FTIR用于变性蛋白质二级结构的研究进展

蛋白质是最重要的生命物质之一,有关蛋白质的各类研究也是人们比较感兴趣的课题。蛋白质的二级结构在维持蛋白质生理活性过程中发挥着重要的作用。随着科技的发展和研究方法的改进,对变性蛋白质微观结构的研究也越来越深入。近年来,国内外学者利用各种物理和化学方法对其作了大量的工作,而傅里叶红外光谱法(FTIR)以其独特的优越性,在研究蛋白质二级结构中发挥着不可替代的作用。文章就这方面的研究进行了初步概述,重点介绍了变性蛋白质二级结构的红外光谱学研究内容、谱学特点及其分析方法的研究进展。     

水性涂料施工过程中微观结构的FTIR研究

以市售立邦水性涂料作为研究对象,溶剂水作为变量因子。配制不同水料比的涂料系列样品,分别用FTIR/ATR、FTIR/漫反射光谱表征湿料、涂膜的微观结构特征,湿料抽滤得到的固型物用FTIR/漫反射光谱表征。分析其官能团变化情况,研究施工过程,溶剂对涂膜的影响。结果显示：随着加水量的增加,湿料的FTIR/ATR光谱中,1 727 cm-1对应的羰基吸收峰,逐渐转为肩峰,871 cm-1吸收峰发生蓝移,峰强度逐渐减弱;涂膜的漫反射红外图谱,3 400 cm-1的—OH吸收峰、3 030 cm-1不饱和—CH吸收峰强度逐渐变弱,2 962和2871 cm-1的甲基和亚甲基的吸收峰强度逐渐增强,2 516 cm-1吸收峰位移至2 603 cm-1形成肩峰,1 647 cm-1吸收峰逐渐位移至1 455 cm-1,1 107 cm-1对应的C—O伸缩振动吸收峰发生红移。在水性涂料施工过程中,溶剂水与涂料分子间存在相互作用,对涂层分子中电子云的密度分布有显著的影响,此结果对涂料的生产及施工有参考意义。     

人体胆结石红外光谱的比较分析

用红外光谱法测量了系列胆结石成分的红外光谱。比较标准化合物的红外光谱,分析人体胆结石的成分。按胆结石的红外光谱特征进行分类,获得胆固醇、胆红素钙、硬酯酸钙、碳酸钙、羟基碳酸磷灰石和混合物等六种类型的光谱图。提出相应地将胆结石分为六种类型：如果根据是否含钙,则分为胆固醇和钙盐型两种类型。     

基于FTIR技术的酸牛奶营养成分快速检测方法研究

酸牛奶作为一种重要的发酵乳制品,伴随着发酵过程,其各种营养成分时刻发生着复杂的变化,因此,建立酸牛奶的快速高效检测技术可以实现对生产过程的实时监控,这也是食品安全监管要达到的重要目标。傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)因其快速、高通量、无化学污染、可对掺假成分予以分辨等特点被广泛应用于食品安全领域。以FTIR技术为核心,利用氟化钙薄膜法,将酸牛奶FTIR光谱图与其营养成分(能量值,蛋白质、脂肪、碳水化合物和钠含量)对照,建立了基于最小二乘法(PLS)的定量化预测模型。结果表明,该模型样品校正集的能量值,蛋白质、脂肪、碳水化合物和钠含量的交叉检验R2值分别达到0.938 9,0.926 6,0.918 6,0.941 8和0.977 1;该模型用于预测,其样品验证集的交叉检验R2值分别为0.920 5,0.905 3,0.908 5,0.939 3和0.936 4。由此可见,该模型对酸牛奶各营养指标均具有较好的预测准确性,在时间上具备较好的稳定性。不同于传统的化学检测方法,本研究为实现对酸牛奶品质的快速检测提供了一种较为可行的方法。该方法作为乳制品质量监控技术的一项初步探索,具有较好的应用前景。     

氟羟磷灰石通道离子的FTIR研究

以傅立叶变换红外光谱为表征手段,对合成的氟羟磷灰石通道离子进行研究。结果发现:F-离子替换羟基后,羟基在3573和634 cm-1的振动吸收带强度减弱,而在3542、678、715和736 cm-1左右出现新的振动谱带,且随F-离子含量不同出现规律性变化。新出现的谱带数目与群论推测的结果相符,表明该谱带属于羟基基团;羟基振动吸收带的变化,表明F-离子替换羟基的位置,形成[OH…F]氢键,使羟基的伸缩振动向低频偏移,弯曲振动向高频偏移。另外,通过3542-3573cm-1和715-736cm-1左右的谱带相对面积比与F-含量的关系,可为F-离子替换羟基行为提供一些依据。     

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.     

胆结石中蛋白质的傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱研究

用氯仿、乙醚、乙醇和盐酸等溶剂溶解一组人体胆结石，获取难溶物；用傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱对难溶剩余物进行研究。结果显示，结石难溶物主要由胆红素盐和蛋白质组成，结石中的蛋白质的二级结构以α螺旋和无规卷曲构象为主，其中α螺旋构象成分较多。讨论了蛋白质在胆结石形成中的作用。     

变温FTIR光谱法研究PET/纳米CaCO_3复合材料的固态转变

采用变温FTIR光谱法研究了原料PET和PET/nano-CaCO3(MPET)复合材料体系在40~250℃之间逐渐升温过程中,PET基体的固态转变。通过研究PET内标谱带1 410 cm-1与结晶相关谱带1 342cm-1吸光度之比值随温度变化关系曲线,结合其在同样条件下的差热扫描(DSC)曲线,分析了纳米CaCO3粒子的加入对PET固态转变和结晶相关谱带的影响,表明纳米CaCO3粒子的加入显著改善了PET的结晶和熔融行为。     

超声波在金属溶剂萃取及离子交换中的应用

本文综述了超声波在金属溶剂萃取和离子交换中的最新应用研究成果，展望了声化学在该领域中的应用前景。     

利用红外光谱成像技术研究PP/PE共混物

利用红外光谱对不同比例条件下制备的PP PE共混物进行了研究 ,通过对PP ,PE的特征吸收峰的分析 ,发现聚丙烯 (PP)特征峰峰面积与聚乙烯 (PE)特征峰峰面积的比值与PP/PE共混物的质量比之间存在较好的对应关系。利用特征吸收峰面积之比 ,借助红外成像技术对PP纤维热压在PE薄膜上制备的样品的研究得到了复合共混物的分布信息 ,发现其成像结果与偏光显微镜的结果有很好的吻合。实验研究结果表明采用红外成像技术 ,利用特征吸收峰面积之比可以进行对聚合物共混物的分相行为的研究。     

岩藻多糖酶的FTIR光谱研究

通过海洋真菌LD8固态发酵获得岩藻多糖的粗蛋白,并进一步采用柠檬酸缓冲液浸提、丙酮沉淀和葡聚糖凝胶G-100层析,分离纯化至单一组分;利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及曲线拟合等技术研究了岩藻多糖酶的二级结构组成,增强因子为2.2,半峰宽为20.2 cm-1;为提高分析测定的准确性,对酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带分别进行拟合归属。结果表明：根据酰胺Ⅰ带所获得的二级结构,α-螺旋占11.5%,β-折叠为58.6%,无规卷曲14.5%,β-转角15.9%;酰胺Ⅲ带所得二级结构,α-螺旋含12%,β-折叠含57.3%,无规卷曲含14.5%,β-转角含16.3%。因此可见,酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带所对二级结构的分析是十分吻合的。在室温下,岩藻多糖酶的二级结构以β-折叠的含量占优势,约占58%,β-转角和无规卷曲次之,各占15%左右,α-螺旋含量较低,仅占12%。     

用低温光谱方法揭示氢键的结构特征

本文提出了一种利用红外光谱方法揭示晶态物质中分子的氢键结构的新方法。用ＫＢｒ压片和氟油研磨法制备于红光谱测量的样品。测得的光谱有时基本相同,有时同明显的差别。对此现象一直没有一个十分满意的解释。我们用低温红外光谱法证明压力诱导晶格中氢键网络的微细变化是造成不同产法测得的光谱不同的原因。具有平面氢键结构的晶体不能有效地的御加于样品上的应力,易一城较低的外力作用下发生结构畸变,因此,用ＫＢｒ压片和氟油     

FTIR法研究3,5-二甲硫基-2,4-/2,6-二氨基甲苯二胺扩链剂的扩链动力学

采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)“原位”跟踪了聚氨酯脲的固化过程,实验结果表明:本体聚合反应中,反应初期转化率、反应规律表现为良好的二级动力学关系,给出了反应初期的动力学常数。反应后期高转化率时,反应规律受温度影响较大。温度较低时,反应受扩散控制影响,NCO和NH_2反应的二级反应动力学速率常数逐渐变小;温度较高时,反应速率常数变大。按照反应初期的动力学数据拟合出DMTDA的固化活化能为26.4kJ·mol~(-1),加入催化剂有机锡DBTDL后,反应体系的固化活化能(26.5kJ·mol~(-1))保持恒定,改变DBTDL的浓度,转化率随反应时间变化的动力学曲线保持不变,因此DBTDL对NCO与NH_2的反应无催化作用。否定了脲键自催化的理论,提出了可能的反应机理。     

傅里叶红外光谱法研究GAP/AP混合体系的快速热裂解

用T-Jump/FTIR在线联用分析技术,研究了GAP/AP混合体系在模拟燃烧条件下快速加热高温高压的热裂解。结果表明,GAP/AP混合体系的主要热裂解气相产物的组成发生了变化,说明组分之间存在相互作用。压力对GAP/AP混合体系气相产物有明显的影响,表明混合体系组分GAP和AP之间的相互作用是通过AP分解气相产物进行的,混合体系不但存在气相之间的反应,也存在气相/凝聚相反应。而温度并没有影响AP对GAP的作用。用T-Jump/FTIR在线分析技术能够实现模拟燃烧条件下含能材料实时气体产物分析,为从微观反应的角度探索含能材料的快速高压热裂解及其组分之间的相互作用提供一条技术途径。     

应用FTIR分析过量表达HPS/PHI转基因与野生型天竺葵叶片在甲醛胁迫下的生理特性差异

6-磷酸己酮糖合成酶(HPS)和6-磷酸果糖异构酶(PHI)是细菌同化甲醛的关键酶。13 C-NMR分析结果说明在天竺葵叶绿体中过量表达HPS/PHI融合蛋白可把RuMP途径整合成卡尔文循环的一个支路,在转基因天竺葵叶绿体中创造一个甲醛光合同化途径。运用FTIR技术分析过量表达HPS/PHI转基因与野生型天竺葵在甲醛胁迫下体内各物质含量的变化规律及光谱表征,考察FTIR能否成为一种鉴定有甲醛光合同化途径的转基因植物与野生型植物表型差异的新方法。分别用4mmol.L-1甲醛处理野生型和转基因植物0,1,2,3,4d,通过对两种植物经甲醛处理不同时间后各光谱特征的比较分析发现,用4mmol.L-1甲醛处理4d后转基因植物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪族化合物等的含量明显高于野生型植物。这可能是由于安装HPS/PHI甲醛光合同化途径后使转基因植物同化代谢甲醛的能力更强,能将更多的甲醛固定为6-磷酸果糖,然后进入各种同化途径用于合成细胞内的各种组份所致,说明FTIR可作为一种鉴定有甲醛光合同化途径的转基因天竺葵与野生型天竺葵表型差异的新方法。     

FTIR光谱高温气体浓度反演方法及残差结构分析

从理论和实验两方面分析了光谱线线宽随温度的变化规律.将HITRAN数据库中常温下的线强参数修正到了测量温度,进而得到合成校准光谱.将合成校准光谱和实验测得的光谱进行非线性最小二乘拟合,得到了不同温度下标准气体CO浓度.这种反演算法的浓度误差在常温下不超过5%,具有很高的精度,但随温度升高浓度误差逐渐增大.从残差光谱曲线...     

Solid state C NMR analysis of human gallstones from cancer and benign gall bladder diseases

Natural abundance ¹³C cross polarized (CP) magic angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of human gall bladder stones collected from patients suffering from malignant and benign gall bladder disease was carried out which revealed different polymorphs of cholesterol in these stones. All gall bladder stones in present study had cholesterol as their main constituent. ¹³C CP-MAS NMR analysis revealed three forms of cholesterol molecules in these stones, which are anhydrous form, monohydrate crystalline with amorphous form and monohydrate crystalline form. Our study revealed that stones collected from patients associated with chronic cholecystitis (CC) disease have mostly different polymorph of cholesterol than stones collected from patients associated with gall bladder cancer (GBC). Such study will be helpful in understanding the mechanism of formation of gallstones which are associated with different gall bladder diseases. This is the first study by solid state NMR revealing different crystal polymorphism of cholesterol in human gallstones, extending the applicability of ¹³C CP-MAS NMR technique for the routine study of gallstones.     

Investigation of uranyl nitrate extraction from ketone solutions by dimethyl sulfoxide

Based on an analysis of low-temperature luminescence spectra (T=77 K) of UO₂(NO₃)₂·6H₂O solutions in acetone, the mechanisms of formation of a wide group of uranyl complexes in uranyl extraction from solutions by dimethyl sulfoxide are studied. It is shown that to increase the coefficient of uranyl distribution between the solution and solid phase (in the form of UO₂(NO₃)₂·2DMSO) it is necessary to add sulfoxide in small amounts, of about 0.35–0.5 mole per mole of uranyl. One-time introduction of DMSO in amounts of 1–3 mole per mole of uranyl leads to the formation of a number of uranyl complexes that are well soluble in acetone, and to a corresponding decrease in the distribution coefficient. The role of entropy and enthalpy in improvement of the stability of chelate complexes of uranyl nitrate is evaluated. Belarusian State University, 4, F. Skorina Ave., Minsk, 220050, Belarus. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 3, pp. 358–362, May–Jene, 1997.