郭海濤 薛曉明 侯森林

摘要：使用傅立葉變換紅外光譜（ＦＴ－ＩＲ）對果子貍（Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ）和豺（Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ）的毛發(fā)進行了檢測和分析。結(jié)果表明，兩種動物毛發(fā)的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有明顯的種間差異，主要表現(xiàn)在出峰范圍和最強峰位置的不同；同種動物頸部、腹部和背部針毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有較好的一致性，表明不同部位針毛的角蛋白分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)像相近；針毛和絨毛的紅外圖譜都具有共同的特征，均可反映出該物種毛發(fā)組織的特征性成分，但針毛的特征性峰高、峰面積更典型，ＦＴ－ＩＲ光譜特征更穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：毛發(fā)；鑒定；傅立葉變換紅外光譜；果子貍（Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ）；豺（Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ）

中圖分類號：Ｏ６１１．５文獻標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）06－1248-03

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈａｉｒｓ ｆｒｏｍ Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ ａｎｄ Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ ｂｙ ＦＴ－ＩＲ

ＧＵＯ Ｈａｉ－ｔａｏ１，２，ＸＵＥ Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ１，２，ＨＯＵ Ｓｅｎ－ｌｉｎ１，２

（１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｐｏｌｉｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４６，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｗｉｌｄｌｉｆｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｖｉｄｅｎｃｅ Ａｐｐｒａｉｓａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｈａｉｒｓ ｏｆ Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ ａｎｄ Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＦＴ－ＩＲ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔhere were ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈａｉｒｓ ｏｆ Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ ａｎｄ Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ ｉｎ ｐｅａｋ ｒａｎｇｅ； Aｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｐｅａｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅｉｒ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ｔｈｅ ＦＴ－ＩＲ ｏｆ ｈａｉｒ ｆｒｏｍ ｎｅｃｋ， ｂｅｌｌｙ ａｎｄ ｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ ａｎｉｍａｌ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｉｒ ｋｅｒａｔｉｎ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ． Ｂｏｔｈ ａｃｉｕｌｕｍ ａｎｄ ｖｉｌｌｕｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｔｈａｔ ｃｏｕｌｄ ｒｅｆｌｅｃｔ their ｔｉｓｓｕｅｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ； Bｕｔ ｔｈｅ ＦＴ－ＩＲ ｏｆ ａｃｉｕｌｕｍ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｆｏｒ ｉｔｓ ｔｙｐｉｃａｌ ｐｅａｋ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｐｅａｋ ａｒｅａ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｈａｉｒ； ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ＦＴ－ＩＲ； Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ； Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ

毛是哺乳動物特有的皮膚角質(zhì)層衍生物，由于哺乳動物在種類、進化程度、行為方式、生活環(huán)境等方面的多樣性，導(dǎo)致毛發(fā)的主要成分角蛋白存在著巨大差異。角蛋白在一級結(jié)構(gòu)上分為主鏈和側(cè)鏈，其主鏈?zhǔn)峭ㄟ^肽鍵構(gòu)成的氨基酸鏈，２０多種α－氨基酸構(gòu)成側(cè)鏈，各側(cè)鏈中半胱氨酸中的－ＳＨ氧化形成二硫鍵，使肽鍵間形成相當(dāng)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，側(cè)鏈的種類和性質(zhì)決定了角蛋白整體的物理和化學(xué)性質(zhì)［１］。除此以外，人和哺乳動物毛發(fā)的角蛋白表面被一層脂肪酸覆蓋，對毛發(fā)有保護和潤滑作用，而組成毛發(fā)的角蛋白大分子主鏈之間還存在各種穩(wěn)定的化學(xué)鍵，如鹽鍵和氫鍵等［１－３］，這使得毛發(fā)成為哺乳動物組織中僅次于骨骼的穩(wěn)定組織。常見溶劑或弱酸、弱堿溶液均難以溶解毛發(fā)纖維中的角蛋白，而在強酸或強堿條件下，角蛋白中的分子間作用力和角蛋白二、三級結(jié)構(gòu)被破壞，得到分子量較小的蛋白質(zhì)和多肽，但其產(chǎn)率偏低［４］，難以為動物檢驗和鑒定提供有效信息，因此現(xiàn)有動物毛發(fā)檢驗和鑒定技術(shù)多集中于形態(tài)和結(jié)構(gòu)的觀察。

ＦＴ－ＩＲ光譜是近年迅速發(fā)展的檢驗技術(shù)，能以連續(xù)波長的紅外光為光源照射樣品引起分子振動和轉(zhuǎn)動能級之間躍遷，獲得分子的振轉(zhuǎn)光譜。通過分析光譜的變化，獲得細胞內(nèi)生物分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、構(gòu)像和數(shù)量變化的信息［５］。目前，ＦＴ－ＩＲ光譜在被廣泛應(yīng)用于有機化學(xué)研究的同時，也在植物的生理生化檢驗和種屬識別方面有一定的應(yīng)用［６－９］。雖然在動物毛發(fā)和纖維的檢驗方面也有相關(guān)報道，但研究還不夠深入［１０－１３］。

本研究以果子貍（Ｐａｇｕｍａ ｌａｒｖａｔａ）和豺（Ｃｕｏｎ ａｌｐｉｎｕｓ）的毛發(fā)為研究對象，采用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜技術(shù)（Aｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｓｔｉｏｎ－ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＡＴＲ－ＦＴ－ＩＲ）對其毛發(fā)進行無損、快速分析，在豐富動物毛發(fā)研究的同時，為建立快速的野生動物毛發(fā)鑒定技術(shù)提供參考。

１材料和方法

１．１樣本采集

本研究選擇了靈貓科果子貍屬的果子貍和犬科豺?qū)俚牟虻尼樏徒q毛樣本作為研究對象。

毛發(fā)樣本采集于國家林業(yè)局森林公安野生動植物司法物證鑒定中心保存的動物標(biāo)本。豺、果子貍兩種動物的針毛樣本取樣部位分別為背部、腹部和頸部，絨毛樣本均取于腹部。

動物標(biāo)本在保存過程中表面易附著皮脂腺分泌物、糜爛物、塵埃、防腐藥物等污染物質(zhì)。本實驗選擇無水乙醇作為毛發(fā)的處理溶劑，消除污染物及毛發(fā)角蛋白表面覆蓋的脂肪酸對ＦＴ－ＩＲ光譜圖譜準(zhǔn)確性的干擾，處理條件為超聲波處理２０ ｍｉｎ，室溫干燥６ ｈ。

１．２樣本測試

測試設(shè)備為Ｎｉｃｏｌｅｔ ７１９９型ＦＴ－ＩＲ光譜儀（美國賽默飛世爾科技有限公司）。

將待測樣品直接放在鍺晶體上，然后用單次反射ＡＴＲ附件中的ＦＴ－ＩＲ－ＯＭＮＩ采樣器固定，使測試樣品與鍺晶體之間形成“點對點”接觸，測試范圍為４００～４ ０００／ｃｍ，儀器分辨率為４／ｃｍ，掃描采樣３２次，計算機采集樣本的衰減全反射紅外光譜圖譜，指紋圖譜區(qū)在６００～８００／ｃｍ區(qū)間范圍。

２結(jié)果與分析

２．１豺和果子貍不同部位毛發(fā)的ＦＴ－ＩＲ光譜

分別測試豺、果子貍的背部、腹部和頸部針毛樣本，得到的ＦＴ－ＩＲ圖譜見圖１、２。豺３個部位的針毛均在６４２～６４５／ｃｍ，６６７／ｃｍ，６３４／ｃｍ等處有明顯的吸收峰；果子貍3個部位的針毛均在６７０～６７２／ｃｍ、６５２／ｃｍ、６４２／ｃｍ處有明顯吸收峰，其峰型為肩峰或不對稱峰，無獨立或?qū)ΨQ的吸收峰出現(xiàn)。豺3個部位針毛樣本的強吸收峰在６４２～６４５／ｃｍ之間；果子貍的３個部位針毛樣本強吸收峰在６７０～６７２／ｃｍ之間。從上述紅外光譜的特征可知，在出峰范圍、強峰的位置，兩種動物的種間差異明顯，這表明該法對不同科動物毛發(fā)的識別是可行的。

根據(jù)Ｐｌｕｇｇｅ等［１４］在１９９３年提出的近紅外光譜一致性檢驗方法，可以判定豺和果子貍在３個部位針毛樣本的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有一致性。從圖1和圖2中也可看出同一動物不同部位針毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有較高的相似性，這表明同種動物不同部位針毛的角蛋白分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)像基本相似，即同種動物不同部位的針毛樣本可在一定程度上反映出該物種的種的特征。因此采用紅外光譜技術(shù)對野生動物毛發(fā)進行鑒定時，對樣本部位來源要求較少。

２．２豺和果子貍針毛、絨毛的ＦＴ－ＩＲ光譜

針毛是呈紡錘型的一類動物毛發(fā)，遠端尖而細、上中段（即毛頭）較粗硬、毛干下部細軟［１５］。許多哺乳動物都具有這類毛，由它形成毛被的覆蓋層。絨毛則是細、短而彎曲，光澤差而顯粗糙，食肉動物的下毛常為絨毛［１５］。這兩類毛發(fā)都是野生動物案件中常見的物證，其識別與鑒定往往對案件的定性有著重要的作用。本研究分別測試豺和果子貍針毛和絨毛的毛發(fā)樣本，得到的ＦＴ－ＩＲ圖譜見圖３和圖４。

從圖３和圖４中可以看出，同種動物的針毛和絨毛吸收峰的強峰位置基本重疊，主要吸收峰的形狀比較接近。豺的毛發(fā)出峰范圍主要是在６２０～６６０／ｃｍ之間，峰形相近，但最強峰位置略有差別，針毛在６５３／ｃｍ位置表現(xiàn)出最強峰，絨毛則峰強較弱，最強峰在６５２／ｃｍ位置。果子貍的絨毛和針毛的圖譜相似，出峰位置較一致，都是在６５２／ｃｍ和６４２／ｃｍ位置附近表現(xiàn)出明顯的吸收峰。

但另一方面，兩種動物的絨毛和針毛在峰強度和峰面積上有較大差異，均表現(xiàn)為針毛的峰強度較大，這主要是由于絨毛中角蛋白側(cè)鏈的發(fā)育沒有針毛完整，針毛中酰胺Ⅵ帶中的Ｏ＝Ｃ－Ｎ基團的伸縮振動要高于絨毛［１６］。由于絨毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜穩(wěn)定性低于針毛，所以在進行相關(guān)鑒定時，應(yīng)盡量采用針毛。

在傳統(tǒng)的毛發(fā)研究中，絨毛因毛鱗片的形態(tài)單一，種間差異較小而往往被忽略。而在本研究中兩種動物的絨毛所攜帶的毛發(fā)組成的信息也較好地在ＦＴ－ＩＲ圖譜表現(xiàn)出來，可以在一定程度上反映出“種”的特征。這對于野生動物毛發(fā)鑒定具有較為重要的意義，因為在很多野生動物案件中絨毛是很常見的微量物證。通過結(jié)合絨毛和針毛的ＦＴ－ＩＲ特征，可實現(xiàn)對動物毛發(fā)的快速鑒定，為物種的毛發(fā)特征提供更多的參考信息。

３結(jié)論

本研究表明ＦＴ－ＩＲ技術(shù)可以較好地獲得野生動物毛發(fā)的特征性信息。通過對豺和果子貍不同部位（頸部、腹部和背部）針毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜進行分析，可以發(fā)現(xiàn)兩種動物的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有明顯的種間差異，主要表現(xiàn)在出峰范圍和最強峰的位置，證明ＦＴ－ＩＲ光譜分析可用于不同科動物的種間識別；而同種動物的頸部、腹部和背部針毛的ＦＴ－ＩＲ光譜具有較強的一致性，表明不同部位針毛的角蛋白分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)像基本相似，即該技術(shù)對野生動物毛發(fā)樣品的取材部位要求較低，利于實際應(yīng)用。

通過對豺和果子貍絨毛和針毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜分析，可知針毛和絨毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜具有共同特征，可反映該物種毛發(fā)組織的特征性成分。這有別于傳統(tǒng)毛發(fā)形態(tài)研究中絨毛幾乎被忽略的情況，結(jié)合絨毛和針毛的ＦＴ－ＩＲ圖譜分析將有助于獲得相關(guān)物種信息。另一方面，由于針毛的圖譜的峰高和峰面積更典型，ＦＴ－ＩＲ光譜特征穩(wěn)定，所以在樣本量較大的時候，最好以針毛作為鑒定材料。

綜上所述，ＦＴ－ＩＲ技術(shù)在野生動物毛發(fā)的識別方面具有較好的應(yīng)用前景，可作為哺乳動物毛發(fā)鑒定的一種新方法加以推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

［１］ 管峰，石國慶，劉守仁，等．角蛋白家族及其對羊毛生長發(fā)育的調(diào)控［Ｊ］．生命的化學(xué)，２００７，２７（１）：９３－９４．

［２］ ＭＡＸＷＥＬＬ Ｊ Ｍ， ＨＵＳＯＮ Ｍ Ｇ． Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｋｅｒａｔｉｎ ｆｉｂｒｅｓ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｎ，２００５，３６（２）：１２７－１３６．

［３］ ＢＲＥＡＫＳＰＥＡＲ Ｓ， ＳＭＩＴＨ Ｊ Ｒ， ＬＵＥＮＧＯ Ｇ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ ｌｉｎｋｅｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ １８－ＭＥＡ ｏｎ ｔｈｅ ｎａｎｏｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈａｉｒｓ ｏｕｔｅｒｍｏｓｔ ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］. Ｊ． Ｓｔｒｕｃｔ． Ｂｉｏｌ，２００５，１４９（3）：２３５-２４２．

［４］ 賈如琰，何玉鳳，王榮民，等．角蛋白的分子構(gòu)成、提取及應(yīng)用［Ｊ］．化學(xué)通報，２００８，７１（４）：２６５－２７１．

［５］ ＸＵ Ｙ Ｚ， ＳＯＬＯＷＡＹ Ｒ Ｄ， ＬＩＮ Ｘ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ （ＦＴ－ＩＲ） ｍｉｄ－ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｓｅｐａｒａｔｅｓ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｍａｌｉｇｎａｎｔｔｉｓｓｕｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｌｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｍａｃｈ［Ｊ］． Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，２０００， １１８（２）：６４３８．

［６］ 李強，張榮強． 仙鶴草原藥材及提取物的紅外光譜的分析與鑒定［Ｊ］． 北方藥學(xué)，２０１１，８（６）：４－５．

［７］ 周繼國，劉剛，時有明，等．幾種花粉的傅里葉變換紅外光譜研究［Ｊ］． 光譜實驗室，２００８，２５（２）：１３２－１３５．

［８］ 楊永安，李家旺，司民真．野生鐵核桃葉和花的紅外光譜分析［Ｊ］．光散射學(xué)報，２０１１，２３（２）：１７２－１７６．

［９］ 彭勇，孫素琴，趙中振，等．國產(chǎn)枸杞屬植物的紅外指紋圖譜無損快速鑒別研究［Ｊ］． 光譜學(xué)與光譜分析，２００４，２４（６）：６７９－６８１．

［１０］ 王穎，張國寶，趙根鎖．用紅外顯微鏡鑒別棉、麻、毛、絲、化纖制品的研究［Ｊ］．河南科學(xué)，２０００，１８（２）：１７０－１７２．

［１１］ 吳桂芳，朱登勝，何勇． 可見－近紅外光譜用于鑒別山羊絨與細支綿羊毛的研究［Ｊ］． 光譜學(xué)與光譜分析，２００８，２８（６）：１２６０－１２６３．

［１２］ 閻立強，李國平．普通紅外光譜法快速檢驗化學(xué)修飾后的毛發(fā)［Ｊ］． 遼寧警專學(xué)報，２００８（５）：６０－６３．

［１３］ 朱東風(fēng)． 紅外圖像技術(shù)在野生動物毛發(fā)識別中的應(yīng)用［Ｊ］．影像技術(shù)，２００８（１）：５４－５６．

［１４］ ＰＬＵＧＧＥ Ｗ， ＶＡＮ ＤＥＲ ＶＬＩＥＳ Ｃ． Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｓ ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｏｆ ａｍｐｉｃｉｌｌｉｎ ｔｒｉｈｙｄｒａｔｅ ｗｉｔｈｃｏｍｐｅｎｄｉａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］． ＪＰｈａｒｍ Ｂｉｏｍｅｄ Ａｎａｌ，１９９３，１１（６）：４３５－４４２．

［１５］ 張偉，景松巖，徐艷春． 毛皮學(xué)［Ｍ］． 第2版．哈爾濱： 東北林業(yè)大學(xué)出版社，２００２．

［１６］ 湛海玲，郭藝雯，于偉東．人工角蛋白膜的成分及致密性表征［Ｊ］． 材料導(dǎo)報，２００９，２３（２４）：９７－１００．