一种鉴别檀香紫檀和染料紫檀的分光光度法

1.本发明属于珍贵木材树种识别与鉴定技术领域，具体涉及一种利用紫外-可见分光光度法鉴别檀香紫檀和染料紫檀。
技术背景
2.檀香紫檀(拉丁名：pterocarpus santanus l.f，以下简称ps)系豆科紫檀属木材，俗称“小叶紫檀”，主产于印度迈索尔邦地区，是国家标准gb/t18107-2000《红木》规定的5属8类29个树种中第一类“紫檀木类”中唯一树种，堪称“红木之首”。檀香紫檀生长缓慢且成材稀少，在民间有“十檀九空，百年寸檀”的说法，加之其色泽纹理优美，木质坚硬厚实，素有“帝王之木”的美誉，是一种珍贵的木材，由于其资源极度匮乏，且逐年减少，已被列入濒危野生动植物种国际贸易公约(cites)附录ii管制，导致其市场价格逐年攀升。染料紫檀(拉丁名：pterocarpus tinctorius welw，以下简称pt)系蝶形花科，在国内被称为“血檀”、“赞比亚血檀”或“变色紫檀”，主要分布在非洲的赞比亚、坦桑尼亚和莫桑比克等国家。染料紫檀与檀香紫檀在材色、纹理、管孔类型等木材解剖特征方面均相似，且其它特征也符合紫檀属木材的基本条件，所以染料紫檀经常被一些不法商家用来作为檀香紫檀的仿制品，这不仅严重扰乱了木材贸易市场，而且二者价格相差甚远，严重侵犯了消费者的合法权益。因此，如何快速准确的识别和鉴定檀香紫檀和染料紫檀尤为关键。
3.目前，关于红木不同树种之间的识别和鉴定方法主要包括传统的物理识别和化学定性分析识别，以及生物学检测识别法等。其中传统的物理识别法通过木材宏观和微观特征的差异来鉴别，但具有切片对样品破坏量大、操作过程复杂、耗时较长，以及对专业知识和实际操作经验要求高的缺点。化学定性分析识别法应需而生，它是指通过现代仪器分析技术对木材抽提物进行化学成分定性检测，常用的化学分析方法主要是使用专业性极强的色谱-质谱技术(如gc-ms、lc-ms、py-gc-ms等)、核磁共振技术(nmr)和热分析技术(tg)等，如夏兆鹏等发表《檀香紫檀和染料紫檀木材及其制品的鉴别方法》，借助二氯甲烷提取和gc-ms联用仪，通过比较两种木材浸出液中含量最多的化合物分子式和分子量差异，确定所测木材种类。此方法克服了传统的物理识别法耗时长和误判率高等缺点，但所用溶剂有毒、测试周期长且成本极高。符韵林等发表《一种快速鉴别檀香紫檀与染料紫檀的方法》，借助甲醇超声提取和薄层色谱法(tlc)，通过两种供试品溶剂在薄层板上所得到的斑点位置以及数目具有明显的差异，实现对两个树种的鉴别，具有操作简单的优点，但所用溶剂有毒且需要专业人员来操作。生物学检测识别主要有dna标记遗传法，如焦立超等发表的《一种鉴别檀香紫檀和染料紫檀的微型dna条形码及其鉴别方法和应用》通过两个树种的微型dna条形码的不同，从分子生物学检测的角度出发对檀香紫檀和染料紫檀的准确鉴别，具有高效可靠的特点，但该方法依赖pcr实验室，且实验步骤相对繁琐。因此，我们必须开发出一种溶剂无污染、耗时短、仪器简单、操作简便快速且不需要专业的操作技术识别和区分檀香紫檀和染料紫檀的方法。
4.本发明通过常规的乙醇/水浸提法对檀香紫檀和染料紫檀木材进行提取，然后使
用常见的紫外-可见分光光度计对提取液进行快速测定，得到两者的紫外-可见光谱图，通过比较它们的光谱图特征峰的位置及其吸光度比值范围的差异，快速实现檀香紫檀和染料紫檀两个树种的鉴别。与现有技术相比，该方法所用提取溶剂为乙醇/水混合溶液，具有溶剂无污染和成本低廉等优点。此外，使用的仪器简单且易操作，测试时间短、不需要专业的操作技术。所以采用分光光度法鉴别檀香紫檀和染料紫檀木材具有一定的优势。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：一种区分檀香紫檀和染料紫檀木材的分光光度法。
6.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
7.1.檀香紫檀和染料紫檀样品的预处理：首先将0.10至0.50克檀香紫檀或染料紫檀心材样品放入蒸馏水中，并在搅拌和室温条件下处理10分钟。然后将上述洗净的样品放置于60℃条件下烘至恒重。最后对其进行粉碎处理，并过筛得到40至60目粉末样品备用。
8.2.檀香紫檀和染料紫檀取液的制备：首先配制25毫升的体积浓度为40％至80％乙醇/水混合溶剂置于烧杯中。然后将木粉样品放入茶叶袋中，密闭后将其置于上述混合溶剂中，并在60℃水浴条件下提取处理30至120分钟。提取完毕后取出其中的茶叶袋，将剩余的液体进行过滤处理后得到檀香紫檀和染料紫檀提取液。
9.3.檀香紫檀和染料紫檀提取液的紫外-可见光谱测定：使用乙醇/水混合溶剂将上述提取液稀释相同倍数，并采用相同的溶剂做参比。然后使用紫外-可见分光光度计在波长为200至800纳米范围内对稀释后提取液进行测定，分别得到二者的紫外-可见分光谱。
10.4.檀香紫檀和染料紫檀提取液的紫外-可见光谱的比较分析：首先观察所得提取液的紫外-可见光谱在紫外区和可见区是否出现4个特征峰，其中紫外区波长范围内为a和b两个峰，在可见区波长范围内为c和d两个连续的峰。然后计算这4个特征峰之间的吸光度的比值，若紫外区的特征峰吸光度aa/ab与ac/ad的比值均在1.00至1.10之间则初步鉴定为染料紫檀样品，若aa/ab在1.30至1.60之间，而ac/ad在1.00至1.10之间则初步鉴定为檀香紫檀样品。最后以可见区c和d峰为参比特征峰，计算吸光度aa/ac和aa/ad、ab/ac和ab/ad的比值均在8.50至19.50之间则可进一步鉴定染料紫檀样品。若aa/ac和aa/ad的比值在2.50至3.50之间，而ab/ac和ab/ad的比值在1.50至2.50之间则可进一步鉴定为檀香紫檀样品。
11.本发明方法利用檀香紫檀和染料紫檀心材提取液紫外-可见光谱在紫外区谱图的差异，以及两者在紫外区和可见区各特征峰的比值范围不同，可以实现快速鉴别和区分檀香紫檀和染料紫檀的目的。该方法不仅具有采样质量少、溶剂无污染和使用的仪器简单且易操作，不需要专业的操作技术等优点，而且同种树木在紫外区光谱存在明显的一致性，检测结果稳定性和重复性较好，具有现实可行性。值得注意的是，本发明的鉴定方法还具有操作简单快速，不需要借助大型实验仪器等特点。
附图说明
12.图1为本发明实施例1-3中不同体积的乙醇/水混合溶剂提取檀香紫檀的紫外-可见光谱图。
13.图2为本发明实施例1-3中不同体积的乙醇/水混合溶剂提取染料紫檀的紫外-可
见光谱图。
14.图3为本发明实施例4中不同来源的檀香紫檀的紫外-可见光谱图。
15.图4为本发明实施例5中不同来源的染料紫檀的紫外-可见光谱图。
具体实施方式
16.下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明：
17.本发明设计的一种鉴别檀香紫檀和染料紫檀的分光光法是由檀香紫檀和染料紫檀的预处理、提取液的制备、提取液的紫外-可见光谱测定，以及提取液的紫外-可见光谱比较分析四个主要步骤构成。本发明实施例中所述区分檀香紫檀和染料紫檀的分光光法为：使用乙醇/水混合溶剂将提取液稀释适当倍数，并使用相同的溶剂做参比，采用uv-3200型紫外-可见分光光度计在波长为200至800纳米范围内对稀释后提取液进行测定，分别得到提取液的紫外-可见分光谱，利用两者在紫外区的特征吸收峰的明显不同，以及两者在紫外区和可见区各特征峰的比值范围不同，实现对两个树种的鉴别和区分。
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。值得注意的是，这些描述只是示例性的，本发明权利要求不受具体实施例的限制。
19.实施例中样品来源及其编号：檀香紫檀和染料紫檀样品来自不同产地的木材加工企业提供(详情见表1和2)，不同a、b、c、d来源的试验样品分别依次命名为ps1、ps2、ps3、ps4和pt1、pt2、pt3、pt4。
20.表1 不同来源的檀香紫檀
[0021][0022]
表2 不同来源的染料紫檀
[0023][0024]
实施例1
[0025]
1.檀香紫檀和染料紫檀心样品的预处理：首先将0.5克檀香紫檀(ps1)和染料紫檀心(pt1)材样品放入25毫升的蒸馏水中，并在搅拌和室温条件下处理10分钟。然后将上述洗净的样品放置于60℃条件下烘干3小时。最后对其进行粉碎处理，并过筛得到50目粉末样品备用。
[0026]
2.ps1和pt1提取液的制备：首先配制25毫升体积浓度为的40％乙醇/水混合溶剂置于烧杯中，然后将上述样品粉末放入茶叶袋中，密闭后将其置于上述混合溶剂中，并在60℃水浴条件下提取处理120分钟。提取完毕后取出其中的茶叶袋，将剩余的液体进行过滤处理后得到提取液。
[0027]
3.ps1和pt1提取液的紫外-可见光谱测定：使用体积浓度40％的乙醇/水混合溶剂将上述提取液稀释相同的适当倍数，并采用相同的溶剂做参比。然后使用紫外-可见分光光度计在波长为200至800纳米范围内对稀释后提取液进行测定，得到40％的乙醇/水混合溶剂稀释后檀香紫檀(ps1)和染料紫檀心(pt1)提取液的紫外-可见分光谱。
[0028]
实施例2
[0029]
1.檀香紫檀和染料紫檀心样品的预处理：同实施例1步骤1。
[0030]
2.ps1和pt1提取液的制备：同实施例1步骤2，只是乙醇/水混合溶剂体积浓度为60％。
[0031]
3.ps1和pt1提取液的紫外-可见光谱测定：同实施例1步骤3。
[0032]
实施例3
[0033]
1.檀香紫檀和染料紫檀心样品的预处理：同实施例1步骤1。
[0034]
2.ps1和pt1取液的制备：同实施例1步骤2，只是乙醇/水混合溶剂体积浓度为80％。
[0035]
3.ps1和pt1提取液的紫外-可见光谱测定：同实施例1步骤3。
[0036]
实施例4
[0037]
1.檀香紫檀样品的预处理：同实施例1步骤1，只是样品为0.5克不同来源的檀香紫檀(ps1、ps2、ps3、ps4)心材。
[0038]
2.ps1、ps2、ps3、ps4提取液的制备：同实施例1步骤2，只是配制的乙醇/水混合溶剂体积浓度为60％。
[0039]
3.ps1、ps2、ps3、ps4提取液的紫外-可见光谱测定：同实施例1步骤3，只是稀释提取液所用乙醇/水混合溶剂体积浓度为60％，参比溶剂为60％乙醇/水混合溶剂。
[0040]
实施例5
[0041]
1.染料紫檀样品的预处理：同实施例1步骤1，只是样品为0.5克不同来源的染料紫檀(pt1、pt2、pt3、pt4)心材。
[0042]
2.pt1、pt2、pt3、pt4提取液的制备：同实施例1步骤2，只是配制的乙醇/水混合溶剂体积浓度为60％。
[0043]
3.pt1、pt2、pt3、pt4提取液的紫外-可见光谱测定：同实施例1步骤3，只是稀释提取液所用乙醇/水混合溶剂体积浓度为60％，参比溶剂为60％乙醇/水混合溶剂。
[0044]
图1(b)和图3(b)显示，稀释适当倍数后檀香紫檀的乙醇/水混合溶剂提取液在紫外区波长的263至385纳米范围内出现两个峰a和b。其中a的峰值在280纳米左右，b的峰值在320纳米左右，且a和b的吸光度比值在1.30至1.60之间。图1(c)和图3(c)显示，在可见区波长的400至610纳米范围内出现两个连续的峰c和d，其中c的峰值在474纳米左右，d的峰值在506纳米左右，且c和d的吸光度比值在在1.00至1.10之间。
[0045]
图2(b)和图4(b)显示，稀释适当倍数后染料紫檀的乙醇/水混合溶剂提取液在紫外区波长的256至380纳米之间出现两个峰a和b。其中a的峰值在306纳米左右，b的峰值在319纳米左右，且a和b的吸光度比值在在1.00至1.05之间。图2(c)和图4(c)显示，在可见区波长的403至615纳米范围内出现也两个连续的峰c和d，其中c的峰值在474纳米左右，d的峰值在506纳米左右，且c和d的吸光度比值在1.00至1.10之间。
[0046]
总而言之，使用40～80％的乙醇溶剂对檀香紫檀和染料紫檀心材木粉进行提取处理后，首先观察所得提取液在紫外区和可见区的光谱图是否出现4个特征峰，其中紫外区波
长范围内为a和b两个峰，在可见区波长范围内为c和d两个连续的峰。然后计算这4个特征峰之间的吸光度的比值，若紫外区的特征峰吸光度aa/ab与ac/ad的比值均在1.00至1.10之间初步鉴定为染料紫檀样品，若aa/ab在1.30到1.60之间，而ac/ad在1.00至1.10之间则初步鉴定为檀香紫檀样品。最后以可见区c和d峰为参比特征峰，计算吸光度aa/ac和aa/ad、ab/ac和ab/ad的比值均在8.50到19.50之间可进一步鉴定为染料紫檀样品，若aa/ac和aa/ad的比值在2.50值3.50之间，而ab/ac和ab/ad的比值在1.50到2.50之间则也可进一步鉴定为檀香紫檀样品。两者提取液的紫外-可见光谱图不仅在紫外区特征吸收峰显著不同，而且在紫外区和可见区各特征峰的比值范围也有差异，各自具有独特性的同时，光谱图中特征峰位置的一致性程度非常高，因此可将上述特征用于檀香紫檀和染料紫檀树种的鉴别。
[0047]
综上所述，使用本发明所述的分光光度法能够简单快速的鉴别檀香紫檀和染料紫檀两个树种，且检测溶剂无毒易得，操作简单，工艺流程短，不仅使用的仪器简单且易操作，而且测试时间短、不需要专业的操作技术，在一定程度上有利于其日常或工业化鉴别的推广。