红外光谱分析技术及其应用

红外光谱分析技术及其应用

（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）

作者：范雪芳徐淼侯晓涛王帅李洪宇张丽华

【摘要】红外光谱(IR)分析技术是一门发展迅猛的高新技术，与传

统分析技术相比，红外光谱分析技术具有分析速度快，样品用量少，

无破坏无污染等特点。红外光谱测定的是物质中分子的吸收光谱，不同的物质会有其特征指纹的特性，利用红外指纹图谱技术对中成药进

行质量鉴定与分析，借助计算机和模式识别等技术，以综合的、宏观的、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣

【关键词】红外光谱; 红外指纹图谱技术

【Abstract】 Infrared spectrum (IR) is a fast developing newly technology. Compared w ith traditional analysis technology, IR possesses characters of fast analysis, little sample, no breach and no pollution. IR measures the absorption spectrum of molecule, and different substances have different fingerprint patterns. Thus, IR technology can be applied to detect and

analyze the quality of traditional Chinese drug. Using the

computer, pattern recognition and so on, we can estimate if

traditional Chinese drug is real or fake, good or bad under the guidance of comprehensive, macroscopic and non linear analysis idea as well as quality control models.【Key words】infrared spectrum; technology of IR fingerprint

红外光谱分析技术是一门发展迅猛的高新技术，在分析化学领域里被誉为分析“巨人”，这个“巨人”的出现掀起了一场分析技术

革命。使用传统的分析方法测定一个样品的多种性质或浓度数据需

要多种分析仪器，耗费大量人力、物力和时间，因此成本高，工作

效率低，远不能适应现代工业的需要;与传统分析技术相比，IR分析技术能在几十秒甚至几秒内，仅通过对样品的一次IR简单测量，就能同时测定一个样品的几种甚至几十种物质或浓度数据，而且被测样品用量很少，无破坏，无污染，无损伤分析，操作简单，分析成本低[14]。

1 红外光谱分析技术的发展过程红外光谱是研究红外光与物质

分子间相互作用的吸收光谱，红外光谱分近红外区(泛频区)波长范围12 500～4 000/cm，中红外区(基本震动区)波长范围4 000～400/cm，远红外区(转动区)波长范围400～25/cm [5]。而近红外区(NIR) 最初于1800年被英国物理学家赫谢耳(William F Hershel)发现，是人们最早发现的非可见光区域。1835年Ampere利用新发明的热电偶证明了NIR具有同可见光一样的光学性质[5,6]。早期的红外光谱广

泛应用棱镜作为单色器，用连续波扫描，分辨率低,但仍在化合物结构表征发挥重要作用。20世纪60年代以后以光栅为单色器，提高了分辨率，曾在传统的农副产品领域中有所应用。而近红外方法作为一种新兴的定量分析方法今年来取得了显著进展，在食品、农产品、烟

草等方面尤为突出[7]。20世纪80年代后期曾出现过红外光谱法鉴别中药的某些报道，但由于光谱总体解析知识的贫乏、思路上的保守和缺乏交叉学科的相互渗透，其进展并不显著。20世纪90年代后期以来，出现了将红外光谱法与计算机辅助解析技术有机的结合应用于

中药鉴定的若干报道。

2 红外光谱技术

2.1 红外数据库随着计算机的普及红外光谱分析与薄层色谱法、

高效液相色谱法、气相色谱法、高效毛细管电泳法、紫外光谱法、红

外光谱法、核磁共振和X射线衍射法、质谱及分子生物学技术连用[8]，为红外光谱的应用开辟了更广阔的领域。随后又有人将红外数

据库通过计算机系统运用于红外光谱仪中，即将光谱的数字化形式存放在IBM计算机穿孔卡片上形成红外数据库。目前已建立的红外数据库主要有:(1)ASTM红外光谱;(2)Sadtler谱库;(3)Aldrich/Nicolet

凝聚相普图库;(4)Sigma生物化学谱库;(5)Nicolet蒸气相谱库;(6)Georgia州犯罪实验室麻醉剂谱库;(7)多伦多法法庭谱库;(8)Aldrich蒸气相谱库;(9)Sadtler Spec Finder数据库;(10)PE谱库;(11)固体药物FT IR谱库;(12)EPA气相 FT IR谱库。

2.2 红外光谱仪与其他仪器的连用在实际工作中，红外光谱仪经常通过与其他仪器连用。常见的有GC/FTIR联用技术[8];HPLC FTIR 联用技术[9,10];TLC FTIR联用技术[11,12];SFC FTIR联用技术[13];TGA FTIR联用技术[1416]等。

范雪芳,等.红外光谱分析技术及其应用

成都医学院学报2009年9月，4(3)

3 红外指纹图谱技术现状红外光谱测定的是物质中分子的吸收

光谱，不同的物质会有其特征指纹的特性，目前红外指纹图谱已成为鉴定和分析不同产地及品种的中药材内在质量的重要手段。但由于中药指纹图谱相当复杂，人工比较难掌握结果的准确性，因此将其用于复方中药的鉴定和分析[1720]。对于中药的品种和真伪鉴别，除液相和薄层等以色谱为主的指纹图谱方法外，还可以使用光谱测定的指纹图谱方法，即红外指纹图谱鉴别技术，该技术无需对中药进行提取分离等繁杂的化学处理，而直接进行红外光谱分析检测，是目前中药材及其制剂最直接、快速、准确的鉴定鉴别和质量控制方法。目前我

国中药指纹图谱的实施, 已由实验室研究进入到实际应用和作为法

定质量标准的阶段。它不仅从图谱的整体特征来综合地鉴别真伪, 还可以以一定的量化参数大致评价中药产品质量的稳定性和一致性。在现阶段, 据此判断原料、半成品、成品的质量相关性、一致性和稳定性, 应用范围包括1094光谱学与光谱分析原料药材的筛选、生产工

艺的优化、成品质量的稳定考察、市场商品的质量监控。实践证明, 色谱指纹图谱分析所表达的质量信息远比测试单一成分要丰富得多