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        燕窩與銀耳紅外光譜、熱分析及微觀結(jié)構(gòu)對比研究

        2020-11-09 03:07:40丁融武秋娣鄒銀波李梅
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年16期
        關(guān)鍵詞:紅外光譜燕窩銀耳

        丁融 武秋娣 鄒銀波 李梅

        摘要:為區(qū)分燕窩與銀耳,利用紅外光譜(FTIR)分析了燕窩與銀耳化學(xué)官能團(tuán),并對二者紅外光譜一階導(dǎo)數(shù)、Norris—階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)圖進(jìn)行分析,利用綜合熱分析儀分析其在受熱過程中的熱性能,掃描電鏡(SEM)觀察二者表面微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,燕窩和銀耳紅外光譜主要吸收峰形狀相似、位置相近,但吸收峰強(qiáng)度有較大差異,燕窩主要吸收峰強(qiáng)度大。二者在3 431、2 922 cm-1均有蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖分子羥基、甲基和亞甲基吸收峰,在1 636、1 448、1 384 cm-1分別有蛋白質(zhì)酰胺I帶、酰胺II帶、酰胺III帶伸縮振動吸收峰,而銀耳在1 732 cm-1有脂肪吸收峰,在波數(shù)小于1 300 cm-1指紋區(qū),燕窩和銀耳紅外光譜一階導(dǎo)數(shù)、Norris—階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)圖差異較大。燕窩與銀耳熱失重曲線和DSC曲線有明顯差異,燕窩在160~400 ℃熱失重較大,而銀耳在250~400 ℃熱失重較大,且銀耳熱失重及吸放熱比燕窩大。燕窩和銀耳表面微觀結(jié)構(gòu)有明顯差別,燕窩表面光滑,有明顯條形紋理,大紋理沿某方向取向,小紋理縱橫交錯,銀耳表面有大量凸體結(jié)構(gòu),且凸體相互堆積。

        關(guān)鍵詞:燕窩;銀耳;紅外光譜;熱分析;SEM

        中圖分類號:R282.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:0439-8114(2020) 16-0134-05

        D0I:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.030

        燕窩是由雨燕科動物金絲燕及多種同屬燕類用唾液分泌物與續(xù)羽等混合凝結(jié)所筑成的窩巢,為名貴中藥,其營養(yǎng)和藥理價(jià)值很高,有“圣藥”美稱?!侗静菥V目》記載表明“燕窩入肺生氣、入腎滋水、入胃補(bǔ)脾、補(bǔ)而不燥”[1]?!侗静菥V目拾遺》記載其“味甘淡平,大養(yǎng)肺陰,化痰止嗽,補(bǔ)而能清,為調(diào)理虛損療之圣藥,一切病之由于肺虛不能清肅下行者,用此者可治之”[2]。燕窩性味甘、平、歸心、肺、腎經(jīng),具有養(yǎng)陰潤燥、益氣補(bǔ)中的功效,臨床可用于治療虛損、癆瘵、咳嗽痰喘、咯血、吐血、久痢、久瘧、噎膈反胃等癥[3]。銀耳又稱白木耳,是一種生長于枯木上的膠質(zhì)真菌,有較好藥用價(jià)值,營養(yǎng)全面,被稱為“山珍”“菌中明珠”?!侗静菰娊馑幾ⅰ酚涊d“白耳有麥冬之潤而無其寒,有玉竹之甘而無其膩,誠潤肺滋陰之要品,為人參、鹿茸、燕窩所不及”[4]。歷代醫(yī)學(xué)家都認(rèn)為銀耳有強(qiáng)精、補(bǔ)腎、潤肺、生津、止咳、降火、潤腸、益胃、補(bǔ)氣、和血、強(qiáng)心、壯身、補(bǔ)腦、提神、美容、嫩膚、延年、益壽的功能,是“延年益壽之品”“長生不老良藥”。

        燕窩含有豐富活性糖蛋白、多種天然營養(yǎng)物及礦物質(zhì)。燕窩蛋白質(zhì)含量高,水分含量和脂肪含量低,具有8種人體必需氨基酸(色氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸),且含量高。銀耳中最重要的活性物質(zhì)是銀耳多糖[5],含有6種人體必需氨基酸,缺乏亮氨酸和異亮氨酸。燕窩和銀耳兩者外表、顏色相似,味道相近,容易混淆。由于燕窩一直被認(rèn)為是高檔滋補(bǔ)品,燕窩珍貴及燕窩行業(yè)利潤豐厚,導(dǎo)致市場上摻雜、摻偽等現(xiàn)象嚴(yán)重,給消費(fèi)者和運(yùn)營商帶來混亂。一些不法商家以白木耳冒充燕窩,將白木耳用水浸泡,挑選較好白木耳粉碎配制的糖液攪拌灌裝生產(chǎn)假燕窩。國內(nèi)外學(xué)者對燕窩營養(yǎng)成分、藥理功效、摻偽及鑒別方法、食用安全等進(jìn)行了大量研究,采用先進(jìn)的技術(shù)用于鑒別燕窩,主要有指紋圖譜、紅外光譜、拉曼光譜、熒光分析、顯微鏡、X射線顯微分析、凝膠電泳、色譜等[6-21]。但目前尚未有對燕窩與銀耳相關(guān)的對比分析,因此,本研究對燕窩和銀耳進(jìn)行紅外光譜(包括紅外光譜的一階導(dǎo)數(shù)、Norris —階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)圖)分析、熱分析(TG、DSC)以及表面微觀結(jié)構(gòu)對比分析,為進(jìn)一步從光譜學(xué)、熱譜及微觀結(jié)構(gòu)等方面區(qū)分燕窩和銀耳提供依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1 材料

        燕窩:產(chǎn)于馬來西亞;銀耳:購于南京金瑞食品有限公司。

        1.2性能測試

        1)紅外光譜。將燕窩和銀耳樣品于真空干燥處理(110 ℃,2 h),取少量樣品研磨成粉狀,取其粉末0.002 g與溴化鉀0.2 g混合均勻壓片制備試樣,用NicoletiS-1063001 FTIR譜儀(賽默飛世爾科技(中國)有限公司)對試樣進(jìn)行掃描,波數(shù)為4 000~400 cm-1,分辨率為4 cm-1,掃描次數(shù)為16次。用Omnic 8.3軟件對原始紅外光譜圖進(jìn)行基線校正、歸一化處理得到燕窩和銀耳紅外光譜圖,然后進(jìn)行一階、Norris一階和二階求導(dǎo)得3種導(dǎo)數(shù)光譜圖。

        2) 熱失重-差示掃描量熱分析。利用NETZSCH STA449 F3 Jupiter(耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)(上海)有限公司)綜合熱性能分析儀分析燕窩和銀耳的熱性能,得到熱失重(TG)和差示掃描(DSC)曲線,測試環(huán)境為惰性氣體氬氣,溫度范圍取30~600℃,升溫速率10 ℃/min。

        3) 微觀結(jié)構(gòu)。采用S-4800掃描電鏡(日本日立株式會社)對燕窩和銀耳表面微相形貌進(jìn)行觀察。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 紅外光譜分析

        圖1為燕窩和銀耳紅外光譜圖。由圖1可見,燕窩和銀耳紅外光譜主要吸收位置相近,但吸收峰強(qiáng)度有較大差異。它們共同吸收峰主要有:波數(shù)3 431 cm-1為蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖分子的輕基伸縮振動吸收峰,在2 922 cm-1有蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖分子的甲基和亞甲基吸收峰,1 636、1 448、1 384cm-1處為蛋白質(zhì)酰胺I帶、酰胺II帶、酰胺III帶的伸縮振動吸收峰,1 035 cm-1有多糖分子的輕基振動吸收峰。在上述吸收位置,燕窩比銀耳吸收峰強(qiáng),但透過率低,在3 431 cm-1吸收峰,銀耳透過率為68%,燕窩透過率為55%;在1 636 cm-1吸收峰,銀耳透過率為85%,燕窩透過率為70%,說明燕窩蛋白質(zhì)和氨基酸含量明顯比銀耳高。由圖1還可知,銀耳在1 732 cm-1有脂肪特征吸收峰,而燕窩無脂肪吸收峰,可能是脂肪含量很低而未能檢測出。燕窩富含碳化合物、蛋白質(zhì)、醣類、脂肪、纖維、水分、鈣、磷、鉀、鐵等,其蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低、必需氨基酸含量高,有促進(jìn)人體活力的氨基酸(唾液酸、賴氨酸、胱氨酸和精氨酸等),其中唾液酸(稱燕窩酸)為糖類轉(zhuǎn)化物,在燕窩中其與蛋白質(zhì)呈結(jié)合狀態(tài),且含量高,是燕窩最有價(jià)值的成分之一[10-12]。

        由于燕窩和銀耳紅外光譜吸收峰的位置相近,為了進(jìn)一步區(qū)分二者差別,在波數(shù)2 500~400 cm-1段對二者紅外光譜進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)、Norris —階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)圖分析,結(jié)果分別見圖2、圖3和圖4。在波數(shù)小于1 800 cm-1時(shí),燕窩和銀耳紅外一階導(dǎo)數(shù)、Norris —階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)光譜均存在明顯差異。在波數(shù)1800~1300 cm-1,燕窩一階導(dǎo)數(shù)光譜圖有向上和向下雙峰,峰型清晰,分別呈W形和M形,而銀耳有很多聚集一起向上峰;在該波數(shù)段,燕窩Norris —階導(dǎo)數(shù)圖有向上和向下峰,與一階導(dǎo)數(shù)相似,而銀耳有3個(gè)向上峰,燕窩二階導(dǎo)數(shù)圖峰值上、下振動幅度較小,而銀耳峰值上、下振動幅度較大。在波數(shù)小于1300 cm-1指紋區(qū),二者的3種圖差異更大,燕窩一階導(dǎo)數(shù)圖峰多且比銀耳峰值振幅大,銀耳在該區(qū)間只有一個(gè)較大尖峰;在該波數(shù)段,燕窩和銀耳Norris—階導(dǎo)數(shù)圖峰多,且一些波數(shù)段偏向上、另一些波數(shù)段偏向下,但銀耳比燕窩峰值幅度小,二者的二階導(dǎo)數(shù)圖也有較大不同,燕窩有二個(gè)較小尖峰,而銀耳有較大一個(gè)尖峰。由此可見,以燕窩和銀耳紅外光譜一階導(dǎo)數(shù)、Norris—階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)圖可以更好地區(qū)分二者。

        2.2熱穩(wěn)定性分析

        圖5是燕窩與銀耳的TG曲線和DSC曲線。由圖5可知,燕窩與銀耳熱失重曲線和DSC曲線有明顯差異。在30~55℃階段,燕窩與銀耳幾乎不失重,在55~250℃階段失重速率較緩慢,可能是它們小分子水失重引起。燕窩在160~400℃失重較大,而銀耳在250~400℃失重較大,且銀耳在這階段失重率更大,這是由于燕窩與銀耳均有蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖分子,這些有機(jī)物大分子在160~400℃階段會發(fā)生熱分解,燕窩的蛋白質(zhì)、氨基酸含量比銀耳高,蛋白質(zhì)在60~160℃會熱分解脫水,160~260 ℃蛋白質(zhì)大分子鏈段分解成小分子鏈段和小分子氣體(〇2和N2),260 ℃以上為蛋白質(zhì)分解碎片的分解階段,在小分子氣體作用下進(jìn)一步發(fā)生熱分解反應(yīng),氧氣會加速熱分解,而氮?dú)饩徛裏岱纸?,并伴隨著放熱反應(yīng),而銀耳主要成分為多糖,多糖的初始熱分解溫度比較高。燕窩熱失重較銀耳小,熱失重較銀耳緩慢,燕窩熱分解后剩余質(zhì)量比高于銀耳。燕窩和銀耳在熱失重過程中伴隨著吸熱和放熱反應(yīng),在260℃后吸熱和放熱峰值較大,銀耳吸熱和放熱峰值更大。其原因可能是燕窩的主要成分水溶性蛋白質(zhì)比銀耳的主要成分多糖在熱分解反應(yīng)時(shí)吸熱和放熱較小。

        2.3微觀結(jié)構(gòu)分析

        圖6為燕窩和銀耳表面微觀結(jié)構(gòu)SEM圖。燕窩和銀耳表面微觀結(jié)構(gòu)有明顯差異,燕窩表面光滑,具有明顯的表面條形紋理,且大紋理沿某方向取向,小紋理縱橫交錯;銀耳表面有大量凸體結(jié)構(gòu),且凸體結(jié)構(gòu)相互堆積一起。由于燕窩是由唾液分泌物與續(xù)羽等混合凝結(jié)所筑成,決定其表面光滑,具有明顯的紋理結(jié)構(gòu),而銀耳是一種生長于枯木上的膠質(zhì)真菌,決定其表面有大量凸體。光譜分析及表面微觀結(jié)構(gòu)的差異為區(qū)分燕窩和銀耳提供了一種綜合檢測方法。

        3結(jié)論

        1) 燕窩和銀耳紅外光譜主要吸收位置相近,吸收峰強(qiáng)度有較大差異,它們均有蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖羥基、甲基和亞甲基吸收峰,有蛋白質(zhì)酰胺I帶、酰胺II帶、酰胺III帶的伸縮振動吸收峰,銀耳在1732 cm-1附近有脂肪類吸收峰。在波數(shù)小于1 300cm-1指紋區(qū),燕窩和銀耳紅外光譜一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)及Norris —階導(dǎo)數(shù)圖差異較大。

        2) 燕窩與銀耳的TG曲線和DSC曲線有明顯差異,燕窩在160~400 ℃熱失重較大,而銀耳在250~?400℃熱失重較大,且銀耳熱失重及吸放熱比燕窩大。燕窩和銀耳表面微觀結(jié)構(gòu)有較大差異,燕窩表面光滑,有明顯條形紋理,銀耳表面有大量凸體結(jié)構(gòu),凸體之間相互堆積。

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        收稿日期:2019-10-15

        基金項(xiàng)目:國家然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(51102136)

        作者簡介:丁融(1991-),女,安徽合肥人,美國注冊營養(yǎng)師,碩士研究生,主要從事臨床營養(yǎng)科工作,(電話)13813973176(電子信箱)865823139@qq.com。

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