火雞肉和牛奶中色氨酸的熒光光譜測(cè)量
1. 實(shí)驗(yàn)背景
熒光光譜在醫(yī)療領(lǐng)域、產(chǎn)品真?zhèn)螜z測(cè)、食品安全等領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。例如在醫(yī)療領(lǐng)域中熒光光譜可以區(qū)分健康組織和癌變組織；在防偽領(lǐng)域，通過把熒光標(biāo)記植入燃料，藥品或銀行票據(jù)中，可以高速辨別真?zhèn)巍＿€有，在食品安全檢測(cè)技術(shù)中，由于每個(gè)樣品都具有其獨(dú)特的熒光光譜，所以熒光也可用于食品中病原體的檢測(cè)。
食品學(xué)家還使用熒光技術(shù)來檢測(cè)肉類和乳制品中氨基酸的種類。一種常見于乳制品、魚、家禽和其他食品中的氨基酸，叫L-色氨酸，它在300-400nm處有一個(gè)熒光峰。L-色氨酸是20種天然存在的氨基酸之一，它的激發(fā)波長(zhǎng)是280nm，而產(chǎn)生的熒光處于300-400nm。色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸都具有光學(xué)活性，因?yàn)樗鼈兌季哂泄曹椀姆枷悱h(huán)側(cè)鏈。
2. 實(shí)驗(yàn)描述
本實(shí)驗(yàn)將測(cè)量火雞肉和全脂牛奶中的色氨酸，然后與色氨酸溶液進(jìn)行比較。選擇火雞肉的原因與美國的感恩節(jié)有關(guān)，在這一天許多家庭都會(huì)吃火雞。有一種流行的說法是，感恩節(jié)大餐后人們會(huì)普遍感到嗜睡和疲勞，這是由于食物中的色氨酸導(dǎo)致的。但是這并沒有科學(xué)根據(jù)，我們將通過證明全脂牛奶中的色氨酸含量比火雞肉高來表明這個(gè)說法是不成立的。
2. 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和方法
本實(shí)驗(yàn)使用了AvaSpec-ULS2048CL-EVO光譜儀（圖1）。它提供USB 3.0通信接口，數(shù)據(jù)傳輸速度比USB2.0 快10 倍。還包括一個(gè)更快的微處理器以提供更多功能，和一個(gè)更大容量的存儲(chǔ)器，可以在光譜儀板卡上存儲(chǔ)50倍以上的光譜數(shù)據(jù)。此外，它還提供多種規(guī)格的狹縫，光柵和光纖接頭供客戶選擇。
圖1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
(A)稀釋的色氨酸溶液 (B)火雞肉 (C)全脂牛奶
本實(shí)驗(yàn)使用的光源是AvaLight-HPLED-285光源，它是一款峰值波長(zhǎng)為285 nm的緊湊型LED光源，專為熒光應(yīng)用而設(shè)計(jì)。與普通LED 光源相比，這種高功率光源可以以連續(xù)或者脈沖方式工作，適用于很多要求更高的應(yīng)用。
本實(shí)驗(yàn)使用的另一個(gè)附件為端部為45度窗口的反射探頭(可以照亮樣品并收集非后向反射信號(hào))，一個(gè)包含305 nm長(zhǎng)通濾光片的支架，以確保只觀察到發(fā)射光譜。我們將稀釋的色氨酸溶液，火雞肉和全脂牛奶這三個(gè)樣品分別放置于100ml燒杯中測(cè)量。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)贏vaSoft軟件的S模式進(jìn)行測(cè)量。S模式提供了每個(gè)波長(zhǎng)的原始計(jì)數(shù)值。我們將積分時(shí)間設(shè)置為200ms，平均次數(shù)設(shè)置為5，并遮蓋樣品以避免環(huán)境光的影響。
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖2 稀釋后的色氨酸溶液的熒光光譜
圖3 火雞肉的熒光光譜
圖4 全脂牛奶的熒光光譜
圖5 所有樣品的熒光光譜
4. 分析與結(jié)論
稀釋后的色氨酸溶液熒光光譜（圖2）表明在363.77 nm波長(zhǎng)處存在一個(gè)發(fā)射峰，與資料所述色氨酸熒光峰波長(zhǎng)范圍300-400 nm相吻合?；痣u肉的熒光光譜（圖3）表明在波長(zhǎng)354.21 nm處存在一個(gè)幅值較低的發(fā)射峰，比稀釋色氨酸樣品的峰值波長(zhǎng)短，但仍在色氨酸發(fā)射峰波長(zhǎng)范圍內(nèi)。其熒光光譜的波長(zhǎng)范圍也更寬，證明了火雞肉中還有其他蛋白質(zhì)和分子的存在。全脂牛奶樣品的熒光光譜（圖4）表現(xiàn)出了與火雞肉樣品相似的發(fā)射峰值波長(zhǎng)(357.80 nm)和波長(zhǎng)范圍，但它的發(fā)射峰值更強(qiáng)。這說明了火雞肉和全脂牛奶中存在相似的蛋白質(zhì)和分子化合物，但全脂牛奶的色氨酸的特征譜線比火雞肉更明顯。圖5展示了所有樣品的三個(gè)熒光光譜圖，可以看出它們特征峰強(qiáng)度的差異。
總之，目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推翻吃火雞會(huì)導(dǎo)致感恩節(jié)餐后疲勞的觀點(diǎn)，同時(shí)也證明了AvaSpec-ULS2048CL-EVO光譜儀的功能多樣和靈活配置，可以用于多種應(yīng)用，AvaLight-HPLED也是適合熒光測(cè)量的光源。