多杰扎西　李仲　劉明地

摘要采用傅立葉變換紅外光譜（FTIR）對枸杞樣品產(chǎn)地模式進行鑒別。用常規(guī)預處理方法和小波變換法對紅外光譜原始數(shù)據(jù)進行了預處理，利用聚類分析對已預處理后的紅外光譜數(shù)據(jù)進行分析。聚類分析將 12份樣品聚為枸杞主產(chǎn)地和非主產(chǎn)地兩大類，取得了較滿意的分類效果。紅外光譜法結合聚類分析法可作為枸杞產(chǎn)域分類鑒別的一種新的適用方法。

關鍵詞枸杞；傅立葉變換紅外光譜；聚類分析

中圖分類號S567；R28215文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03704-02

基金項目國家教育部春暉計劃（Z2012108）。

作者簡介多杰扎西（1964- ），男，藏族，青海化隆人，教授，從事分析化學教學與科研工作。

枸杞子為茄科植物寧夏枸杞（Lycium barbarum L.）和枸杞（L.Chinese）多年生落葉灌木的干燥成熟果實[1]，是名貴的中藥材和保健品。有研究指出，枸杞子有降低血糖、 抗脂肪肝作用，并能抗動脈粥樣硬化[2-3]。枸杞主產(chǎn)于寧夏，甘肅、青海、新疆等地也有分布。青海地區(qū)的枸杞，因得天獨厚的高原地理環(huán)境，具有低脂肪、高蛋白、高纖維、氨基酸組成合理、高多糖和高黃酮等特點，以優(yōu)良的品質(zhì)倡銷國內(nèi)外市場[4]。目前，枸杞的開發(fā)利用已被列為青海重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，因而其產(chǎn)地質(zhì)量鑒別十分重要。目前已有枸杞光譜學鑒定的相關報道[5-6]，但迄今為止，針對青海枸杞產(chǎn)地質(zhì)量的紅外光譜鑒別未見報道。筆者依據(jù)不同產(chǎn)地枸杞紅外光譜數(shù)據(jù)，結合小波變換對紅外光譜數(shù)據(jù)進行消噪和壓縮，采用聚類分析對小波變換處理后的紅外光譜數(shù)據(jù)進行分析，成功地實現(xiàn)了對青海枸杞的產(chǎn)地鑒別。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1樣品來源與預處理。樣品來源：該研究中所用到的12個不同產(chǎn)地的枸杞采自青海主產(chǎn)地柴達木（海西地區(qū)）地區(qū)，為了比較，也包括寧夏的產(chǎn)品。經(jīng)青海省農(nóng)林科學院王占林教授鑒定為茄科植物寧夏枸杞（Lyciumbarbarum L.）和枸杞（L.Chinese）多年生落葉灌木的干燥成熟果實，即枸杞。具體產(chǎn)地見表1。

樣品預處理：采摘的鮮果曬干后，置于普通干燥箱內(nèi)60 ℃干燥至恒重，取出用微型植物粉碎機粉碎裝袋，密封備用。

1.1.2儀器設備及藥品。儀器：島津公司出品的IRPrestge21型傅立葉變換紅外光譜儀，分辨率為0.5～1.0 cm，信噪比為40 000∶1；檢測器采用新型高靈敏度DLATGS檢測器，可實現(xiàn)FTIR分析的超高的靈敏度和良好的穩(wěn)定性。

藥品：光譜純溴化鉀（KBr），購自天津天光光學儀器有限公司。

1.2方法

1.2.1不同產(chǎn)地枸杞紅外光譜的測定。按編號依次取已烘干至恒重已粉碎的枸杞樣品過100目篩，并取1 mg過篩后的枸杞粉與100 mg光譜純的溴化鉀在研缽中混合均勻后壓片，置于IRPrestge21型傅立葉變換紅外光譜儀中掃描獲取紅外光譜。測定范圍4 000～400 cm-1，掃描信號累加16次，分辨率4 cm-1。為了降低誤差，譜圖基線采用儀器自帶軟件自動進行多點基線校正和平滑處理。每個樣品平行測定3次，取其平均值作為該樣品的原始光譜。

1.2.2不同產(chǎn)地枸杞紅外光譜數(shù)據(jù)的預處理。采用標準正態(tài)變換、多元散射校正、導數(shù)校正等常規(guī)紅外光譜的預處理方法[7]，對枸杞紅外光譜進行了預處理。但總體來說，變換后消噪并不好，效果有限，而改用小波變換，通過優(yōu)選小波母函數(shù)、確定合適的分解層次和消噪的閾值，降噪效果很好[8]。而且成功地實現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)長度由1 868壓縮為241，為原始數(shù)據(jù)的1/8。小波變換重構后的壓縮數(shù)據(jù)，消去了噪聲，但仍保留了原始光譜數(shù)據(jù)的信息，可以用于化學計量學聚類分析方法鑒別枸杞。

2結果與分析

2.1枸杞紅外光譜的系統(tǒng)聚類分析試驗得出不同產(chǎn)地枸杞的紅外光譜，見圖1。

以枸杞小波降噪和壓縮后的紅外光譜數(shù)據(jù)矩陣標準化

3結論

以12種不同產(chǎn)地的枸杞為研究對象，借助紅外光譜，采用小波變換技術，對紅外光譜進行了消噪和壓縮，結合化學計量學聚類分析，建立了系統(tǒng)聚類分析模型。模型經(jīng)驗證，能夠快速地對青海不同產(chǎn)地的枸杞進行鑒別。紅外光譜作為光譜法，與色譜法相比，具有制樣簡單方便、測定快捷、譜圖準確、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，適合大量樣品的快速鑒別研究，有一定的可靠性和實用性，從而為枸杞分類鑒別、質(zhì)量控制提供了新的適用方法。

參考文獻

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典.一部[S].北京：化學工業(yè)出版社，2000：202.

[2] 李國梁，劉永軍，王洪倫，等.柴達木枸杞主要營養(yǎng)成分分析[J].分析測試技術與儀器，2009，15（2）：84-88.

[3] 周 晶，李光華.枸杞的化學成分與藥理作用研究綜述[J].遼寧中醫(yī)藥大學學報，2009，11（6）：93-95.

[4] 李梅蘭.不同產(chǎn)地枸杞質(zhì)量綜合分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（8）：4521-4522.

[5] 徐冬梅，張昊天.枸杞的光譜學鑒別[J].吉林醫(yī)藥學院學報，2008，29（6）：330-332.

[6] 孫素琴，王米渠，梁曦云，等.枸杞子四種原性狀的FTIR光譜法鑒別[J].光譜學與光譜分析，2001，21（6）：787-789.

[7] 尼珍，胡昌勤，馮芳.近紅外光譜分析中光譜預處理方法的作用及其發(fā)展[J].藥物分析雜志，2008，28（5）：824-829.

[8] 李丹婷，張長江，汪勁.基于小波變換的紅外光譜分析[J].光譜學與光譜分析，2006，26（11）：2024-2026.