变异山羊绒纤维二级结构的拉曼光谱分析

山羊绒变异后表面与内部结构均发生改变，化学性质也有所不同，为更高效、准确地区分毛与绒，不仅需要从纤维的粗细、质量的轻重、表面鳞片、手感等方面综合分析变异山羊绒纤维的结构，还需要对表面与内部的物质结构进行深入研究。在结构表征方面，从20世纪70年代就有蛋白质二级结构表征方面的研究报道，但实现定量分析仍具有一定难度，这就需要采用新的表征手段。本公司采用拉曼光谱分析技术探究四种变异山羊绒纤维的蛋白质二级结构，具有高分辨率、高灵敏度、无损伤、不接触样品等性能，以及样品用量少、无需样本处理、测试时间短等优势，已经成为新一代表征分子结构的技术手段。
 

技术优势
 

拉曼光谱分析技术是依据散射光来获得物质信息的分子光谱技术，是由于晶格振动、电荷密度起伏、自旋密度起伏、电子跃迁以及它们的耦合等因素引起的。当一束单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变方向发生散射，而光的频率仍与激发光的频率相同，这种散射称为瑞利散射；少部分光不仅改变了光的传播方向，而且散射光的频率也改变了，不同于激发光的频率，称为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。拉曼位移取决于分子振动能及的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，ΔE反映了指定能级的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。
 

激光显微拉曼光谱仪是集光谱学、化学计量学、探测技术以及计算机技术为一体的高新技术，具有样品用量少、无样本处理、无损伤、无接触、测试时间短、重复性好等优良性能，可以对绝大多数的有机、无机化合物进行无损表征。变异山羊绒纤维属于蛋白质纤维，激光显微拉曼光谱技术在研究变异山羊绒纤维具有以下优势:1）无损伤检测，不破坏纤维结构；2）灵敏度高，谱峰信息丰富；3）拉曼光谱可以表征蛋白质的二级结构，如，胱氨酸、肽键中的酞胺Ⅰ带和酞胺Ⅲ带等信息；4）变异山羊绒纤维具有非极性功能基团、芳香族氨基酸的强谱带。

实验仪器

样品：4种变异山羊绒纤维

表  变异山羊绒纤维峰面积归一化强度

935 cm-1波数处的拉曼特征峰属于 螺旋构象的C-C骨架伸展振动，这一峰值表示变异山羊绒纤维的 螺旋含量的多少。从表中数据可以看出，毛纤维的 螺旋构象的C-C骨架含量要明显由于绒纤维。C-C骨架振动区出现在890-960 cm-1区，主要是骨架的拉伸振动，表征变异山羊绒纤维的拉伸性能，通过该特征峰可以为羊毛、羊绒纤维的拉伸、防粘缩等工艺提供指导意见。

总结
 

本公司利用拉曼光谱表征了变异山羊绒纤维的蛋白质二级结构，取得了优异的结果。四种变异山羊绒纤维的蛋白质氨基酸含量，如酪氨酸、色氨酸、苯丙基氨酸的含量整体上随着羊毛、两型毛、二细毛、羊绒纤维的顺序而增加，说明绒纤维的蛋白质的含量要高于毛纤维，这也是绒纤维具有更加优异的手感与理化功能的原因之一。 螺旋构象也呈现相似特征。这也是从理论上上证明了绒纤维的手感、光泽、拉伸等性能要优于毛纤维。通过拉曼光谱对变异山羊绒纤维的为进一步探究变异山羊绒纤维的拉伸、染色、防缩等性能以及后加工整理技术提供一定的判断依据。

【本文作者：分析仪器事业部（AID）应用研发部张丽文工程师】转载请注明出处