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一种荧光光谱鉴别檀香紫檀木材树种的方法

申请号 CN202010147073.9 申请日 2020-03-05 公开(公告)号 CN111157507A 公开(公告)日 2020-05-15
申请人 南京市产品质量监督检验院; 发明人 王金砖; 杜海慧; 梁峙; 刘彬; 赵颖峰; 袁慧雯; 赵金龙; 陈瑶佳;
摘要 本发明公开了一种檀香紫檀木材树种鉴别的检测方法,包括如下步骤:1)选择不同来源的檀香紫檀木材样品,对其存在的荧光化学物质以及选择合适的化学试剂对存在的荧光物质进行有效提取;2)采用分子荧光光谱技术对提取的化学物质进行荧光光谱分析,寻找最佳的测试条件,获取完整的檀香紫檀的荧光特征信息;3)采用确定的化合物提取方法和分子荧光光谱技术测定待测檀香紫檀木材树种荧光特征信息,确定具体的木材树种。本发明通过获取檀香紫檀树种的荧光化合物并对其荧光特征信息进行测定,并结合传统的木材微观和宏观显微结构识别技术,对檀香紫檀树种进行准确鉴定。该技术是一种更加科学、高效的木材树种鉴定新方法。
权利要求

1.一种荧光光谱鉴别檀香紫檀树种的方法,包括以下步骤:

步骤一、檀香紫檀木材中荧光物质提取条件的确立:

取檀香紫檀木材标准品进行取样并粉碎,采用溶剂对粉碎后的檀香紫檀进行荧光物质的提取获得含有荧光物质的提取液,然后对含有荧光物质的提取液在暗室条件下于紫外灯下照射获得荧光照片图;根据紫外灯下照射获得荧光谱图的荧光强度确定檀香紫檀荧光物质的提取条件;所述溶剂为乙酸乙酯、乙醇、自来水和pH<5.2的实验室三级水;

步骤二、根据步骤一确定檀香紫檀荧光物质的提取条件获得荧光物质,采用分子荧光光谱技术对提取的荧光物质进行荧光特征信息测定,确定檀香紫檀红木树种荧光特征图谱和测试条件,构建檀香紫檀树种荧光特征谱图库;

步骤三、根据步骤二获得的檀香紫檀红木树种荧光测试条件对待检测的檀香紫檀进行检测获得实际检测的荧光特征图谱;将实际检测的荧光特征图谱与步骤二构建的檀香紫檀树种荧光特征谱图库进行比对鉴别檀香紫檀。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤一所述取檀香紫檀木材标准品进行取样并粉碎,采用不同溶剂对粉碎后的檀香紫檀进行荧光物质的提取获得含有荧光物质的提取液具体步骤为:取0.01g~0.05g粉碎后的檀香紫檀木材标准品置于3~6mL溶剂中室温下用摇床持续摇晃4h~6h,期间每间隔2h用超声波震荡提取10分钟,获得含有荧光物质的提取液;

其中pH<5.2的实验室三级水提取液没有的荧光现象,自来水提取液能够观测到明显的蓝色荧光现象;乙酸乙酯提取液呈现出明显的亮黄色荧光,乙醇提取液相比于乙酸乙酯提取液荧光明显较弱。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤二所述采用分子荧光光谱技术对提取的荧光物质进行荧光特征信息测定是指:取荧光物质提取液采用稀释剂稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~650nm的激发光谱和270nm~700nm的发射光谱以及三维荧光谱图;

所述稀释剂与提取液中的溶剂一致。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:取檀香紫檀荧光物质提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱:自来水作为溶剂提取液pH值于5.2~13.2范围时,其最大激发波长为428nm,最大发射波长为468nm;该荧光特征峰随着pH的变化强度随之变化,当pH小于5.2时荧光消失,该处的荧光随着pH的变大可以恢复,且在强碱性的条件下该荧光依然存在;实验室三级水作为溶剂的檀香紫檀木材样品的提取液无荧光,在调节pH值于5.2~13.2范围呈现与自来水一致的荧光特征。

5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:取檀香紫檀荧光物质乙酸乙酯提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,存在三个最大激发和三个最大发射荧光谱图,其最强激发波长为260nm、298nm和338nm,最强发射波长为370nm,三个激发波长对应一个发射波长;第二个荧光激发波长为467nm,对应的发射波长为525nm;第三个荧光激发波长为498nm,对应的发射波长为570nm。

6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:取檀香紫檀荧光物质乙醇提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,存在三个最大激发和一个最大发射荧光谱图,其最强激发波长为260nm、298nm、338nm,最强发射波长为370nm。

7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:取檀香紫檀荧光物质乙酸乙酯提取液用醇类化合物稀释,采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,其在525nm和570nm两处最大激发对应的最大发射强度随着醇类化合物加入量的增加逐渐减弱,醇类化合物加入量与稀释液稀释后的体积比为(0.5~1.0):1,两处荧光消失,且肉眼观察的荧光亮黄色变为浅黄绿色。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇,均可以致乙酸乙酯提取液的525nm和570nm两处荧光消失,醇类化合物加入量与稀释液稀释后的体积比为0.5:1。

说明书全文

一种荧光光谱鉴别檀香紫檀木材树种的方法

技术领域

[0001] 本发明属于木材树种识别与鉴定技术领域,具体涉及檀香紫檀红木树种的识别与鉴定方法,尤其是利用分子荧光光谱技术对檀香紫檀红木树种中存在荧光物质数量、荧光特征、荧光猝灭进行测定。

背景技术

[0002] 檀香紫檀作为紫檀属木材,在国家标准GB/T 18107-2017《红木》规定的29种红木树种中最受市场欢迎的树种之一,也是最稀缺的木材树种之一。近年来市场价格逐年攀升,采用其他红木树种木材仿冒檀香紫檀的现象屡见不鲜,因此如何能够准确鉴定檀香紫檀是关键。目前国际上木材树种识别最普遍的方法是木材宏观及微观构造特征技术,木材解剖专业技术人员根据红木木材纹理、色泽、气味等宏观特征以及木材常规的射线叠生、轴向薄壁组织、附物纹孔、管孔排列等显微特征进行观测,并对照国际木材学家协会(IAWA)的木材宏观及微观结构特征数据库进行红木树种的识别与鉴定,然而在实践过程中檀香紫檀的准确鉴定仍然存在很多误判的案例,而且该方法所处的困境是只能区别红木归于什么属,很难实现红木树种的鉴定识别。传统的檀香紫檀木材树种识别与鉴定技术,类似于中国的“中医问病”需要鉴定人员具备丰富的经验和扎实理论基础,目前在世界各地这方面的人才都十分匮乏,因此寻找其特征性质对于树种识别具有非常主要的理论意义和实用价值。
[0003] 国家标准GB/T 18107-2017《红木》中对檀香紫檀的荧光特征“木屑水浸出液呈黄绿至淡蓝色荧光”,但是申请人在进行验证时发现采用实验室三级水进行提取时,并未有荧光物质提取出来。现有技术(木材工业,紫擅属木材荧光性能种间差异和心边材差异,2019年,33卷,第3期14-17)采用去离子水在檀香紫檀中提取出了荧光物质,但是与其它树种之间的荧光颜色和荧光光谱差异不大,仅仅只能通过荧光强度定量(且定量方式值得商榷)才能将不同紫擅属木材区别开来。而且,在该研究论文中并没有对采用的去离子水的状态进行详细表述,申请人在研究过程中发现仅表述水溶液其荧光现象存在随机性,在一些情况下荧光会出现,改变该条件可能没有荧光现象,文献中研究结果不能作为其特征用于其树种识别与鉴定。申请人通过研究试验其水溶液能够获得稳定的荧光物质提取,且荧光照片、荧光谱图特征明显能够用于其树种识别,另外红木檀香紫檀木材是指心材部分(详见GB/T 18107-2017红木定义),通常所说的红木均指其心材部分,本方法也是基于心材部分的识别与鉴定。荧光物质为有机小分子化合物,根据极性相似相容原理,荧光物质在有机化学试剂中的溶解性优于水溶液,因此水溶液可能只得到了少部分的荧光物质,文献中采用的方式和得到的结果也验证了这一点,其提取的荧光物质并不能用作其特征进行树种识别。另外文献中的荧光强度表达不准确,其表达的属于荧光亮度的概念,荧光强度的科学表达可以通过计算其荧光量子产率进行表示,前提是需要得到单一的荧光化学物质,该表述也是小分子化合物荧光特征的表达。该研究论文仅仅是对GB/T 18107-2017中檀香紫檀荧光现象扩大木材树种范围进行初步试验,得出的结论不清晰。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种采用荧光光谱鉴别檀香紫檀树种的方法,在本发明专利中,我们完整提取了檀香紫檀样品中的荧光物质,用分子荧光光谱仪对荧光物质的种类和数量进行了确认,不同来源的木材样品荧光物质数量和特征具有明显的一致性。荧光物质的提取在6h达到稳定,结果表明荧光光谱技术在檀香紫檀识别中具有潜在的应用价值。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现上述目的的,一种采用荧光光谱鉴别檀香紫檀树种的方法,包括如下步骤:
[0006] 一种荧光光谱鉴别檀香紫檀树种的方法,包括以下步骤:
[0007] 步骤一、檀香紫檀木材中荧光物质提取条件的确立:
[0008] 取檀香紫檀木材标准品进行取样并粉碎,采用溶剂对粉碎后的檀香紫檀进行荧光物质的提取获得含有荧光物质的提取液,然后对含有荧光物质的提取液在暗室条件下于365nm的紫外灯下照射获得荧光谱图;根据365nm的紫外灯下照射获得荧光谱图的荧光强度确定檀香紫檀荧光物质的提取条件;所述溶剂为乙酸乙酯、乙醇、自来水和pH<5.2的实验室三级水;
[0009] 步骤二、根据步骤一确定檀香紫檀荧光物质的提取条件获得荧光物质,采用分子荧光光谱技术对提取的荧光物质进行荧光特征信息测定,确定檀香紫檀红木树种荧光特征图谱和测试条件,构建檀香紫檀树种荧光特征谱图库;
[0010] 步骤三、根据步骤二获得的檀香紫檀红木树种荧光测试条件对待检测的檀香紫檀进行检测获得实际检测的荧光特征图谱;将实际检测的荧光特征图谱与步骤二构建的檀香紫檀树种荧光特征谱图库进行比对鉴别檀香紫檀。
[0011] 优选的,步骤一所述取檀香紫檀木材标准品进行取样并粉碎,采用不同溶剂对粉碎后的檀香紫檀进行荧光物质的提取获得含有荧光物质的提取液具体步骤为:
[0012] 取0.01g~0.05g粉碎后的檀香紫檀木材标准品置于3~6mL溶剂中室温下用摇床持续摇晃4h~6h,期间每间隔2h用超声波震荡提取10分钟,获得含有荧光物质的提取液。对于檀香紫檀来说,用自来水和pH<5.2的实验室三级水(实验室三级水pH为5.0~6.0)作为提取试剂,其中pH<5.2的实验室三级水没有的荧光现象,而自来水(GB5749-2006中规定自来水pH为不小于6.5且不大于8.5)能够观测到明显的蓝色荧光现象,表明荧光物质在水提取液条件下,可能的原因两种水溶液存在的区别使试样中的荧光猝灭,如酸碱度、金属离子浓度。而用乙酸乙酯、乙腈、乙醇作为提取试剂,其中乙酸乙酯和乙腈两种试剂的提取液呈现出明显的亮黄色荧光,表明存在于檀香紫檀中的荧光物质提取的更加充分,另外乙酸乙酯的提取液荧光相对强一些,且乙酸乙酯沸点较低,后处理容易,且乙酸乙酯安全性要优于乙腈。乙醇提取溶剂荧光明显较弱,表明可能存在一些荧光物质未完全提取或者乙醇存在羟基活泼氢促使荧光猝灭,因此对于存在于乙酸乙酯对檀香紫檀木材的荧光物质提取效果最佳。
[0013] 优选的,步骤二所述采用分子荧光光谱技术对提取的荧光物质进行荧光特征信息测定是指:取荧光物质提取液采用稀释剂稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~650nm的激发光谱和270nm~700nm的发射光谱以及三维荧光谱图;所述稀释剂与提取液中的溶剂一致。
[0014] 取檀香紫檀荧光物质提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱:自来水作为溶剂提取液pH值于5.2~13.2范围时,其最大激发波长为428nm,最大发射波长为468nm;该荧光特征峰随着pH的变化强度随之变化,当pH小于5.2时荧光消失,该处的荧光随着pH的变大可以恢复,且在强碱性的条件下该荧光依然存在。实验室三级水作为溶剂的檀香紫檀木材样品的提取也无荧光,在调节pH值于5.2~13.2范围呈现与自来水一致的荧光特征。
[0015] 取檀香紫檀荧光物质乙酸乙酯提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,存在三个最大激发和三个最大发射荧光谱图,其最强激发波长为260nm、298nm和338nm,最强发射波长为370nm,该处的荧光特征与乙醇相同,且具有独特的特征,三个激发波长对应一个发射波长;第二个荧光激发波长为
467nm,对应的发射波长为525nm;第三个荧光激发波长为498nm,对应的发射波长为570nm。
[0016] 取檀香紫檀荧光物质乙醇提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,存在一个最大激发和一个最大发射荧光谱图,其最强激发波长为260nm、298nm、338nm,最强发射波长为370nm;
[0017] 取檀香紫檀荧光物质乙酸乙酯提取液用醇类化合物稀释,采用分子荧光光谱技术测试260nm~600nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,其在525nm和570nm两处最大激发对应的最大发射强度随着醇类化合物加入量的增加逐渐减弱,醇类化合物加入量与稀释液稀释后的体积比为(0.5~1.0):1的时候,两处荧光消失。且肉眼观察的荧光亮黄色变为浅黄绿色。采用甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇,均可以致乙酸乙酯提取液的525nm和570nm两处荧光消失,醇类化合物加入量与稀释液稀释后的体积比为0.5:1.0。
[0018] 乙酸乙酯、乙醇、自来水、实验室三级水对不同来源的檀香紫檀木材试样的提取液呈现出各自一致的荧光特征,例如荧光照片信息、荧光二维谱图信息、荧光三维谱图信息。
[0019] 本发明取檀香紫檀荧光物质提取液稀释后采用分子荧光光谱技术测试260nm~650nm的激发光谱和270nm~750nm的发射光谱,其不同的提取试剂呈现不同的荧光特征,例如乙酸乙酯溶剂提取檀香紫檀木材试样的提取液三个最强激发波长为260nm、298nm、
338nm,最强发射波长为370nm,第二个荧光激发波长为467nm,对应的发射波长为525nm;第三个荧光激发波长为498nm,对应的发射波长为570nm。乙醇的荧光谱图呈现出与乙酸乙酯短波长处一致的荧光现象,而水体系呈现出另外一种独特的特征信息,只有一个最大激发为428nm,其对应的最大发射波长为468nm,且荧光现象与溶液体系的pH值相关。
[0020] 本发明获得的檀香紫檀三维荧光谱图中,不同来源的檀香紫檀树种的三维荧光等高线谱图一致性程度非常高,并且具有独特性,因此可以将该特征用于其树种识别和鉴定的特征。不同来源的檀香紫檀树种荧光谱图之间存在非常高的一致性,乙酸乙酯提取液三维荧光谱谱显示该树种荧光提取物种存在三个中心区,表明该树种乙酸乙酯提取液存在三种荧光化合物或荧光团,中心区域对应的横坐标和纵坐标即为该荧光化合物的最大激发波长和最大发射波长。
[0021] 本发明采用分子荧光光谱技术对檀香紫檀树种进行准确的识别与鉴定,本方法操作过程简单,是一种新型现代分析检测技术。本方法创造性的通过研究檀香紫檀树种木材存在化学物质的荧光特征,进行红木树种的准确识别与鉴定,解决了当前传统檀香紫檀树种识别与鉴定困难,鉴定对人员经验要求高等缺陷。本方法的开发能够实现檀香紫檀树种的准确鉴定,同时检测过程更加便捷、操作性强、效率高,最为关键的是检测用样量少。本发明对于红木树种的准确识别与鉴定是一项全新的探索性研究,具有重要的基础研究意义和广阔的应用前景。同时结合红木树种宏观及微观构造显微特征技术、基因测序识别、近红外谱图等方法将加速实现红木树种的准确识别与鉴定。
[0022] 与现有的技术相比,本发明具有至少以下有益的效果:
[0023] 1)传统的木材树种鉴定方法是木材宏观及微观构造特征技术,木材解剖专业技术人员根据红木木材纹理、色泽、气味等宏观特征以及木材常规的射线叠生、轴向薄壁组织、附物纹孔、管孔排列等显微特征进行观测进行红木树种的识别与鉴定,尽管这种识别与鉴定方法是目前国际上应用最广泛的方法,但是该方法所处的困境是只能区别红木归于什么属,很难实现红木树种的鉴定识别。本发明方法通过檀香紫檀木材树种存在化学物质的荧光特征,存在明显的特征信息,同时荧光物质存在明显的一致性,能够用于檀香紫檀红木树种的准确鉴定;
[0024] 2)而本发明方法采用化学分析方法,针对树种木材中存在荧光化合物的特征信息,该方法具有样品前处理简单、过程简便、可以按规程直接测定、重复性佳等优点;
[0025] 3)本发明方法最大的优点是样品的用量少,试样量0.01g~0.05g就可以满足检测的需求,而且对样品的形状没有任何要求,该发明对于名贵的红木树种鉴定尤为适用。

附图说明

[0026] 图1为不同试剂(乙酸乙酯、乙醇、自来水、实验室三级水)提取檀香紫檀荧光物质照片(365nm光照射);
[0027] 图2为任选4种不同来源的檀香紫檀用(自来水、实验室三级水)提取试剂中浸泡6h后荧光照片(365nm光照射);
[0028] 图3为任选3种不同来源的檀香紫檀用自来水作为试剂的提取液加酸前的荧光照片;
[0029] 图4为任选3种不同来源的檀香紫檀用自来水作为试剂的提取液加酸后的荧光照片;
[0030] 图5为自来水溶剂提取檀香紫檀木材样品荧光物质提取液逐渐加酸二维荧光变化图;
[0031] 图6为实验室三级水溶剂提取檀香紫檀木材样品荧光物质提取液逐渐加碱二维荧光变化图;
[0032] 图7为自来水溶剂提取檀香紫檀木材样品得到试样溶液的二维荧光激发光谱图;
[0033] 图8为自来水溶剂提取檀香紫檀木材样品得到试样溶液的二维荧光发射光谱图;
[0034] 图9为6种檀香紫檀木材样品乙酸乙酯提取的试样溶液荧光照片;
[0035] 图10为6种檀香紫檀木材样品乙醇提取的试样溶液荧光照片;
[0036] 图11为檀香紫檀木材样品乙酸乙酯提取的试样溶液逐渐加入乙醇试剂的二维荧光变化图;
[0037] 图12为檀香紫檀木材样品乙醇提取的试样溶液的二维荧光激发光谱;
[0038] 图13为檀香紫檀木材样品乙醇提取的试样溶液的二维荧光发射光谱;
[0039] 图14为檀香紫檀木材样品乙酸乙酯提取的试样溶液的二维荧光激发光谱;
[0040] 图15为檀香紫檀木材样品乙酸乙酯提取的试样溶液的二维荧光发射光谱;
[0041] 图16为6种檀香紫檀木材样品自来水提取的试样溶液荧光照片;
[0042] 图17为6种檀香紫檀木材样品实验室三级水提取的试样溶液荧光照片;
[0043] 图18为2种檀香紫檀木材样品乙醇提取液加入乙醇溶剂和乙酸乙酯溶剂后的荧光照片变化图;
[0044] 图19为6种檀香紫檀木材样品的乙酸乙酯溶剂提取试样的三维荧光谱图;
[0045] 图20为6种檀香紫檀木材样品的乙醇溶剂提取试样的三维荧光谱图;
[0046] 图21为6种檀香紫檀木材样品的自来水溶剂提取试样的三维荧光谱图;
[0047] 图22为6种檀香紫檀木材样品的实验室三级水溶剂提取试样的三维荧光谱图。

具体实施方式

[0048] 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。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。
[0049] 实施例中样品来源及其编号:檀香紫檀树种样品来自南京林业大学、厦门产品质量监督检验院、南京市产品质量监督检验院、张家港出入境检验检疫局,在不同时间段来自以上机构试验样品分别依次命名为TXZT-1、TXZT-2、TXZT-3、TXZT-4、TXZT-5、TXZT-6。
[0050] 实施例1
[0051] 檀香紫檀木材样品中荧光物质提取条件的确立:
[0052] 取檀香紫檀木材标准品并粉碎,采用溶剂对粉碎后的试样进行荧光物质的提取获得含有荧光物质的提取液,然后对含有荧光物质的提取液在暗室条件下于365nm的紫外灯下照射获得荧光照片图;根据365nm的紫外灯下照射获得荧光谱图的荧光强度确定檀香紫檀荧光物质的提取条件;
[0053] 具体步骤为:对采集的檀香紫檀木材进行取样并粉碎,称取0.05g粉碎样品,用相同体积(3~6mL)不同的溶剂进行荧光化合物的提取;在室温条件下用摇床持续摇晃4~6h,期间每间隔2h取出用超声波震荡10分钟,观察相同条件下不同溶剂提取液荧光强度和荧光物质数量(存在的荧光化合物是否完全提取)判断哪种试剂提取效果最佳;荧光照片:3mL提取液,置于比色皿中,在暗室条件下365nm的紫外灯下照射进行荧光照片拍摄。荧光光谱测试:取50μL提取液,用3mL各自的提取液稀释置于比色皿中,运用分子荧光光谱仪进行荧光谱图测试。
[0054] 采用乙酸乙酯、乙腈、乙醇、自来水、实验室三级水化学试剂按照上述方法对存在于檀香紫檀两种木材中的荧光物质进行提取,并在365nm紫外光照射下拍摄照片。
[0055] 图1为不同试剂(乙酸乙酯、乙腈、乙醇、自来水、实验室三级水)提取檀香紫檀荧光物质照片(365nm光照射),提取时间相同的情况下,不同试剂的檀香紫檀荧光物质提取液,具有不同的荧光,在乙酸乙酯、乙腈溶剂中呈现亮黄色荧光,乙醇溶剂中呈现淡黄绿色荧光,自来水呈现淡蓝色荧光,实验室三级水呈现无荧光现象。表明存在于檀香紫檀中的荧光物质在不同的试剂中存在不同的荧光现象,每种试剂存在各自的荧光特征。
[0056] 实施例2
[0057] 实例1中自来水和实验室三级水呈现两种不同的现象,其中自来水有蓝色荧光,而实验室三级水得到的荧光物质提取液无荧光,相同体系呈现不同的荧光现象,可能的原因是溶液的pH值影响或者部分金属离子浓度的差异造成。通过电感耦合等离子体发射光谱检测自来水和实验室三级水,存在明显差异的金属离子主要有钠、钙、镁、铁、锌、铜、铬,研究通过加入上述金属离子溶液,使其试样溶液中金属离子浓度为500μg/mL。从六个檀香紫檀样品中任取三种TXZT-1、TXZT-2、TXZT-3进行自来水和实验室三级水对比研究。取1mL试样加入3mL各自对应的水溶液,用0.01mol/L盐酸和0.01mol/L氢氧化钠溶液调节pH值;选择上述金属离子溶液用pH值为7的缓冲溶液配制,结果如表1所示,荧光照片详见图2、图3、图4。结果显示采用自来水作为提取液得到的檀香紫檀荧光提取液呈蓝色荧光,而用实验室三级水提取的檀香紫檀荧光物质,提取液无荧光,结果分别如图2。
[0058] 表1不同条件的荧光结果
[0059]
[0060]
[0061] 结果表明,上述金属离子存在的差异对荧光的变化没有影响,影响自来水和实验室三级水两种溶液条件下不同的荧光现象主要原因的pH值变化造成,通过连续测试5天自来水的pH值,平均值为7.9,而实验室三级水pH值平均值为5.2;新制的实验室三级水呈弱酸性,5天的实验室跟踪测试其pH=5.2±0.2。对两种条件的水体系檀香紫檀木材样品提取液调节pH观察其荧光变化,自来水溶剂的檀香紫檀木材样品荧光物质提取液,加入盐酸溶液后试样溶液呈酸性荧光消失,继续加入盐酸仍无荧光现象产生,如表1中的3#和4#,详见图3和图4,结果显示同一个试样在加入10微升0.01mol/L的盐酸溶液后荧光的迅速消失;另外,试验对自来水溶剂提取试样和实验室三级水溶剂提取试样分别调整酸碱度,并测试其二维荧光变化图,用氢氧化钠对实验室三级水提取的檀香紫檀木材试样溶液和经过盐酸调节的自来水酸性试样溶液进行pH调节,两种情况下消失荧光在加入氢氧化钠溶液后荧光恢复,且持续加入氢氧化钠溶液,试样荧光仍然保持,通过测试该荧光在pH5.2~13.2之间均无明显变化,详见图5(图中最顶端曲线是盐酸加入量为0,依次往下是盐酸加入量不断增加的曲线)和图6(图中最底端曲线是氢氧化钠加入量为0,依次往上是氢氧化钠加入量不断增加的曲线),结果表明水体系中影响檀香紫檀提取液荧光呈现的关键因素为酸碱度,且碱度的增加荧光谱图发生蓝移现象,相反酸度增加荧光谱图发生红移现象。另外相对于本发明,国家标准GB/T 18107-2017《红木》中对檀香紫檀的荧光特征“木屑水浸出液呈黄绿至淡蓝色荧光”表述明显不准确,且水溶剂檀香紫檀呈现荧光特征需要一定的前提条件,例如pH值不能小于5.3,且该荧光现象可以随着pH值变化重复出现。另外,檀香紫檀的自来水溶剂提取试样和实验室三级水提取试样的呈现明显一致的二维荧光谱图,其荧光激发和荧光发射谱图,详见图7和图8,该体系的最大激发波长为428nm,其最大发射波长为468nm。
[0062] 实施例3
[0063] 实例1中乙酸乙酯溶剂的檀香紫檀荧光提取试样荧光照片(详见图9)呈亮黄色,且荧光谱图具有三个最大激发和最大发射(详见图图19)。而乙醇试剂的提取试样荧光照片呈淡黄绿色,且荧光谱图(详见图12和图13)相比于乙酸乙酯提取试样只有一个最大激发和最大发射,在长波长处的荧光消失了(详见图20)。资料显示,荧光物质通常为有机小分子化合物,该类物质通常易溶于有机溶剂,可能的原因是乙醇试剂的活泼基团羟基存在改变的荧光化合物的结构使其荧光猝灭。取乙酸乙酯溶剂的檀香紫檀荧光提取试样,向其中逐渐加入醇类化合物试剂,测试其荧光谱图,尤其是乙醇提取试样中消失的荧光现象。取乙酸乙酯试样提取液100μL,加入2mL乙酸乙酯稀释,然后逐步加入醇类试剂,测试其荧光谱图,结果见图11(图中最上方一条曲线对应的是乙醇加入量为零,依次往下的曲线对应的是乙醇量不断增加的情况)。随着乙醇加入量的增加,乙酸乙酯的檀香紫檀提取试液的525nm和570nm处的荧光逐渐消失,且这种荧光现象乙醇提取试样中增加乙酸乙酯时能够逆向恢复,如图18所示,左侧为TXZT-1和TXZT-2的乙醇提取液荧光照片,右侧为其溶液取50μL加3mL乙酸乙酯的荧光照片,结果显示荧光恢复变亮黄色,该特征对于甲醇、异丙醇、乙二醇均有此特征。
表明并不是乙醇试剂不能将檀香紫檀中的荧光物质提取,而是醇类化合物对其中部分荧光能够将其猝灭,而且这种猝灭是缓慢发生的。另外,檀香紫檀的乙酸乙酯溶剂提取试样的二维荧光谱图与乙醇溶剂的提取试样短波长处呈现一致的荧光激发和荧光发射谱图,详见图
12和图13,但是在长波长525nm和570nm处有两个明显的荧光,表明乙酸乙酯提取试样呈现更加丰富的荧光现象,详见图14和图15。
[0064] 研究实验过程中选择了其他试剂,如氮氮二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)测试其对乙酸乙酯檀香紫檀提取液的影响,两种试剂的加入对其荧光没有影响,其荧光照片仍呈现亮黄色,二维荧光谱图和三维荧光谱图与檀香紫檀的乙酸乙酯提取液一致。
[0065] 实施例4
[0066] 按照实施例1中荧光物质的提取方法,取50μL檀香紫檀(来源为TXZT-1、TXZT-2、TXZT-3、TXZT-4、TXZT-5、TXZT-6)的乙酸乙酯、乙醇、自来水、实验室三级水提取液,用3mL各自溶剂稀释得檀香紫檀提取试样稀释液;在365nm紫外光照射下观察其荧光现象一致性如图9、图10、图16、图17;采用荧光光谱仪对檀香紫檀稀释液测试260nm~550nm的激发光谱和280nm~750nm的发射光谱。
[0067] 为了获得檀香紫檀更加直观的荧光特征区别,实验研究了不同试剂提取的檀香紫檀木材树种荧光物质的三维荧光谱图,按照实施例1中荧光物质的提取方法,取50μL檀香紫檀(来源为TXZT-1、TXZT-2、TXZT-31、TXZT-4、TXZT-5、TXZT-6)的乙酸乙酯、乙醇、自来水、实验室三级水的提取液,用3mL各自对应溶剂稀释得檀香紫檀稀释液;采用荧光光谱仪进行檀香紫檀提取试样的三维荧光谱图分析。
[0068] 不同溶剂的三维荧光谱图之间存在明显的差异(差异包括:提取液中荧光物质的种类和数目、最大激发波长、最大发射波长等),根据荧光物质发光机理,檀香紫檀树种木材样品荧光现象、含有荧光物质种类和数量具有明显的特征,表明红木树种的荧光性质含有的信息非常丰富可以作为其重要的特征用于檀香紫檀的识别与鉴定。
[0069] 从图19、图20、图21、图22结果显示檀香紫檀木材样品不同溶剂提取液的三维荧光等高线谱图一致性程度均非常高,并且具有各自的专属性,因此可以用作它们各自的特征用于其树种识别和鉴定的特征。另外如图19显示乙酸乙酯溶剂的檀香紫檀树种木材提取液中荧光信息最为丰富,三维荧光谱图显示该试剂荧光提取物种存在三个个中心区,表明该树种中存在三种荧光化合物或者一种或两种荧光化合物并拥有三个荧光团,中心区域对应的横坐标和纵坐标即为该荧光化合物的最大激发波长和最大发射波长。图20结果显示檀香紫檀的乙醇溶剂提取液的三维荧光谱图明显不同于与乙酸乙酯,无论的三维等高线的中心数量还是中心对应的激发波长和发射波长均不同,存在三个激发对应一个最大发射,该现象具有很高的专属性,且与乙酸乙酯提取液的荧光谱图存在明显差异,可以用作檀香紫檀重要的荧光特征信息。图21结果显示檀香紫檀的自来水溶剂提取液的三维荧光谱图却只有一个中心区,其最大激发和最大发射波长依次为420nm和465nm,斯托克斯位移为45nm,且与乙酸乙酯提取试液和乙醇提取试液之间存在明显的差异。图22结果显示实验室三级水溶剂的檀香紫檀提取液没有荧光信息。结果表明不同的化学试剂对应的荧光信息完全能够满足檀香紫檀的身份特征识别。因此,三维荧光谱图结果能够更加直观的得到檀香紫檀更加详细的荧光特征信息,且存在明显的专属性特征,而且不同来源的试验样本数据证明这种专属的荧光特征信息与树种之间存在很强的关联性。因此研究结果表明檀香紫檀的荧光特征可以作为它们的身份识别特征用于其树种的识别与鉴定。
[0070] 尽管已经详细描述了本发明的实施方式,但是应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。