火雞肉和牛奶中色氨酸的熒光光譜測量
1. 實驗背景
熒光光譜在醫(yī)療領(lǐng)域、產(chǎn)品真?zhèn)螜z測、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)?。還有，在食品安全檢測技術(shù)中，由于每個樣品都具有其獨特的熒光光譜，所以熒光也可用于食品中病原體的檢測。
食品學(xué)家還使用熒光技術(shù)來檢測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，因為它們都具有共軛的芳香環(huán)側(cè)鏈。
2. 實驗描述
本實驗將測量火雞肉和全脂牛奶中的色氨酸，然后與色氨酸溶液進行比較。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吃火雞。有一種流行的說法是，感恩節(jié)大餐后人們會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說法是不成立的。
2. 實驗系統(tǒng)和方法
本實驗使用了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。還包括一個更快的微處理器以提供更多功能，和一個更大容量的存儲器，可以在光譜儀板卡上存儲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實驗系統(tǒng)
(A)稀釋的色氨酸溶液 (B)火雞肉 (C)全脂牛奶
本實驗使用的光源是AvaLight-HPLED-285光源，它是一款峰值波長為285 nm的緊湊型LED光源，專為熒光應(yīng)用而設(shè)計。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。
本實驗使用的另一個附件為端部為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)，一個包含305 nm長通濾光片的支架，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樣品分別放置于100ml燒杯中測量。
在這個實驗中，我們在AvaSoft軟件的S模式進行測量。S模式提供了每個波長的原始計數(shù)值。我們將積分時間設(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. 實驗結(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波長處存在一個發(fā)射峰，與資料所述色氨酸熒光峰波長范圍300-400 nm相吻合?；痣u肉的熒光光譜（圖3）表明在波長354.21 nm處存在一個幅值較低的發(fā)射峰，比稀釋色氨酸樣品的峰值波長短，但仍在色氨酸發(fā)射峰波長范圍內(nèi)。其熒光光譜的波長范圍也更寬，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(357.80 nm)和波長范圍，但它的發(fā)射峰值更強。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熒光光譜圖，可以看出它們特征峰強度的差異。
總之，目前的實驗結(jié)果可以推翻吃火雞會導(dǎo)致感恩節(jié)餐后疲勞的觀點，同時也證明了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也是適合熒光測量的光源。