傅里叶变换红外光谱技术在植物学中的应用

综述了傅里叶红外光谱技术的工作原理及其在生物大分子、亲缘地理学和生理学上的应用,指出了傅里叶红外光谱技术今后的发展方向,为傅里叶红外光谱技术在植物学领域的研究提供借鉴。     

红豆杉与其他39种木材FT-IR特征的比较

采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法测定了红豆杉(Taxus chinensis)等40种树种的木材红外光谱,并对红豆杉等5种针叶树木材红外光谱进行了傅里叶自去卷积的分析。结果表明,针叶树和阔叶树木材的红外光谱特征具有显著差异。通过计算红豆杉等5种针叶树木材的各部位吸收峰强度与1 500cm-1附近吸收峰强度的比值,利用傅里叶自去卷积技术解析红外光谱,形成的衍生谱带可识别不同木材,该技术可用于林业司法鉴定中的木材分类鉴定领域。     

FTIR结合DWT鉴别研究六种不同植物来源的淀粉

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合离散小波变换(DWT)、主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)方法对甘薯、马铃薯、薯蓣、莲藕、豌豆、玉米淀粉进行鉴别研究,测试淀粉样品的红外光谱。结果表明,6种淀粉样品红外光谱相似,但在1 700~800 cm-1范围内,红外光谱的峰位、峰形及吸收强度差异明显。对此范围内的原始红外光谱进行离散小波变换,提取离散小波变换的第五尺度细节系数数据,进行主成分分析和聚类分析。离散小波的前3个主成分的累计贡献率为94.43%,主成分分析和聚类分析正确率为100%。研究表明,傅里叶变换红外光谱技术结合离散小波变换的方法可以鉴别不同植物来源的淀粉。     

薯的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱结合主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)方法对8种薯进行了鉴别研究,测试了40个薯样的红外光谱。结果表明,8种薯红外图谱相似,但在1 800~700 cm-1范围内,红外光谱的峰位、峰形及强度差异明显。将8种薯的傅里叶变换红外光谱与可溶性淀粉的光谱进行相似性分析,结果显示,相似度从大到小依次为:马铃薯、木薯、薯蓣、毛薯、红薯、姜薯、豆薯、菊薯,表明马铃薯含淀粉量最多,其次是木薯,最少是菊薯。对原始红外光谱作二阶导数处理,并利用1 800~700 cm-1范围内的二阶导数光谱数据对8种薯40个样品进行主成分分析和聚类分析,主成分分析前3个主成分的累计贡献率达89.18%,正确率为97.5%,聚类分析正确率为100%。傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析的方法可鉴别区分不同种的薯类。     

FTIR结合小波变换分析鉴别8种根茎类作物（英文）

为了区分鉴别8种根茎类作物,通过采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合小波变换(WI)、主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)的方法,测试研究了8种根茎类作物40个样品的红外光谱。结果表明:8种样品红外图谱相似,但在1800~700 cm-1范围内,红外光谱的峰位、峰形及吸收强度差异明显。对此范围内的原始红外光谱进行连续小波和离散小波变换。提取连续小波变换的第15层系数和离散小波变换的第5尺度细节系数数据,进行主成分分析和聚类分析。连续小波和离散小波的前3个主成分的累计贡献率分别为93.12%、89.78%,主成分分析和聚类分析正确率为100%。研究结果显示:傅里叶变换红外光谱技术结合小波变换的方法可以区分鉴别不同种的根茎类作物。     

三七种植土壤类型及产地的红外光谱鉴别方法研究

为建立一种基于傅里叶变换红外光谱技术结合光谱检索的三七种植土壤类型和产地的鉴别方法,以3个产地6种土壤类型种植的102株三七植株主根木质部和韧皮部的红外光谱为指标,利用Omnic 8.0软件中光谱检索功能分别对主根木质部和韧皮部的红外光谱与相应光谱库进行种植土壤类型和产地检索和鉴别。结果表明:基于韧皮部光谱的鉴别效果比木质部的好。利用韧皮部光谱对种植土壤类型和产地进行鉴别时,匹配正确率分别为90.20%和97.06%。表明傅里叶变换红外光谱技术结合光谱检索法可鉴别三七的种植土壤类型和产地。     

水青树木材红外光谱特征研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了水青树等6种木材红外光谱。结果表明,通过各自的特征峰和共有峰相对峰强的比较可以区别6种木材。水青树木材的红外光谱各官能团吸收峰的特征表明,其化学组分交错于针阔叶材之间,木质素含量和结构具有一定针叶材的特征。通过红外光谱共有峰率和变异峰率双指标序列法的分析,在系统位置上,水青树与金缕梅科处于更近的位置,而与木兰科更远。红外光谱在木材分类研究和鉴定领域有较好的应用前景,此技术也有望成为木材司法鉴定体系中的有效方法之一。     

六种桂花的傅里叶变换红外光谱快速鉴别

采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件—OMNI采样器,对湖北咸宁所产的金桂、银桂、蒲城丹桂、硬叶丹桂、天香台阁四季桂、小叶四季桂等4个种群的6个不同品种的桂花(Osmanthus fragrans)进行了红外光谱对比分析。结果表明,6个桂花样品在1 731~1 022 cm-1区域的红外光谱吸收峰差异明显。应用衰减全反射红外光谱技术可对不同品种的桂花进行快速鉴别。     

花生病害叶的傅里叶变换红外光谱研究

[目的]探究傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术在花生病害鉴别中的应用。[方法]利用FTIR技术并结合主成分分析和聚类分析方法对花生褐斑病叶、黑斑病叶、网斑病叶和正常叶进行鉴别。[结果]样品的红外光谱图整体相似,只在1 750～800 cm-1范围内吸收峰的位置和强度有微小差异。对原始光谱图做二阶导数处理,发现3 600～2 800 cm-1和1 750～650 cm-1范围内的二阶导数谱差异明显。选取3 600～2 800 cm-1和1 750～650 cm-1范围做主成分分析和聚类分析,所提取的3个主成分的累计贡献率达到94.9%,分类正确率达到100%,聚类分析的正确率达到94.6%。[结论]傅里叶变换红外光谱技术有望发展成为鉴别农作物病害的有力手段。     

基于SVM及BPNN的辣椒红外光谱分析

利用小波变换结合反向传播网络(BPNN)和支持向量机(SVM)研究了朝天椒和灯笼椒的傅里叶变换红外(FTIR)光谱,样品1 750~950 cm-1范围的红外光谱经多尺度一维连续小波变换(CWT)和离散小波变换分析,发现第20尺度的连续小波系数,提取该尺度3个区域的系数作为特征参数建立BPNN和SVM模型。结果表明,BPNN和SVM模型都能很好地区别两种辣椒。第5尺度的离散小波细节系数建立BPNN和SVM模型分类的正确率分别为93.3%、100%。小波变换结合BPNN和SVM用于傅里叶变换红外光谱技术中能够准确识别朝天椒、灯笼椒,为区分不同品种的辣椒提供了快速、有效的方法。     

蚕豆病害叶的FTIR研究(英文)

[目的]对蚕豆病害叶进行鉴别研究。[方法]用傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析对蚕豆锈病、茎基腐病、轮纹病、黄化卷叶病和正常叶片进行鉴别研究。[结果]病害叶片和正常叶片的红外图谱相似,仅有几个吸收强度比存在差异;对光谱进行二阶导数分析发现,病害叶片和正常叶片的二阶导数光谱在1200～700cm-1范围差异明显,对该区域内的光谱数据进行相关分析、主成分分析和聚类分析,结果显示,正常叶片之间、同种病害样品之间相关系数都在0.928以上,而病害叶片和正常叶片以及不同病害样品之间的相关系数降低;45个样品聚类分析和主成分分析正确率分别为73.3%和82.2%。[结论]傅里叶变换红外光谱技术具有快速、无损、准确等优点,有望为蚕豆病虫害诊断提供新的方法与途径。     

3种颜色玉米胚乳胚芽的FTIR结合聚类分析研究

[目的]研究玉米胚乳胚芽的傅里叶变换红外光谱,为鉴别不同种类玉米提供科学手段。[方法]利用傅里叶变换红外光谱技术,结合系统聚类分析对3种类型的玉米实体样本的胚乳胚芽进行研究。[结果]原始红外光谱700~1800 cm-1总体特征相似,主要是由多糖、蛋白质、脂类等吸收谱峰组成,在此范围内三种样本的原始光谱存在微小的差异。对光谱进行一阶导数和二阶导数处理,用二阶导数光谱进行系统聚类分析（HCA）,结果表明二阶导数光谱700~1800 cm-1范围按玉米胚芽和胚乳样本聚类效果较好,52个样本能按3个种类很好地聚类,分类正确率达96.1%。[结论]红外光谱结合系统聚类分析方法可用于鉴别不同种玉米胚乳胚芽,具有方便、快速的优点。     

3种颜色玉米胚乳胚芽的FTIR结合聚类分析研究

[目的]研究玉米胚乳胚芽的傅里叶变换红外光谱,为鉴别不同种类玉米提供科学手段.[方法]利用傅里叶变换红外光谱技术,结合系统聚类分析对3种类型的玉米实体样本的胚乳胚芽进行研究.[结果]原始红外光谱700～1 800 cm-1总体特征相似,主要是由多糖、蛋白质、脂类等吸收谱峰组成,在此范围内3种样本的原始光谱存在微的差异.对光谱进行一阶导数和二阶导数处理,用二阶导数光谱进行系统聚类分析（HCA）,结果表明二阶导数光谱700 ～1 800 cm-1范围按玉米胚芽和胚乳样本聚类效果较好,52个样本能按3个种类很好地聚类,分类正确率达96.1％.[结论]红外光谱结合系统聚类分析方法可用于鉴别不同种玉米胚乳胚芽,具有方便、快速的优点.     

辣椒的傅里叶变换红外光谱研究

[目的]利用傅里叶变换红外（FTIR）光谱结合主成分分析（PCA）和系统聚类分析（HCA）技术对不同品种辣椒（Capsicum frutescens L）进行鉴别研究.[方法]测试了5种辣椒50个辣椒的红外光谱.[结果]5个不同品种辣椒的红外图谱相似,但在1 800 ～ 800 cm-范围内红外光谱的峰位、峰形及吸收强度有一些微小差异.对原始光谱作二阶导数光谱处理,发现在1 800～ 800 cm-1范围内5种辣椒的二阶导数光谱图差异明显,利用1 800～800 cm-1范围二阶导数光谱数据对5个品种50个样品进行聚类和主成分分析.聚类分析其正确率为100％;主成分析前3个主成分的累计贡献率达到94.47％,其正确率达98％,能把5个辣椒品种分开.[结论]傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析的方法可以把不同品种的辣椒区分开来.     

3种颜色玉米胚乳胚芽的FTIR结合聚类分析研究（英文）

[目的]研究玉米胚乳胚芽的傅里叶变换红外光谱,为鉴别不同种类玉米提供科学手段。[方法]利用傅里叶变换红外光谱技术,结合系统聚类分析对3种类型的玉米实体样本的胚乳胚芽进行研究。[结果]原始红外光谱700~1800 cm-1总体特征相似,主要是由多糖、蛋白质、脂类等吸收谱峰组成,在此范围内三种样本的原始光谱存在微小的差异。对光谱进行一阶导数和二阶导数处理,用二阶导数光谱进行系统聚类分析(HCA),结果表明二阶导数光谱700~1800 cm-1范围按玉米胚芽和胚乳样本聚类效果较好,52个样本能按3个种类很好地聚类,分类正确率达96.1%。[结论]红外光谱结合系统聚类分析方法可用于鉴别不同种玉米胚乳胚芽,具有方便、快速的优点。     

羊毛羊绒红外光谱特征及鉴别方法探讨

采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）法测定了羊毛与羊绒红外光谱,结果表明,通过各自的特征峰的比较可以区别两者,通过傅立叶自去卷积技术对羊毛与羊绒红外光谱进行解析,也可以有效鉴别两者。红外光谱在羊毛与羊绒司法鉴定领域有较好的应用前景,此技术有望成为司法鉴定体系中的有效方法之一。     

中草药大黄的小波变换红外光谱的聚类分析鉴别

采用傅里叶红外光谱法(FTIR)扫描41种不同品种大黄(Rheum palmatum L.)红外指纹图谱,建立了中草药大黄的红外指纹图谱,运用小波变换技术对近红外光谱进行压缩,应用聚类分析方法对红外数据进行处理,可以有效地鉴别不同产地的大黄,减少训练时间,结果与传统鉴别的结果基本一致.红外光谱法可用于中药大黄的质量控制,为中草药大黄的鉴定提供理论依据和实用方法.     

核桃和花生傅里叶变换红外光谱分析

[目的]研究核桃和花生的傅里叶变换红外光谱,为鉴别不同产地的核桃和花生提供科学手段。[方法]利用傅里叶变换红外光谱法研究了核桃和花生、6个不同产地核桃的红外光谱特性,对它们的红外光谱进行了分析鉴别。[结果]核桃和花生、不同产地核桃的红外光谱的峰形和峰位基本相同,但在一些特征吸收峰上的吸光度值比方面存在差异。对于核桃和花生,吸光度值比A1746/A1653都大于1;而A1099/A1653核桃略大于1,花生小于1。根据吸光度值比A1746/A1653、A1099/A1653的差异可以区分6个产地的核桃。各样品的红外光谱主要特征吸收峰吸光度值比的差异,说明它们所含主要物质基本相同,但不同样品的主要物质含量有差异。[结论]红外光谱方法可用于鉴别核桃和花生、不同产地的核桃,具有方便、快速的优点。     

近红外光谱法对茶叶中游离氨基酸含量的快速测定

为建立一种快速检测茶叶中游离氨基酸含量的方法,应用近红外光谱分析技术对贵州省不同产地的162个绿茶样品中的游离氨基酸含量进行检测,并结合偏最小二乘法(PLS),建立茶叶中氨基酸含量的预测模型。结果表明:通过标准归一化(SNV)光谱预处理,光谱范围选择6 657.74～6 178.16、5 793.11～5 688.98、4 493.33～4 350.62cm-1,主因子数为11,得到模型的内部交互验证相关系数(R)为0.981 56,交互验证均方差(RMSECV)为0.501;模型的预测值与实测值的相关系数为0.998,预测均方差(RMSEP)为0.312,稳定性试验得到的相对标准偏差(RSD)小于0.4%。综合分析,傅里叶变换红外光谱法与化学计量学方法相结合可以实现茶叶游离氨基酸的快速检测,满足检测要求。     

不同品种油菜籽仁的傅里叶变换红外光谱鉴别

用傅里叶变换红外光谱法测试了9个油菜品种的45个油菜籽仁样品的光谱。光谱显示,油菜籽仁的主要成分是油脂、蛋白质和碳水化合物等。对各品种油菜籽仁的平均光谱差异和吸光度比A1657/A1054和A1576/A1512进行比较,发现它们可用于区分不同品种的油菜籽仁。对1 700～1 600 cm-1范围的二阶导数光谱进行分析,发现各品种的振动谱带差异明显,可用以区分不同品种的油菜籽仁。研究表明,傅里叶变换红外光谱法结合二阶导数光谱,可以鉴别不同品种的油菜籽,具有方便、快捷的特点。