 3 7 3 2 1 实验样品及试剂 一3 7 3 2 2 实验仪器与设备 一3 7 3 2 3 实验方法 3 8 3 3 结果与分析 4 1 3 3 1 大果紫檀G C M S 指纹图谱构建与解析 4 1 3 3 2 交趾黄檀G C M S 指纹图谱构建与解析 4 4 3 3 3 微凹黄檀G C M S 指纹图谱构建与解析 4 8 3 3 4 卢氏黑黄檀G C M S 指纹图谱构建与解析 5 1 3 3 5 四种红木G C M S 指纹图谱的比较 5 5 3 4 小结 5 6 4 指纹图谱与构造特征在木材分类效果的比较 5 7 4 1 四种红木构造特征及分类 5 7 4 2 指纹图谱与构造特征在木材分类效果的比较 6 0 4 3 小结 6 0 5 结论及建议 6 1 5 1 结论 6 1 5 2 下一步研究展望与建议 6 2 参考文献 6 3 致谢 7 1 攻读硕士学位期间主要学术成果 7 3 1 参加项目课题 7 3 2 发表论文 7 4 硕士学位论文 四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 1 绪论 1 1 引言 木材作为一种特殊的生物质材料 在农业生产 建筑 家具 装饰等方面都 有广泛应用 在国民经济与工业生产中发挥着至关重要的作用 从人类祖先钻木 取火到现在 木材的应用已有1 万多年的历史 随着经济的高速发展 人们回归 自然的心态和追求绿色环保的愿望也越来越强烈 木材以其独有的视觉 触觉 听觉 环境友好等特性 颇受人们的青睐 不同种类木材性质也各不相同 正确认识木材 了解木材性质对木材生产加 工 合理高效利用 市场流通及科研考古都具有重要意义 目前 木材分类与鉴 别方法主要是传统的植物分类学和植物解剖学 此外还有计算机图像处理法以及 基于木材表面特征的研究 l 7 传统分类法基于木材构造特征来定性判断 虽然直 观 但判断本身具有一定的模糊性和不准确性 在许多木材组织构造相似的树种 尤其是同科同属的树种之间不容易区分 因此又具有很大的局限性 植物化学分类学 P h y t o c h e m o t a x o n o m g 是植物化学的一个分枝 是以植物 的化学成分及其生物合成途径为依据 结合经典分类学及有关学科 对植物进行 分类和记述的一门学科 8 它从分子水平上来研究植物的分类和植物界的演化规 律 9 目前 关于木材化学成分的研究主要在木质部纤维 木材抽提物的提纯及 叶子 种子或果实的化学组分分离等几个方面 l0 1 尤其以木材抽提物为研究对象 的木材化学分类学 具有很好的研究前景 木材抽提物是指使用极性或非极性溶剂 水蒸气或水可提取的物质 1 1 有些 文献也将其定义为从木材中脱去除构成细胞壁的纤维素 半纤维素和木素之外的 一些低分子质量有机化合物的总称 木材抽提物包含有机化合物种类繁多 经鉴 定 目前就有7 0 0 多种 但一般可将它们分为三大类 萜类化合物 脂肪族化合 物和酚类化合物 1 2 1 3 不同科别木材的抽提物成分和含量具有明显的差别 而同 属种的木材 抽提物成分和含量往往具有一定的相似性 l4 1 因此 抽提物化学成 分和含量的这种差异性与相似性可以为木材分类提供科学理论依据和实际应用指 导 随着科学的发展 在化学分类法中 已发展出色谱 光谱和免疫学等技术 在植物中药研究里 指纹图谱是国际公认的的最有效手段之一 它可以从整体 硕士学位论文四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 宏观和模糊的角度综合反映中药的各主要化学成分及其相对含量 木材抽提物成 分复杂 具有和中药相似的 整体性 和 模糊性 l5 1 借用中药指纹图谱研究 方法建立木材抽提物指纹图谱来研究木材化学成分的整体信息 以期为木材的分 类与鉴别提供一些科学理论基础 1 2 木材抽提物研究进展 1 2 1 木材中的抽提物 木材中除纤维素 半纤维素及木质素等主要成分外 还含有其它少量组分 木材抽提物是指用乙醇 苯 乙醚 丙酮等有机溶剂以及水抽提出来的物质的总 称 主要存在于树胶道 树脂道和薄壁细胞中 它们的形成原因及其复杂 其含 量及其化学组成也因树种 产地 部位 采伐季节 存放时间及抽提方法而不同 经鉴定 木材抽提物主要含有其中包含鞣质 树脂 树胶 色素 芳香油 生物 碱 单宁 精油 脂肪 蜡 糖和淀粉等7 0 0 多种化合物 其中一些成分是林产化 工 医药和轻化工等许多部门的重要原料 具有一定的经济价值 木材抽提物除 了影响木材本身材性以外 还影响着木材的加工工艺以及操作者的身体健康 l6 1 1 2 2 木材抽提物在木材分类与鉴别中的应用 目前 国内外对于木材抽提物的研究主要在木材抽提物组分 木材抽提物与 木材加工利用及环境对木材抽提物影响等方面 将木材抽提物用于木材分类的研 究 国内外有过报道 但为数甚少 1 7 2 0 例如 西部黄松主要含有0 p 派烯和萜 二烯的混合物 金牛松木材则主要含有9 0 9 5 的正庚烷 因此可以利用它们所 含精油的成分不同加以区别 西部白松与北美五叶松的丙酮提取液经纸色层分离 和显色后 前者主要显示桔黄色 后者则显示浅粉色 因此可以依据它们提取物 显色不同进行鉴别 再如 酚类化合物是木材中含量比较高的化合物 包括黄酮 类化合物 木酚素 革酚酮和芪类等 革酚酮是柏科的特有成分 因此可根据酚 类物质的特征来鉴别松属 桉属和金合欢属中的树种 2 1 2 2 随着木材化学分类学的不断发展 各国在这方面的研究也日益增多 我国地 大物博 林木资源是极为丰富的 树种的多样性为开展木材化学分类方面的研究 提供了丰富的对象 深入了解研究各种木材抽提物的组成 含量及特性对于木材 分类与鉴别具有实际意义 2 硕士学位论文四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 1 3 指纹图谱的研究进展 1 3 1 指纹图谱起源与概念 现代 指纹 鉴定起源于1 9 世纪末2 0 世纪初的法医学 已知每个人手指上 都有指纹 但人与人之间指纹特征是各不相同的 因此可以利用这种 惟一 性 来鉴定人 中药指纹图谱就是参考法医学 指纹鉴定 的概念 采用一定的分析 手段 得到能表示中药特性某类或数类成分的色谱或光谱的图谱 中药指纹图谱 作为一种整体的 宏观的 可量化的鉴别手段 是符合当前评价中药真实性 稳 定性和一致性的质量控制模式 整体性和模糊性是它的基本属性 指纹图谱应该 反映药材的完整面貌即整体性 但是由于植物药中化学成分存在天然潜在的不稳 定性 所以指纹图谱又具有模糊性 2 3 2 4 1 3 2 指纹图谱的测定方法 指纹图谱测定方法很多 常用的方法有 色谱法和光谱法 色谱法包括传统 的薄层色谱法 T L C 高效液相色谱法 H P L C 气相色谱法 G C 高效毛细 管电泳法 H P C E 和高速逆流色谱 H S C C C 等 光谱法包括紫外光谱法 红 外光谱法 X 射线衍射法和近红外光谱法等 还有其它波谱方法 如核磁共振法 质谱等 现阶段 T L C H P L C 和G C 色谱技术 成为公认的三种常规的分析手段 是目前研究中药指纹图谱优先考虑的方法 2 5 1 1 3 2 1 薄层色谱 T L C 指纹图谱 薄层色谱 T L C 因其具有操作简单 快速可靠 适用范围广等优点成为常 用的测定指纹图谱的方法 它是利用中药各成分性质上的差异在薄层上分离后相 对位移值的不同进行鉴别的一种方法 T L C 无论在中药材的提取 品种鉴别 含 量测定 成分研究还是在产品的稳定性测试方面 都能够提供形象直观的可见光 或荧光图像 并能配合色谱扫描或数码处理进一步得到不同层次轮廓图谱和相应 的积分数据 26 l 目前 T L C 作为主要的鉴别方法被收入到多国的植物药典里 如 美国草药典 A H P 广泛采用T L C 作为美国市场上评价植物原药材质量的第一步 口7 l 根据米氏方程提出的薄层色谱新型内标法的原理和公式 实现了内标法在薄 层色谱中的应用 使T L C 可用于分析物的定量研究 2 引 但由于T L C 是一种开放 的色谱系统 外界因素影响较多 因此 重现性与精密度差 不能完全满足指纹 图谱研究的要求 所以目前有关薄层色谱指纹图谱的研究较少 崔淑芬等 2 9 J 利用T L C 指纹图谱对甘草药材的进行了研究 结果表明通过聚类 硕士学位论文四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 分析得到的甘草样品与正品甘草药材具有良好的相似性 得到的三维图谱可对不 同产地的甘草药材质量进行直观比较 以上研究说明T L C 指纹图谱可用于甘草药 材的真伪鉴别和质量评价 谢培山等 3 0 建立了白芍总苷的T L C 指纹图谱 结果表 明1 0 批样品的T L C 指纹图谱显示不同批次间产品有很高的相似性 周漩等 3 1 用 乙酸乙酯提取不同产地高良姜样品黄酮类有效成份并以薄层色谱法进行分离分 析 建立其T L C 特定指纹图谱 以薄层色谱扫描法对色谱图进行定量的扫描 结 果用主成分分析法进行处理 并从整体上比较各特定指纹图谱的差异 研究表明 T L C 指纹图谱可以有效对高良姜进行产地鉴别及质量评价 屈爱桃等f 3 2 采用薄层 扫描法建立黄柏药材T L C 指纹图谱 结果表明建立的方法具有简便 稳定和可重 复等特点 因此可用于黄柏药材的真伪鉴别及质量评价 高晓霞等 33 采集不同产 地何首乌药材 用薄层扫描法定量扫描三氯甲烷 甲醇 水和石油醚 乙酸乙醋 甲酸 两种展开系统中何首乌药材薄层色谱 结果得出两种展开系统共获得1 4 个共有指 纹峰 建立的指纹峰峰高柱状图可直观反映何首乌药材质量 因此T L C 指纹图谱 可快速有效地区别不同产地的何首乌 并评价其质量 1 3 2 2 高效液相色谱 H P L C 指纹图谱 高效液相色谱 H P L c 是在2 0 世纪6 0 年末 基于气相色谱的理论与实验方 法而发展成的一种分离分析方法 它具有高速 高效 高灵敏度等特点 且不受 样品挥发性和热稳定性的限制 大多数成分均可在高效液相色谱上进行分析检测 因此成为指纹图谱中应用最广的一类 由于中药成分非常复杂 因此在选用高效 液相色谱法构建中药指纹图谱时 一般多采用梯度洗脱的方法 这样能够将中药 中的大多数成分分开 因而能更准确地反映中药的内在信息 尤其对成分差别较 细微的单味药材及成分较为复杂的复方制剂 其分离与鉴定能力远远优于同分离 原理的T L C 翟为民等 3 4 采用H P L C 法对西洋参 人参及三七药材指纹图谱进行了鉴别 结果表明3 种药材的皂苷类成分均得到很好的分离 说明H P L C 指纹图谱可有效 的鉴别这三类药材 颜玉贞等 35 采用高效液相色谱法进行梯度洗脱 测定了西青 果与不同种类诃子的指纹图谱 周玉新等 3 6 以H P L C 梯度洗脱法对三七原药材 三七总皂苷提取物及三七总皂苷注射液进行了指纹图谱的研究 结果证明H P L C 法可操作性强及重复性均较好 张玉杰等 37 采用反相高效液相色谱法对不同产地 沙苑子进行了指纹图谱研究 结果发现不同产地的正品沙苑子指纹图谱差异很小 而另外2 种伪品则反映出完全不同的指纹图谱特征 游松等 38 采用H P L C 法对银 4 硕士学位论文 四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 杏叶注射剂进行了指纹图谱研究 结果发现所有参数均符合国家食品药品监督管 理局关于中药注射剂的技术要求 邹忠梅等 39 采用H P L C 梯度洗脱法建立了1 0 批芍药总苷样品H P L C 指纹图谱 为科学评价及有效控制芍药的质量提供了可靠 有效的方法 侯陆星等 4 0 建立了蕨麻药材H P L C 指纹图谱 结果证明此方法准确 可靠 因此可以利用指纹图谱对蕨麻药材进行鉴定及质量评价 李越峰等 4 1 利用 H P L C 方法 测定了2 1 批白芍样品 2 1 批白芍样品获得包括芍药苷在内的1 4 个 共有峰 白芍的指纹图谱特征性及专属性强 可用于全面控制白芍的质量 研究 白芍的高效液相色谱指纹图谱 为科学评价及有效控制其质量提供了可靠方法 黄平等 4 2 J 应用H P L C 法对不同产地杜仲药材进行了指纹图谱研究 根据选择的色 谱条件测定了不同产地杜仲药材的指纹图谱 为控制杜仲药材的内在质量提供了 科学依据 1 3 2 3 气相色谱 G C 指纹图谱 气相色谱 G C 是一种柱色谱技术 具有操作简便 高效 高选择性 高灵 敏度等优点 主要用于中药中挥发或可转化为易挥发的液体或固体物质成分的指 纹图谱特征研究 它不仅可以分析有机物 也可以分析部分的无机物 具体应用 时多与质谱技术联用 即气相色谱 质谱联用技术 G C M S 一般使用质量型检 测器氢火焰离子化检测器 F I D 裂解气相色谱 反应气相色谱可以用来测定难 挥发性物质和热不稳定性物质 凌大奎等 4 3 建立了砂仁 香附 当归 柴胡和苍术等挥发油成分的G C 指纹 谱图 并利用G C M S 和G C F T I R 对各主要成分做出了定性鉴别 钱浩泉等 4 4 J 用 G C M S 联用的方法建立了道地药材高良姜及近缘植物挥发油成分的G C 指纹图 谱 结果显示各自特有色谱构成相应品种指纹特征的唯一性 黄天来等 4 5 J 研究了 生姜所含挥发油成分的G C 指纹图谱 结果表明生姜挥发油成分指纹图谱由5 组 峰群组成 各组峰群清晰可辨 分离度较好 该方法准确简单 为生姜的鉴别和 质量评价提供了依据 金宏等 4 6 利用水蒸气蒸馏法提取小茴香挥发油 并通过G C 法建立小茴香挥发油的特征指纹图谱 所得1 0 批次小茴香挥发油的指纹图谱相似 度都在O 9 0 以上 符合国家药品监督管理局对中药指纹图谱的要求 建立的小茴 香挥发油的G C 指纹图谱为其质量控制提供参考 何进等 4 7 用G C 法测定了大蒜 挥发油 结果发现大蒜挥发油指纹图谱共有1 7 个共有峰 精密度 稳定性及重现 性等均符合要求 大蒜挥发油指纹图谱测定方法简单 准确 可靠 能有效控制 大蒜挥发油质量 刘伟等 4 8 采用G C 法建立了怀菊花挥发性成分的指纹图谱 共 硕士学位论文 四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 确定了2 7 个共有峰 为怀菊花的质量控制标准提供了有效的方法 1 3 2 4 红外光谱 I R 和F T 瓜 指纹图谱 近年来 由于红外光谱具有记录速度快 分辨率高 光通量大 偏振特性小 以及可以累计扫描多次再进行记录等优点 成为目前应用较广的指纹图谱测定方 法之一 该方法已应用于植物药材的质量控制 种类认定 热稳定性的实时原位 跟踪 4 9 3 以及细菌的快速鉴别 发育监控和分类等方面 黄吴等 5 0 1 首次采用傅里叶 变换红外光谱 F I I R 法对五加科 木兰科 桔梗科 豆科 樟科等科目中的典 型药用植物进行了系统研究 比较了各科植物的异同 讨论了相同植物不同药用 部位 不同采药时间对其红外谱图的影响 结合药典中关于药物主体有效成分的 记载 分析了各药用植物指纹图谱中主要成分的特征基团 对主要吸收峰进行了 指认 他们认为 在传统形态比较分类方法的基础上 F T I R 可以成为一种快速有 效的化学分类学的补充方法 据有关报道表明 应用近红外和傅里叶变换拉曼技 术可以实现对人参等药用植物的产地的鉴别 5 1 3 3 指纹图谱的建立的一般步骤 1 3 3 1 样品收集 实验收集的样品要有一定的代表性且数量越多越好 1 3 3 2 样品的制备 样品制备的基本原则是代表性和完整性 样品的制备必须保证能够充分地反 映出样品的基本特征 同时必须保证能够充分地反映出样品的基本特性 1 3 3 3 仪器条件的选取 仪器条件采用与样品适合的一些仪器条件进行测定 1 3 3 4 方法学考察 为考察实验分析方法的可靠性 分别从以下三个方面进行相应的考察 1 3 3 4 1 精密度实验 取同一份样品 连续测定5 次 考察实验仪器的精密程度 对于光谱分析而 言 各共有峰峰高的相对标准偏差R S D 值要小于5 各共有峰波数的相对标准 偏差R S D 值要小于1 对于色谱分析而言 计算得到的各共有色谱峰的相对保 留时间和相对峰面积的相对标准偏差R S D 值均要求小于3 嘣5 2 5 3 6 硕士学位论文四种红木抽提物的F T I R 与G C M S 指纹图谱鉴别研究 1 3 3 4 2 稳定性实验 取同一份样品 每间隔一定时间测定 O h 4 h 8 h 1 2 h 2 4 h 1 次 一般 测定5 次 对于光谱分析而言 各共有峰峰高的相对标准偏差R S D 值要小于5 各共有峰波数的相对标准偏差R S D 值要小于1 对于色谱分析而言 计算得到 的各共有色谱峰的相对保留时间和相对峰面积的相对标准偏差R S D 值均要求小于 3 1 3 3 4 3 重现性实验