基于ATR-FTIR和PAC微损快速鉴别颜料层中的蛋白质粘合剂

相较于气相色谱-质谱(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC),衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)能实现绘画颜料中蛋白质种类的“不分离即分析”,从而简化分析步骤和减小文物样品的消耗。这项研究验证了ATR-FTIR用于颜料中蛋白质种类鉴别的可行性。以石青和白垩为矿物颜料,牛奶、明胶和鸡蛋为蛋白质粘合剂制备了新鲜样品和经紫外光老化的模拟文物样品,运用二阶导数光谱和主成分分析建立了模式识别模型。结果表明模拟文物样品中蛋白质的种类能通过新鲜样品建立的模型进行识别。因此,ATR-FTIR在文化遗产领域中蛋白质种类的微损和快速鉴别具有巨大的潜力。     

基于ATR-FTIR和PAC微损快速鉴别颜料层中的蛋白质粘合剂（英文）

相较于气相色谱-质谱(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC),衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)能实现绘画颜料中蛋白质种类的"不分离即分析",从而简化分析步骤和减小文物样品的消耗。这项研究验证了ATR-FTIR用于颜料中蛋白质种类鉴别的可行性。以石青和白垩为矿物颜料,牛奶、明胶和鸡蛋为蛋白质粘合剂制备了新鲜样品和经紫外光老化的模拟文物样品,运用二阶导数光谱和主成分分析建立了模式识别模型。结果表明模拟文物样品中蛋白质的种类能通过新鲜样品建立的模型进行识别。因此, ATR-FTIR在文化遗产领域中蛋白质种类的微损和快速鉴别具有巨大的潜力。     

FTIR分析共价偶联对抗体蛋白二级结构的影响

用共价偶联的方法制备了免疫胶乳,并利用傅里叶变换红外光谱技术,结合差谱、去卷积、二阶导和曲线拟合等计算机辅助分析方法,研究免疫胶乳中抗体蛋白的二级结构。结果表明,随着pH值的升高以及胶乳浓度的增大,抗体蛋白的有序结构含量增加。由此认为共价偶联会对抗体蛋白的二级结构产生较为显著的影响。     

红外光谱法研究古代彩绘蛋白胶料光老化的二级结构变化

动物胶和蛋清是古代重要彩绘文物蛋白胶结材料,对其光老化蛋白质结构变化的研究与探索彩绘文物病变机理和选择科学保护材料、修复方法密切相关。以维也纳艺术历史博物馆的动物胶(骨胶、兔皮胶、鲟鱼胶)和蛋清为研究对象,利用红外光谱技术,结合酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合法研究光老化过程中蛋白质二级结构的改变。结果表明,四种胶光老化后仍然具备蛋白质红外光谱的典型吸收特征。但红外吸收峰出现了不同程度的位移,其中蛋清糖苷键明显蓝移。酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合结果显示,蛋白胶的二级结构占比发生了改变。其中,骨胶α-螺旋结构占比降低22.24%,逐渐解螺旋,无规则卷曲结构占比明显增高(9.76%);兔皮胶和鲟鱼胶α-螺旋结构占比分别降低5.31%,4.15%,前者无规则卷曲增幅最低(6.96%),后者反而减少,推测两者的光老化稳定性高。蛋清α-螺旋占比降低程度最高(44.45%),无规则卷曲占比增幅极大(27.49%),光老化稳定性最差。证实利用红外光谱技术,结合酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合法研究文物蛋白胶料二级结构变化的方法是可行的,但其转化机理还需后期进一步探讨。     

FTIR研究南方锈病侵染对玉米叶片中蛋白质和碳水化合物的影响

为深入研究南方锈病侵染玉米叶片时叶片的生化指标变化,使用傅里叶变换红外光谱仪分别获取感染和未感染玉米叶片的光谱,选用光谱中的特征区和指纹区吸收带分析玉米叶片中蛋白质和碳水化合物的变化情况.玉米叶片被感染后,其光谱的酰胺带发生变化,碳水化合物的主要吸收带变化不明显.通过对波数范围在1 800~1 480内的吸收带进行曲线拟合分析,发现感染后的叶片中折叠和螺旋结构在蛋白质二级结构中的含量比例降低;感染前期蛋白质二级结构中转角结构含量比例增大;感染后期玉米叶片中蛋白质二级结构的自由卷曲结构含量比例急剧增大,该结构在感染前期和健康叶片中均未出现.研究表明傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用于探索玉米叶片被南方锈病侵染时所含化学物质的变化,为玉米抗病性研究提供重要依据.     

ATR-FTIR分析冻结—解冻后的牛肉蛋白二级结构变化

研究了牛肉蛋白质二级结构稳定性在-18,-23及-38 ℃不同温度下的变化情况,明确了肉品工业中不同冷冻温度对肉品品质的作用机制。利用了傅里叶变换衰减全反射红外光谱(attenuated total reflectance Fourier transfer infrared spectroscopy,ATR-FTIR)技术、自动去卷积以及曲线拟合等计算方法,分析了-18,-23及-38 ℃三个温度下,牛肉肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)在冻结—解冻过程中的红外光谱图变化及蛋白质二级结构变性程度。ATR-FTIR结果显示,冻结—解冻过程中牛肉MP红外光谱图峰高、峰面积发生变化,且峰波数发生红移或者蓝移;冻结—解冻后牛肉MP红外光谱图中3 500～3 300 cm-1波段的吸收峰强度减弱甚至消失,说明解冻后牛肉MP中的结合水中O—H基团与氨基酸CO基团形成的分子内和分子间氢键断裂;冻结会影响牛肉MP二级结构的稳定性,导致牛肉蛋白质二级结构发生变化,其中除了无规则卷曲比例上升以外,α-螺旋、β-折叠、β-转角含量均下降,造成有序结构向无序结构转变;解冻后,冻结温度为-38 ℃的处理组牛肉β-折叠增加量大于-23和-18 ℃处理组,-38 ℃冻结牛肉MP二级结构的稳定性最好,解冻后蛋白质复性也最好。即蛋白质冷冻变性程度随着冻结温度的降低而减轻,蛋白质二级结构特征保持也越好。该试验研究基于肉品工业生产实际,研究结果从微观层面揭示了冻结温度对牛肉蛋白质变性的影响规律及可能的机制,为冷冻肉冻藏保鲜工艺制定提供了参考。     

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。     

莲子蛋白组分二级结构的研究

对莲子蛋白质进行了Osborne蛋白质分类。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白进行二级结构分析。应用去卷积和曲线拟合方法对四种蛋白组分的酰胺Ⅰ和Ⅲ带进行分析,清蛋白和球蛋白之间以及醇溶蛋白和谷蛋白之间各相应子峰峰位和二级结构峰面积百分比差异较小,但前两者各相应子峰峰位与后两者略有差异;而前两者各相应二级结构峰面积百分比与后两者有较大差异,特别是前两者的各相应有序结构(α-螺旋+β-折叠)峰面积的百分比明显大于后两者。用0.1 mol.L-1NaCl溶液提取的球蛋白和清蛋白有序结构含量均在55%左右,而醇或碱提的醇溶蛋白和谷蛋白的有序结构含量仅为40%左右,盐提的蛋白质二级结构有序性和稳定性更高。     

羟基磷灰石-碳酸钙-BSA水溶性复合物中蛋白质微观结构的研究

利用傅里叶变换红外光谱，结合二阶导数谱、退卷、积和曲线拟合等计算机解析方法，对牛血清白蛋白（BSA）－羟基磷灰灰石－碳酸钙水溶性复合物中BSA的二级结构进行了研究。结果表明，BSA的α－螺旋结构的含量增加，蛋白质结构趋于有序化；紫外光谱和紫外二阶导数谱的研究发现，BSA的芳香族氨基酸残基的微环境受到扰动，在生物体内，正是蛋白质结构的这些变化导致生物矿化过程的发生和进行。     

KDEHP-HDEHP微乳体系中水结构的FTIR研究

运用傅里叶变换红外光谱对水／ＫＤＥＨＰ－ＨＤＥＨＰ／ｎ－ＨＥＰＴＡＮＥ微乳体系中的水结构进行了研究。我们对微乳体系中水分子ＯＨ伸缩振动吸收峰进行傅里叶退卷积处理,发现体系中存在四种不同结构的水。依据傅里叶退卷积的结果,对水分子在３０００～３７５０ｃｍ－１范围内的红外光谱进行曲线拟合得到四个子峰,分别位于３６１０ｃｍ－１左右,３５１０ｃｍ－１左右,３４００ｃｍ－１左右和３２７０ｃｍ－１左右,这四个子峰分别被指认为分散于表面活性剂疏水链之间的自由水,与表面活性剂阴离子相互作用的水,类似于纯水的本体水和与表面活性剂阳离子作用的水。     

红外光谱探究常见污染气体对丝织品结构的影响

丝织品是由丝蛋白质组成,高温、高湿及污染物等因素会使其结构发生变化。为了科学地评估博物馆中污染气体对丝织品结构的影响,采取人工模拟实验制备二氧化氮、二氧化硫、乙酸和氨气常见博物馆污染气体环境,利用傅里叶红外光谱（FTIR）从丝蛋白质肽链结构、二级结构等方面探讨4种污染气体对丝织品蛋白质结构的影响。实验结果表明,二氧化氮老化30 h后样品的红外光谱在1 382 cm-1波数附近出现甲基对称变角振动吸收峰,而其他气体老化50 d的丝织品仍未产生甲基对称变角振动,说明二氧化氮对丝织品破坏最严重。所有污染气体老化后,样品的红外光谱在975和999 cm-1丝蛋白-Gly-Ala-和-Gly-Gly-肽链（一级）结构特征吸收峰处均有不同程度减弱,但碱性气体氨气较酸性气体减弱更明显。傅里叶红外光谱技术结合酰胺Ⅲ带（1 330～1 200 cm-1）去卷积和高斯拟合法研究表明,50 d氨老化后仅引起丝蛋白质非结晶区的轻微变化,α-螺旋、无规卷曲、β-折叠含量变化幅度较小,丝蛋白二级结构变化较小。相比而言,酸性气体对丝蛋白二级结构影响更加显著,出现β-折叠相对含量大幅降低、无规卷曲相对含量明显增加,其结晶区遭受严重破坏。在4种气体中,二氧化氮对丝织品二级结构影响最显著,老化30 h后β-折叠相对含量由原始值30.36%降低至18.12%,约降低40%。相应的二氧化氮对丝织品强度破坏最严重,在β-折叠含量降低的同时,材料的力学强度出现了显著降低。利用波数在1 700和1 640 cm-1红外光谱吸收峰的比值（A_{1 700/1 640}）和波数在1 620和1 514 cm-1红外光谱吸收峰的比值（A_{1 620/1 514}）判断样品的老化方式,实验结果表明二氧化氮、二氧化硫、氨气老化样品的方式主要为氧化老化,而乙酸老化的样品则发生氧化老化和水解老化两种老化方式。随着老化时间的延长,4种气体中二氧化氮老化样品的A_{1 620/1 514}比值增加最多、氧化最严重。推断与二氧化氮的强氧化性有关,也与二氧化氮使丝织品产生显著的甲基对称变角振动有关。建议博物馆应严格监测和控制二氧化氮气体浓度。该研究为制定合理的丝织品文物存放环境提供科学依据,对丝织品文物的保护具有重要意义。     

碳酸钙结晶对胃蛋白酶二级结构的影响

本文通过傅里叶变换红外光谱及退卷积、曲线拟合等技术研究了碳酸钙结晶对胃蛋白酶二级结构的影响 ,结果表明 :在纯的胃蛋白酶中 ,α 螺旋、 β 折叠、转角及无规卷曲等四种结构的含量分别为2 4 38% ,2 9 91% ,39 2 2 % ,6 4 9% ;而在CaCO3 胃蛋白酶溶液中 ,四种结构的含量分别为 2 0 9% ,93 30 4 % ,4 6 0 %和 0 0 0 6 %。由此可以看出 :碳酸钙晶体的形成使胃蛋白酶的α 螺旋结构减少 ,β 折叠结构增多 ,本文讨论了这种变化的本质。     

蜂王浆不同贮存条件下蛋白质二级结构的Fourier变换红外光谱研究

蜂王浆的质量与贮存时间和温度相关。测定了在不同温度下经过不同时间贮存后的蜂王浆Fourier变换红外光谱,应用去卷积和曲线拟合方法对蜂王浆的酰胺Ⅰ带进行分析,以期得到其蛋白质二级结构的组成。结果表明：这些蜂王浆之间存在明显而有规律的光谱差异,蛋白质二级结构的组成之间也存在显著差异。随着贮存时间增加和温度升高,蜂王浆蛋白质二级结构的α-螺旋和β-折叠分别显著减少和增加,β-转角也有增加的趋势,其变化幅度为28 ℃＞16 ℃＞4 ℃＞-18 ℃。这些结果与蜂王浆应该低温保存的理论相符。FTIR红外光谱结合去卷积、二阶导数和曲线拟合方法是评价蜂王浆品质和新鲜度的一种有效方法。     

基于光谱分析技术的宣纸用铝盐施胶沉淀剂作用机理研究

为了明确铝盐沉淀剂在书画宣纸表面施胶过程中的作用机理,利用Ferron逐时络合分光光谱、高场27Al 核磁共振波谱(27Al-NMR)以及衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)研究了明矾(Alum)、聚合氯化铝(PAC)及聚合硫酸铝(PAS)三种常用铝盐施胶沉淀剂的水解聚合铝形态、与胶料混合后在宣纸表面施胶时的铝形态分布变化。(1) Ferron逐时络合分光光谱和27Al-NMR分析表明,明矾及聚合硫酸铝的水解产物主要为单核铝Al(H₂O)3+₆(Al₁),AlSO+₄和多核铝[Al₃₀O₈(OH)₅₆(H₂O)₂₄]18+(Al₃₀);聚合氯化铝除Al₁,Al₃₀外,还存在笼式结构的多核铝[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]7+(Al₁₃);(2)27Al-NMR分析表明,铝盐与明胶混合后单核铝、多核铝形态的共振峰强度均有所降低,结合ATR-FTIR分析结果可知,降低的各正价态水解聚合产物很可能与明胶微粒中羟基(-OH)或羧基(-COOH)产生了键合,形成了网状络合物,将原本带负电的明胶粒子转化为带正电的明胶粒子,促使明胶微粒沉淀在带负电的纤维表面,起到施胶沉淀剂的作用。施胶后,明胶胶原蛋白的羟基、一部分氨基和羧基与植物纤维表面的非离子区域的羧基能形成众多的分子间的氢键,提高宣纸抗水性。因此,Ferron逐时络合分光光度法、高场27Al-NMR及ATR-FTIR技术相结合可迅速判断各类铝盐沉淀剂在宣纸表面施胶过程中的化学形态变化, 是研究施胶机理的有效手段。     

傅里叶变换红外光谱法研究PLGA微球中葡激酶突变体(K35R)的二级结构

用复乳溶剂挥发法制备了葡激酶突变体(K35R,DGR)的PLGA微球,并用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)定量研究了PLGA微球内DGR的二级结构。 将可增强分辨率的傅里叶去卷积技术与高斯曲线拟合技术共同用于对微球内DGR酰胺Ⅰ带的定量分析,发现DGR酰胺Ⅰ带共包含9个红外吸收峰,并对各组份进行了归属。 此外,还对微球内DGR结构稳定性相关的1 623和1 650 cm-1吸收峰进行了讨论。     

胃肠道正常组织与相应肿瘤组织结构的FTIR光谱研究

本文用傅里叶变换红外显微光谱对一系列胃肠道（食道、胃、结肠）肿瘤组织和相应正常组织的冰冻切片进行了研究。结果显示，所有肿瘤组织的光谱基本一致。而正常组织的光谱按１４００－９５０ｃｍ＾－１区域的特点可分为三类。对光谱中蛋白质酰胺Ｉ带曲线拟合的结果表明，正常组织和肿瘤组织中蛋白质的二级结构有着很大的差别。     

油菜根肿病的傅里叶变换红外光谱研究

用傅里叶变换红外光谱仪测试了成株期油菜正常植株和根肿病植株的花瓣、叶片、主根、须根四个部位的光谱。光谱显示:两种植株花瓣和叶片中的主要成分是蛋白质、多糖类和油脂类物质;正常植株主根中的主要成分是纤维素和木质素;根肿病植株主根中的主要成分是纤维素、木质素和蛋白质类物质;两种植株须根中的主要成分是木质素和纤维素。对正常和病变植株相同部位的光谱在3600～2800cm-1、1800～1200cm-1和1200～700cm-1三个范围进行了相关分析,花瓣间、叶片间的相关系数在0.971以上,相关度较高;然而主根间、须根间的相关度较低,主根在1800～1200cm-1光谱范围的相关系数只有0.688,须根在1200～700cm-1光谱范围的相关系数只有0.618。结果表明,FTIR可以区分根肿病对油菜不同部位的影响,有望为油菜根肿病的研究提供光谱信息。     

五种杂交玉米籽粒品质的FTIR光谱研究

为了研究傅里叶变换红外光谱在杂交玉米品质评定上的可行性,使用傅里叶变换红外光谱仪获得五种杂交玉米籽粒的光谱。1 776～952 cm-1范围内的光谱主要由蛋白质、淀粉和油脂的红外吸收带组成,淀粉的吸收带较为强烈,蛋白质和油脂的吸收带稍弱。该范围光谱中特征吸收带相互重叠,导致一些重要信息被掩盖。通过对1 776～952 cm-1范围内的红外光谱进行曲线拟合分析,发现1 051和1 548 cm-1吸收子峰的面积在1 776～952 cm-1范围内吸收带总面积中占的百分比与玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量存在着线性关系。研究结果显示傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用以分析杂交玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量,为玉米品质的快速评定提供一种方法。     

应用FTIR法研究磷脂酶A2改性蛋黄粉乳化性的构效关系

乳化性能是磷脂酶A2改性蛋黄粉的重要指标.将磷脂酶A2改性蛋黄液分别在150,170及190℃条件下喷雾干燥制成蛋黄粉,运用FTIR技术并结合去卷积、二阶导数、曲线拟合方法对蛋白质二级结构进行分析.结果表明,随喷雾干燥温度的升高,蛋黄粉的乳化性能及α-螺旋含量均呈现先升高后下降的趋势,蛋黄粉乳化液的热稳定性不受喷雾干燥温度的影响,但二级结构会呈现出从α-螺旋向β-折叠转变的趋势,而代表蛋白质分子内部紧密程度的β+α结构总含量相对稳定.     

药用真菌马勃孢子的傅里叶变换红外光谱鉴别

为了鉴别形态相似的药用真菌紫色马勃、大马勃和脱皮马勃,利用傅里叶变换红外光谱仪获取它们的光谱信息,从光谱分析的角度对它们进行深入研究。三种马勃的光谱呈现出蛋白质、多糖类物质、酯类物质等的特征吸收峰,但在吸收峰的相对强度和峰形上存在差异。通过傅里叶自去卷积、四阶导数法和曲线拟合分析技术相结合,对指纹区叠加带1200~890cm~(-1)范围的光谱进行剥离,挖掘出被叠加而掩盖的吸收子峰信息。剥离结果显示它们的多糖结构存在明显差异,在1072cm~(-1)和1040cm~(-1)附近的多糖类物质C-O键和C-C键的吸收子峰上,紫色马勃、大马勃与脱皮马勃差别较大。紫色马勃的光谱在943cm~(-1)、892cm~(-1)的吸收子峰表明其含有β-型糖苷键,脱皮马勃在920cm~(-1)的吸收子峰表明其含有α-型糖苷键。研究表明傅里叶变换红外光谱能够提供药用真菌马勃的分子结构信息,为三种真菌马勃的入药提供一种光谱鉴别技术手段。