五常大米中紅外光譜研究

杜林楠，郭麗霄，夏玉鳳，趙宇亮，杜建會，王曉萱，吳夢謠，鹿永鑫

（1.石家莊學(xué)院 化工學(xué)院，河北 石家莊 050035;2.河北中原工程項目管理有限公司，河北 石家莊 050000;3.河北師范大學(xué)，河北石家莊 050000;4.河北醫(yī)科大學(xué) 第二醫(yī)院，河北 石家莊 050000;5.石家莊科技職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050000）

0 引 言

五常大米，顆粒飽滿，質(zhì)地堅硬，色澤清白透明，飯粒油亮，香味濃郁，是中國國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。五常大米優(yōu)異的品質(zhì)與其特殊的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。中紅外（MIR） 光譜主要應(yīng)用于化合物分子的結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，變溫中紅外（TD-MIR） 則廣泛應(yīng)用于化合物的熱穩(wěn)定性研究領(lǐng)域，但五常大米的相關(guān)研究少見報道。

分別開展了五常大米的MIR 光譜及TD-MIR光譜的研究，并進一步探索研究了溫度變化對于五常大米分子結(jié)構(gòu)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

五常大米：產(chǎn)地為黑龍江省五常市，鼎栗農(nóng)業(yè)科技河北有限責(zé)任公司生產(chǎn)，石家莊市長安區(qū)永輝超市長安萬達店出售。

1.2 儀器及操作方法

（1） 傅里葉紅外光譜儀：Spectrum 100 型，美國PE 公司生產(chǎn)。

（2） ATR-FTIR 附件：Golden Gate 型，英國Specac 公司生產(chǎn)。

（3） ATR-FTIR 變溫控件：WEST 6100+型，英國Specac 公司生產(chǎn)。

1.3 紅外光譜數(shù)據(jù)獲得及圖形處理

MIR 光譜和TD-MIR 光譜的數(shù)據(jù)采用Spectrum v 6.3.5 軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 大米MIR 光譜研究

在溫度為303 K 條件下，開展了五常大米的一維MIR 光譜和二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜的研究。

五常大米MIR 光譜如圖1 所示。

圖 1 五常大米 MIR 光譜Fig.1 MIR spectrum of Wuchang rice

由圖1（a） 可以得出以下結(jié)論。

（1） 在 3 290.33 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米OH 伸縮振動模式（νOH-五常大米-一維）。

（2） 在2 928.97 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米 CH2不對稱伸縮振動模式 （νasCH2- 五常大米- 一維）。

（3） 在1 638.20 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶模式（ν酰胺-Ⅰ-五常大米-一維）。

（4） 在1 545.67 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米蛋白質(zhì)酰胺Ⅱ帶模式（ν酰胺-Ⅱ-五常大米-一維）。

（5） 在997.67 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米 C-O 伸縮振動模式 （νC-O-五常大米-一維）。

由圖1（b） 可以得出。

五常大米的二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜譜圖的分辨能力并沒有顯著提高。

（1） 在2 931.89 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米CH2不對稱伸縮振動模式（νasCH2- 五常大米- 二階導(dǎo)數(shù)）。

（2） 在1 638.80 cm-1頻率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶模式（ν酰胺-Ⅰ-五常大米 - 二階導(dǎo)數(shù)）。

（3） 在 1 076.51、1 047.93 和 1 015.83 cm-1率處所對應(yīng)的吸收峰歸屬于五常大米C-O 伸縮振動模式 （νC-O-五常大米-二階導(dǎo)數(shù)）。

2.2 五常大米TD-MIR 光譜研究

2.2.1 五常大米一維TD- MIR 光譜研究

在303 ～393 K 溫度范圍內(nèi)，開展了五常大米的一維TD-MIR 光譜的研究。

五常大米一維TD-MIR 光譜如圖2 所示。

圖 2 五常大米一維 TD- MIR 光譜Fig.2 One-dimensional TD-MIR spectrum of Wuchang rice

由圖2 可以得出以下結(jié)論。

（1） 隨著測定溫度的升高，五常大米νOH-五常大米-一維對應(yīng)的吸收頻率發(fā)生了藍移，五常大米νC-O-五常大米-一維對應(yīng)的吸收頻率發(fā)生了紅移，五常大米 νasCH2- 五常大米- 一維、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 一維和 ν酰胺 -Ⅱ-五常大米-一維對應(yīng)的吸收頻率沒有發(fā)生規(guī)律性的改變。

（2） 隨著測定溫度的升高，五常大米νOH-五常大米-一維對應(yīng)的吸收強度減少，五常大米 ν酰胺-Ⅱ-五常大米-一維和 νC-O-五常大米-一維對應(yīng)的吸收強度增加，而五常大米 νasCH2- 五常大米- 一維和 ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 一維 對應(yīng)的吸收強度基本不變。

在303 ～393 K 溫度范圍內(nèi)，五常大米其它官能團的一維TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)見表1。

表1 五常大米的一維TD-MIR 數(shù)據(jù)Table 1 Datas of one-dimensional MIR spectrum of Wuchang rice

續(xù)表

2.2.2 五常大米二階導(dǎo)數(shù)TD- MIR 光譜研究

在303 ～393 K 溫度范圍內(nèi)，開展了五常大米的二階導(dǎo)數(shù)TD-MIR 光譜的研究。

五常大米二階導(dǎo)數(shù)TD-MIR 光譜如圖3 所示。

圖 3 五常大米二階導(dǎo)數(shù) TD- MIR 光譜Fig.3 TD-MIR spectrum of Wuchang rice

由圖3 可以看出：隨著測定溫度的升高，五常大米 νasCH2- 五常大米- 二階導(dǎo)數(shù)、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 二階導(dǎo)數(shù)和νC-O-五常大米-二階導(dǎo)數(shù)所對應(yīng)的吸收頻率沒有發(fā)生明顯的改變。

在303 ～393 K 溫度范圍內(nèi)，五常大米其它官能團的二階導(dǎo)數(shù)TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)見表2。

表2 五常大米二階導(dǎo)數(shù)TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)Table 2 Datas of second derivative TD-MIR spectrum of Wuchang rice

續(xù)表

3 結(jié) 語

五常大米的紅外吸收模式包括 νOH-五常大米、νasCH2- 五常大米、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米、ν酰胺 -Ⅱ- 五常大米和 νC-O-五常大米。隨著測定溫度的升高，五常大米主要官能團對應(yīng)的吸收頻率和強度都有一定的改變，而五常大米的熱穩(wěn)定性進一步降低。