燕窝与银耳红外光谱、热分析及微观结构对比研究

丁融　武秋娣　邹银波　李梅

摘要：为区分燕窝与银耳，利用红外光谱（FTIR）分析了燕窝与银耳化学官能团，并对二者红外光谱一阶导数、Norris—阶导数和二阶导数图进行分析，利用综合热分析仪分析其在受热过程中的热性能，扫描电镜（SEM）观察二者表面微观结构。结果表明，燕窝和银耳红外光谱主要吸收峰形状相似、位置相近，但吸收峰强度有较大差异，燕窝主要吸收峰强度大。二者在3 431、2 922 cm-1均有蛋白质、氨基酸及多糖分子羟基、甲基和亚甲基吸收峰，在1 636、1 448、1 384 cm-1分别有蛋白质酰胺I带、酰胺II带、酰胺III带伸缩振动吸收峰，而银耳在1 732 cm-1有脂肪吸收峰，在波数小于1 300 cm-1指纹区，燕窝和银耳红外光谱一阶导数、Norris—阶导数和二阶导数图差异较大。燕窝与银耳热失重曲线和DSC曲线有明显差异，燕窝在160～400 ℃热失重较大，而银耳在250～400 ℃热失重较大，且银耳热失重及吸放热比燕窝大。燕窝和银耳表面微观结构有明显差别，燕窝表面光滑，有明显条形纹理，大纹理沿某方向取向，小纹理纵横交错，银耳表面有大量凸体结构，且凸体相互堆积。

关键词：燕窝;银耳;红外光谱;热分析;SEM

中图分类号：R282.5 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020） 16-0134-05

D0I：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.030

燕窝是由雨燕科动物金丝燕及多种同属燕类用唾液分泌物与续羽等混合凝结所筑成的窝巢，为名贵中药，其营养和药理价值很高，有“圣药”美称。《本草纲目》记载表明“燕窝入肺生气、入肾滋水、入胃补脾、补而不燥”[1]。《本草纲目拾遗》记载其“味甘淡平，大养肺阴，化痰止嗽，补而能清，为调理虚损疗之圣药，一切病之由于肺虚不能清肃下行者，用此者可治之”[2]。燕窝性味甘、平、归心、肺、肾经，具有养阴润燥、益气补中的功效，临床可用于治疗虚损、痨瘵、咳嗽痰喘、咯血、吐血、久痢、久疟、噎膈反胃等症[3]。银耳又称白木耳，是一种生长于枯木上的胶质真菌，有较好药用价值，营养全面，被称为“山珍”“菌中明珠”。《本草诗解药注》记载“白耳有麦冬之润而无其寒，有玉竹之甘而无其腻，诚润肺滋阴之要品，为人参、鹿茸、燕窝所不及”[4]。历代医学家都认为银耳有强精、补肾、润肺、生津、止咳、降火、润肠、益胃、补气、和血、强心、壮身、补脑、提神、美容、嫩肤、延年、益寿的功能，是“延年益寿之品”“长生不老良药”。

燕窝含有丰富活性糖蛋白、多种天然营养物及矿物质。燕窝蛋白质含量高，水分含量和脂肪含量低，具有8种人体必需氨基酸（色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸），且含量高。银耳中最重要的活性物质是银耳多糖[5]，含有6种人体必需氨基酸，缺乏亮氨酸和异亮氨酸。燕窝和银耳两者外表、颜色相似，味道相近，容易混淆。由于燕窝一直被认为是高档滋补品，燕窝珍贵及燕窝行业利润丰厚，导致市场上掺杂、掺伪等现象严重，给消费者和运营商带来混乱。一些不法商家以白木耳冒充燕窝，将白木耳用水浸泡，挑选较好白木耳粉碎配制的糖液搅拌灌装生产假燕窝。国内外学者对燕窝营养成分、药理功效、掺伪及鉴别方法、食用安全等进行了大量研究，采用先进的技术用于鉴别燕窝，主要有指纹图谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光分析、显微镜、X射线显微分析、凝胶电泳、色谱等[6-21]。但目前尚未有对燕窝与银耳相关的对比分析，因此，本研究对燕窝和银耳进行红外光谱（包括红外光谱的一阶导数、Norris —阶导数和二阶导数图）分析、热分析（TG、DSC）以及表面微观结构对比分析，为进一步从光谱学、热谱及微观结构等方面区分燕窝和银耳提供依据。

1材料与方法

1.1 材料

燕窝：产于马来西亚;银耳：购于南京金瑞食品有限公司。

1.2性能测试

1）红外光谱。将燕窝和银耳样品于真空干燥处理（110 ℃，2 h），取少量样品研磨成粉状，取其粉末0.002 g与溴化钾0.2 g混合均匀压片制备试样，用NicoletiS-1063001 FTIR谱仪（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）对试样进行扫描，波数为4 000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描次数为16次。用Omnic 8.3软件对原始红外光谱图进行基线校正、归一化处理得到燕窝和银耳红外光谱图，然后进行一阶、Norris一阶和二阶求导得3种导数光谱图。

2） 热失重-差示扫描量热分析。利用NETZSCH STA449 F3 Jupiter（耐驰科学仪器商贸（上海）有限公司）综合热性能分析仪分析燕窝和银耳的热性能，得到热失重（TG）和差示扫描（DSC）曲线，测试环境为惰性气体氩气，温度范围取30～600℃，升温速率10 ℃/min。

3） 微观结构。采用S-4800扫描电镜（日本日立株式会社）对燕窝和银耳表面微相形貌进行观察。

2 结果与分析

2.1 紅外光谱分析

图1为燕窝和银耳红外光谱图。由图1可见，燕窝和银耳红外光谱主要吸收位置相近，但吸收峰强度有较大差异。它们共同吸收峰主要有：波数3 431 cm-1为蛋白质、氨基酸及多糖分子的轻基伸缩振动吸收峰，在2 922 cm-1有蛋白质、氨基酸及多糖分子的甲基和亚甲基吸收峰，1 636、1 448、1 384cm-1处为蛋白质酰胺I带、酰胺II带、酰胺III带的伸缩振动吸收峰，1 035 cm-1有多糖分子的轻基振动吸收峰。在上述吸收位置，燕窝比银耳吸收峰强，但透过率低，在3 431 cm-1吸收峰，银耳透过率为68%，燕窝透过率为55%;在1 636 cm-1吸收峰，银耳透过率为85%，燕窝透过率为70%，说明燕窝蛋白质和氨基酸含量明显比银耳高。由图1还可知，银耳在1 732 cm-1有脂肪特征吸收峰，而燕窝无脂肪吸收峰，可能是脂肪含量很低而未能检测出。燕窝富含碳化合物、蛋白质、醣类、脂肪、纤维、水分、钙、磷、钾、铁等，其蛋白质含量高、脂肪含量低、必需氨基酸含量高，有促进人体活力的氨基酸（唾液酸、赖氨酸、胱氨酸和精氨酸等），其中唾液酸（称燕窝酸）为糖类转化物，在燕窝中其与蛋白质呈结合状态，且含量高，是燕窝最有价值的成分之一[10-12]。

由于燕窝和银耳红外光谱吸收峰的位置相近，为了进一步区分二者差别，在波数2 500～400 cm-1段对二者红外光谱进行一阶导数、Norris —阶导数和二阶导数图分析，结果分别见图2、图3和图4。在波数小于1 800 cm-1时，燕窝和银耳红外一阶导数、Norris —阶导数和二阶导数光谱均存在明显差异。在波数1800～1300 cm-1，燕窝一阶导数光谱图有向上和向下双峰，峰型清晰，分别呈W形和M形，而银耳有很多聚集一起向上峰;在该波数段，燕窝Norris —阶导数图有向上和向下峰，与一阶导数相似，而银耳有3个向上峰，燕窝二阶导数图峰值上、下振动幅度较小，而银耳峰值上、下振动幅度较大。在波数小于1300 cm-1指纹区，二者的3种图差异更大，燕窝一阶导数图峰多且比银耳峰值振幅大，银耳在该区间只有一个较大尖峰;在该波数段，燕窝和银耳Norris—阶导数图峰多，且一些波数段偏向上、另一些波数段偏向下，但银耳比燕窝峰值幅度小，二者的二阶导数图也有较大不同，燕窝有二个较小尖峰，而银耳有较大一个尖峰。由此可见，以燕窝和银耳红外光谱一阶导数、Norris—阶导数和二阶导数图可以更好地区分二者。

2.2热稳定性分析

图5是燕窝与银耳的TG曲线和DSC曲线。由图5可知，燕窝与银耳热失重曲线和DSC曲线有明显差异。在30～55℃阶段，燕窝与银耳几乎不失重，在55～250℃阶段失重速率较缓慢，可能是它们小分子水失重引起。燕窝在160～400℃失重较大，而银耳在250～400℃失重较大，且银耳在这阶段失重率更大，这是由于燕窝与银耳均有蛋白质、氨基酸及多糖分子，这些有机物大分子在160～400℃阶段会发生热分解，燕窝的蛋白质、氨基酸含量比银耳高，蛋白质在60～160℃会热分解脱水，160～260 ℃蛋白质大分子链段分解成小分子链段和小分子气体（〇2和N2），260 ℃以上为蛋白质分解碎片的分解阶段，在小分子气体作用下进一步发生热分解反应，氧气会加速热分解，而氮气缓慢热分解，并伴随着放热反应，而银耳主要成分为多糖，多糖的初始热分解温度比较高。燕窝热失重较银耳小，热失重较银耳缓慢，燕窝热分解后剩余质量比高于银耳。燕窝和银耳在热失重过程中伴随着吸热和放热反应，在260℃后吸热和放热峰值较大，银耳吸热和放热峰值更大。其原因可能是燕窝的主要成分水溶性蛋白质比银耳的主要成分多糖在热分解反应时吸热和放热较小。

2.3微观结构分析

图6为燕窝和银耳表面微观结构SEM图。燕窝和银耳表面微观结构有明显差异，燕窝表面光滑，具有明显的表面条形纹理，且大纹理沿某方向取向，小纹理纵横交错;银耳表面有大量凸体结构，且凸体结构相互堆积一起。由于燕窝是由唾液分泌物与续羽等混合凝结所筑成，决定其表面光滑，具有明显的纹理结构，而银耳是一种生长于枯木上的胶质真菌，决定其表面有大量凸体。光谱分析及表面微观结构的差异为区分燕窝和银耳提供了一种综合检测方法。

3结论

1） 燕窝和银耳红外光谱主要吸收位置相近，吸收峰强度有较大差异，它们均有蛋白质、氨基酸和多糖羟基、甲基和亚甲基吸收峰，有蛋白质酰胺I带、酰胺II带、酰胺III带的伸缩振动吸收峰，银耳在1732 cm-1附近有脂肪类吸收峰。在波数小于1 300cm-1指纹区，燕窝和银耳红外光谱一阶导数、二阶导数及Norris —阶导数图差异较大。

2） 燕窝与银耳的TG曲线和DSC曲线有明显差异，燕窝在160～400 ℃热失重较大，而银耳在250～?400℃热失重较大，且银耳热失重及吸放热比燕窝大。燕窝和银耳表面微观结构有较大差异，燕窝表面光滑，有明显条形纹理，银耳表面有大量凸体结构，凸体之间相互堆积。

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收稿日期：2019-10-15

基金项目：国家然科学基金青年基金项目（51102136）

作者简介：丁融（1991-），女，安徽合肥人，美国注册营养师，硕士研究生，主要从事临床营养科工作，（电话）13813973176（电子信箱）865823139@qq.com。