陳新璐, 狄志彪, 李高燕, 孫稚穎, 周鳳琴

?

紅外三級鑒定法快速鑒別龍蝦的4個品種

陳新璐, 狄志彪, 李高燕, 孫稚穎, 周鳳琴

(山東中醫(yī)藥大學藥學院, 山東濟南 250355)

為鑒別不同龍蝦(), 作者選用一維紅外光譜(FTIR)、二階導數(shù)譜(SDIR)和二維相關紅外光譜(2DIR)來逐步提高譜圖的分辨率, 使得4個品種的差異性逐漸明顯。結果表明: 在一維譜圖上, 波士頓龍蝦()沒有酰胺Ⅱ帶的特征峰; 日本龍蝦()在1 333 cm–1處有尖峰。在二階導數(shù)譜上, 日本龍蝦在1 333 cm–1處尖峰更明顯, 且在1 535cm–1處有吸收峰, 與其他品種的差異表現(xiàn)得更明顯。波紋龍蝦()在1 567cm–1處有尖峰, 錦繡龍蝦()在1 567 cm–1處的峰弱而不明顯, 故可以區(qū)分出波紋龍蝦和錦繡龍蝦。在二維相關紅外譜圖上, 進一步佐證了4種龍蝦所含的氨基酸、蛋白質在種類和含量上有所差異。所以紅外三級鑒定法可以對龍蝦進行快速、有效的鑒別。

錦繡龍蝦(); 日本龍蝦(); 波紋龍蝦(); 波士頓龍蝦(); 一維紅外光譜; 二階導數(shù)譜; 二維相關紅外光譜

龍蝦()藥材來自甲殼綱(Crustacea)、十足目(Decapoda)、龍蝦科(Palinuridae)動物的干燥或新鮮的肉, 性溫, 味甘咸, 歸肝、腎經(jīng), 具有補腎壯陽, 養(yǎng)血固精的功效, 臨床上用于治療腎虛、手足抽搐等癥狀。龍蝦類為大型名貴經(jīng)濟蝦類[1], 全世界龍蝦400多種, 中國沿海共有8種龍蝦分布[2], 龍蝦為傳統(tǒng)名貴食材, 藥食同源, 其肉味鮮美, 營養(yǎng)價值高[3], 龍蝦的蛋白質含量高于其他水產(chǎn)品, 而且其氨基酸組成比起其他肉類, 更易被人體消化和吸收。龍蝦的脂肪含量比沼蝦()、對蝦()低很多, 更利于人體健康。此外, 龍蝦也富含人體所需的礦物成分和維生素, 故龍蝦備受人們喜愛, 是中國沿海經(jīng)濟價值比較高的漁業(yè)品種。通過調查, 目前在中國市場上流通的主要有錦繡龍蝦()、日本龍蝦()、波紋龍蝦()和波士頓龍蝦()4個品種。

一直以來, 龍蝦的鑒別主要采用傳統(tǒng)的性狀鑒別和顯微鑒別, 鑒別的依據(jù)為生殖肢的構造[4], 但這一性狀易受環(huán)境、生長發(fā)育階段等因素的影響, 從而表現(xiàn)不夠穩(wěn)定, 導致鑒定困難。而龍蝦不同物種頭胸甲、表面紋理及尾扇等變異復雜多樣, 同樣不利于龍蝦的準確鑒定。因此, 為了更好地開發(fā)研究這一市場前景廣闊、經(jīng)濟價值大、藥食同源的名貴藥材, 有必要采用一種高效的現(xiàn)代鑒定技術對龍蝦進行精準分類。傅里葉紅外光譜法(FTIR)是一種快速、簡便、非破壞性的分析方法, 已廣泛應用于中藥、保健品、食品等方面的真?zhèn)蝺?yōu)劣鑒別中[5-7]。近年來, 隨著二維相關紅外光譜技術的發(fā)展, 很大程度上提高了紅外光譜圖的分辨率, 可獲得更多的光譜信息, 為分析鑒定提供了快速有效的方法[8]。作者采用一維紅外光譜(FTIR)、二階導數(shù)譜(SDIR)和二維相關紅外光譜(2DIR)的紅外三級鑒定法[9]對中國市場常見的、流通量高的錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦和波士頓龍蝦進行了鑒別, 旨為龍蝦的資源開發(fā)和深入研究提供新資料。

1 材料與方法

1.1 材料來源與制備

2015年10月~12月, 根據(jù)海產(chǎn)品市場情況, 對沿海兩省4市的海鮮市場進行了樣品采集, 包括山東省煙臺、青島、威海和廣西省北海。從4省市共采集龍蝦樣品4種, 每個物種各購買5個樣品, 同一份樣品平行測定3次。經(jīng)中國海洋大學馬琳老師鑒定, 見表1。

表1 材料來源

樣品的制備: 將新鮮龍蝦處死、剝殼、取肉、切片后置于恒溫干燥箱于50℃下烘72 h, 粉碎過200目篩, 即得樣品。

試劑: 溴化鉀碎狀晶體, 分析純。

1.2 儀器與測試條件

傅里葉變換紅外光譜儀(Spectrum One型, PerkinElmer公司), DTGS檢測器, 分辨率設置為4 cm–1, 測量范圍設置為4 000~400 cm–1, 掃描信號累加16次, OPD速度為0.2 cm–1/s, 掃描時實時扣除CO2和水的干擾。

1.3 實驗方法

一維譜圖: 采取KBr壓片法進行制樣。分別稱取4種龍蝦藥材粉末約3 mg, 與200 mg的溴化鉀混合充分, 均勻地研磨, 壓片后進行測定, 獲得各樣品的一維紅外光譜圖[10-11]。

二階導數(shù)譜: 采用美國Nicolet公司研發(fā)的OMNIC軟件中的二階求導功能, 進行13點平滑, 獲得各樣品的紅外二階導數(shù)光譜圖。

二維譜圖: 將壓制好的樣品片置入變溫附件中, 溫度從50 ℃逐步升高到120 ℃, 程序控制, 等間隔采樣, 每隔10 ℃采集一次紅外光譜圖。分別對所采集的一系列動態(tài)光譜圖進行基線校正處理。采用清華大學自編的二維相關分析軟件對所得的系列譜圖進行處理, 可獲得各樣品的不同波段的二維相關光譜。

2 結果與討論

2.1 一維紅外光譜(FTIR)

圖1為錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦、波士頓龍蝦的紅外光譜圖。錦繡龍蝦在1 650、1 542 cm–1處, 日本龍蝦在1 648、1 545 cm–1處, 波紋龍蝦1 649、1 541 cm–1處, 波士頓龍蝦1 661 cm–1處酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶的特征峰非常明顯[12], 可表明這4種龍蝦均含有豐富的氨基酸、多肽、蛋白質類成分。而且可明顯看出, 波士頓龍蝦比其他3個品種的峰弱, 且沒有酰胺Ⅱ帶的特征峰, 表明氨基酸、多肽、蛋白質的含量少于其他3個品種。另外, 錦繡龍蝦在1 082 cm–1、日本龍蝦在1 081 cm–1、波紋龍蝦在1 081 cm–1和波士頓龍蝦在1 070 cm–1處有弱吸收峰, 即糖苷類gC-O[13-14], 波士頓龍蝦在3 440 cm–1處峰形較寬, 是由糖類分子中的羥基形成多種方式的氫鍵所致[15], 表明4個品種的龍蝦含有糖苷類成分。錦繡龍蝦、日本龍蝦和波紋龍蝦3個品種在2 961、1 542、1 452、1 237、896、530 cm–1附近均有強弱不等的吸收峰, 而波士頓龍蝦沒有, 也就是說, 波士頓龍蝦比其他3個品種少6處吸收峰, 所含的化學成分的種類也比其他3個品種少。錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦圖譜較為相似, 在3 290 cm–1附近出現(xiàn)特征峰, 說明含有不飽和的烴類, 且分別在1 237、1 236、1 238 cm–1處有寬峰, 表明含有因p-p共軛, 使醚鍵的雙鍵性增加的—C=C—O—C基團, 即烯醚類成分。錦繡龍蝦在3 290、1 650 cm–1處、日本龍蝦在3 290、1 648 cm–1處和波紋龍蝦在3 295、1 649 cm–1處均表示含有甾體、不飽和脂肪酸類化合物。日本龍蝦在1 333 cm–1處有一弱尖峰, 波紋龍蝦和錦繡龍蝦沒有, 可將日本龍蝦區(qū)分出來。在一維譜圖中, 錦繡龍蝦和波紋龍蝦的差異并不明顯。

2.2 二階導數(shù)譜(SDIR)

二階導數(shù)譜能夠提高譜圖峰分辨率, 可獲得比一維紅外譜圖更多的信息, 進一步分析比較4種龍蝦的二階導數(shù)譜(圖2)。錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦在二階導數(shù)譜上仍然有很大的相似性, 這3個品種在1 237 cm–1處有相似的gC-O, 可表明這3個品種含有醇類成分。此外, 錦繡龍蝦在1 626 cm–1、日本龍蝦在1 626 cm–1、波紋龍蝦在1 626 cm–1、波士頓龍蝦在1 627 cm–1處表示有gC=N, 即4個品種均含有生物堿類成分, 波士頓龍蝦的峰弱與其他3個品種, 即生物堿的含量低于其他3個品種。日本龍蝦在1 333 cm–1處有一強尖峰, 在1 535 cm–1處有吸收峰, 而錦繡龍蝦和波紋龍蝦沒有, 較一維譜圖而言, 日本龍蝦的差異更明顯。波紋龍蝦在1 567 cm–1處有尖峰, 錦繡龍蝦在1 567cm–1處的峰弱而不明顯, 故可以區(qū)分出波紋龍蝦和錦繡龍蝦。

圖1 4種龍蝦一維紅外光譜圖

圖2 4種龍蝦二階導數(shù)譜圖

2.3 二維相關紅外圖譜(2DIR)

錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦、波士頓龍蝦的一維紅外光譜和高分辨的二維導數(shù)譜都從不同角度上體現(xiàn)了4個品種所含化合物的差異, 為了鑒定地更準確、更可靠, 進一步觀察了4個品種在熱微擾情況下動態(tài)圖譜的結構特征。

圖3為4個品種的二維相關圖譜及自動峰強度曲線圖, 可以看出, 在1 700~1 500 cm–1范圍內, 錦繡龍蝦在1 552、1 560、1 624、1 652、1 660 cm–1處有5個強的自動峰; 日本龍蝦在1 552、1 655 cm–1處有2個強的自動峰, 在1 580、1 686 cm–1處有2個較弱的自動峰; 波紋龍蝦在1 550、1 562、1 625、1 655、1 686 cm–1處有5個強的自動峰; 波士頓龍蝦在1 505、1 520、1 535、1 540、1 565 cm–1處有5個強的自動峰。4個品種自動峰的位置和相對強度的不同, 說明在1 700~1 500 cm–1波數(shù)范圍內, 4個品種的氨基酸基團對溫度敏感程度不同, 即4個品種所含氨基酸、蛋白質的種類有所不同。顯然, 從樣本的二維紅外光譜分析也能夠進一步佐證龍蝦的4個品種所含氨基酸、多肽和蛋白質的種類和含量有差異。

a. 錦繡龍蝦; b. 日本龍蝦; c. 波紋龍蝦; d. 波士頓龍蝦

a.; b.; c.; d.

3 結論

通過選用一維紅外光譜、二階導數(shù)譜和二維相關紅外光譜構成的紅外三級鑒定法不僅鑒別出錦繡龍蝦、日本龍蝦、波紋龍蝦、波士頓龍蝦, 還可以分析出4個樣本中所含的氨基酸、蛋白質、甾體、不飽和脂肪酸、糖苷類、烯醚、生物堿類化合物也具有很大差異。紅外三級鑒定法的三者相互補充、相互佐證, 三者分辨率依次增大, 譜圖差異性逐漸明顯、直觀[16-17], 通過實驗可以看出該方法可快速區(qū)分出這4個龍蝦品種, 為龍蝦的鑒別提供有效、快速的方法, 也為中藥、保健品、食品等方面的真?zhèn)蝺?yōu)劣鑒別提供更廣闊的應用前景。

[1] 張昭. 中國海龍蝦下目Infraorder Palinuridea分類和動物地理學特點[D]. 青島: 中國科學院海洋研究所, 2005. Zhang Zhao. Taxonomic study and zoogeographic characteristics of Palinuridea (Crustacea: Decapoda) of the China seas[D]. Qingdao: Institute of Oceanology Chinese Academy of Sciences, 2005.

[2] 梁華芳, 徐曉鵬, 黃志堅, 等. 中國沿海龍蝦屬8種龍蝦基因序列的分子系統(tǒng)學研究[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2011, 50(6): 94-98. Liang Huafang, Xu Xiaopeng, Huang Zhijian. The molecular phylogeny on eight species offrom the Chinese coast based ongene sequence[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2011, 50(6): 94-98.

[3] 劉麗, 楊新龍, 劉楚吾, 等. 南海海域常見龍蝦的遺傳多樣性分析[J]. 水產(chǎn)科學, 2012, 31(3): 160-164. Liu Li, Yang Xinlong, Liu Chuwu. Genetic diversity of common spiny lobsters in South China Sea[J]. Fisheries Science, 2012, 31(3): 160-164.

[4] 沈炎斌. 遼寧熱河生物群小龍蝦化石形態(tài)特征及分類之甄別[J]. 科學通報, 2000, 45(18): 1928-1935. Shen Yanbin. Liaoning jehol biological group of lobster fossil morphological characteristics and classification of identifying[J]. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(18): 1928-1935.

[5] 黃冬蘭, 陳小康, 徐永群. 紅外三級鑒定法快速鑒別山豆根和北豆根[J]. 分析科學學報, 2015, 31(5): 663-666. Huang Donglan, Chen Xiaokang, Xu Yongqun. Identification of radixandby three-step infrared maro-fingerprint method[J]. Journal of Analytical Science, 2015, 31(5): 663-666.

[6] 馬艷, 王長斌, 周鳳琴. 蒙藥鵝絨藤紅外指紋圖譜研究[J]. 食品與藥品, 2014, 16(4): 254-255.Ma Yan, Wang Changbin, Zhou Fengqin.Study on FT-IR fingerprints of mongolian medicineR. Br.[J]. Food and Drug, 2014, 16(4): 254-255.

[7] 馬艷, 周鳳琴, 郭慶梅. 藥材瓜蔞不同部位的紅外光譜分析[J]. 光散射學報, 2011, 23(2): 168-171.Ma Yan, Zhou Fengqin, Guo Qingmei. Infrared spectroscopic analysis of different parts of crude drug[J]. The Journal of Light Scattering, 2011, 23(2): 168-171.

[8] 黃冬蘭, 徐永群, 陳小康, 等. 紅外三級鑒定法快速鑒別栽培與半野生黃芪[J]. 光譜實驗室, 2010, 27(3): 833-838. Huang Donglan, Xu Yongqun, Chen Xiaokang. Rapid identification of cultivated ang semi-widingby three-steps infrared maro-fingerprint method[J]. ChineseJournal of Spectroscopy Laboratory, 2010, 27(3): 833-838.

[9] 程士超, 李丹, 張求慧, 等. 5種花梨木的紅外光譜比較分析[J]. 北京林業(yè)大學學報, 2016, 38(1): 118-124. Chen Shichao, Li Dan, Zhang Qiuhui. Comparative analysis of five kinds of rosewood by infrared spectra[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(1): 118-124.

[10] Sun S, Zhou Q, Chen J. Infrared spectroscopy for complex mixtures-applications in food and traditional Chinese medicine[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2011.

[11] 渠磊. 七種莖木類藥材紅外表征鑒定方法研究[D]. 北京: 北京中醫(yī)藥大學, 2016.Qu Lei. The seven stem wood gets infrared characterization appraisal method research[D]. Beijing: Beijing University of Chinese Medicine, 2016.

[12] 張聲俊, 許長華, 陳建波, 等. 全蝎不同部位的紅外光譜分析與評價[J]. 光譜學與光譜分析, 2011, 31(10): 2711-2713.Zhang Shengjun, Xu Changhua, Chen Jianbo.Analysis of different parts ofby fourier transform infrared spectroscopy[J].Spectroscopy and Spectral Analysis, 2011, 31(10): 2711-2713.

[13] 彭惜媛. 12種種子類藥材多級紅外光譜分析與鑒定[D]. 黑龍江: 佳木斯大學, 2015.Peng Xiyuan. Analysis and identification of twelve seeds traditional Chinese medicine by multilevel infrared spectra[D]. Heilongjiang: Jiamusi University, 2015.

[14] 馬芳. 紅外光譜分析在茯苓資源研究中的應用[D]. 武漢: 武漢輕工大學, 2013. Ma Fang. The study on application of infrared spectroscopy analysis in the resources investigation of[D]. Wuhan: Wuhan Polytechnic University, 2013.

[15] 方智文, 唐延林, 魏曉楠, 等. 野生與栽培天麻的紅外三級鑒定[J]. 山地農業(yè)生物學報, 2014, 33(6): 79-82.Fang Zhiwen, Tang Yanlin, Wei Xiaonan. Study on cultivated and wildby there-step infrared macro-fingerprint method[J]. Journal of Mountain Agricul-ture and Biology, 2014, 33(6): 79-82.

[16] 韓明霞, 周群, 李全宏, 等. 不同產(chǎn)地葛根紅外光譜的三級鑒定[J]. 光譜學與光譜分析, 2009, 29(7): 1852.Han Mingxia, Zhou Qun, Li Quanhong. Identification of three-step IR spectra offrom different habitats[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(7): 1852.

[17] 楊偉俊, 羅玉琴, 再娜布, 等. 毛菊苣與菊苣的紅外光譜三級宏觀指紋鑒定[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2012, 18(11): 131-135.Yang Weijun, Luo Yuqin, Zaynap. Study on identification ofandby multi-steps infrared macro-fingerprint method[J]. Chinese Journal of Experimenatal Traditional Medical Formulae, 2012, 18(11): 131-135.

The rapid identification of lobster species by three-level IR analysis

CHEN Xin-lu, DI Zhi-biao, LI Gao-yan, SUN Zhi-ying, ZHOU Feng-qin

(College of Pharmacy, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China)

This study was performed to accurately identify the different species of lobsters using the IR analysis. We used the one-dimensional infrared spectra obtained (FTIR), the second derivative spectra (SDIR), and the two-dimensional correlation infrared spectroscopy (2DIR) to increase the spectral resolution gradually, which cleared the differences between four species of lobsters. The results demonstrated thatshowed no amide peaks Π band on the one-dimensional spectrum, whereasshowed a peak at 1 333 cm–1. On the second derivative spectra,showed a more apparent peak at 1 333 cm?1and an obvious peak at 1 567 cm–1, which was obviously different from the other three samples;showed a sharp peak at 1 567 cm–1, whereasshowed no obvious peak at 1 567 cm?1, which could distinguish the two species. Further, on the two-dimensional correlation infrared spectra, the four samples showed different types of amino acids and proteins, and the content of amino acids and proteins was also different. We found that the IR analysis method could identify the four species of lobsters rapidly and effectively.

;;;; One-dimensional infrared spectra obtained (FTIR); second derivative spectra (SDIR); two-dimensional correlation infrared spectroscopy (2DIR)

(本文編輯: 譚雪靜)

R931.77

A

1000-3096(2017)07-0031-06

10.11759//hykx20161019004

2016-10-19;

2017-01-12

國家高技術研究發(fā)展計劃(2013AA093001)

[High Technology Research and Development Program of China, NO.2013AA093001]

陳新璐(1991-), 女, 山西太原人, 碩士研究生, 主要從事藥學藥用植物資源與分類鑒定研究, E-mail: 1527724541@qq.com; 孫稚穎, 通信作者, E-mail: szywww@126.com

Oct. 19, 2016