燕窩與銀耳紅外光譜、熱分析及微觀結構對比研究

丁融　武秋娣　鄒銀波　李梅

摘要：為區分燕窩與銀耳，利用紅外光譜（FTIR）分析了燕窩與銀耳化學官能團，并對二者紅外光譜一階導數、Norris—階導數和二階導數圖進行分析，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構。結果表明，燕窩和銀耳紅外光譜主要吸收峰形狀相似、位置相近，但吸收峰強度有較大差異，燕窩主要吸收峰強度大。二者在3 431、2 922 cm-1均有蛋白質、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，在波數小于1 300 cm-1指紋區，燕窩和銀耳紅外光譜一階導數、Norris—階導數和二階導數圖差異較大。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構有明顯差別，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構，且凸體相互堆積。

關鍵詞：燕窩;銀耳;紅外光譜;熱分析;SEM

中圖分類號：R282.5 文獻標識碼：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羽等混合凝結所筑成的窩巢，為名貴中藥，其營養和藥理價值很高，有“圣藥”美稱。《本草綱目》記載表明“燕窩入肺生氣、入腎滋水、入胃補脾、補而不燥”[1]。《本草綱目拾遺》記載其“味甘淡平，大養肺陰，化痰止嗽，補而能清，為調理虛損療之圣藥，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，具有養陰潤燥、益氣補中的功效，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真菌，有較好藥用價值，營養全面，被稱為“山珍”“菌中明珠”。《本草詩解藥注》記載“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]。歷代醫學家都認為銀耳有強精、補腎、潤肺、生津、止咳、降火、潤腸、益胃、補氣、和血、強心、壯身、補腦、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、多種天然營養物及礦物質。燕窩蛋白質含量高，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。由于燕窩一直被認為是高檔滋補品，燕窩珍貴及燕窩行業利潤豐厚，導致市場上摻雜、摻偽等現象嚴重，給消費者和運營商帶來混亂。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假燕窩。國內外學者對燕窩營養成分、藥理功效、摻偽及鑒別方法、食用安全等進行了大量研究，采用先進的技術用于鑒別燕窩，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的對比分析，因此，本研究對燕窩和銀耳進行紅外光譜（包括紅外光譜的一階導數、Norris —階導數和二階導數圖）分析、熱分析（TG、DSC）以及表面微觀結構對比分析，為進一步從光譜學、熱譜及微觀結構等方面區分燕窩和銀耳提供依據。

1材料與方法

1.1 材料

燕窩：產于馬來西亞;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）對試樣進行掃描，波數為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數為16次。用Omnic 8.3軟件對原始紅外光譜圖進行基線校正、歸一化處理得到燕窩和銀耳紅外光譜圖，然后進行一階、Norris一階和二階求導得3種導數光譜圖。

2） 熱失重-差示掃描量熱分析。利用NETZSCH STA449 F3 Jupiter（耐馳科學儀器商貿（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） 微觀結構。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行觀察。

2 結果與分析

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，但吸收峰強度有較大差異。它們共同吸收峰主要有：波數3 431 cm-1為蛋白質、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、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，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、醣類、脂肪、纖維、水分、鈣、磷、鉀、鐵等，其蛋白質含量高、脂肪含量低、必需氨基酸含量高，有促進人體活力的氨基酸（唾液酸、賴氨酸、胱氨酸和精氨酸等），其中唾液酸（稱燕窩酸）為糖類轉化物，在燕窩中其與蛋白質呈結合狀態，且含量高，是燕窩最有價值的成分之一[10-12]。

由于燕窩和銀耳紅外光譜吸收峰的位置相近，為了進一步區分二者差別，在波數2 500～400 cm-1段對二者紅外光譜進行一階導數、Norris —階導數和二階導數圖分析，結果分別見圖2、圖3和圖4。在波數小于1 800 cm-1時，燕窩和銀耳紅外一階導數、Norris —階導數和二階導數光譜均存在明顯差異。在波數1800～1300 cm-1，燕窩一階導數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;在該波數段，燕窩Norris —階導數圖有向上和向下峰，與一階導數相似，而銀耳有3個向上峰，燕窩二階導數圖峰值上、下振動幅度較小，而銀耳峰值上、下振動幅度較大。在波數小于1300 cm-1指紋區，二者的3種圖差異更大，燕窩一階導數圖峰多且比銀耳峰值振幅大，銀耳在該區間只有一個較大尖峰;在該波數段，燕窩和銀耳Norris—階導數圖峰多，且一些波數段偏向上、另一些波數段偏向下，但銀耳比燕窩峰值幅度小，二者的二階導數圖也有較大不同，燕窩有二個較小尖峰，而銀耳有較大一個尖峰。由此可見，以燕窩和銀耳紅外光譜一階導數、Norris—階導數和二階導數圖可以更好地區分二者。

2.2熱穩定性分析

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、氨基酸及多糖分子，這些有機物大分子在160～400℃階段會發生熱分解，燕窩的蛋白質、氨基酸含量比銀耳高，蛋白質在60～160℃會熱分解脫水，160～260 ℃蛋白質大分子鏈段分解成小分子鏈段和小分子氣體（〇2和N2），260 ℃以上為蛋白質分解碎片的分解階段，在小分子氣體作用下進一步發生熱分解反應，氧氣會加速熱分解，而氮氣緩慢熱分解，并伴隨著放熱反應，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，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比銀耳的主要成分多糖在熱分解反應時吸熱和放熱較小。

2.3微觀結構分析

圖6為燕窩和銀耳表面微觀結構SEM圖。燕窩和銀耳表面微觀結構有明顯差異，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構，且凸體結構相互堆積一起。由于燕窩是由唾液分泌物與續羽等混合凝結所筑成，決定其表面光滑，具有明顯的紋理結構，而銀耳是一種生長于枯木上的膠質真菌，決定其表面有大量凸體。光譜分析及表面微觀結構的差異為區分燕窩和銀耳提供了一種綜合檢測方法。

3結論

1） 燕窩和銀耳紅外光譜主要吸收位置相近，吸收峰強度有較大差異，它們均有蛋白質、氨基酸和多糖羥基、甲基和亞甲基吸收峰，有蛋白質酰胺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。在波數小于1 300cm-1指紋區，燕窩和銀耳紅外光譜一階導數、二階導數及Norris —階導數圖差異較大。

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構有較大差異，燕窩表面光滑，有明顯條形紋理，銀耳表面有大量凸體結構，凸體之間相互堆積。

參考文獻：

[1]簡葉葉，李慶旺，黃知幾，等.燕窩的營養功效與真偽鑒別研究進展[J].亞熱帶農業研究，2016，12（2）： 136-146.

[2]何艷青，張俊紅.燕窩多種鑒別及質量檢測技術的分析與總結[J].中國實用醫藥，2011，6（ 19）：241-242.

[3]卓丹如，闕慧卿，林綏，等.HPLC考察燕窩加工前后唾液酸的含量變化[J].中國執業藥師，2015，12（6）： 17-20.

[4]燕窩和銀耳的區別 [EB/OL]. https：//www. cndzys. com/yinshi/changshi/215008.hlml.

[5]茍興，趙樹海，李先天，等.不同來源銀耳中銀耳多糖差異分析[J].中國現代中藥，2017，19（6）： 828-832，848.

[6] GUO L L， WU Y J， LIU M C， et al. Determination of edible bird'snests by FTIR and SDS-PAGE coupled with multivariate analysis [J」.Food control， 2017， 80： 259-266.

[7]王羚酈，李遠彬，邱子博，等.25種燕窩樣品中唾液酸含量的測定與分析[J].中國實驗方劑學雜志，2013，19（19） ：64-66.

[8]趙斌，鄧仙梅，劉敬，等.FTIR結合化學計量學法鑒別燕窩的真偽[J].中成藥，2015，37（10）：2243-2246.

[9] YANG M， CHEUNG S H， LI S C， et al. Establishment of a holisticand scientific prolocol for the authenlicalion and quality assuranceof edible bird's nest [J]. Food chemistry， 2014， 151： 271 -278.

[10] TING H L， WASEEM AW， YIN S K， et al. Recent advances in theidentification and authentication methods of edible bird's nest [J].Food research international，2017，100： 14-27.

[11] SHI J Y， IIU X T，Z0U X B， et al. A rapid and nondestructivemethod to determine the distribution map of protein， carbohydrateand sialic acid on edible bird's nest by hyper-spectral imagingand chemometrics [ J]. Food chemistry ，2017， 229： 235-241.

[12] JAMALLUDDINA N H，TUKIRANB N A，FADZILLAHB N A，et al. Overview of edible bird's nests and their contemporaryissues [J]. Food control， 2019， 104： 247-255.

[13] 邵建宏，丁琦，王珊，等.東南亞食用燕窩研究現狀[J].食品安全質量檢測學報，2018（5）：957-973.

[14] 何國林，陳念，劉鵬，等.TaqMan實時熒光定量PCR鑒定燕窩方法的建立[J].生物技術通訊，2015，26（1）： 111-115.

[15] 于海花.基于LC/Q/T0F和拉曼技術的燕窩甄別方法研究[D].福建廈門：集美大學，2015.

[16] 莊俊鈺，許佩勤，林丹，等.基于特征氨基酸指紋圖譜的白燕窩識別摻假模型建立與驗證[J].食品研究與開發，2016，37（ 11）：133-138.

[17] 侯真真，莊俊鈺，馮志強，等.摻假燕窩的元素組成分析及鑒別研究[J].食品工業，2016，37（7） ：287-291.

[18] 陳筱縛.多重RT-PCR法檢測燕窩及其制品摻偽成分[J].食品安全質量檢測學報，2019，10（ 11） ： 3493-3500.

[19]王鳳云，韓亮，賴小平.32種不同產地與品種商品燕窩的DNA基源鑒定[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2015（9）： 1876-1882.

[20]蔡淑妮，王曉梅，張忠山，等.銀耳多糖的提取工藝及鑒定[J].食品工業，2014，35（7）：58-60.

[21] 郭麗麗.表征屬性識別技術在燕窩真偽鑒別中的應用研究[D].北京：中國農業大學，2014.

收稿日期：2019-10-15

基金項目：國家然科學基金青年基金項目（51102136）

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