《Microbiology Resource Announcements》：A short communication on the structures and compositions of elephant and mammoth ivory
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近红外光谱与化学计量方法可有效筛查并量化羊毛掺假山羊绒，主成分分析（PCA）能区分纯样本但掺假样本谱图重叠，PLS-DA模型分类误差低至0.010，分段建模策略将纯山羊绒识别误差降至0.005。NIRS在快速非破坏性检测中表现优异，但需优化光谱采集提升定量精度。
Ping Gong|Peiling Wei|Mingxuan Guan|Wenxin Zheng
新疆维吾尔自治区畜牧科学院畜牧产品质量标准研究所，中国新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，830000
摘要
尽管羊绒和羊毛都是基于角蛋白的动物纤维，具有高度相似的微观结构和化学成分，但它们的市场价值存在显著差异。这种差异导致了羊绒被羊毛掺假的普遍现象，严重侵犯了消费者的权益。虽然近红外光谱（NIRS）已被用于广泛的纤维分类，但其对掺假羊绒的定性和定量分析潜力尚未得到充分探索。本研究系统地使用NIRS结合化学计量方法分析了纯羊绒、纯羊毛以及掺有5%–20%羊毛的羊绒样品。主成分分析（PCA）显示纯羊绒和纯羊毛之间存在明显的聚类，而不同掺杂比例的掺假样品之间存在显著的重叠。偏最小二乘回归在量化羊毛含量方面的效果有限，数据变异性较大，均方根误差（RMSECV）为0.137。相比之下，PLS-DA模型对纯羊绒和掺5%羊毛的样品的分类效果较好，误差分别为0.010和0.105。分段建模策略进一步将纯羊绒的分类误差降低到0.005。这些结果表明，NIRS是一种快速且准确的检测掺假羊绒的工具。未来通过提高光谱采集的代表性，有望实现羊毛掺杂水平的精确量化。
引言
羊绒和羊毛都来源于动物角蛋白纤维，具有高度相似的微观结构和化学成分[3]。然而，在纺织行业中，它们的市场价值存在显著差异。羊绒以其极佳的柔软度、舒适性和稀有性而闻名，常被称为“软黄金”，主要用于高端纺织品的生产[17]。这两种材料之间的价格差异导致了羊绒被羊毛掺假的普遍现象（无论是部分混合还是完全替代）。这种欺诈行为不仅扰乱了公平的市场竞争，也严重损害了消费者的权益。因此，开发一种快速准确的检测技术来识别羊绒产品中的羊毛掺假具有重要的实际意义和市场需求。
对于动物纤维产品的鉴定，中国国家标准方法依赖于扫描电子显微镜（SEM）来检查形态特征[13,19]。尽管这种方法相对直观，但其准确性很大程度上取决于操作者的专业知识和主观判断，难以保证客观性和一致性。此外，SEM设备的高成本和所需的极小样本量限制了该方法在市场中的广泛应用。
其他技术如DNA测序、蛋白质组学和近红外光谱（NIRS）已成为动物纤维鉴定的有前景的方法。基于DNA的方法可以通过检测特定物种的DNA序列来精确识别纤维来源[9,12]。然而，加工后的动物纤维产品中DNA的数量较少且降解严重，常常导致结果不可靠。蛋白质组学可以表征不同动物纤维之间的蛋白质谱差异[9,12]；蛋白质组学方法具有很高的灵敏度，检测限低于3%，并且长期以来一直用于纺织行业的常规分析中以识别和量化动物纤维；但由于成本高昂和分析通量低，限制了其在大规模、高效检测中的应用[15]。相比之下，NIRS作为一种快速且非破坏性的分析工具，在纤维来源鉴定中得到了广泛应用[10]。当与化学计量算法结合使用时，NIRS可以区分动物纤维、植物纤维和合成纤维，准确率可达100%[1,2,16]。此外，多项研究表明NIRS能够以超过96.6%的准确率区分纯羊绒和羊毛[14,20]。然而，其在检测和量化羊绒混合物中的羊毛掺假方面的性能尚未得到充分研究。
为了评估NIRS在定性和定量分析掺假羊绒方面的可行性，本研究采用化学计量方法开发了用于检测羊绒中羊毛掺假的定性和定量模型。目的是提供一种快速、环保且准确的分析方法，以确保羊绒产品的真实性。
章节片段
羊绒和羊毛混合样品的采集与制备
本研究包含了165个具有代表性的羊绒样品（直径分布：15.21–18.28 μm）和127个具有代表性的羊毛样品（直径分布：20.05–23.18 μm），样品来自中国乌鲁木齐市新疆畜牧科学院畜牧产品质量标准研究所。所有样品均通过电子显微镜鉴定为纯羊绒或纯羊毛。随机选取羊绒和羊毛样品并按质量比（w/w）梯度进行混合，制备了不同比例的羊毛混合羊绒样品。
基于近红外光谱识别羊绒中羊毛掺假的探索性分析
图1A显示了纯羊毛和纯羊绒的平均近红外（NIR）光谱。羊毛的平均NIR光谱吸光度通常高于羊绒。羊绒和羊毛样品的NIR光谱数据表现出显著的变异性，并存在一定程度的重叠。基于纯羊绒和纯羊毛样品的NIR光谱的主成分分析（PCA）结果如图1B所示。在由第一主成分（解释方差97.08%）和第二主成分定义的空间中...
结论
本研究系统评估了NIR光谱结合化学计量方法在羊绒中羊毛掺假定性及定量分析方面的可行性。NIR光谱有效地区分了纯羊绒和纯羊毛。PCA在主成分空间中显示了两种样品类型的明显分离趋势（累积解释方差为99.69%）。然而，不同掺杂比例的样品之间存在严重的光谱重叠。
CRediT作者贡献声明
Ping Gong：撰写 – 原稿撰写、实验设计、数据分析。Peiling Wei：撰写 – 审稿与编辑。Mingxuan Guan：撰写 – 审稿与编辑。Wenxin Zheng：指导与资金申请。
资助
本研究得到了中央政府的“引导地方技术发展专项基金”（ZYYD2023B14）和新疆农业研究系统的专项基金（XJARS-09-14）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
