乳菇的二維相關紅外光譜的分析與鑒別

馬殿旭

（昭通學院物理與信息工程學院，云南 昭通657000）

乳菇屬（Lactarius）真菌系擔子菌亞門（Basidiomycetes）層菌綱（Hymenomycetes）傘菌目（Agari·cales）紅菇科（Russulaceae）[1]。乳菇的種類繁多，全世界已知乳菇屬真菌約500 余種，我國共報道140 種，分布涵蓋全國32 個?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^）[1-2]。本文選取了野生乳菇屬中的辣乳菇、絨白乳菇和香乳菇來進行研究。

辣乳菇別名石灰羅，分布廣泛[3]。新鮮菌體傷后有白色乳汁，味道很辣[4]。辣乳菇中含含有豐富的維生素，有很高的食用價值[3]。辣乳菇可廣泛用于配制中成藥[5]。

絨白乳菇新鮮菌體成白色，味道苦，菌體受傷同樣有白色乳汁。絨白乳菇記載有毒，但經過加工處理后可食用，或制成藥物，對小白鼠肉瘤S-180 及艾氏癌的抑制率均為60%。

香乳菇是一種高營養美味佳肴，具有味道柔和，氣味香的特點，而野生香乳菇由于長在深山茂林中更被稱為山珍。除了提供豐富的營養外，香乳菇還具有一定的抗癌的功能[3]。

乳菇具有很高的營養價值和藥用價值，但乳菇菌屬種類較多，很難從形態上進行分辨。而且乳菇不易保存，都是風干存貯，由于風干后乳菇的形態特征消失，更難進行區分，因此快速準確地鑒別乳菇對物種的多樣性、自然資源的開發利用有著非常重要的作用。目前對乳菇的研究主要是運用化學分析方法分離、提取乳菇中的復雜成分并研究其生物活性；而對乳菇的鑒別研究更多是通過外觀、形態和特征來區分，這存在一定的差異。但應用傅里葉紅外光譜結合二維相關紅外光譜來對單屬乳菇的區分研究均未見報道。

隨著二維相關紅外光譜技術的發展，提高了紅外光譜圖的分辨率，在中草藥分析鑒別的技術領域已經獲得了很好的應用。本文采用傅里葉變換紅外光譜結合二維相關紅外光譜技術的指紋鑒定方法對乳菇屬的3 種不同乳菇進行鑒別研究。

1 實驗部分

1.1 儀器設備與測試條件

紅外光譜儀為Perkin Elmer 公司生產的Frontier 型傅里葉變換紅外光譜儀，裝備DTGS 探測器，測定范圍為4000～400cm-1，分辨率為4cm-1，掃描次數為16 次。另附有變溫附件：Love Control 公司的Portable Controller 可編程溫度控制單元（50-886 型），控溫范圍50～120℃。

1.2 樣品制備和光譜數據預處理

三種野生乳菇均由野外采集獲得。將三種乳菇烘干保存待測，實驗時將樣品放入瑪瑙研缽中磨為細粉，再加入適量的溴化鉀攪磨均勻，然后壓片待測。使用紅外光譜數據處理軟件（OMNIC 8.0）對所采集的紅外光譜進行基線校正、5 點平滑，歸一化預處理，利用Origin 8.5 軟件進行原始光譜數據處理。并利用清華大學的二維相關分析軟件進行二維相關光譜數據處理。

2 結果與討論

2.1 三種乳菇的紅外光譜特征

圖1 是三種樣品的FTIR 原始圖，從光譜圖中可以到的主要波峰相似，并分析如下表。

所有這些光譜典型的特征吸收峰反映了三種乳菇的主要成分為蛋白質和碳水化合物。

2.2 三種乳菇的二維相關紅外光譜特征

二維相關技術起源于核磁共振（NMR）領域[5]。它是日本化學家Isao Noda（野田勇夫）提出的理論。二維相關光譜可以提高譜圖分辨率，簡化含有許多重疊峰的復雜光譜，闡明官能團之間的各種相互作用，是研究分子內、分子間相互作用的一種強有力的手段[5]。對乳菇樣品的紅外光譜進行二維相關紅外光譜處理，得到1200～1800cm-1和800～1200cm-1的二維相關紅外同步光譜如圖2 和圖3 所示，2D-IR 光譜表明：3 種乳菇樣品的自動峰和交叉峰差異很大。圖中紅色相關強度等高線所形成的峰為正相關峰，藍色相關強度等高線所形成的峰為負相關峰。按照二維相關光譜理論，同步譜是關于主對角線對稱的譜圖，處于主對角線位置上的峰，是動態紅外光譜信號自身相關而得到的，稱為自動峰，自動峰總是正峰，它們代表了樣品中各化學基團對溫度微擾的敏感程度。對溫度微擾越敏感，自動峰強度越高。位于非主對角線位置處的峰稱為交叉峰，交叉峰的出現說明在官能團之間可能存在著分子內或分子間的相互作用，表示兩個相應頻率的光譜強度變化的相似性。當兩個獨立波數處的動態紅外信號彼此相關或者負相關時，就會出現交叉峰，交叉峰有正峰和負峰之分。當兩個不同官能團在溫度變化過程中振動方向一致時，出現一對正交叉峰；如果兩個不同官能團在溫度變化過程中振動方向相反，則出現一對負交叉峰[5]。

圖2 三種乳菇在1200～1800cm-1 范圍內的二維相關同步紅外光譜

圖3 三種乳茹在800～1200cm-1 范圍內的二維相關同步紅外光譜

基于以上原理，分析圖2，辣乳菇（a）、絨白乳菇（b）、香乳菇（c）三種乳菇在1200～1800cm-1波數范圍的二維相關光譜，在辣乳菇二維相關光譜中出現明顯的3 個自動峰兩個正交叉峰，自動峰分別為1649，1550，1468cm-1，其中1649cm-1波數的自動峰最強；交叉峰分別是（1468，1649cm-1），（1550，1649cm-1）；因此在受到熱微擾時1649cm-1，1550cm-1和1468cm-1波段處對應的官能團變化很大，而在變化中，自動峰對應的官能團是沿著相同方向振動的，具有協同性。而在絨白乳菇中也出現明顯的3 個自動峰三個正交叉峰以及兩個負交叉峰，自動峰分別為1649，1556，1460cm-1，其中1649cm-1和1460cm-1波數的自動峰最強；正交叉峰分別是（1460，1649cm-1），（1556，1649cm-1）和（1460，1556cm-1），負交叉峰為（1220，1649cm-1），（1220，1460cm-1）；而負交叉峰表明1220，1460，1649cm-1所對應的官能團沿著相反的方向振動；香乳菇中出現明顯的3 個自動峰、3 個正交叉峰和1個負交叉峰，自動峰分別是1649，1556 和1460cm-1，其中最強的自 動 峰 為1460cm-1，正 交 叉 峰 分 別 是（1460，1649cm-1），（1556，1649cm-1）和（1460，1556cm-1），負交叉峰為（1220，1460cm-1）。三種乳菇不僅在自動峰上的強度存在明顯的差別，而且在交叉峰中正交叉峰和負交叉峰強度、位置都存在顯著的區別。

在波段800～1200cm-1范圍內，如圖3，在辣乳菇二維相關光譜中出現明顯的4 個自動峰1 個正交叉峰，自動峰分別為1018，1080，948，929cm-1，其中1018cm-1和1080cm-1波數的自動峰最強；交叉峰為（1018，1080cm-1）；因此在受到熱微擾時1018cm-1，1080cm-1，948，929cm-1波段處對應的官能團變化很大，而在變化中，自動峰1018cm-1和1080cm-1對應的官能團是沿著相同方向振動的，具有協同性。而在絨白乳菇中出現明顯的 3 個自動峰三個正交叉峰， 自動峰分別為1089，1024，930cm-1，其中1089cm-1波數的自動峰最強；正交叉峰分別是（930，1089cm-1），（1024，1089cm-1）和（930，1024cm-1）；香乳菇中也出現3 個自動峰、3 個正交叉峰，自動峰分別是1089，1018 和930cm-1，其中最強的自動峰為1089cm-1，正交叉峰分別是（930，1089cm-1），（1019，1089cm-1）和（930，1019cm-1）。所以從二維光譜中的自動峰交叉峰的明顯差異可以清楚的鑒別三種乳菇。

3 結論

本文利用紅外光譜技術結合二維相關紅外光譜技術可以將3 種乳菇樣品進行鑒定分析。從光譜中可知：3 種乳菇中主要成分為蛋白質和碳水化合物，波峰和波峰位置差異不明顯，為此應用二維相關紅外光譜進一步對乳菇加以鑒別，不同波段同步譜差異明顯，可以很快分析鑒別三種分析乳菇，該方法簡單快速有效。