陳超洋，沈錫田
紅珊瑚是一種名貴的有機寶石，是佛教七寶之一。自古以來，紅珊瑚作爲權力與富貴的象征，在世界範圍內廣爲流行。如今紅珊瑚仍然被制作成不同款式的首飾，比如項鏈、耳墜、戒指等。紅珊瑚的顔色是影響其商業價值的重要因素，市場上有些珊瑚會經過染色處理，拉曼光譜是研究紅珊瑚中色素與鑒定紅珊瑚有無染色的重要手段[1]。目前有研究表明，沙丁紅珊瑚中的色素是角黃素（canthaxanthin）[2]。基于此，我們選取三種市場上常見的紅珊瑚種類（圖1）：阿卡（樣品AK-01與AK-02），沙丁（樣品SD-01與SD-02），MOMO（樣品MM-01與MM-02）。我們測試其拉曼光譜，並使用量子化學的方法計算了角黃素的理論拉曼光譜，將二者進行對比分析，以期厘清紅珊瑚的顔色來源問題。
圖1 紅珊瑚樣品圖（樣品的左上角為樣品編號）
在圖2中明顯可見，這6顆不同品種的紅珊瑚樣品的拉曼譜峰的位置都非常一致，主要有位于1514、1295、1177、1125、1086、1016 cm-1處的拉曼峰。其中1086 cm-1峰爲方解石中CO3振動産生[3]。可以發現，紅色越深，1514、1295、1177、1125、1016 cm-1峰的強度越強，紅色越淺，這些峰的強度越弱。由此推測，這些峰是與紅珊瑚中色素相關的拉曼峰，可能由色素的分子振動産生。而不同品種紅珊瑚的拉曼譜峰完全一樣，故這三種紅珊瑚中的色素種類可能相同。即市場上最常見的沙丁、阿卡、MOMO紅珊瑚中的色素都是相同的。角黃素的理論拉曼光譜如圖3所示，拉曼峰位于1512、1455、1269、1189、1159、999 cm-1處，整體與紅珊瑚拉曼光譜的譜峰特征非常相似，它們的峰形與峰位置非常接近。二者的對比與譜峰歸屬見表1。
圖2 紅珊瑚樣品的拉曼光譜（不同顔色曲線代表不同紅珊瑚樣品的拉曼光譜）
圖3 角黃素的理論拉曼光譜
表1 紅珊瑚實驗拉曼譜峰與角黃素理論拉曼譜峰的對比
紅珊瑚實驗拉曼峰位/cm-1 | 角黃素理論拉曼峰位/cm-1 | 差值 | 差值百分率 | 歸屬 |
1514 | 1512 | 2 | 0.13％ | C=C伸縮 |
1295 | 1269 | 26 | 2.00％ | C-H搖擺 |
1177 | 1189 | -12 | 1.02％ | C-C伸縮 |
1125 | 1159 | -34 | 3.02％ | C-C伸縮 |
1016 | 999 | 17 | 1.67％ | 甲基搖擺 |
不同商業品種的紅珊瑚拉曼譜峰特征一致，推測其中色素均爲角黃素。珊瑚紅色越深，其拉曼光譜中1514、1295、1177、1125、1016 cm-1峰強度越強，反之，峰強越弱。紅珊瑚拉曼光譜中1514、1295、1177、1125、1016 cm-1峰分別主要由角黃素分子C=C雙鍵的伸縮振動、C-H鍵的搖擺振動、C-C單鍵的伸縮振動、C-C單鍵的伸縮振動、甲基的搖擺振動造成的。結合拉曼光譜實驗與量子化學計算是理解紅珊瑚顔色來源的有利手段。
参考文献
[1] Smith C P, McClure S F, Eaton-Magaña S, et al. Pink-to-red coral: A guide to determining orgin of color[J]. Gems & Gemology, 2007, 43(1): 4-15.
[2] Cvejic J, Tambutté S, Lotto S, et al. Determination of canthaxanthin in the red coral (Corallium rubrum) from Marseille by HPLC combined with UV and MS detection[J]. Marine Biology, 2007, 152(4): 855-862.
[3] 陳超洋,黃偉誌,高強,範陸薇,沈錫田.基於拉曼光譜實驗與密度泛函理論的寶石級紅珊瑚拉曼譜峰歸屬研究[J].光譜學與光譜分析,2021,41(01):127-130.
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