火鸡肉和牛奶中色氨酸的荧光光谱测量
1. 实验背景
荧光光谱在医疗领域、产品真伪检测、食品安全等领域中都有着广泛的应用。例如在医疗领域中荧光光谱可以区分健康组织和癌变组织；在防伪领域，通过把荧光标记植入燃料，药品或银行票据中，可以高速辨别真伪。还有，在食品安全检测技术中，由于每个样品都具有其独特的荧光光谱，所以荧光也可用于食品中病原体的检测。
食品学家还使用荧光技术来检测肉类和乳制品中氨基酸的种类。一种常见于乳制品、鱼、家禽和其他食品中的氨基酸，叫L-色氨酸，它在300-400nm处有一个荧光峰。L-色氨酸是20种天然存在的氨基酸之一，它的激发波长是280nm，而产生的荧光处于300-400nm。色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸都具有光学活性，因为它们都具有共轭的芳香环侧链。
2. 实验描述
本实验将测量火鸡肉和全脂牛奶中的色氨酸，然后与色氨酸溶液进行比较。选择火鸡肉的原因与美国的感恩节有关，在这一天许多家庭都会吃火鸡。有一种流行的说法是，感恩节大餐后人们会普遍感到嗜睡和疲劳，这是由于食物中的色氨酸导致的。但是这并没有科学根据，我们将通过证明全脂牛奶中的色氨酸含量比火鸡肉高来表明这个说法是不成立的。
2. 实验系统和方法
本实验使用了AvaSpec-ULS2048CL-EVO光谱仪（图1）。它提供USB 3.0通信接口，数据传输速度比USB2.0 快10 倍。还包括一个更快的微处理器以提供更多功能，和一个更大容量的存储器，可以在光谱仪板卡上存储50倍以上的光谱数据。此外，它还提供多种规格的狭缝，光栅和光纤接头供客户选择。
图1实验系统
(A)稀释的色氨酸溶液 (B)火鸡肉 (C)全脂牛奶
本实验使用的光源是AvaLight-HPLED-285光源，它是一款峰值波长为285 nm的紧凑型LED光源，专为荧光应用而设计。与普通LED 光源相比，这种高功率光源可以以连续或者脉冲方式工作，适用于很多要求更高的应用。
本实验使用的另一个附件为端部为45度窗口的反射探头(可以照亮样品并收集非后向反射信号)，一个包含305 nm长通滤光片的支架，以确保只观察到发射光谱。我们将稀释的色氨酸溶液，火鸡肉和全脂牛奶这三个样品分别放置于100ml烧杯中测量。
在这个实验中，我们在AvaSoft软件的S模式进行测量。S模式提供了每个波长的原始计数值。我们将积分时间设置为200ms，平均次数设置为5，并遮盖样品以避免环境光的影响。
3. 实验结果
图2 稀释后的色氨酸溶液的荧光光谱
图3 火鸡肉的荧光光谱
图4 全脂牛奶的荧光光谱
图5 所有样品的荧光光谱
4. 分析与结论
稀释后的色氨酸溶液荧光光谱（图2）表明在363.77 nm波长处存在一个发射峰，与资料所述色氨酸荧光峰波长范围300-400 nm相吻合。火鸡肉的荧光光谱（图3）表明在波长354.21 nm处存在一个幅值较低的发射峰，比稀释色氨酸样品的峰值波长短，但仍在色氨酸发射峰波长范围内。其荧光光谱的波长范围也更宽，证明了火鸡肉中还有其他蛋白质和分子的存在。全脂牛奶样品的荧光光谱（图4）表现出了与火鸡肉样品相似的发射峰值波长(357.80 nm)和波长范围，但它的发射峰值更强。这说明了火鸡肉和全脂牛奶中存在相似的蛋白质和分子化合物，但全脂牛奶的色氨酸的特征谱线比火鸡肉更明显。图5展示了所有样品的三个荧光光谱图，可以看出它们特征峰强度的差异。
总之，目前的实验结果可以推翻吃火鸡会导致感恩节餐后疲劳的观点，同时也证明了AvaSpec-ULS2048CL-EVO光谱仪的功能多样和灵活配置，可以用于多种应用，AvaLight-HPLED也是适合荧光测量的光源。