双背景法扣除溶剂水峰及蛋白质热变性的研究

研究蛋白质水溶液的红外光谱(IR)谱时,由于溶剂水的强吸收与蛋白质的吸收峰会发生严重重叠,极大地干扰对蛋白质吸收峰的识别、定性、定量和结构分析。尝试利用杂化光谱法扣除溶剂水峰。采用双背景方法,用空白ATR晶体（背景样品1）与ATR水层（背景样品2）合成了单光束杂化背景谱,通过控制对背景样品1和背景样品2的扫描次数,合成的单光束杂化背景谱中水的信号强度可任意调节,成功实现了牛血清白蛋白（BSA）水溶液中溶剂峰的在线扣除。与光谱差减技术比较,杂化光谱扣除法具有显著的优势：水3 400 cm-1峰强度接近于零,1 700～1 800 cm-1区间得到近似平滑直线,水1 640 cm-1峰彻底扣除,观察到了高质量的酰胺I带吸收峰。将杂化谱法获得BSA红外光谱二次微分,得到蛋白质二级结构大量信息,与文献报道高度吻合。杂化光谱法应用到蛋白质热变性研究中,成功获得没有溶剂水峰干扰的蛋白质红外光谱,变性前后,酰胺Ⅰ带光谱发生明显改变,峰形变化显著,吸收峰往低波数方向移动,吸收强度显著减小。杂化光谱ATR法扣除溶剂水峰简单、易操作、效果令人满意。     

光谱法在分子间非共价相互作用中的应用及进展

对光谱法在分子间非共价相互作用中的应用作了较详细的评述。重点介绍了紫外、荧光、圆二色、红外、激光拉曼、共振散射等方法在分子间相互作用研究中的应用及进展,总结了这些方法的优缺点。紫外-可见吸收光谱简便、快速,荧光光谱法可获得分子间作用的结合常数、结合位点数及作用方式等信息,圆二色谱法是测定作用前后生物大分子构象变化的有效方法,红外光谱法可提供蛋白质二级结构及构象变化的谱学信息,拉曼光谱法是研究溶液中生物大分子构象变化的有效技术,表面等离子共振(SPR)技术能在保持生物分子天然活性的条件下实时检测分子间的相互作用。     

乳腺癌组织中蛋白质与核酸分子氢键特征的研究

正常乳腺组织与乳腺癌组织的红外光谱之间存在明显而规律的差异,其中包括蛋白质与核酸等生物分子的氢键缔合方式和程度上的不同。光谱的变化主要表现在：（1）蛋白质的酰胺Ⅰ带,N－H基团和某些氨基酸残基上C－O（H）基团的振动谱带;（2）核酸分子中磷酸二酯的反对称伸缩振动谱带和配对的碱基N－H基团振动等谱带上。氢键是维系和促进蛋白质与核酸高级结构形成的重要作用力,癌变时氢键的变化与癌细胞的特殊生物学行为密切相关,因此有可能利用氢键的这些光谱特征作为乳腺癌诊断和预测癌变可能性的指标。     

基于二维相关中红外光谱技术的无创血糖检测特异性研究

葡萄糖的特异性是实现血糖浓度检测的前提,也是论证一种血糖检测方法可行性的基础。二维相关光谱技术以其高分辨率和便捷的时序规则(Noda规则)两大优势被广泛地应用在分子间(内)反应、物质相变以及物质信息提取等研究领域。旨在应用二维相关光谱技术验证中红外光谱法无创血糖检测技术的葡萄糖特异性,首先通过分析各种离体溶液样本的二维相关光谱证明方法的理论可行性,然后开展了人体手指的中红外ATR光谱采集实验,参考OGTT方法调节实验过程中人体的血糖水平,并运用二维相关光谱技术验证所得人体光谱中的葡萄糖特征信息,从而论证中红外光谱无创血糖检测技术的可行性。     

基于二维相关红外光谱的鱼糜品质检测可行性分析

对二维相关光谱在鱼糜品质检测中的可行性进行了分析。利用二维相关技术结合中红外光谱技术对冻融处理后白鲢鱼糜蛋白二级结构变化进行了分析。在冻融次数和温度双重外扰的作用下对样品进行了分析。以冻融次数为外扰的二维相关光谱分析结果揭示了鱼糜蛋白二级结构的变化顺序： α-螺旋结构、分子内聚集的β-折叠结构→反平行的β-折叠结构→羰基结构;基于温度外扰的二维相关光谱分析结果表明： 冻融处理1次和2次后鱼糜蛋白二级结构变化轻微。而冻融处理3次之后鱼糜蛋白二级结构已遭到严重破坏。结果分析还发现： 外扰温度为45℃时,温度对羰基的影响比大大小于冻融循环对鱼糜蛋白二级结构的影响。以上结果说明二维相关光谱技术可以探测并直观的反应出鱼糜蛋白二级结构变化程度。如果能将这种变化程度量化,则可以利用该技术对鱼糜新鲜度等品质进行快速检测。     

基于二维相关红外光谱的鱼糜品质检测可行性分析（英文）

对二维相关光谱在鱼糜品质检测中的可行性进行了分析。利用二维相关技术结合中红外光谱技术对冻融处理后白鲢鱼糜蛋白二级结构变化进行了分析。在冻融次数和温度双重外扰的作用下对样品进行了分析。以冻融次数为外扰的二维相关光谱分析结果揭示了鱼糜蛋白二级结构的变化顺序:α-螺旋结构、分子内聚集的β-折叠结构→反平行的β-折叠结构→羰基结构;基于温度外扰的二维相关光谱分析结果表明:冻融处理1次和2次后鱼糜蛋白二级结构变化轻微。而冻融处理3次之后鱼糜蛋白二级结构已遭到严重破坏。结果分析还发现:外扰温度为45℃时,温度对羰基的影响比大大小于冻融循环对鱼糜蛋白二级结构的影响。以上结果说明二维相关光谱技术可以探测并直观的反应出鱼糜蛋白二级结构变化程度。如果能将这种变化程度量化,则可以利用该技术对鱼糜新鲜度等品质进行快速检测。     

分子吸收光谱在生物大分子研究中的应用

综述了近年来分子吸收光谱法在生物大分子结构研究中的应用,重点介绍了利用分子吸收光谱法研究蛋白质、核酸结构及其与小分子的相互作用。分子吸收光谱法因其简便、快速的特点而广泛应用于生物大分子结构的测定。紫外光谱法常用于从分子水平上研究小分子如抗癌药物与核酸作用的机理,并应用于小分子作为光谱探针测定蛋白质、核酸构象的变化。傅里叶变换红外光谱法主要应用于蛋白质二级结构的测定,运用傅里叶自卷积将重叠的酰胺带进行处理,获取蛋白质二级结构的含量信息,从而使傅里叶变换红外光谱法成为揭示蛋白质构象变化的重要工具。     

红外光谱法检测生物大分子损伤的研究进展

红外光谱技术由于其灵敏度高和对样品的非破坏性等优点已成为研究生物大分子损伤的重要工具。蛋白质、脂质和核酸等受到损伤时,其红外光谱特征吸收峰的峰位、峰型和峰强会发生变化,这为检测生物大分子损伤并进一步揭示相关疾病的发生、发展及早期预防提供了依据。还综述了近年来使用红外光谱法检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用傅里叶变换红外光谱、衰减全反射傅里叶变换红外光谱和傅里叶红外显微等技术在蛋白质二级结构、膜脂流动性和离子通透性以及药物对DNA的作用机制等领域的应用,以及相关的定性和定量分析方法进行了评述,提出了目前红外光谱分析技术中存在的问题,并对今后红外光谱在生物医学领域中的应用前景作了展望,指出疾病早期诊断、红外光谱联用以及定量分析技术等将成为红外光谱领域未来的研究热点。     

用傅里叶红外光谱法对几种西药的检测鉴别与分析

本文采用傅里叶红外光谱法分别对几种西药阿莫西林胶囊、利君沙片、吗丁啉片、康必得片样品进行了检测鉴别分析。由于西药的有效成份明确,分子结构确定,各分子基团的振动红外光谱谱峰具有明显的对应特征,故而快速检测鉴别出各组西药样品中均有假药存在,而且检测出这些假药均是由一种制药的辅料——糊精所制成。     

乳菇和红菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析与鉴别

采用傅里叶变换红外光谱原始谱、二阶导数光谱以及二维相关谱的三级鉴定方法,对红菇属和乳菇属六种蘑菇进行了鉴别分析。六种样品的原始光谱吸收峰非常相似,主要为蛋白质和碳水化合物的吸收组成,但在各样品吸收峰强度、峰形和峰位上仍有微小差异。对其进行二阶导数分析,在二阶导数谱中,1 800～1 400和1 200～800 cm-1范围内的吸收峰强度、位置、峰形状显示出明显差异。二维相关红外光谱提高了光谱的分辨率;对六种蘑菇样品进行二维相关红外光谱分析,发现在1 690～1 420 cm-1范围内,三种乳菇出现了3个明显的自动峰,另外三种红菇出现了4个自动峰,而且自动峰和交叉峰位置、强度均不同;在1 110～920 cm-1二维光谱范围内,六种蘑菇的自动峰和交叉峰的数量、位置和强度也都不同;说明不同样品中蛋白质和糖类化合物的显著不同。结果表明：应用红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴定的技术可以快速有效地分析和鉴别辣乳菇、绒白乳菇、香乳菇、稀褶红菇、变绿红菇和近似酒红菇。该多级鉴定的方法对于分类鉴别蘑菇是一种快速、准确、有效的方法。     

红外三级鉴定法快速鉴别栽培与半野生黄芪

采用红外光谱的三级鉴定法分析鉴别了栽培黄芪和半野生黄芪。所获得的一维红外光谱、二阶导数谱和二维红外相关谱,能逐步提高红外谱图的分辨率,并从不同的角度上体现了两者的差异性。结果显示,黄芪的红外光谱主要由有机酯类化合物、醌类化合物及糖苷类物质的振动吸收带组成。两类黄芪样品的一维红外光谱和一阶导数谱整体上十分相似,只是在多糖吸收区域(1160—925cm-1)略有差异,对比该区域的二维相关红外光谱,差异主要表现在1100—1000cm-1和1150—1050cm-12个吸收带。结果表明,红外三级鉴定法可以对栽培黄芪和半野生黄芪进行快速、无损、简便的分析与鉴定。     

中药关键质量属性快速评价(Ⅱ):NIR光谱解析策略例证

近红外光谱(near infrared spectroscopy, NIR)作为目前中药关键质量属性快速评价热门技术,广泛应用于提取、浓缩、醇沉、纯化等中药生产过程质量控制领域。由于谱带严重重叠,谱峰较宽,吸收信号弱等特征,NIR需采用化学计量学建立模型。当前,光谱解析是NIR分析的研究热点,结合作者的研究成果,率先综述国内外NIR光谱解析的研究进展及主要方法。其中包括：物质吸收的光谱差异对特征信号提取的主成分分析法;光谱波段筛选,寻找物质特征吸收波段,解析物质结构与特征波段关系的偏最小二乘法;针对扰动(温度、浓度、压力等)引起的光谱变化,通过同步、异步光谱相关峰对光谱进行分析,解析引起光谱变化的特征基团的二维相关光谱法;用量子力学方法对物质结构的能量变化进行计算,解析分子能量变化与光谱变化关系的密度泛函理论法。最后,结合实例,考虑中药组分复杂性特点,从单一药效指标成分出发,采用氘代DMSO技术指认不同浓度的绿原酸NIR吸收特征,验证金银花提取过程中在线NIR模型绿原酸成分变量筛选的可靠性,阐明间隔偏最小二乘法筛选的特征波段与绿原酸光谱特征吸收的一致性,建立了一种中药NIR关键质量属性的光谱解析策略,为中药NIR关键质量属性快速准确评价提供支撑。     

应用二维偏振红外与拉曼相关光谱研究反铁电液晶的分子结构

应用偏振红外、拉曼光谱研究了一种反铁电液晶化合物在78℃时,SCA 相中的烷基链、刚性核部分的构象、分子排布。用二维相关技术对所得到的偏振红外、拉曼光谱进行分析,把与手性碳相连的甲基的反对称及对称伸缩振动谱带同烷基链中的甲基伸缩振动谱带区分开,并发现在反铁电相中同时存在s-cis和s-trans两种构象。     

用二维相关红外光谱研究4-氨基吡啶／甲基丙烯酸分子间的相互作用

二维红外光谱（2D—IR）是近十几年兴起的基于时间分辨红外信号的分析技术。该技术通常采用一定的外界扰动（如温度、浓度、磁场等）作用在样品体系上，检测并记录样品在激发和后继的驰豫过程中的光谱变化。对上述外界扰动下获得的随时间变化的光谱信号进行数学上的相关分析，从而产生二维相关光谱。二维相关光谱可以提高谱图分辨率，简化含有许多重叠峰的复杂光谱，阐明官能团之间的各种相互作用，是研究分子内、分子间相互作用的一种强有力的手段。     

常见野生蘑菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的鉴别

采用傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、二阶导数谱和二维相关谱对13种常见野生蘑菇进行鉴别研究。结果显示13种野生蘑菇的红外光谱光谱特征相似,主要由蛋白质、多糖的吸收组成,13种样品的相关系数最小为0.779,最大值为0.960。在1 700~1 400和1 400~800 cm-1范围的二阶导数光谱中,各样品吸收峰的强度、位置和形状均有明显差异。二维相关红外光谱在1 380~1 680 cm-1范围的强自动峰整体相近,但自动峰和交叉峰位置、形状存在差异;在920~1 230 cm-1的范围,各样品的自动峰和交叉峰的数量、强度和位置差异明显。结果表明傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、二阶导数谱和二维相关谱有望发展为区分不同种类蘑菇的快速方法。     

超快多维红外光谱学:分子结构的时空分辨

利用时间分辨的超快二维红外(2DIR)光谱、稳态一维红外光谱等手段,本文探讨了从溶液中的小分子体系到生物大分子体系的超快振动特性及所反映的分子结构动力学过程。研究了五羰基溴化锰在四氯化碳中的时间分辨2DIR光谱,发现了分子对称性增强的13 CO配体的红外吸收信号,并利用2DIR对角峰和非对角峰表征了其与12 CO配体振动态的相互作用和分子内能量传递过程;实现了钌羰基配合物在光敏黄色蛋白突变体M100A上的定点标记,并研究了该外源标记物的羰基配体的结构动力学,发现了探针分子的振动光谱指纹对其所处的空间位置的敏感性,还发现该探针分子的振动扩散过程对水相中的蛋白质结构涨落具有灵敏性。     

傅里叶变换红外光谱法分析紫外线-B(UV-B)辐射对黄芩不同部位化学成分的影响

通过傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究了紫外线-B(UV-B)辐射对黄芩根、茎、叶不同部位化学成分的影响.结果表明,UV-B辐射增加了黄芩根及叶中醇类和酚类物质以及类黄酮的含量,根中萜类物质含量增加,叶中蛋白质含量增加.与根和叶中的情况相反,UVB辐射降低了茎中醇类和酚类物质、类黄酮、不饱和脂以及内酯类物质,这些结果说明UV-B辐射下黄芩产生了次生代谢方面的变化,并且代谢产物的分配可能在根、茎、叶不同部位间存在权衡.使用红外二阶导数谱进化学成分的分析,能够进一步为红外光谱分析结果补充更多信息,特别是有关类黄酮及其与糖类等结合成苷类分子的信息.使用傅里叶变换红外光谱法可以在宏观上简便、快速地检测UV-B辐射对黄芩根、茎、叶不同部位化学成分的影响,可以作为化学成分进一步深入分析的先导方法.     

蛋白质二级结构的二维红外相关光谱模拟研究

利用Voigt函数模拟了蛋白质二级结构的红外光谱吸收带和酰胺I带,其中1680cm-1吸收峰被严重叠加。为了研究二维红外相关光谱分析技术对叠加峰的分辨能力,选取1680cm-1吸收峰作为研究对象。当1680cm-1单峰峰高发生变化时,其同步谱中自相关峰能准确的反映出来。当1680cm-1和1640cm-1双峰峰高都发生变化时,其同步谱中自相关峰不但能准确反映出这两个峰的变化,还能获得1680cm-1子峰对外部扰动的灵敏度高于1640cm-1子峰的信息。它们同步谱中负交叉峰说明了1680cm-1和1640cm-1的变化取向相反,异步谱中该位置的负交叉峰说明了1640cm-1的变化快于1680cm-1。二维相关分析的结果和模拟吸收带假设的变化情况一致。研究表明二维红外相关光谱技术具有高分辨率、高灵敏度等优点,可以用于研究严重叠加的酰胺I带,获取蛋白质二级结构变化的相关信息。     

运用二维相关光谱手段研究Atto495荧光探针标记的细菌光敏色素

细菌光敏色素是一类含有胆绿素BV分子、对红光和远红光具有响应的色素-蛋白复合物。本文在采用Atto495分子对细菌光敏色素同源二聚体进行荧光标记的基础上,借助二维相关光谱手段分析了SDS对于结合到蛋白中的Atto495荧光发射谱的影响,发现除了非特异性结合,Atto495可以与Cys20以及其它区域的Cys结合。相关工作为后续分析光转换过程中的蛋白结构的变化奠定了基础。     

激光诱导击穿光谱的自组织特征映射结合相关判别对天然地质样品分类方法研究

激光诱导击穿光谱技术具有微损、原位、快速分析的特点,在样品分类识别、成分分析等领域有广阔的应用前景。为探索该技术在天然地质样品识别应用的可行性,提出了一种自组织特征映射神经网络结合相关判别对天然地质样品LIBS光谱分类识别的方法。为减小全谱中背景噪声等不相关数据干扰、降低计算量,在元素谱线归属的基础上进行了特征谱线提取,实现了高维光谱数据的降维。以特征谱数据为输入建立网络训练模型,得到具有输入样本特征的权向量,通过权向量与待测样本进行相关分析可以实现样品分类。对16种天然地质样品的分类算法实验证明,在全谱、主成分降维和特征谱段三种数据处理方法中,特征谱的降维和提取LIBS数据主特征效果最优。改进的SOM网络结合相关判别算法比支持向量机方法和直接应用SOM网络方法的分类准确度更高,初步证实了该方法的有效性。