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山羊絨變異后表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)均發(fā)生改變，化學性質(zhì)也有所不同，為更高效、準確地區(qū)分毛與絨，不僅需要從纖維的粗細、質(zhì)量的輕重、表面鱗片、手感等方面綜合分析變異山羊絨纖維的結(jié)構(gòu)，還需要對表面與內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進行深入研究。在結(jié)構(gòu)表征方面，從20世紀70年代就有蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)表征方面的研究報道，但實現(xiàn)定量分析仍具有一定難度，這就需要采用新的表征手段。本公司采用拉曼光譜分析技術(shù)探究四種變異山羊絨纖維的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)，具有高分辨率、高靈敏度、無損傷、不接觸樣品等性能，以及樣品用量少、無需樣本處理、測試時間短等優(yōu)勢，已經(jīng)成為新一代表征分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)手段。
 

技術(shù)優(yōu)勢
 

拉曼光譜分析技術(shù)是依據(jù)散射光來獲得物質(zhì)信息的分子光譜技術(shù)，是由于晶格振動、電荷密度起伏、自旋密度起伏、電子躍遷以及它們的耦合等因素引起的。當一束單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變方向發(fā)生散射，而光的頻率仍與激發(fā)光的頻率相同，這種散射稱為瑞利散射；少部分光不僅改變了光的傳播方向，而且散射光的頻率也改變了，不同于激發(fā)光的頻率，稱為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移，拉曼位移與入射光頻率無關(guān)，它只與散射分子本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產(chǎn)生的。拉曼位移取決于分子振動能及的變化，不同化學鍵或基團有特征的分子振動，ΔE反映了指定能級的變化，因此與之對應的拉曼位移也是特征的。這是拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析的依據(jù)。
 

激光顯微拉曼光譜儀是集光譜學、化學計量學、探測技術(shù)以及計算機技術(shù)為一體的高新技術(shù)，具有樣品用量少、無樣本處理、無損傷、無接觸、測試時間短、重復性好等優(yōu)良性能，可以對絕大多數(shù)的有機、無機化合物進行無損表征。變異山羊絨纖維屬于蛋白質(zhì)纖維，激光顯微拉曼光譜技術(shù)在研究變異山羊絨纖維具有以下優(yōu)勢:1）無損傷檢測，不破壞纖維結(jié)構(gòu)；2）靈敏度高，譜峰信息豐富；3）拉曼光譜可以表征蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，如，胱氨酸、肽鍵中的酞胺Ⅰ帶和酞胺Ⅲ帶等信息；4）變異山羊絨纖維具有非極性功能基團、芳香族氨基酸的強譜帶。

實驗儀器

樣品：4種變異山羊絨纖維

數(shù)據(jù)分析
 

在一定條件下，拉曼特征峰強度與待測物濃度成正比，但是，激光功率、測量參數(shù)、外界環(huán)境等對拉曼特征峰強度均具有一定影響，因此，不能利用拉曼的絕對強度判斷物質(zhì)的含量。變異山羊絨纖維1450cm-1波數(shù)的拉曼特征峰主要由氨基酸側(cè)鏈上CH2和CH3的彎曲振動引起，不受肽鏈主鏈構(gòu)象變化的影響。為比較變異山羊絨纖維的拉曼強度差異，選該譜帶為內(nèi)標，采用峰面積比法，分析變異山羊絨纖維表面與內(nèi)部縱向剖析的拉曼光譜特征
 

對于變異山羊絨纖維的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的拉曼光譜特征峰，根據(jù)已有文獻，可以解釋酰胺帶、S-S鍵帶、酪氨酸、胱氨酸等譜峰帶的信息。
 

828 cm-1：弱，酪氨酸振動；

851 cm-1：中等強度，酪氨酸雙峰譜帶，該雙峰譜帶強度比值的變化反映了酪氨酸化學環(huán)境的變化；

935 cm-1：肽鏈主鏈 螺旋的C-C骨架伸展振動；

1001.77 cm-1：色氨酸與丙氨酸共同的搖擺振動晶帶，由于色氨酸含量很少及不敏感性，該峰主要與苯丙氨酸有關(guān)，難以反映出色氨酸含量的變化；

1031 cm-1：弱，苯基丙氨酸振動；
 

變異山羊絨纖維的化學結(jié)構(gòu)主要是角朊蛋白，由多種 氨基酸組成，不同的變異山羊絨種類，氨基酸組成和含量有一定差異。所以，分析變異山羊絨的氨基酸含量對于鑒別山羊絨的種類與生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高檔羊絨產(chǎn)品具有很高的指導意義。不同變異山羊絨纖維的蛋白質(zhì)在氨基酸組成及二級結(jié)構(gòu)上不同的。變異山羊絨纖維的氨基酸拉曼光譜如圖所示，峰面積歸一化強度如表所示。
 

圖  四種變異山羊絨纖維的拉曼光譜圖

828、851 cm-1代表酪氨酸的振動情況，1002 cm-1拉曼特征峰的歸一化強度代表色氨酸含量差異，1031cm-1代表苯基丙氨酸振動。從表中數(shù)據(jù)可以分析，酪氨酸、色氨酸、苯丙基氨酸的含量整體上隨著羊毛、兩型毛、二細毛、羊絨纖維的順序而增加，說明絨纖維的蛋白質(zhì)的含量要高于毛纖維，這也是絨纖維具有更加優(yōu)異的手感與理化功能的原因之一。