丙酮处理酵母菌吸附铅前后红外光谱分析比较_张敬华

收稿日期:2004-07-07基金项目:河南省科技攻关资助项目(012409041)作者简介:张敬华(1980-),女,河南周口人,郑州大学化学系硕士研究生;通讯作者:韩润平(1967-),男,河南偃师人,郑州大学化学系副教授,博士。文章编号:1004-3918(2004)06-0777-03丙酮处理酵母菌吸附铅前后红外光谱分析比较张敬华,邹卫华,戴盈盈,韩润平,石杰(郑州大学化学系,河南郑州450052,郑州)摘要:对丙酮处理酵母菌吸附铅前后的红外光谱进行了分析比较。生物材料的红外光谱图主要由蛋白质的吸收带、碳水化合物的吸收带组成。1652cm-1、1534cm-1、1239cm-1处的吸收峰是蛋白质的三个特征吸收峰。1455cm-1处的吸收峰为CH3和CH2的弯曲振动峰;1397cm-1处中等强度的吸收归属于羧基的对称伸缩振动。1200～940cm-1之间出现的强且复杂的谱带归属于醚和碳水化合物中的C-O伸缩振动。915cm-1、890cm-1处两个弱的吸收峰属于细胞壁中多糖的糖环键的振动。吸附Pb2+后,3375cm-1处的吸收峰紫移至3388cm-1,1398cm-1处的峰红移到1384cm-1,说明羟基和羧基在结合Pb2+起重要作用。丙酮处理酵母菌的主要成份和结构吸附前后保持完整。关键词:丙酮处理处理酵母;吸附;红外光谱中图分类号:O657.33文献标识码:A生物材料可用于去除或回收环境中的重金属[1,2],从自然界或发酵工业易得到生物材料,因此其来源广,价廉,大量存在的常见离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-等对吸附影响很小,用于去除水体中的重金属有经济的、环境的意义。啤酒酵母作为发酵的副产物,对重金属有好的吸附作用[3]。细胞壁在吸附重金属中起着重要的作用。用丙酮处理酵母,主要产物为细胞壁[4]。红外光谱在鉴定官能团存在与否及推断重金属的吸附机理等方面起重要作用[5,6]。本文用傅里叶变换———红外光谱仪分析比较了吸附Pb2+前后啤酒酵母细胞壁的红外光谱图,结果是吸附Pb2+生物材料的主要结构和成分保持完整,1391cm-1处的羧基对称伸缩振动出现红移至1384cm-1。1材料和方法1.1仪器和试剂PE-1710FTIR傅里叶变换红外光谱仪,电磁搅拌器;丙酮(AR),KNO3(AR.)等。1.2啤酒酵母的处理啤酒酵母(取自奥克啤酒厂)经4.5um微孔滤膜抽滤,用1%盐酸溶液洗,再用去离子水洗去营养离子,于烘箱中80℃烘2小时,取出放在冰箱中备用。取5.0g处理好的酵母菌于100ml锥形瓶中,加丙酮50ml,于电磁搅拌器上室温搅拌10小时。抽滤,于80℃烘干,得到酵母细胞壁。取0.2g一定量的丙酮处理酵母于50mL锥形瓶中,加入200mg/L的Pb2+溶液20mL,振荡1小时,过滤,水洗后于烘箱中80℃烘2小时,取出放在冰箱中备用。1.3红外光谱测定分别称取一定量的吸附Pb2+前后丙酮处理酵母,与150mgKBr充分混匀,压片,放入样品室,在同样条件下测定红外吸收光谱图。2结果和讨论酵母菌经丙酮处理后,胞内物质溶解,主要产物为细胞壁。啤酒酵母细胞壁含有葡聚糖、甘露醇糖、蛋白质、脂类和几丁质(又称甲壳素,N-乙酰葡萄糖胺,以1-4葡萄糖苷键连接的多聚体)。由于细胞壁成分复杂,要完全区分所表现的红外吸收比较困难。经FT-IR得到的红外吸收光谱如图1所示。其中a、b分别第22卷第6期2004年12月河南科学HENANSCIENCEVol.22No.6Dec.2004DOI:10.13537/j.issn.1004-3918.2004.06.016为吸附Pb2+前后啤酒酵母的红外光谱图。按文献[4,7]对谱带进行归属,3700～3000cm-1有一较宽的吸收带,最大吸收在3375cm-1,是由于几丁质(chitin)中的羟基与仲胺(RNHCOCH3)中N-H的伸缩振动引起的。2927cm-1处的峰为CH2的不对称伸缩振动峰。a—丙酮处理酵母的红外光谱图,b—吸附Pb2+后生物材料的红外光谱图图1吸附前后酵母细胞壁的红外光谱图Fig.1Fouriertransformedinfraredspectrafromacetone-washedyeast(a)andlead-exposedyeastbiomass(b)蛋白质是细胞壁的主要成份之一,1652cm-1处的吸收峰为酰胺Ⅰ带,是C=O的伸缩振动,1534cm-1的吸收峰是酰胺Ⅱ带,是N-H的弯曲振动和C-N的伸缩振动,1239cm-1是酰胺Ⅲ带,是C-N的伸缩振动和N-H的弯曲振动引起的,可能还有P=O与C=S的伸缩振动或羧基C-O的伸缩振动的贡献,其中前两个峰是蛋白质的特征谱带。1455cm-1处的吸收峰为CH3和CH2的弯曲振动峰;1398cm-1处中等强度的