無核珍珠的微觀結(jié)構(gòu)及紅外光譜與園二色譜法的分析

無核珍珠的微觀結(jié)構(gòu)及紅外光譜與園二色譜法的分析

珍珠及其貝殼珍珠層是一些外包膜細(xì)胞的分泌物。它主要由甘草、糖蜜、有機(jī)成分的角蛋白隔層和數(shù)百個隨機(jī)層組成，具有透明的光學(xué)折射、奇怪的剛性、彈性和耐候性。除了一些偉大的圓形醫(yī)生具有寶貴的技術(shù)價(jià)值外，它也是一種值得使用的生物材料。根據(jù)中國醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，珍珠是一種稀有中藥，具有清熱解毒、眼睛營養(yǎng)的作用。自20世紀(jì)60年代人工養(yǎng)殖成功以來，其產(chǎn)量逐年增長。中國已經(jīng)是世界上重要的珍珠生產(chǎn)國，但在科學(xué)研究和基礎(chǔ)研究方面還沒有達(dá)到互補(bǔ)的地位。本文利用紅外光譜法和園二色譜法等波譜法研究了珍珠和貝殼層的生物化學(xué)性質(zhì)。這對深入探索這種生物資源具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。1材料和方法1.1蘇州珠珠酸酯藥用牌三角帆蚌珍珠4～5級,三角帆蚌貝殼2～3齡,蘇州珍珠公司提供,將以上材料加工研磨成珍珠粉、珍珠層粉作為對照組;藥用珍珠粉(上藥牌)市售;珍珠層粉(300目以上)由蘇州水產(chǎn)研究所提供.1.2儀器AlphaCentauri型紅外分光光度計(jì),JASCOJ-500C型園二色儀.1.3方法1.3.1ir圖譜檢測殼角蛋白的表達(dá)三角帆蚌蚌殼內(nèi)珍珠層剝離按文獻(xiàn)進(jìn)行.將珍珠和剝離的珍珠層洗凈晾干擊碎,再用不銹鋼磨碎機(jī)磨碎成粗粉,置于瑪瑙研缽研細(xì),在105℃烘箱干燥備用.分別從珍珠、珍珠層和商品珍珠粉、珍珠層粉中用酸法提取出殼角蛋白,作為對照組和實(shí)驗(yàn)組供IR圖譜檢測.另取提取的珍珠殼角蛋白用0.05mol/L四硼酸鈉緩沖液(pH=9.1)在80℃恒溫振蕩水浴中溶解,8000r/min離心10min,上清液透析24h,再用聚乙二醇PEG6000涂透析袋外層濃縮至原體積的1/4左右.Lowry法測定其蛋白濃度在300～312μg/mL.將此殼角蛋白溶液分別用重蒸水和無水乙醇稀釋至蛋白濃度為55～60μg/mL的水溶液和乙醇溶液,供CD譜測試.1.3.2紅外分光光度計(jì)檢測將實(shí)驗(yàn)研磨成的珍珠粉、珍珠層粉和商品珍珠粉、珍珠層粉,提取的珍珠殼角蛋白和珍珠層殼角蛋白在110℃干燥24h.分別取珍珠(層)粉2mg,珍珠(層)粉殼角蛋白0.1mg與200mgKBr研勻壓片,用紅外分光光度計(jì)掃描檢測.光譜波長范圍4000～400cm-1.波長精度≤0.01cm-1,分辨率<0.5cm-1.(靈敏度0.5%T).1.3.3殘基量deg將珍珠殼角蛋白水溶液和乙醇溶液用園二色儀掃描.儀器靈敏度2mdeg/cm,波長擴(kuò)展10nm/cm,光徑2mm,時(shí)間常數(shù)4s,氨基酸平均殘基分子量115,園二色性平均殘基橢園值以[θ]表示,單位為deg·cm2/dmol.2結(jié)果與分析2.1彎曲振動的測定見圖1所示珍珠粉的紅外圖譜,可見在3410cm-1是一個中寬吸收峰,當(dāng)屬N-H鍵伸縮振動;在1470cm-1附近有一個很強(qiáng)的吸收峰,為C-N鍵的伸縮振動和N-H基團(tuán)的彎曲振動;在830cm-1處有一較強(qiáng)峰,應(yīng)該是碳酸根以及形成氫鍵的O-H---O-H的吸收峰,該峰在相應(yīng)的殼角蛋白IR圖譜中由于提取過程中這些基團(tuán)被破壞而完全消失成為一個谷(見圖2).此外在2890cm-1、2490cm-1、1790cm-1、1080cm-1、620cm-1處都有弱吸收峰,特別是1080cm-1在指紋區(qū),似乎是芳香磺酸的特征峰.珍珠層粉的紅外圖譜與珍珠粉IR譜基本相同.用原始材料珍珠和珍珠層實(shí)驗(yàn)研磨粉的紅外圖譜與商品藥用珍珠(層)粉的圖譜一致.2.2珍珠殼群中殼角蛋白的紅外圖譜觀察殼角蛋白的紅外圖譜(見圖2),無論從珍珠還是從珍珠層中提取的殼角蛋白在3290cm-1處有較強(qiáng)吸收峰,1620cm-1和1510cm-1是一對強(qiáng)雙峰,這是較為典型的蛋白質(zhì)紅外吸收特征峰,3290cm-1為C=O羰基的伸縮振動,1620cm-1應(yīng)是酰胺I帶的伸縮振動,1510cm-1酰胺II的彎曲振動,在830cm-1處有一個明顯的低谷.另外在1420cm-1,1220cm-1,1115cm-1,1080cm-1處有弱峰.珍珠層提取的殼角蛋白與從珍珠提取的殼角蛋白的紅外圖譜基本相同,但有兩點(diǎn)細(xì)微差異:(1)1620cm-1和1510cm-1雙峰以及830cm-1的谷發(fā)生藍(lán)移10～20cm-1,分別變?yōu)?640cm-1,1520cm-1,850cm-1.(2)珍珠殼角蛋白在2190cm-1附近出現(xiàn)了一個寬型弱峰,似乎應(yīng)是磷酸化物,而珍珠層的殼角蛋白沒有這種峰.從原始材料珍珠和珍珠層中提取的殼角蛋白紅外圖譜與商品藥用珍珠(層)粉提取殼角蛋白的IR圖譜無明顯差異.2.3殼角蛋白的乙醇溶液對構(gòu)象的控制作用珍珠殼角蛋白水溶液的園二色譜(CD)在196～197nm左右顯示出單一負(fù)峰,其平均殘基橢園值為8.8×10-3deg·cm2/dmol,遠(yuǎn)紫外區(qū)再無峰和谷.這說明殼角蛋白分子在水溶液中表現(xiàn)出自由伸展的無規(guī)卷曲類型空間構(gòu)象,不含α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu).但殼角蛋白的乙醇溶液其CD譜雖也是負(fù)峰,可最大峰值發(fā)生紅移至202～204nm之間,并且在215nm處一明顯的肩峰出現(xiàn),說明具較弱極性的乙醇溶液影響殼角蛋白在部分地向β構(gòu)象轉(zhuǎn)化.(圖3)3樣品測試結(jié)果分析珍珠的藥用價(jià)值早被悠久的祖國醫(yī)學(xué)實(shí)踐所證實(shí),但內(nèi)含的有效成分除已知的多種氨基酸、微量元素、大量鈣質(zhì)外,還有一些微量物質(zhì)尚未清楚.在本研究中發(fā)現(xiàn)它具有1080cm-1紅外吸收峰,應(yīng)是芳香磺酸基團(tuán)的特征峰,可以初步斷定內(nèi)含磺酸化物.以上的分析測試所用樣品不僅直接采用了商品藥用珍珠粉和珍珠層粉,而且還取自原始珍珠和貝殼珍珠層材料予以比較,經(jīng)過多次掃描,圖譜穩(wěn)定.結(jié)果表明:相應(yīng)的商品與原始材料(即藥用珍珠粉與珍珠,珍珠層粉與貝殼珍珠層)具有相同的紅外圖譜,因之它可以作為一種特征紅外光譜,在進(jìn)行商品鑒別時(shí)具有較為可靠的參考價(jià)值.特別是外形相似,但藥效價(jià)格差別甚大的藥用珍珠粉和珍珠層粉,通過本文的研究,發(fā)現(xiàn)它們的主要有機(jī)成分-殼角蛋白在紅外特征吸收峰中有細(xì)微差別,珍珠層粉比珍珠粉在2190cm-