狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分析

狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比 V01(25 No(4 第25卷第4期光散射学报 Dec(2013 JOURNAL OF LIGHT SCATTERING 2013年12月THE 文章编号:1004—5929(2013)04—0410—07 狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分析 王 青1，童 红 2，唐 军2’ (1(新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐830046 2(新疆大学理化测试中心，新疆乌鲁木齐830046) 摘要:本文采用傅里叶变换红外光谱法分别对狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱进行了对比分析研 究。结果明二者之间的红外吸收峰大体相似，都含有多糖、氨基酸、甙类、醇类物质，但在峰位和相对强 度上有一定差别，其中衣草花中含有较多含氧萜类和酯类化合物。狭叶和齿叶薰衣草之间的差异可通过 红外光谱对比分析准确地反映出它们各自的特征，能够为不同品种薰衣草的开发利用提供科学依据。 关键词:狭叶薰衣草;齿叶薰衣草;傅里叶变换红外光谱 中图分类号:0657(33 文献标志码:A The FTIR of Lavandula Spectroscopic Study Angustifolia and Lavandula Dentate WANG Qin91，Tong Hon92，TANG Jun2’ Science and 830046。China;(1(Coliege of Physics Technology(xinjiang University，Urumqi and Detect Center，xi可iang University，Urumqi 830046，China) 2(Physics Chemistry and Lavandu— FTIR of Lavandula study Abstract:A spectroscopic angustifolia comparative carried and in order be— la dentate has been out tO the differences similarities investigate tween the IR results showed that the tWO kinds of infrared peak spectrum(The absorption similar，contain kind，alcoholsbetween polysaccharide，amino roughly acids，glycoside material(While，some differences in the and relative intensities that suggest peak position the flower more and discrimi— the contains esters(The terpenes perfect oxygen-containing nation of the similarities and differences between them the strikingly represents potential of the method to a scientific basis for the and utilization of the differ— provide development ent varieties of lavender( words:Lavandula angustifolia;Lavandula dentate;FTIR Key 薰衣草L(angustifolia及观赏类的齿叶薰衣草 1引言L(dentata两个品种在广泛种植，主要分布在新 疆、陕西、江苏等地[5]。狭叶薰衣草精油成分主要 薰衣草(Lavandula angustifolia Mill)为唇 以芳樟醇、乙酸芳樟酯、薰衣草醇和乙酸薰衣草酯 形科(1abiatae)植物，其富含挥发油、香豆素、单宁、 类黄 等为主，而齿叶薰衣草以柠檬烯、反式松香芹醇、葑 酮等成分，可作为药材和香料的原料旷引，特 别是在 酮、樟脑等为主[6川]。不同品种的薰衣草中化合物 在1952年维吾尔医药中有着广泛的应用?。我国早 组成和含量不同，而这种差异性会直接影响其药理 就已引入，现多为药材和香料类的狭叶 收稿日期:2012—12—13;修改稿日期:2013—01—28 基金项目:国家自然科学基金(21265021) 作者简介:王青(197l一)，女，硕士(主要从事光谱学研究(E-mail:wangqing@xju(edu(ca 通讯作者:唐军(E-mail:tangjunwq@163(corn 万方数据 411第4期 王青:狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分析 活性的作用和精油的品质[9]。本研究通过对狭叶 狭叶薰衣草的茎与叶在1645 cm_1与1070 cm_1 薰衣草和齿叶薰衣草作傅里叶变换红外光谱，对比 近之间相差575 cm,，茎与花相差595 am,，附 而且 分析光谱的吸收峰位和吸收强度，可快速分析鉴别 am-1和1071 狭叶薰衣草茎在1644 cm-1二 狭叶和齿叶薰衣草，为新疆不同品种薰衣草的开发 收峰强度差不多，峰形强且宽;叶在1649 处的吸 利用提供科学依据，也为薰衣草药材真伪的鉴别提 的吸收强度比1073 am(1处略强，峰形尖cm_1处 供了理论支持。 锐底宽; 而花在1051 am-1处的吸收峰要远强于 am-11640 处的吸收峰，且1051 am_1处的峰形稍微圆滑底2材料和方 法宽。叶在1553 cm_1处出现吸收峰，而茎和花在此 2(1实验材料来源 处无明显吸收峰，花在1686 cm,、1734 am_1处有 狭叶薰衣草和齿叶薰衣草干花均采自新疆伊 二个明显的共轭和酯羰基吸收峰[1 犁，0|，在叶和茎中 经新疆药物研究所杨伟俊博士进行鉴定。 只在1735 cm_1处有一酯羰基吸收峰，且叶的吸收 峰最弱。狭叶薰衣草的叶和茎在1246 cm_1处出 2(2实验使用仪器 现的吸收峰，花在1253 cm-1处出现，二者相差7 光Vertex70 FT—IR光谱仪(德国布鲁克公司); cm,，茎和叶在1073 cm_1处出现的吸收谱分辨率4(0 cm一，波数在4000---400 cm_。，信 峰，花出 现在1051 am(1处，二者相差22 cm,，在红外号累加64次，用KBr压片法测定。 光谱 图上特定吸收带的特征峰都与样品中特有的化学2(3 成分相关，因此根据这些特征，我们就可以把三种 狭叶薰衣草和齿叶薰衣草采回样品后洗净，取 样品区分开来。 同一株不同部位的茎、叶、花粉碎过200目筛，分别 为便于更加详细分析，将茎、叶、花图谱中 的 取一定量样品与200 mg左右KBr混合研磨后压 吸收峰数据列于表1中。我们可根据红外光 谱的片，以纯KBr片为背景测试得到样品红外光谱图。 吸收峰位置、峰强度和峰形三个要素来比较它们之 间的差异，并通过三要素结合相关的辅助峰来判断 3结果与讨论 出各个样品中所含的官能团，从而进一步确定样品 3(1狭叶薰衣草的红外光谱分析 中所含有的分子结构。 图1是狭叶薰衣草茎、叶和花的FT—IR的光 (1)狭叶薰衣草的茎、叶和花在2927 cm_1am,、2927 cm,、 谱图，它们的峰形相似，在3350 亚甲基C—H的伸缩振动吸收峰，此处吸收峰强为 度1735 cm一1、1649 am一1、1430 cm一1、1255 cm 一1、较强，说明饱和碳上的氢比较多，1730附近处为羰 1070 cm-1附近三样品均有相似吸收am一、615 峰，基C=O伸缩振动吸收峰，在1247附近为酯中C 说明它们有部分化学组分相似。通过对图1的 对—O伸缩振动吸收峰，说明它们内部含有一定量的 比分析，就可以知道狭叶薰衣草的茎、叶、花在很多 脂肪类化合物[1?。且由峰的位置和相对强度可判am,、3334 地方都有差异，虽然茎、叶与花在3358 断出花中含有不同结构的酯羰基且酯含量最高，茎cm_1和3356 cm-1附近的吸收峰波数十分接近， 但和叶的酯羰基结构单一，且含量也比花少。 茎、花与叶之间的波数却相差24 cm-1左右;三者 在1650 cm_1和1070 cm_1附近均有两个吸收 峰， Table 1 characteristic data of the same Lavandala The FrIR assignment Angustifolia 万方数据 412 光 散 射 学 报 第25卷 、?avenumber,cm‘1 IR of Lavandula b(1eaf e(flowerFig(1 angustifolia(it(stem spectra am-1,3300 (2)狭叶薰衣草茎、叶、花中3500 萜类物质含量最高，这也与薰衣草精油主要成分结 cm-1处为O—H伸缩振动吸收峰，峰强且宽，表明 构一致，同时也进一步说明，花更具有开发价值。 cm-1 有糖或酚羟基上的羟基，在1250 cm,、1150 而茎和叶的红外光谱图在1610 cm,、1686 动引起，am,、1055 cm-1附近的吸收峰，都为C—O伸缩振 都非常弱，说明相应萜类物质较少。 说明狭叶薰衣草中有多个羟基处于不同化 (6)狭叶薰衣草茎、叶和花在3400 cm_1附近 学环境，且茎、叶和花在1057 cm_1附近处的吸收 有吸收峰强且宽的羟基伸缩振动，表明有糖或酚类 峰都为强峰，说明茎、叶和花中含有较多的多糖类 物质的存在，在2927 am-1附近有碳氢键的伸缩振 物质[12|，从吸收峰的相对强度可判断花中的含量 动，且强度较强，说明饱和碳上的氢比较多，并且狭 最高。 叶薰衣草茎、叶和花在1650 cm_1附近都出现羰基(3)谱图中2925 am_1附近的峰为一CH。一或 峰，说明茎、叶和花中都含有黄酮类化合物[1引。从 一CH。的吸收峰，在1645 am_1附近可能包含O— 1650 cm叫处的峰相对强度可看出，茎和叶中黄酮 收峰，在1610处为烯烃中H弯曲振动吸收峰和共轭C_-0羰基伸缩振动吸 物质要比花上多。 C=C双键振动吸收峰3(2齿叶薰衣草的红外光谱分析 和芳香化合物的骨架振动吸收峰[1 0。。 图2是同一株齿叶薰衣草不同部位:茎、叶(4)茎和叶在1645 cm-1处的峰宽而强应包含 和 花的FTIR的光谱图。由图可知它们的峰形cm,、1250 有酰胺带吸收峰，结合1430 am_1附近 cm,、2856 似，三个样品均在2927 51， 的吸收峰来看，茎和叶中有氨基酸多肽类物质[1 很相 cm,、1736cm一1、1634 cm一1、1517 cm一1、1250 cm一1、且含量明显要比花多。 am,、610 cm_1附近有吸收峰，反映出三种样品的 (5)红外光谱而花在1610 am_1处的双键和芳 1050 化学组分大部分相似。由红外光谱分析的烃骨架振动吸收蜂，说明有花中含有较多的萜类和 来看各个样品吸收峰，我们可看出，芳香类物质，在1686 am-1处的强峰说明在花中含 三要素 虽然它们的红 cm-1和1050 外谱图比较相似，但也有许多的不有不同结构的含氧萜类物质，在3400 同。从图2中可 cm_1附近的吸收峰含有萜类、多糖类和甾醇类化 以看出三者在吸收峰位置上 的最强峰在1050 存在很多区别，茎和叶 合物的羟基吸收峰[15_16]，从图中可以看出，花中的 cm_1附 近，峰形稍微圆滑底宽。 万方数据 第4期 413王青:狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分析 而花的最强吸收峰在3400 cm-1附近。茎和叶在 cm-1处出现的吸收峰，花出现在1062 cm-1处，二 1607 cm-1处的吸收峰明显要强于1737 cm_1处的 者相差9 cm,，由于齿叶薰衣草的茎、花和叶不同 酯羰基峰和1640 cm-1处有共轭羰基峰，花在1607 的部位的化学组分有差异，使得三者在特征峰 cm_1附近无明显红外吸收峰，在1686 cm,、1734 的峰 位、峰形和峰强有一定差别。现将三者在各 cm-1处有明显的共轭羰基和酯羰基吸收峰r10]，在 峰的峰位列于下表。从下面的表2中，我们个吸收 很容易 叶和茎中只在1735 cm-1处有一酯羰基吸收峰，且 看出三者在吸收峰位置上的差异，从而可以 叶的吸收峰最弱。齿叶薰衣草的茎和叶在1053 把它们 区分出来。 Wavenumber,cm‘1 IR of Lavandula Fig(2 spectra dentate(a(stem b(1eaf c(flower Table 2 The characteristic FTIR data of the same Lavandula Dentate assignment 根据图2和表2进行如下分析: 峰，是C一0键伸缩振动导致的吸收峰，而且 cm-1处的吸收峰强度高于1650 cm_1处1050 (1)三者均在1735 cm-1附近有羰基吸收峰， 的峰强，根据位于1250 cm_1附近出现强度中等峰形稍宽 说明其内含有一定量的甙类物质 [10]。 的吸收峰，说明它们内部含有酯羰基[10|，结合齿 叶(3)在1640处的宽而强吸收峰为共轭羰基C cm_1 薰衣草的茎、花和叶都在2926 cm,、2856 =0峰，里面应包含有氨基酸的酰胺I带吸收峰附近有吸收峰，说明它们内部含有少量的脂类化 黄酮类化合物的羰基C=0伸缩振动峰、和 合物[111。通过相对峰强比可推知花的含量高，茎 cm_1处为酰胺II带吸收峰Elo]。茎和叶1512 cm-1附近有强度中等的吸收峰，里面应包在1607 比叶稍多。另外在花的1686 cm-1处也有较强的 羰基吸收峰。说明花中有含氧萜类物质。环的骨架振动吸收峰和不饱和双键C—C伸含有苯 动吸收峰[1引。3400 cm-1附近强而宽的吸收峰为缩振 (2)三者在1050 cm-1附近有宽而强的吸收 万方数据 414 光 散 射 学 报 第25卷 N—H与O—H振动峰[1?，这些都说明在茎、叶和 在花中都相对较多，故选取狭叶薰衣草和齿叶薰衣 花都含有黄酮类物质、氨基酸多肽类物质和萜类物 草花进行对比，图3是狭叶薰衣草和齿叶薰衣草花 0。。 的红外光谱图，从图中可看出红外谱图大体相似， 质r1 am_1—476 (4)三者均在1150 cm-1附近有一 这是由于它们属于同科植物，化学组成相似，表现 系 cm,、1440 在两者在2928 cm,、1686 cm,、1640 列吸收峰，为C—O伸缩振动引起，图2中 cm一1050 am-1吸收峰与3400 am-1峰的相对强度比可 cm一1、1377 cm一1、1250 cm一1、1160 看出，茎和叶中的多糖类物质应高于花中的含量， cm,、610 cm,、536 cm-1附近都有吸1、1050 收，但峰强 说明它们内部含有较多的多糖类物质。以上说明 和峰宽有所不同，且峰位置有明显变化，狭叶薰衣 草在3357 cml的吸收峰与齿叶薰衣草齿叶薰衣草的茎、叶、花的化学成分均有氨基酸、萜 cm-1相差51 cm,;且狭叶薰衣草在在3408 类物质和多糖等，但相对含量有差异。 1614 cm-1处 有吸收峰，而齿叶没有;狭叶薰衣草花在1051 3(3狭叶薰衣草和齿叶薰衣草对比分析 am-1处相差11 cm_1处与齿叶薰衣草花1062 由图1和图2可知，狭叶和齿叶薰衣草的茎和 叶am-1等。两光谱图在相同峰位上的吸收强度也不 有明显差别，齿叶的茎和叶在1608 cm-1处明显 相同，表明二者的化学成分有部分相似，但相对含 强吸收峰，而狭叶的茎和叶在此处无明显吸收峰， 量并不一致。 但在1645 cm-1处有较强吸收峰。同时结合表1 和表2来看，狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的化学组成 Wjvenumber,cm—o IR of Lavandula flower(a:angustifolia，b:dentate Fig(3 spectra (2)两者都在1050 cm_1附近有C—O键伸根据图3进行分析 振动吸收峰，在1644 cm-1附近有C一0的强伸缩 (1)狭叶薰衣草和齿叶薰衣草分别在:3357缩 cm,、3408 am-1附近有吸收宽而强的羟基峰，表 振吸收峰，说明两者中都含有一定量的甙(即 苷)类 am_1 am,、2927 明有多糖类或酚类物质;在2926 物质。且齿叶薰衣草含量明显多于狭叶薰衣草。 cmcm_‘、1736 (3)由图3可看出，在1750cm-1到1600 附近有C—H的伸缩振动;在1734 之间狭叶薰衣草花的红外最强吸收峰为cm_。、1687 cm一、1688 cm_1附近有羰基的伸缩振 叫 1613 cm,，其次是1734 cm,，并且和1686 cm_1相差 动，说明存在多糖类和酮类化合物。由吸收强度可 不多，这说明狭叶薰衣草花中含有较多的含氧萜类 知齿叶薰衣革含量多于狭叶薰衣草。 万方数据 415第4期 王青:狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分析 on the character and the corn—biological 和酯类化合物，这与薰衣草精油中的薰衣草薰衣草 Comparison from lavender for essential oil of essential oil position 芳樟醇和薰衣草芳樟酯的结构一致。而齿叶在此 and for Univer-ornamental[J](J Shanghai Jiaotong 波段的红外最强吸收峰为1734 cm,，其次为1634 Science)，2006，24(2):sity(Agricultural am-1和1688 cm,，这说明齿叶薰衣草花中含有较 146— 151(多脂肪酯类、氨基酸、多糖类化合物。由此通过红 L T，Triet N D，Anh H L，et a1(Antioxidant [6]Danh 外分析可以看出狭叶薰衣草在精油开发方面具有 lavenderand chemical of composition activity，yield 更好的优势，并且通过红外光谱，我们也能对不同essential oil extracted by supercritical C02[J](J 品种的薰衣草精油的开发价值做出评估。Fluids，2012，70(0):27—34(Supercrit M，Cha E 0 K，et a1(Use of head— M [7]Won J，Yoon 4结论 micro solid extrac-space mulberry paper bag phase tion for characterization of volatile aromas of essen— 分别对狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱 tial oils from rose and Provence lavender 图进行吸收峰位置和吸收峰强度的对比分析，二者 Bulgarian Chim [j](Anal Acta，2009，631(1):54—61( 既有相似之处又都各有自己的特征峰。并且在相 同 K。Yamazaki Y，et a1(Effect [8]Inouye S，Yamagami 吸收峰位上其相对强度也有所差别，表明它们含and of mode on the dispersing agents stirring adsorp— 有相同的化学成分但含量有差异。通过红外对比of tion of major lavender，tea tree andcomponents 分析可以推断出它们都含有多糖、氨基酸、甙(即 rubber oils tO a in an aromatic bath grapefruit glove 苷)类、醇类及含氧萜类物质。由吸收对比可知狭Aromather，2005，15(4):199—204(口](Int J 叶薰衣草中含有较多含氧萜类和酯类化合物。通 [93张秋霞，王向未，江英(薰衣草精油的研究进展 过对狭叶薰衣草和齿叶薰衣草的红外光谱对比分[J](香料香精化妆品，2006((6):73—75((Zhang 析，我们可以明显的看出二者之间的差异和相似之 on Qiuxia，Jiang Ying，Zhang Zhiqiang(The study 处，红外光谱能真实的反映出不同品种薰衣草的各 of essential oil from development Cosmetics，lavender[J](Fla? vour 自特性和主要的化学物质，因此可通过红外光谱分 Fragrance 2006(6):73—75([10]孙素琴，同群。陈建波(中药红外光谱分析与签定 析为不同品种薰衣草的开发利用提供科学依据。 Suqin，[M](北京:化学工业出版社，2010((Sun 参考文献:Zhou of traditional chi—Qun，Chen Jianbo(Analysis nese medicine infrared spectroscopy[M](Bei?by Wu P W [1] A，James D(Lavender[J](Dermatitis， House of China，Jing:Chemical Industry Publishing 2011，22(6):344—347( 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