楊永安，楊宇仿，司民真

(楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，光譜應(yīng)用研究所，云南 楚雄 675000)

六種顏色玫瑰花的紅外光譜研究

楊永安，楊宇仿，司民真

(楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，光譜應(yīng)用研究所，云南 楚雄 675000)

本文運(yùn)用傅立葉變換紅外光譜技術(shù)對(duì)源自云南省呈貢縣斗南鎮(zhèn)的六種不同顏色的玫瑰花進(jìn)行了紅外光譜分析，得到了這六種玫瑰花的紅外光譜特征峰。通過(guò)對(duì)這些特征峰進(jìn)行歸屬分析后發(fā)現(xiàn)，不同顏色的玫瑰花的紅外光譜非常相似，它們都含有多酚、多糖、黃酮類(lèi)、蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)等成分。而從六種顏色的玫瑰花紅外光譜吸收峰的吸光度比值可知，紫玫瑰花、淡黃玫瑰花和淡綠玫瑰花所含化學(xué)成分相對(duì)另外三種玫瑰花來(lái)說(shuō)要大一些，紫玫瑰花中蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)類(lèi)化合物含量相對(duì)較多，淡黃玫瑰花中多糖和黃酮類(lèi)含量相對(duì)較多，這些結(jié)論可以為玫瑰花的開(kāi)發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

傅立葉變換紅外光譜；玫瑰花；化學(xué)成分

1 引言

玫瑰，在植物分類(lèi)學(xué)上是一種薔薇科薔薇屬灌木，玫瑰花又名徘徊花、刺玫、筆頭花等等[1]。玫瑰花栽培在我國(guó)已有上千年的歷史，是我國(guó)特有香料植物，其鮮花廣泛用于化妝、美容、食品、制茶、制酒、中藥等[2]。玫瑰花目前在全國(guó)各地均有種植,其中以山東、甘肅、北京、江蘇、河南、河北、四川、云南、遼寧、黑龍江、臺(tái)灣、山西和新疆等地為主。玫瑰花與其他天然產(chǎn)物一樣，成分比較復(fù)雜，含有多糖、黃酮類(lèi)(花色素、槲皮素)、多酚類(lèi)、氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿、有機(jī)酸、鞣質(zhì)等多種化學(xué)成分，具有抗氧化活性、免疫調(diào)節(jié)作用、抗菌抗炎、抗血栓、抗癌、預(yù)防心臟病、降血脂和消除自由基等生理活性[3―7]。由于玫瑰花具有經(jīng)濟(jì)和藥用價(jià)值，受到了人們?cè)絹?lái)越多地重視，為了擴(kuò)大玫瑰花的開(kāi)發(fā)和提高市場(chǎng)的價(jià)值，對(duì)玫瑰花營(yíng)養(yǎng)狀況和藥用價(jià)值的研究是非常重要的[8]。

玫瑰花有白色、黃色、紅色、紫色等多種顏色，不同顏色的玫瑰花所含化學(xué)成分如何，是否有差異呢？本人利用傅里葉變換紅外光譜儀在物質(zhì)鑒別和成分分析方面的應(yīng)用，對(duì)來(lái)自同一地方(昆明斗南)的六種常見(jiàn)顏色的玫瑰花進(jìn)行了研究?？偨Y(jié)出這幾種玫瑰花的紅外光譜特征，做出其物質(zhì)成分推斷，得出不同顏色玫瑰花的成分區(qū)別，以便為玫瑰花開(kāi)發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)材料、儀器與方法

2.1 材料

實(shí)驗(yàn)所用樣品：六種顏色(白色、黃色、紅色、紫色、淡黃、淡綠)的玫瑰花均來(lái)自云南省呈貢縣斗南鎮(zhèn)，每一種取不同植株上的5個(gè)樣品，自然干燥后，分別研成粉末與KBr( 干燥粉末) 試劑按 1∶120 的比例同時(shí)放入瑪瑙研缽中研磨，混合均勻，用壓片機(jī)壓片制成測(cè)試樣品。

2.2 儀器

所用儀器為英國(guó)生產(chǎn)的PerkinElmer傅里葉變換紅外光譜儀，光譜范圍為 4000 ― 400cm-1，光譜分辨率為 4cm-1，掃描信號(hào)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 結(jié)果與分析

3.1 六種顏色玫瑰花的紅外光譜分析

為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)服力，取每種顏色玫瑰花不同植株上的5個(gè)樣品來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每5個(gè)樣品的峰位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求出每種玫瑰花5個(gè)樣品的光譜平均峰來(lái)進(jìn)行分析。六種顏色玫瑰花平均后的光譜圖如圖1所示，從紅外光譜圖上看，在3700cm-1―2800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的吸收峰和一個(gè)微弱的吸收峰；在2750 cm-1―2250 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)沒(méi)有明顯的吸收峰；在指紋區(qū)1800 cm-1―500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰比較多而且很復(fù)雜。從總體上來(lái)看，這六種玫瑰花的紅外光譜圖的波形極其相似，說(shuō)明它們含有的物質(zhì)成分基本相同，但是在峰的強(qiáng)度和一些位置吸收峰的形狀還是有一些差別。在1300 cm-1―1400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)六種顏色玫瑰花的波形各有不同，白玫瑰花有一個(gè)吸收峰出現(xiàn)在1325 cm-1，黃玫瑰花和紅玫瑰花相應(yīng)峰出現(xiàn)在1337 cm-1附近，紫玫瑰花出現(xiàn)在1351 cm-1，而淡黃玫瑰和淡綠玫瑰卻沒(méi)有出現(xiàn)相應(yīng)的吸收峰，玫瑰花的峰位出現(xiàn)了較大的波動(dòng)；在940 cm-1―500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)六種顏色玫瑰花在波形上也有一定的區(qū)別。由以上這些特征吸收峰的差別可以把這六種顏色的玫瑰花區(qū)別開(kāi)來(lái)。六種顏色玫瑰花的紅外光譜完整的特征峰及其峰歸屬如表一所示。

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

1. 3405 cm-1處的吸收峰是-OH 的伸縮振動(dòng)吸收峰, 這主要是水的吸收峰；2865cm-1和2928 cm-1處的吸收峰是C-H 的伸縮振動(dòng)吸收峰, 這是多酚 C-H 不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)與伸縮振動(dòng)；1446 cm-1處的峰是多酚芳環(huán)骨架中碳碳雙鍵伸縮振動(dòng)；1049cm-1處的峰是 C-O-C鍵或羥基的彎曲振動(dòng)峰[9]。這些吸收峰表明玫瑰花中含有大量的多酚。

2. 在 1733cm-1處為 C=O 伸縮振動(dòng)峰；1519cm-1和 1445cm-1處的峰是苯環(huán)骨架振動(dòng)引起的；在1325 cm-1處則是C-H 彎曲振動(dòng)吸收峰；1049cm-1之間的峰是醚鍵C-O-C伸縮振動(dòng)峰；在 918cm-1處是β-D-半乳吡喃糖；在 820cm-1處可能是呋喃環(huán)中的碳?xì)渥兘钦駝?dòng)峰或硫酸基C-O-S伸縮振動(dòng)峰[9,10]。這些吸收峰表明玫瑰花中含有許多多糖成分。

3. 1619cm-1為苯環(huán)伸縮振動(dòng)相關(guān)的吸收峰，1390cm-1附近為CH2-和CH3-的吸收峰, 1049cm-1為=C-O-C 的伸縮振動(dòng)峰，以及540 cm-1為C-C-O的變形振動(dòng)吸收峰，這些吸收峰都為黃酮類(lèi)化合物的共同特征峰[11]，說(shuō)明玫瑰花中有黃酮類(lèi)化合物成分。

4.酰胺Ⅲ帶在1220 cm-1―1320 cm-1處為C-H伸縮振動(dòng)和N-H彎曲振動(dòng)吸收峰；625 cm-1―765 cm-1為O-C-H彎曲振動(dòng)吸收峰；535cm-1―605cm-1為C-O的面外彎曲振動(dòng)吸收峰，這些是蛋白質(zhì)的紅外特征吸收峰[12]。玫瑰花在1213cm-1、758 cm-1、540 cm-1處存在吸收峰，說(shuō)明其含有蛋白質(zhì)成分。

5. 生物堿的六元環(huán)內(nèi)酯的羰基伸縮振動(dòng)的吸收峰在1735cm-1處[13]，1325 cm-1屬于芳香胺C—N伸縮振動(dòng)[14],玫瑰花在1735cm-1、1325 cm-1附近有吸收峰，說(shuō)明玫瑰花中有生物堿成分。并且鞣質(zhì)類(lèi)藥材在1710 cm-1―1736 cm-1有一明顯α，β-不飽和酯鍵的紅外吸收峰[15]，玫瑰花在1735cm-1附近有吸收峰表明玫瑰花中含有鞣質(zhì)成分。

從圖1和表1中可看出，六種顏色玫瑰花的紅外光譜圖形和特殊吸收峰位置非常相似，所含化學(xué)成分基本相同，都含有多酚、多糖、黃酮類(lèi)、蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)等成分。

3.2 六種顏色玫瑰花所含成分的對(duì)比分析

從六種顏色玫瑰花的紅外光譜來(lái)看，其所含的化學(xué)成分基本相同，但所含成分的量卻有一定的差異。為了對(duì)六種顏色玫瑰花所含化學(xué)成分的量進(jìn)行比較，以最強(qiáng)峰(1049cm-1附近)的吸光度值為標(biāo)準(zhǔn)，在同一光譜圖中依據(jù)公式：待求峰的強(qiáng)度比值=待求峰強(qiáng)度/1049 cm-1附近的峰強(qiáng)度，求出每種顏色玫瑰花吸收峰的強(qiáng)度比值。如表2所示：

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

從表2可看出，六種顏色玫瑰花特征峰的強(qiáng)度比值差別是比較大的，說(shuō)明不同顏色玫瑰花所含化學(xué)成分是不同的。從大的方面來(lái)說(shuō)，紫玫瑰、淡黃玫瑰和淡綠玫瑰的吸光度比值較另外三種玫瑰大，說(shuō)明紫玫瑰、淡黃玫瑰和淡綠玫瑰所含化學(xué)成分相對(duì)另外三種玫瑰來(lái)說(shuō)要大一些。從小的方面來(lái)說(shuō)，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較大，說(shuō)明紫玫瑰花中蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)類(lèi)化合物含量較其他五種玫瑰花多，而在1619 cm-1、1519 cm-1、1445 cm-1和1385 cm-1附近淡黃玫瑰花的吸光度比值較大，說(shuō)明淡黃玫瑰花中多糖和黃酮類(lèi)含量較其他五中玫瑰花多。從化合物組分和含量來(lái)看，紫玫瑰花、淡綠玫瑰花和淡黃玫瑰花更具有市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的價(jià)值。

4 結(jié)論

(1)六種顏色玫瑰花的紅外光譜非常相近，說(shuō)明它們所含的化學(xué)成分基本相同。但六種顏色玫瑰花的譜圖在1300 cm-1―1400 cm-1和940 cm-1―500 cm-1范圍內(nèi)峰形存在一定的差異。

(2)通過(guò)對(duì)玫瑰花各官能團(tuán)所引起的紅外光譜吸收峰分析，可推斷出其含有多酚、多糖、黃酮類(lèi)、蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)等成分。

(3)通過(guò)對(duì)六種顏色玫瑰花所含化學(xué)成分分析，可知紫玫瑰、淡黃玫瑰和淡綠玫瑰所含化學(xué)成分相對(duì)另外三種玫瑰來(lái)說(shuō)要大一些，紫玫瑰花中蛋白質(zhì)、生物堿和鞣質(zhì)類(lèi)化合物含量相對(duì)較多，淡黃玫瑰花中多糖和黃酮類(lèi)含量相對(duì)較多，其結(jié)論可為玫瑰花的開(kāi)發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

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(責(zé)任編輯 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

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于頂空及SERS結(jié)合的新鮮植物揮發(fā)性氣體研究”，項(xiàng)目編號(hào):11364001;云南省教育廳基金項(xiàng)目“表面增強(qiáng)拉曼光譜對(duì)楚雄龍川江水中有機(jī)污染物的檢測(cè)”，項(xiàng)目編號(hào): 2015Z187。

2017 - 03 - 12

楊永安(1973-)，男，楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院副教授，研究方向：光譜學(xué)應(yīng)用。

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A

1671 - 7406(2017)03 - 0018 - 04