红外三级鉴定法快速鉴别龙虾的4个品种

陈新璐, 狄志彪, 李高燕, 孙稚颖, 周凤琴



红外三级鉴定法快速鉴别龙虾的4个品种

陈新璐, 狄志彪, 李高燕, 孙稚颖, 周凤琴

(山东中医药大学药学院, 山东济南 250355)

为鉴别不同龙虾(), 作者选用一维红外光谱(FTIR)、二阶导数谱(SDIR)和二维相关红外光谱(2DIR)来逐步提高谱图的分辨率, 使得4个品种的差异性逐渐明显。结果表明: 在一维谱图上, 波士顿龙虾()没有酰胺Ⅱ带的特征峰; 日本龙虾()在1 333 cm–1处有尖峰。在二阶导数谱上, 日本龙虾在1 333 cm–1处尖峰更明显, 且在1 535cm–1处有吸收峰, 与其他品种的差异表现得更明显。波纹龙虾()在1 567cm–1处有尖峰, 锦绣龙虾()在1 567 cm–1处的峰弱而不明显, 故可以区分出波纹龙虾和锦绣龙虾。在二维相关红外谱图上, 进一步佐证了4种龙虾所含的氨基酸、蛋白质在种类和含量上有所差异。所以红外三级鉴定法可以对龙虾进行快速、有效的鉴别。

锦绣龙虾(); 日本龙虾(); 波纹龙虾(); 波士顿龙虾(); 一维红外光谱; 二阶导数谱; 二维相关红外光谱

龙虾()药材来自甲壳纲(Crustacea)、十足目(Decapoda)、龙虾科(Palinuridae)动物的干燥或新鲜的肉, 性温, 味甘咸, 归肝、肾经, 具有补肾壮阳, 养血固精的功效, 临床上用于治疗肾虚、手足抽搐等症状。龙虾类为大型名贵经济虾类[1], 全世界龙虾400多种, 中国沿海共有8种龙虾分布[2], 龙虾为传统名贵食材, 药食同源, 其肉味鲜美, 营养价值高[3], 龙虾的蛋白质含量高于其他水产品, 而且其氨基酸组成比起其他肉类, 更易被人体消化和吸收。龙虾的脂肪含量比沼虾()、对虾()低很多, 更利于人体健康。此外, 龙虾也富含人体所需的矿物成分和维生素, 故龙虾备受人们喜爱, 是中国沿海经济价值比较高的渔业品种。通过调查, 目前在中国市场上流通的主要有锦绣龙虾()、日本龙虾()、波纹龙虾()和波士顿龙虾()4个品种。

一直以来, 龙虾的鉴别主要采用传统的性状鉴别和显微鉴别, 鉴别的依据为生殖肢的构造[4], 但这一性状易受环境、生长发育阶段等因素的影响, 从而表现不够稳定, 导致鉴定困难。而龙虾不同物种头胸甲、表面纹理及尾扇等变异复杂多样, 同样不利于龙虾的准确鉴定。因此, 为了更好地开发研究这一市场前景广阔、经济价值大、药食同源的名贵药材, 有必要采用一种高效的现代鉴定技术对龙虾进行精准分类。傅里叶红外光谱法(FTIR)是一种快速、简便、非破坏性的分析方法, 已广泛应用于中药、保健品、食品等方面的真伪优劣鉴别中[5-7]。近年来, 随着二维相关红外光谱技术的发展, 很大程度上提高了红外光谱图的分辨率, 可获得更多的光谱信息, 为分析鉴定提供了快速有效的方法[8]。作者采用一维红外光谱(FTIR)、二阶导数谱(SDIR)和二维相关红外光谱(2DIR)的红外三级鉴定法[9]对中国市场常见的、流通量高的锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾和波士顿龙虾进行了鉴别, 旨为龙虾的资源开发和深入研究提供新资料。

1 材料与方法

1.1 材料来源与制备

2015年10月~12月, 根据海产品市场情况, 对沿海两省4市的海鲜市场进行了样品采集, 包括山东省烟台、青岛、威海和广西省北海。从4省市共采集龙虾样品4种, 每个物种各购买5个样品, 同一份样品平行测定3次。经中国海洋大学马琳老师鉴定, 见表1。

表1 材料来源

样品的制备: 将新鲜龙虾处死、剥壳、取肉、切片后置于恒温干燥箱于50℃下烘72 h, 粉碎过200目筛, 即得样品。

试剂: 溴化钾碎状晶体, 分析纯。

1.2 仪器与测试条件

傅里叶变换红外光谱仪(Spectrum One型, PerkinElmer公司), DTGS检测器, 分辨率设置为4 cm–1, 测量范围设置为4 000~400 cm–1, 扫描信号累加16次, OPD速度为0.2 cm–1/s, 扫描时实时扣除CO2和水的干扰。

1.3 实验方法

一维谱图: 采取KBr压片法进行制样。分别称取4种龙虾药材粉末约3 mg, 与200 mg的溴化钾混合充分, 均匀地研磨, 压片后进行测定, 获得各样品的一维红外光谱图[10-11]。

二阶导数谱: 采用美国Nicolet公司研发的OMNIC软件中的二阶求导功能, 进行13点平滑, 获得各样品的红外二阶导数光谱图。

二维谱图: 将压制好的样品片置入变温附件中, 温度从50 ℃逐步升高到120 ℃, 程序控制, 等间隔采样, 每隔10 ℃采集一次红外光谱图。分别对所采集的一系列动态光谱图进行基线校正处理。采用清华大学自编的二维相关分析软件对所得的系列谱图进行处理, 可获得各样品的不同波段的二维相关光谱。

2 结果与讨论

2.1 一维红外光谱(FTIR)

图1为锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾、波士顿龙虾的红外光谱图。锦绣龙虾在1 650、1 542 cm–1处, 日本龙虾在1 648、1 545 cm–1处, 波纹龙虾1 649、1 541 cm–1处, 波士顿龙虾1 661 cm–1处酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带的特征峰非常明显[12], 可表明这4种龙虾均含有丰富的氨基酸、多肽、蛋白质类成分。而且可明显看出, 波士顿龙虾比其他3个品种的峰弱, 且没有酰胺Ⅱ带的特征峰, 表明氨基酸、多肽、蛋白质的含量少于其他3个品种。另外, 锦绣龙虾在1 082 cm–1、日本龙虾在1 081 cm–1、波纹龙虾在1 081 cm–1和波士顿龙虾在1 070 cm–1处有弱吸收峰, 即糖苷类gC-O[13-14], 波士顿龙虾在3 440 cm–1处峰形较宽, 是由糖类分子中的羟基形成多种方式的氢键所致[15], 表明4个品种的龙虾含有糖苷类成分。锦绣龙虾、日本龙虾和波纹龙虾3个品种在2 961、1 542、1 452、1 237、896、530 cm–1附近均有强弱不等的吸收峰, 而波士顿龙虾没有, 也就是说, 波士顿龙虾比其他3个品种少6处吸收峰, 所含的化学成分的种类也比其他3个品种少。锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾图谱较为相似, 在3 290 cm–1附近出现特征峰, 说明含有不饱和的烃类, 且分别在1 237、1 236、1 238 cm–1处有宽峰, 表明含有因p-p共轭, 使醚键的双键性增加的—C=C—O—C基团, 即烯醚类成分。锦绣龙虾在3 290、1 650 cm–1处、日本龙虾在3 290、1 648 cm–1处和波纹龙虾在3 295、1 649 cm–1处均表示含有甾体、不饱和脂肪酸类化合物。日本龙虾在1 333 cm–1处有一弱尖峰, 波纹龙虾和锦绣龙虾没有, 可将日本龙虾区分出来。在一维谱图中, 锦绣龙虾和波纹龙虾的差异并不明显。

2.2 二阶导数谱(SDIR)

二阶导数谱能够提高谱图峰分辨率, 可获得比一维红外谱图更多的信息, 进一步分析比较4种龙虾的二阶导数谱(图2)。锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾在二阶导数谱上仍然有很大的相似性, 这3个品种在1 237 cm–1处有相似的gC-O, 可表明这3个品种含有醇类成分。此外, 锦绣龙虾在1 626 cm–1、日本龙虾在1 626 cm–1、波纹龙虾在1 626 cm–1、波士顿龙虾在1 627 cm–1处表示有gC=N, 即4个品种均含有生物碱类成分, 波士顿龙虾的峰弱与其他3个品种, 即生物碱的含量低于其他3个品种。日本龙虾在1 333 cm–1处有一强尖峰, 在1 535 cm–1处有吸收峰, 而锦绣龙虾和波纹龙虾没有, 较一维谱图而言, 日本龙虾的差异更明显。波纹龙虾在1 567 cm–1处有尖峰, 锦绣龙虾在1 567cm–1处的峰弱而不明显, 故可以区分出波纹龙虾和锦绣龙虾。

图1 4种龙虾一维红外光谱图

图2 4种龙虾二阶导数谱图

2.3 二维相关红外图谱(2DIR)

锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾、波士顿龙虾的一维红外光谱和高分辨的二维导数谱都从不同角度上体现了4个品种所含化合物的差异, 为了鉴定地更准确、更可靠, 进一步观察了4个品种在热微扰情况下动态图谱的结构特征。

图3为4个品种的二维相关图谱及自动峰强度曲线图, 可以看出, 在1 700~1 500 cm–1范围内, 锦绣龙虾在1 552、1 560、1 624、1 652、1 660 cm–1处有5个强的自动峰; 日本龙虾在1 552、1 655 cm–1处有2个强的自动峰, 在1 580、1 686 cm–1处有2个较弱的自动峰; 波纹龙虾在1 550、1 562、1 625、1 655、1 686 cm–1处有5个强的自动峰; 波士顿龙虾在1 505、1 520、1 535、1 540、1 565 cm–1处有5个强的自动峰。4个品种自动峰的位置和相对强度的不同, 说明在1 700~1 500 cm–1波数范围内, 4个品种的氨基酸基团对温度敏感程度不同, 即4个品种所含氨基酸、蛋白质的种类有所不同。显然, 从样本的二维红外光谱分析也能够进一步佐证龙虾的4个品种所含氨基酸、多肽和蛋白质的种类和含量有差异。

a. 锦绣龙虾; b. 日本龙虾; c. 波纹龙虾; d. 波士顿龙虾

a.; b.; c.; d.

3 结论

通过选用一维红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱构成的红外三级鉴定法不仅鉴别出锦绣龙虾、日本龙虾、波纹龙虾、波士顿龙虾, 还可以分析出4个样本中所含的氨基酸、蛋白质、甾体、不饱和脂肪酸、糖苷类、烯醚、生物碱类化合物也具有很大差异。红外三级鉴定法的三者相互补充、相互佐证, 三者分辨率依次增大, 谱图差异性逐渐明显、直观[16-17], 通过实验可以看出该方法可快速区分出这4个龙虾品种, 为龙虾的鉴别提供有效、快速的方法, 也为中药、保健品、食品等方面的真伪优劣鉴别提供更广阔的应用前景。

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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)

(本文编辑: 谭雪静)

R931.77

A

1000-3096(2017)07-0031-06

10.11759//hykx20161019004

2016-10-19;

2017-01-12

国家高技术研究发展计划(2013AA093001)

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

陈新璐(1991-), 女, 山西太原人, 硕士研究生, 主要从事药学药用植物资源与分类鉴定研究, E-mail: 1527724541@qq.com; 孙稚颖, 通信作者, E-mail: szywww@126.com

Oct. 19, 2016