豺和果子狸毛发的傅立叶变换红外光谱特征对比研究.doc

豺和果子狸毛发的傅立叶变换红外光谱特征对比研究摘要：使用傅立叶变换红外光谱（）对果子狸（ ）和豺（ ）的毛发进行了检测和分析。结果表明，两种动物毛发的图谱具有明显的种间差异，主要表现在出峰范围和最强峰位置的不同；同种动物颈部、腹部和背部针毛的图谱具有较好的一致性，表明不同部位针毛的角蛋白分子结构、构型和构像相近；针毛和绒毛的红外图谱都具有共同的特征，均可反映出该物种毛发组织的特征性成分，但针毛的特征性峰高、峰面积更典型，光谱特征更稳定。关键词：毛发；鉴定；傅立叶变换红外光谱；果子狸（ ）；豺（ ） ， ， ，（ ， ，； ， ，）： here were ； a ， ， ， their ； b ： ； ； ； ； 毛是哺乳动物特有的皮肤角质层衍生物，由于哺乳动物在种类、进化程度、行为方式、生活环境等方面的多样性，导致毛发的主要成分角蛋白存在着巨大差异。角蛋白在一级结构上分为主链和侧链，其主链是通过肽键构成的氨基酸链，多种氨基酸构成侧链，各侧链中半胱氨酸中的氧化形成二硫键，使肽键间形成相当稳定的网络，侧链的种类和性质决定了角蛋白整体的物理和化学性质。除此以外，人和哺乳动物毛发的角蛋白表面被一层脂肪酸覆盖，对毛发有保护和润滑作用，而组成毛发的角蛋白大分子主链之间还存在各种稳定的化学键，如盐键和氢键等，这使得毛发成为哺乳动物组织中仅次于骨骼的稳定组织。常见溶剂或弱酸、弱碱溶液均难以溶解毛发纤维中的角蛋白，而在强酸或强碱条件下，角蛋白中的分子间作用力和角蛋白二、三级结构被破坏，得到分子量较小的蛋白质和多肽，但其产率偏低，难以为动物检验和鉴定提供有效信息，因此现有动物毛发检验和鉴定技术多集中于形态和结构的观察。光谱是近年迅速发展的检验技术，能以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动和转动能级之间跃迁，获得分子的振转光谱。通过分析光谱的变化，获得细胞内生物分子结构、构型、构像和数量变化的信息。目前，光谱在被广泛应用于有机化学研究的同时，也在植物的生理生化检验和种属识别方面有一定的应用。虽然在动物毛发和纤维的检验方面也有相关报道，但研究还不够深入。本研究以果子狸（ ）和豺（ ）的毛发为研究对象，采用衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术（a ，）对其毛发进行无损、快速分析，在丰富动物毛发研究的同时，为建立快速的野生动物毛发鉴定技术提供参考。 材料和方法 样本采集本研究选择了灵猫科果子狸属的果子狸和犬科豺属的豺的针毛和绒毛样本作为研究对象。毛发样本采集于国家林业局森林公安野生动植物司法物证鉴定中心保存的动物标本。豺、果子狸两种动物的针毛样本取样部位分别为背部、腹部和颈部，绒毛样本均取于腹部。动物标本在保存过程中表面易附着皮脂腺分泌物、糜烂物、尘埃、防腐药物等污染物质。本实验选择无水乙醇作为毛发的处理溶剂，消除污染物及毛发角蛋白表面覆盖的脂肪酸对光谱图谱准确性的干扰，处理条件为超声波处理 ，室温干燥 。 样本测试测试设备为 型光谱仪（美国赛默飞世尔科技有限公司）。将待测样品直接放在锗晶体上，然后用单次反射附件中的采样器固定，使测试样品与锗晶体之间形成“点对点”接触，测试范围为 ，仪器分辨率为，扫描采样次，计算机采集样本的衰减全反射红外光谱图谱，指纹图谱区在区间范围。 结果与分析 豺和果子狸不同部位毛发的光谱分别测试豺、果子狸的背部、腹部和颈部针毛样本，得到的图谱见图、。豺个部位的针毛均在，等处有明显的吸收峰；果子狸3个部位的针毛均在、处有明显吸收峰，其峰型为肩峰或不对称峰，无独立或对称的吸收峰出现。豺3个部位针毛样本的强吸收峰在之间；果子狸的个部位针毛样本强吸收峰在之间。从上述红外光谱的特征可知，在出峰范围、强峰的位置，两种动物的种间差异明显，这表明该法对不同科动物毛发的识别是可行的。根据等在年提出的近红外光谱一致性检验方法，可以判定豺和果子狸在个部位针毛样本的图谱具有一致性。从图1和图2中也可看出同一动物不同部位针毛的图谱具有较高的相似性，这表明同种动物不同部位针毛的角蛋白分子结构、构型和构像基本相似，即同种动物不同部位的针毛样本可在一定程度上反映出该物种的种的特征。因此采用红外光谱技术对野生动物毛发进行鉴定时，对样本部位来源要求较少。 豺和果子狸针毛、绒毛的光谱针毛是呈纺锤型的一类动物毛发，远端尖而细、上中段（即毛头）较粗硬、毛干下部细软。许多哺乳动物都具有这类毛，由它形成毛被的覆盖层。绒毛则是细、短而弯曲，光泽差而显粗糙，食肉动物的下毛常为绒毛。这两类毛发都是野生动物案件中常见的物证，其识别与鉴定往往对案件的定性有着重要的作用。本研究分别测试豺和果子狸针毛和绒毛的毛发样本，得到的图谱见图和图。从图和图中可以看出，同种动物的针毛和绒毛吸收峰的强峰位置基本重叠，主要吸收峰的形状比较接近。豺的毛发出峰范围主要是在之间，峰形相近，但最强峰位置略有差别，针毛在位置表现出最强峰，绒毛则峰强较弱，最强峰在位置。果子狸的绒毛和针毛的图谱相似，出峰位置较一致，都是在和位置附近表现出明显的吸收峰。但另一方面，两种动物的绒毛和针毛在峰强度和峰面积上有较大差异，均表现为针毛的峰强度较大，这主要是由于绒毛中角蛋白侧链的发育没有针毛完整，针毛中酰胺带中的基团的伸缩振动要高于绒毛。由于绒毛的图谱稳定性低于针毛，所以在进行相关鉴定时，应尽量采用针毛。在传统的毛发研究中，绒毛因毛鳞片的形态单一，种间差异较小而往往被忽略。而在本研究中两种动物的绒毛所携带的毛发组成的信息也较好地在图谱表现出来，可以在一定程度上反映出“种”的特征。这对于野生动物毛发鉴定具有较为重要的意义，因为在很多野生动物案件中绒毛是很常见的微量物证。通过结合绒毛和针毛的特征，可实现对动物毛发的快速鉴定，为物种的毛发特征提供更多的参考信息。 结论本研究表明技术可以较好地获得野生动物毛发的特征性信息。通过对豺和果子狸不同部位（颈部、腹部和背部）针毛的图谱进行分析，可以发现两种动物的图谱具有明显的种间差异，主要表现在出峰范围和最强峰的位置，证明光谱分析可用于不同科动物的种间识别；而同种动物的颈部、腹部和背部针毛的光谱具有较强的一致性，表明不同部位针毛的角蛋白分子结构、构型和构像基本相似，即该技术对野生动物毛发样品的取材部位要求较低，利于实际应用。通过对豺和果子狸绒毛和针毛的图谱分析，可知针毛和绒毛的图谱具有共同特征，可反映该物种毛发组织的特征性成分。这有别于传统毛发形态研究中绒毛几乎被忽略的情况，结合绒毛和针毛的图谱分析将有助于获得相关物种信息。另一方面，由于针毛的图谱的峰高和峰面积更典型，光谱特征稳定，所以在样本量较大的时候，最好以针毛作为鉴定材料。综上所述，技术在野生动物毛发的识别方面具有较好的应用前景，可作为哺乳动物毛发鉴定的一种新方法加以推广和应用。参考文献： 管 峰，石国庆，刘守仁，等角蛋白家族及其对羊毛生长发育的调控生命的化学，（）： ， ，（）： ， ， . ，（3）：- 贾如琰，何玉凤，王荣民，等角蛋白的分子构成、提取及应用化学通报，（）： ， ， ， （） ， （）： 李 强，张荣强 仙鹤草原药材及提取物的红外光谱的分析与鉴定 北方药学，（）： 周继国，刘 刚，时有明，等几种花粉的傅里叶变换红外光谱研究 光谱实验室，（）： 杨永安，李家旺，司民真野生铁核桃叶和花的红外光谱分析光散射学报，（）： 彭 勇，孙素琴，赵中振，等国产枸杞属植物的红外指纹图谱无损快速鉴别研究 光谱学与光谱分析，（）： 王 颖，张国宝，赵根锁用红外显微镜鉴别棉、麻、毛、丝、化纤制品的研究河南科学，（）： 吴桂芳，朱登胜，何 勇 可见近红外光谱用于鉴别山羊绒与细支绵羊