DETERMINING CARBON-13 ENRICHMENT USING LOW ENERGY PROTONS

The proton-capture reactions 12C(p,γ)13N and 13C(p,γ)14N have been studied to determine 13C enrichments. The system has been calibrated by measuring the gamma-rays yield from the 12C(p,γ)13N and 13C(p,γ)14N reactions as a function of known 13C enrichment.This technique is applicable to the analysis of samples with 13C enrichments between 1% and 90%.

稻秆木素侧链^(13)C同位素示踪及固体^(13)CNMR分析

在水稻 (Oryza sativa L.)生长过程中 ,向其茎秆部节间的空腔分别注入在侧链α,β,γ位带有 1 3C标记的松柏醇葡萄糖甙 ,得到 1 3C标记的稻秆木素 ,用高分辨率固体核磁 1 3C NMR对其组织进行分析 ,发现外源性的松柏醇葡萄糖甙并不影响水稻中木素的正常合成 .证明了 β-O-4,β-β,β-5和 β-1结构是稻秆原本木素中的主要结构 ,另外还有少量的松柏醇和阿魏酸类结构 ,并证实木素在

DHP的^(13)C同位素示踪及固体^(13)C NMR分析

以侧链α位带13 C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷作为起始物 ,在实验室中模拟木质素生物合成过程人工合成脱氢聚合物 (DHP) ,得到带13 C标记的DHP。用高分辨率固体13 CNMR和红外光谱对DHP进行了分析。红外分析结果显示 :该实验条件下用松柏醇葡萄糖苷合成的DHP同天然银杏木材的磨木木质素 (MWL)在组成和结构上有较好的相似性。13 CNMR证明了 β O 4、β β、β 5和松柏醇结构为DHP的主要结构 ,另有少量香兰素结构和α

纤维素^(13)C同位素示踪法研究纤维素与木素连接方式

为了阐明裸子植物中纤维素与木素之间的连接方式,从多糖的角度分析糖单元与木素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13 C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与PAL酶的抑制剂AOPP及外源性木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内。碳13丰度检测得知纤维素在细胞壁的沉积主要是从在初生壁开始,高分辨率固体核磁13 C NMR分析证实了纤维素6位碳与木素以苯甲醚键等方式连接。

碳-13同位素示踪结合^(13)C-NMR分析稻杆木素结构

为了进一步了解单子叶植物的木素 ,向生长中的水稻 (OryzasativaL .)茎秆节间的腔体分别注入在侧链α、β、γ位带13 C标记的松柏醇葡萄糖甙 ,得到侧链带13 C标记的稻秆木素。通过CP/MAS13 C NMR分析 ,发现外源性的松柏醇葡萄糖甙并不影响水稻中木素和碳水化合物的正常生物合成。液态13 C NMR检测结果证明稻秆原本木素的主要结构是 β O 4、β 1、β β和 β 5结构 ,还有少量的松柏醇和α O 4结构。另外 。

松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-^(13)C]与造纸废水中LCC的聚合反应

为了有效地去除废水中水溶性、难降解木素及木素碳水化合物复合体(LCC),降低废水的污染负荷。文研究了在木素氧化酶催化下,木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-13C]与废水中的木素碳水化合物复合体反应的方法及其机理。采用了13C同位素示踪技术,并结合红外谱图分析、核磁共振技术来探讨聚合产物的化学结构。同时应用了GPC分析手段测定了聚合产物的相对分子质量Mn。研究表明:木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷能与废水中LCC发生脱氢聚合反应,同时GPC测定的结果表明聚合后相对分子质量也明显增大,Mn从406上升为23810-36886。反应生成聚合产物为疏水性较好的木素-碳水化合物复合大分子而沉淀析出。

聚合机理的研究——松柏醇葡萄糖-β-D-葡萄糖苷-[α-^(13)C]与造纸废水中的LCC的聚合反应

研究了在木素氧化酶催化的体系下,木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-13C]与废水中的木素碳水化合物复合体反应的方法及其机理。采用13C同位素示踪技术,并结合红外谱图分析、核磁共振技术来探讨松柏醇葡萄糖苷与废水中木素碳水化合物复合体的聚合产物的化学结构。同时应用GPC分析手段测定了聚合产物的相对分子质量Mn。研究表明:木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷能与废水中LCC发生脱氢聚合反应,同时GPC测定的结果表明聚合后相对分子质量也明显增大,Mn从11320上升到23810~36886。

松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-^13C]与造纸废水中LCC的聚合反应机理研究

研究了在木素氧化酶催化的体系下,木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-13C]与废水中的木素碳水化合物复合体反应的方法及其机理。采用13C同位素示踪技术,并结合红外谱图分析、核磁共振技术探讨了松柏醇葡萄糖苷与废水中木素碳水化合物复合体的聚合产物的化学结构。同时应用GPC分析手段测定了聚合产物的相对分子质量。研究表明,木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷能与废水中LCC发生脱氢聚合反应,同时GPC测定的结果表明聚合后相对分子质量也明显增大,从11320上升到23810～36886。反应生成聚合产物为木素-碳水化合物复合体大分子而沉淀析出,在废水中水溶性、难降解木素的LCC可被有效地去除,使废水的污染负荷降低。

^(13)C示踪技术在利玛原甲藻中腹泻性贝毒合成研究的应用

选取具有显著产毒差异的利玛原甲藻(Prorocentrum lima)SHG株与2XS株为研究对象,以2-^(13)C-甘氨酸为示踪原料结合高分辨质谱方法,为腹泻性贝类毒素及其酯化态毒素合成与代谢途径的研究提供新方法和思路。结果表明,两株藻共发现16种腹泻性贝毒及其酯化态毒素成分。对照培养条件下SHG株(大田软海绵酸毒素含量为7.88 pg/cell,鳍藻毒素1含量为4.35 pg/cell)的产毒能力高于2XS株(大田软海绵酸毒素5.70pg/cell),而甘氨酸作为氮源培养条件可显著提高两株藻的产毒总量(P<0.05)。^(13)C-甘氨酸标记组与甘氨酸培养组单细胞产毒量无显著变化(P>0.05)。腹泻性贝毒被标记后其同位素异构体丰度发生变化,其中酯化态受^(13)C标记的影响程度更高,二级质谱图清晰表示出其碎片离子及脱水峰的标记情况。该方法直观阐明了甘氨酸可作为P.lima标记原料的产毒供体,并使用稳定同位素标记方法首次实现了酯化态的同步标记,有助于腹泻性贝毒生成机制的进一步研究。

果胶前驱体6-^(13)C标记示踪法研究果胶与木质素的连接方式

为了从碳水化合物的角度研究果胶-木素复合体之间的结构,本文采用13C同位素示踪标记法,通过对植物体中的果胶前驱物α-D-葡萄糖醛酸6位碳上进行13C同位素标记,得到植物体内合成的带13C6标记的果胶-木素复合体,并用果胶酶对果胶-木素复合体进行酶解,利用红外、高分辨率固体13C-NMR以及液体13C-NMR技术分析带13C标记的稻秆粉末、LCC以及酶解后LCC,发现果胶通过6位上的C原子与木质素苯丙烷结构以酯键的形式连接,且样品中木素结构单元之间主要以β-O-4、β-1、β-5和松柏醇结构的方式连接。

^(13)C同位素示踪法研究半纤维素与木素之间的连接方式

为了阐明植物纤维原料中木素与半纤维素之间的相互关系,本文从甘露糖单元的角度分析糖与木素苯丙烷结构单元之间的连接方式。为了使生长中的植物的细胞壁甘露糖单元上的碳原子被碳-13同位素示踪并抑制甘露糖向木素转化,将带D-13C6-甘露糖、外源性木素前驱物松伯醇β-D-葡萄糖苷以及苯丙氨酸解氨酶的抑制剂一起投入到银杏植株中。通过碳-13丰度检测得知银杏中半纤维素被碳-13同位素成功标记,外源性的D-13C6-甘露糖主要在次生壁中发生聚合沉积。FT-IR谱图分析发现投入的外源性糖等没有影响银杏植株的正常生长,高分辨率CP/MAS13C-NMR证实了甘露糖单元的C6位置与木素苯丙烷结构上的α-C存在连接键,主要为醚键。

同位素标记法用于植物纤维中LCC蒸煮过程中结构变化的研究

为了研究植物纤维原料中的木素-碳水化合物复合体(lignin-carbohydrate complexes,LCCs)在硫酸盐法蒸煮过程中的结构变化,向天然植物稻秆中投入带13 C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷,用Bjrkman的方法将木素-碳水化合物复合体从稻秆粉末中分离出来,结合红外光谱和高分辨率的液态13 C NMR检测分析发现木素与糖类主要是通过苯甲醚键、酯键和缩醛键连接。其中,在LCC中木素的主要结构为β-O-4结构。将分离出来的带标记的LCC模拟硫酸盐法蒸煮,分离得到木素-碳水化合物复合体的硫酸盐木素。通过对天然稻秆LCC硫酸盐木素和稻秆LCC硫酸盐木素-[α-13 C]的红外光谱和高分辨率13 C NMR分析,证实了在稻秆LCC硫酸盐蒸煮后,产物中还存在少量以苯甲醚键和缩醛键连接的LC结构。另外,所得硫酸盐木素主要以β-O-4结构为主,含有少量的β-β、β-5和β-1结构。

木素-木聚糖复合体化学结构的研究

在木聚糖存在的条件下,以木素前驱物-松柏醇葡萄糖甙作为起始物在多种酶(β-葡萄糖甙酶、葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶)的协同作用下,生物合成出木素脱氢聚合物(DHP)与木聚糖的复合体(简称DHPXC)。对其进行酶降解处理除去游离的木聚糖,并对与木素有连接的木聚糖分子链进行切短,得到水不溶部分(简称DHPXC-IS)。利用高分辨率的固体和液体^(13)C-NMR对分离产物进行分析,结果表明,在木聚糖存在下,DHP生成过程中与木聚糖之间主要以苯甲醚键和酯键的形式连接。生成的木素主要以β-O-4、β-β、β-5和β-1为主,有一定量以α-O-4连接,含有少量的松柏醇/醛结构,另外还存在少量香草醛结构及α位带有亚甲基结构的苯丙烷结构和醚化5-5′结构。

木素—碳水化合物复合体的形成机理及化学结构的研究(I)——综纤维素存在下DHP的合成

以侧链α位带13C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷作为起始物 ,在实验室条件下模拟木素生物合成过程中木素—碳水化合物 (LCC)复合体的生物合成过程 ,得到带13C标记的DHP和综纤维素复合物 (DHPHC)。用高分辨率固体13C—NMR和红外光谱对DHPHC进行分析。红外分析显示 :该实验环境下用松柏醇葡萄糖苷合成的DHPHC同天然银杏木材木粉在组成和结构上很相似。