蛋鸡功能性植物源饲料IR光谱鉴别研究

文│封卓帆 董妍 辛畅 刘海月 肖霄 于宏伟（石家庄学院化工学院）

沙淑莉（河北泰斯汀检测技术服务有限公司）

武玉洁（河北一品制药股份有限公司）

采用红外（IR）光谱开展了蛋鸡功能性植物源饲料结构鉴别研究。分别开展了益母草、刺五加、花椒、银杏叶、山楂、芦荟、党参、马齿苋、酸枣仁、蒲公英、桑叶、黄芪、橘皮和松针的IR光谱研究。实验发现，采用IR光谱可以有效鉴别蛋鸡功能性植物源饲料。本项研究拓展了IR光谱在蛋鸡功能性植物源饲料鉴别研究的应用范围。

一、引言

蛋鸡养殖是河北省石家庄市畜牧业的主导产业，占该市畜牧业总产值的34%，蛋鸡存栏量可达1亿只。蛋鸡养殖业的高风险和低效益问题一直困扰并阻碍着全市养鸡业的发展。由于养殖环境安全、饲料安全、药物安全和产品安全等安全问题未能很好地解决，从而导致蛋鸡养殖风险性增加，由于上述综合因素每年可给全市蛋鸡养殖业带来7000万～8000万元的损失，使经济效益受到严重影响。由于对环境安全问题的忽视，经常引发鸡只多种传染病的发生；忽视饲料安全问题而导致产品质量和产量下降；由于对疫病防治用药控制不严，常导致蛋鸡产品中药物出现残留，影响市场竞争。

蛋鸡养殖中应用中药可降低药物残留，减少环境污染，增加产蛋率，提高蛋鸡生长性能，增强抗病能力等优势，所以中药应用于蛋鸡生产势在必行。中药不仅可以用于个体治病，而且可以用于群体防治，适应集约化饲养的需要，更重要的是能解决抗生素、激素等药物添加剂无法解决的药物残留问题。在促进畜禽生长方面还具有抗生素、激素类药物饲料添加剂无可比拟的优点。所以，大力开发应用中药是加快我国养鸡业发展具有十分重大的现实意义。但目前部分中药应用研究混乱，一些中药不在农业农村部发布的《饲料原料目录》里，不能直接使用。

石家庄地区是我国重要的蛋鸡生产基地。石家庄地区具有大量功能性植物源饲料（主要包括：山楂、银杏叶、花椒、辣椒、马齿苋、松针等），可广泛应用于蛋鸡生产中。我们项目组选择《饲料原料目录》中功能性植物源饲料，开展了功能性植物源饲料在蛋鸡生产性能的应用研究工作。目前，功能性植物源饲料大多靠人工鉴定，不但费时费力，而且误差较大。功能性植物源饲料的品质优劣极大地影响了蛋鸡生产性能。IR光谱广泛应用于有机物的鉴别研究，而功能性植物源饲料相关鉴别研究未见相关文献报道。因此，本项目开展了14种蛋鸡功能性植物源饲料IR光谱鉴别研究。

二、实验部分

1.材料。功能性植物源饲料（益母草、刺五加、花椒、银杏叶、山楂、芦荟、党参、马齿苋、酸枣仁、蒲公英、桑叶、黄芪、橘皮）均采购于石家庄市乐仁堂大药房高新区店，其中松针（雪松松针）在石家庄学院北校区采集）。

2.仪器。Spectrum100型红外光谱仪（美国PE公司）；Golden Gate型单反射变温附件（英国Specac公司）。

3.实验方法。IR光谱每次实验以空气为背景，对于信号进行8次扫描累加；IR光谱数据获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5操作软件。

三、功能性植物源饲料IR光谱数据库

1.益母草。益母草（饲料原料编号：7.6.102）是唇形科益母草属植物益母草的新鲜或干燥地上部分。益母草全国各地都有生长，为一种杂草，生长于多种生境，尤以阳处为多，海拔可高达3400米。益母草，全草入药，有效成分为益母草素。开展益母草的IR光谱研究中发现（图1），2918.51cm-1【编者注：cm-1是波数的常用单位。波数是原子、分子和原子核的光谱学中的频率单位，等于真实频率除以光速，即波长(λ)的倒数，或在光的传播方向上每单位长度内的光波数。】频率处的吸收峰归属于益母草CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-益母草），2850.32cm-1频率处的吸收峰归属于益母草CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-益母草），1730.77cm-1频率处的吸收峰归属于益母草C＝0伸缩振动模式（νC=O-益母草），1607.53cm-1频率处的吸收峰归属于益母草C＝C伸缩振动模式（νC=C-益母草）。

2.刺五加。刺五加（饲料原料编号：7.6.15）是五加科五加属植物刺五加的干燥根和根茎或茎。刺五加分布于黑龙江、吉林、辽宁、河北和陕西等地。刺五加生于森林或灌丛中，海拔数百米至2000米。开展刺五加的IR光谱研究中发现，2921.94cm-1频率处的吸收峰归属于刺五加CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-刺五加），1731.18cm-1频率处的吸收峰归属于刺五加C=O伸缩振动模式（νC=O-刺五加），1595.11cm-1频率处的吸收峰归属于刺五加C＝C伸缩振动模式（νC=C-刺五加），见图2。

3.花椒。花椒（饲料原料编号：7.6.41）是芸香科花椒属植物青花椒或花椒的干燥成熟果皮。花椒产地北起东北南部，南至五岭北坡，东南至江苏、浙江沿海地带，西南至西藏东南部，见于平原至海拔较高的山地。开展花椒的IR光谱研究中发现，2920.87cm-1频率处的吸收峰归属于花椒CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-花椒），2851.86cm-1频率处的吸收峰归属于花椒CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-花椒），1733.44cm-1频率处的吸收峰归属于花椒C＝0伸缩振动模式（νC=O-花椒），1607.62cm-1频率处的吸收峰归属于花椒C＝C伸缩振动模式（νC=C-花椒）。

4.银杏叶。银杏叶（饲料原料编号：7.6.105）是银杏科银杏属植物银杏的干燥叶。银杏的栽培区甚广：北自东北沈阳，南达广州，东起华东海拔40～1000米地带，西南至贵州、云南西部（腾冲）海拔2000米以下地带均有栽培。开展银杏叶的IR光谱研究中发现，2917.33cm-1频率处的吸收峰归属于银杏叶CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-银杏叶），2849.88cm-1频率处的吸收峰归属于银杏叶CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-银杏叶），1723.19cm-1频率处的吸收峰归属于银杏叶C＝0伸缩振动模式（νC=O-银杏叶），1614.76cm-1频率处的吸收峰归属于银杏叶C＝C伸缩振动模式（νC=C-银杏叶）。

5.山楂。山楂（饲料原料编号：7.6.81）是蔷薇科山楂属山里红或山楂的干燥成熟果实。山楂产于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、山西、陕西、江苏等地区。山楂生于山坡林边或灌木丛中，海拔100～1500米。山楂干制后入药，有健胃、消积化滞、舒气散瘀之效。开展山楂的IR光谱研究中发现，2916.31cm-1频率处的吸收峰归属于山楂CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-山楂），2848.71cm-1频率处的吸收峰归属于山楂CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-山楂），1736.19cm-1和1717.85cm-1频率处的吸收峰归属于山楂C＝0伸缩振动模式（νC=O-山楂），1609.58cm-1频率处的吸收峰归属于山楂C＝C伸缩振动模式（νC=C-山楂）。

6.芦荟。芦荟（饲料原料编号：7.6.59）是百合科芦荟属植物库拉索芦荟（百合科芦荟属植物库拉索芦荟叶，也称“老芦荟”）。南方各省区和温室常见栽培，也有由栽培变为野生的。开展芦荟的IR光谱研究中发现，2916.00cm-1频率处的吸收峰归属于芦荟CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-芦荟），2848.36cm-1频率处的吸收峰归属于芦荟CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-芦荟），1734.33cm-1和1712.10cm-1频率处的吸收峰归属于芦荟C＝0伸缩振动模式（νC＝O-芦荟），1629.64cm-1频率处的吸收峰归属于芦荟C＝C伸缩振动模式（νC=C-芦荟）。

7.党参。党参（饲料原料编号：7.6.20）是桔梗科党参属党参、素花党参或川党参的干燥根。党参产于西藏东南部、四川西部、云南西北部、甘肃东部、陕西南部、宁夏、青海东部、河南、山西、河北、内蒙古及东北等地区。党参生于海拔1560～3100米的山地林边及灌丛中。开展党参的IR光谱研究中发现，2925.12cm-1频率处的吸收峰归属于党参CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-党参），1734.78cm-1频率处的吸收峰归属于党参C＝0伸缩振动模式（νC=O-党参）。

8.马齿苋。马齿苋（饲料原料编号：7.6.61）是马齿苋科马齿苋属植物马齿苋的干燥地上部分。我国南北各地均产。马齿苋全草供药用，有清热利湿、解毒消肿、消炎、止渴、利尿作用；嫩茎叶可作蔬菜，味酸，也是很好的饲料。开展马齿苋的IR光谱研究中发现，2918.54cm-1频率处的吸收峰归属于马齿苋CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-马齿苋），2850.30cm-1频率处的吸收峰归属于马齿苋CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-马齿苋），1762.85cm-1和1730.92cm-1频率处的吸收峰归属于马齿苋C＝0伸缩振动模式（νC=O-马齿苋）。

◎图1 益母草IR光谱

◎图2 刺五加IR光谱

9.酸枣仁。酸枣仁（饲料原料编号：7.6.87）是鼠李科枣属植物酸枣的干燥成熟种子。酸枣产于吉林、辽宁、河北、山东、山西、陕西、河南、甘肃、新疆、江西、福建、安徽、江苏、浙江、广东、湖北、四川、云南、广西、湖南、贵州等地区。酸枣生长于海拔1700米以下的山区、丘陵或平原，广为栽培。枣仁和根均可入药，枣仁可以安神，为重要药品之一。开展酸枣仁的IR光谱研究中发现，2925.44cm-1频率处的吸收峰归属于酸枣仁CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-酸枣仁），2853.59cm-1频率处的吸收峰归属于酸枣仁CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-酸枣仁），1739.87cm-1频率处的吸收峰归属于酸枣仁C＝0伸缩振动模式（νC=O-酸枣仁），1594.12cm-1频率处的吸收峰归属于酸枣仁C=C伸缩振动模式（νC=C-酸枣仁）。

10.蒲公英。蒲公英（饲料原料编号：7.6.68）是菊科蒲公英属菊科植物蒲公英、碱地蒲公英或同属数种植物的干燥全草。蒲公英产于黑龙江、吉林、辽宁、山东、江苏、山西、安徽、浙江、广东北部、四川、贵州、云南等省区。蒲公英广泛生长于中、低海拔地区的山坡草地、路边、田野、河滩。蒲公英全草供药用，有清热解毒、消肿散结的功效。开展蒲公英的IR光谱研究中发现，2920.24cm-1频率处的吸收峰归属于蒲公英CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-蒲公英），2851.58cm-1频率处的吸收峰归属于蒲公英CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-蒲公英），1734.52cm-1频率处的吸收峰归属于蒲公英C＝0伸缩振动模式（νC=O-蒲公英），1606.75cm-1频率处的吸收峰归属于蒲公英C＝C伸缩振动模式（νC=C-蒲公英）。

11.桑叶。桑叶（饲料原料编号：7.6.77）是桑科桑属植物桑的干燥叶。桑原产我国中部和北部，现由东北至西南各省区，西北直至新疆均有栽培。桑叶为养蚕的主要饲料，亦作药用，并可作土农药。开展桑叶的IR光谱研究中发现，2918.59cm-1频率处的吸收峰归属于桑叶CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-桑叶），2850.72cm-1频率处的吸收峰归属于桑叶CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-桑叶），1732.82cm-1频率处的吸收峰归属于桑叶C＝0伸缩振动模式（νC=O-桑叶），1603.06cm-1频率处的吸收峰归属于桑叶C＝C伸缩振动模式（νC=C-桑叶）。

12.黄芪。黄芪（饲料原料编号：7.6.44）是豆科植物黄耆属蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根。黄芪产于东北、华北及西北地区。黄芪生于林缘、灌丛或疏林下，亦见于山坡草地或草甸中，全国各地多有栽培，黄芪为常用中药材之一。开展黄芪的IR光谱研究中发现，2914.75cm-1频率处的吸收峰归属于黄芪CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-黄芪），1733.85cm-1频率处的吸收峰归属于黄芪C＝0伸缩振动模式（νC=O-黄芪）。

13.橘皮。橘皮（饲料原料编号：7.6.55）是芸香科柑橘属芸香科植物橘及其栽培变种的成熟果皮。橘在秦岭南坡以南各地广泛栽种，西北限约在陕西西南部、甘肃东南部城固、陕西洋县一带，西南至西藏东南部墨脱一带约海拔1500米以下地方也有。开展橘皮的IR光谱研究中发现，2918.03cm-1频率处的吸收峰归属于橘皮CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-橘皮），2850.89cm-1频率处的吸收峰归属于橘皮CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-橘皮），1732.17cm-1频率处的吸收峰归属于橘皮C＝0对称伸缩振动模式（νC=O-橘皮），1605.85cm-1频率处的吸收峰归属于橘皮C=C对称伸缩振动模式（νC=C-橘皮）。

14.松针。松针（饲料原料编号：6.5.2）松针为松科松属植物中的雪松、黑松、红松、华山松、云南松、马尾松、油松、樟子松等的针叶。开展松针的IR光谱研究中发现，2918.61cm-1频率处的吸收峰归属于松针CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-松针），2050.63cm-1频率处的吸收峰归属于松针CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-松针），1732.88cm-1频率处的吸收峰归属于松针C＝0伸缩振动模式（νC=O-松针）。

四、结论

本实验分别开展1 4 种蛋鸡功能性植物源饲料I R 光谱研究。其I R 光谱特征如下，益母草（2918.51cm-1、2850.32cm-1、1730.77cm-1和1607.53cm-1）、刺五加（2921.94cm-1、1731.18cm-1和1595.11cm-1）、花椒（2920.87cm-1、2 8 5 1.8 6 c m-1、1 7 3 3.4 4 c m-1和1607.62cm-1）、银杏叶（2917.33cm-1、2 8 4 9.8 8 c m-1、1 7 2 3.1 9 c m-1和1614.76cm-1）、山楂（2916.31cm-1、2848.71cm-1、1736.19cm-1、1717.85cm-1和1609.58cm-1）、芦荟（2916.00cm-1、2 8 4 8.3 6 c m-1、1 7 3 4.3 3 c m-1、1712.10cm-1和1629.64cm-1）、党参（2925.12cm-1和1734.78cm-1）、马齿苋（2918.54cm-1、2850.30cm-1、1762.85cm-1和1730.92cm-1）、酸枣仁（2925.44cm-1、2853.59cm-1、1739.87cm-1和1594.12cm-1）、蒲公英（2920.24cm-1、2851.58cm-1、1734.52cm-1和1606.75cm-1）、桑叶（2918.59cm-1、2850.72cm-1、1732.82cm-1和1603.06cm-1）、黄芪（2914.75cm-1和1733.85cm-1）、橘皮（2918.03cm-1、2850.89cm-1、1732.17cm-1和1605.85cm-1）和松针（2918.61cm-1、2850.63cm-1和1732.88cm-1）。本项研究为快速鉴别蛋鸡功能性植物源饲料提供了参考数据，具有一定的理论研究价值和经济价值。