几种多糖的红外光谱研究

2007年1月

武　汉　理　工　大　学　学　报

JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

Vol.29　No.1

　Jan.2007

几种多糖的红外光谱研究

夏朝红1,戴　奇2,房　韦3,陈和生3

(1.武汉理工大学医院,武汉430070;2.武汉理工大学图书馆,武汉430070;

3.武汉理工大学材料研究与测试中心,武汉430070)

摘　要:　研究了壳聚糖、葡聚糖、茯苓多糖、魔芋甘露聚糖等多糖的红外光谱。中红外光谱的研究表明,所研究的几种多糖中,葡聚糖为α2多糖,其余均为β2多糖;实验表明,采取的红外线光谱分析方法是可行的。关键词:　多糖;　中红外光谱;　近红外光谱;　远红外光谱中图分类号:　O629.12

文献标志码:　A

文章编号:167124431(2007)0120045203

ResearchontheIRSpectrscopyofKindsofPolysaccharide

XIAChao2hong1,DAIQi2,FANGWei3,CHENHe2sheng3

(1.HospitalofWuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;2.LibraryofWuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;3.MaterialsResearchandTestingCenter,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)

Abstract:　Theisolationandpurification,pharmaceuticalaction,structureanalysis,relationshiponstructureactivity,

biomineralization,anddevelopmentaltrendofpolysaccharideweresummarizedinthispaper.MIRSpectrscopy,NIRSpec2trscopyandFIRSpectrscopyofChitosan,Glucan,Pachymaran,KonjacGlucomannan,Xanthanwerestudied.StudiesofMIRSpectrscopyshowedthatGlucanisα2polysaccharideandotherkindsofpolysaccharidewereallβ2polysaccharide;studiesofNIRSpectrscopyandFIRSpectrscopyprovedthatourmethodswerepractical.

Keywords:　polysaccharide;　MIRspectrscopy;　NIRspectrscopy;　FIRspectrscopy

多糖是来自高等植物、动物细胞膜、微生物细胞壁中的天然大分子物质,是所有生命有机体的重要组成

部分,并与维持生命所需的多种生理功能有关。20世纪60年代以来,人们发现不少天然多糖是优良的广谱免疫促进剂,具有免疫调节功能,能治疗癌症、某些慢性病及自身免疫病,甚至能抗AIDS病毒,尤其对正常细胞没有毒副作用,在治疗过程中有促进细胞免疫反应、加强抗体生成、调节细胞生长与衰老等功能,已逐渐发展为一种免疫疗法。已成为当今新药的发展方向之一,这一学科已成为目前生命科学中研究最活跃的领域之一。多糖具有调节免疫功能、抗肿瘤、降血糖、抗凝血等药理作用。研究了壳聚糖、葡聚糖、茯苓多糖、魔芋甘露聚糖等多糖的中红外光谱、近红外光谱和远红外光谱,既为进一步系统研究其他多糖的红外光谱奠定理论基础,也为深入研究多糖的生物矿化,选择合理多糖提供理论依据,还为应用生物大分子(包括多糖)实现纳米组装的研究提供科学依据。

1　实　验

1.1　材料与仪器

美国Nicolet公司,Nexus型傅里叶变换显微红外及拉曼光谱仪;天津仪器厂,FW24A型压片机。壳聚糖、葡聚糖、茯苓多糖、魔芋甘露聚糖等,由武汉大学提供。

收稿日期:2006209212.

作者简介:夏朝红(19712),女,主治医师.E2mail:xuning@mail.whut.edu.cn

　　　　　　　　　　　　　　　　　　武　汉　理　工　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　2007年1月46

1.2　方法

红外测试在Nexus型傅里叶变换显微红外及拉曼光谱仪上进行。中红外:KBr压片法制样,KBr分束器,DTGSKBr检测器,分辨率:4cm-1,扫描次数:,测试范围:4000—400cm-1;近红外:KBr压片法制样,CaF2分束器,DTGSKBr检测器,分辨率:8cm-1,扫描次数:300,测试范围:7000—4000cm-1;远红外用石蜡油研磨方法测试,聚乙烯窗口,固体分束器,DTGS聚乙烯检测器,分辨率:8cm-1,扫描次数:100,测试范围:500—100cm-1。

2　结果与讨论

2.1　壳聚糖

从壳聚糖的中红外光谱上图1可看出,醇羟基的基频是在3437cm-1左右,峰形尖锐,但由于壳聚糖分子内氢键作用,变成缔合的—OH伸缩振动吸收峰与—NH的伸缩振动吸收峰重叠而增宽的多重吸收峰。壳聚糖分子内存在着大量的氢键。2919cm-1和2852cm-1分别为C—H的2个伸缩振动吸收峰。1596cm-1为氨基变形振动吸收峰。1421cm-1处吸收峰CH2的变形吸收峰[1]。在1375cm-1处则是C—H弯

曲振动吸收峰。1324cm-1处吸收峰应该是酰胺中的C—N伸缩振动吸收峰。1152cm-1处的吸收峰是环上碳—氧(C—O)吸收峰[2]。而在1094cm-1处的则是醇羟基的变角振动吸收峰。在7cm-1处存在β2型糖苷键的特征吸收峰,说明壳聚糖为β2多糖[3]。在近红外光谱上,65cm-1处的吸收峰是一级胺基—NH的倍频吸收峰,在4935cm-1处的吸收峰为—OH组合频吸收峰,在4285cm-1处的吸收峰是C—H的合频吸收峰,它们都免除了邻近吸收峰的干扰。在4631cm-1处的吸收峰理论上应该是一级胺基的合频吸收缝,估计受干扰发生了位移。当环上的原子与氢原子相连时,环的构型与环的张力和氢原子的排斥力有关。环张力诱使环趋向于平面,而氢原子之间的排斥力使环处于折叠状态下较稳定。当环上原子振动时,会使环面发生弯曲或折叠,因而会出现环变形振动吸收,出现在远红外区域。在499cm-1处的吸收峰是CCO变形振动,3cm-1,360cm-1及以下为CCC和CCO变形振动,100—163cm-1处的峰为氢键振动的吸收频率。2.2　葡聚糖

从葡聚糖的中红外光谱图2上可看出,3419cm-1处的吸收峰是—OH的伸缩振动吸收峰,2923cm-1

处的吸收峰是C—H的伸缩振动吸收峰,15cm-1处的吸收峰是—OH的弯曲振动吸收峰,1424cm-1处吸收峰CH2的变形吸收峰。在1357cm-1处则是C—H弯曲振动吸收峰。1158cm-1处的吸收峰是环上

碳—氧(C—O)吸收峰。而在1109cm-1,1013cm-1处的吸收峰,则是醇羟基的变角振动吸收峰。在846cm-1处存在α2型糖苷键的特征吸收峰,说明葡聚糖为α2多糖[3]。在近红外光谱图3上,在4265cm-1处出现的吸收峰是C—H的合频吸收峰,在5163cm-1处出现的吸收峰是水分子中的—OH的合频吸收峰。在远红外光谱图4上,在514cm-1,3cm-1处的吸收峰是CCO变形振动,436cm-1处吸收峰为CCC和CCO变形振动,100—133cm-1处的吸收峰为氢键振动的吸收频率。2.3　茯苓多糖

从茯苓糖的中红外光谱图5上可看出,3419cm-1处的吸收峰是—OH的伸缩振动吸收峰,2920cm-1

和2852cm-1处的吸收峰是C—H的伸缩振动吸收峰,1638cm-1处的吸收峰是—OH的弯曲振动吸收峰,1421cm-1,1374cm-1处吸收峰

CH2的变形吸收峰。在1316cm-1处则是C—H弯曲振动吸收峰。

1161cm-1处的吸收峰是环上碳—氧(C—O)吸收峰。1082cm-1,1042cm-1处的则是醇羟基—OH的变角

振动吸收峰。在0cm-1处存在β2型糖苷键的特征吸收峰,说明茯苓多糖为β2多糖[3]。近红外光谱,从图3上可看出,在5177cm-1处出现的吸收峰是—OH的合频吸收峰,在4382cm-1,4297cm-1间的吸收峰是C—H的合频吸收峰,4787cm-1处吸收峰不明,至于6782—cm-1处的3组吸收峰可能为—OH的1

级倍频。在522cm-1,528cm-1处的吸收峰是CCO变形振动,436cm-1处及以下的吸收峰为CCC和CCO变形振动,100—198cm-1处的吸收峰为氢键振动的吸收频率。2.4　魔芋甘露多糖

从魔芋甘露聚糖的中红外光谱图6上可看出,3401cm-1处的吸收峰是—OH的伸缩振动吸收峰,2922cm-1处的吸收峰是C—H的伸缩振动吸收峰,1725cm-1处为羰基吸收,15cm-1处的吸收峰是—OH的

第29卷　第1期　　　　　　　　　　　　夏朝红,等:几种多糖的红外光谱研究　　　　　　　　　　　　　　47

弯曲振动吸收峰,1414cm-1,1380cm-1处吸收峰是CH2的变形吸收峰。在1322cm-1处则是C—H弯

曲振动吸收峰。1153cm-1处的吸收峰是环上碳—氧(C—O)吸收峰。而在1077cm-1,1025cm-1处的则是醇羟基的变角振动吸收峰。876cm-1和808cm-1是甘露糖的特征吸收峰。在5cm-1处存在β2型糖苷键的特征吸收峰,说明魔芋甘露聚糖为β2多糖[3]。在近红外光谱图上,在5180cm-1处出现的吸收峰是—OH的合频吸收峰,在4380cm-1,4295cm-1处的吸收峰是C—H的合频吸收峰。4779cm-1处的吸收峰不明,怀疑为羰基,表明存在酰基,在7000—5500cm-1间峰很多,噪音太大,可能是仪器噪音造成的。在479cm-1处的吸收峰是CCO变形振动,420cm-1,399cm-1处及以下的吸收峰为CCC和CCO变形振动,100—192cm-1处的吸收峰为氢键振动的吸收频率。

3　结　论

a.葡聚糖为α2多糖,壳聚糖、茯苓多糖、魔芋甘露聚糖均为β2多糖;

b.建立了用KBr压片法研究多糖的近红外光谱、用石蜡油研磨方法研究多糖的远红外光谱的测试方

法。

参考文献

[1]　赵国骏,姜涌明,孙龙生,等.不同来源壳聚糖的基本特性及红外光谱研究[J].功能高分子学报,1998,11(3):4032406.[2]　高怀生,黄是是,张世达,等.壳聚糖的结构分析[J].天津化工,1996,(4):20222.

[3]　周　鹏,谢明勇,傅博强.多糖的结构研究[J].南昌大学学报(理科版),2001,25(2):1972204.