不同生长阶段香菇栽培料木质纤维素降解利用研究

为深入了解香菇生长发育过程中栽培料木质纤维素的变化,对不同生长阶段香菇栽培料中木质纤维素含量及其相关降解酶活性进行了测定,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射法(XRD)和显微镜观察研究了木质纤维素微观结构分子基团、纤维素相对结晶度(CrI)和纤维表面形态的变化。结果表明,在香菇生长发育过程中,栽培料中的纤维素、半纤维素和木质素含量显著下降,木质纤维素含量(w,后同)由85.27%降低至52.23%,其与相应的降解酶系活性负相关,木质纤维素降解与纤维破坏程度呈现一定的相关性。FTIR结果显示,不同生长阶段香菇栽培料中木质纤维素特征官能团峰值发生变化,木质素降解速率高于半纤维素、低于纤维素。随着香菇的生长发育,栽培料中CrI显著降低,纤维素晶体结构受到了一定程度的破坏。结果表明,香菇首先利用栽培料中非木质纤维素组分供菌丝生长,同时分泌胞外降解酶破坏纤维结构,将大分子组分降解为小分子组分,从而满足其生长所需,高木质纤维素降解酶活性对应高木质纤维素降解率。该研究结果可为促进香菇栽培料中木质纤维素的降解利用提供依据。

应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

Maillard反应前体物质参与木质素微生物转化产物的FTIR光谱特性

腐殖质(HS)是由各类前体物质缩聚而成,前体物质是调控HS形成的关键。Maillard反应前体物质能否对木质素转化、HS形成有促进作用有待验证。鉴于此,采用液体摇瓶培养法,以木质素培养液为研究对象,通过添加邻苯二酚、葡萄糖和甘氨酸的单一及组合溶液,启动120 d的液体摇瓶培养,采用离心法收集上清液(细胞代谢产物)和沉淀(菌体残留物),分析两者性质并深入研究菌体残留物FTIR的光谱特性,系统评价各前体物质对木质素向HS转化的贡献。结果表明:(1)在木质素培养液中添加甘氨酸,历经液体摇瓶培养更有利于细胞代谢产物有机分子的缩合,使其结构趋于复杂,而邻苯二酚参与的4个处理及单独添加葡萄糖更易促进细胞代谢产物的降解,使其分子结构更加简单。与作为空白对照(CK)的无菌去离子水相比,外源添加Maillard反应前体物质能够促进细胞代谢产物矿化,使总有机碳(total organic carbon,TOC)含量下降,单一添加邻苯二酚能够使细胞代谢产物TOC含量始终高于其他处理;(2)添加Maillard反应前体物质可显著提升木质素微生物转化形成菌体残留物的回收率,单一添加邻苯二酚的菌体残留物回收率提升幅度最大,而邻苯二酚、葡萄糖和甘氨酸三者组合溶液对菌体残留物回收率的提升幅度最小,葡萄糖和甘氨酸的组合溶液使菌体残留物回收率在整个培养期间始终处于最高水平。添加Maillard反应前体物质使菌体残留物TOC含量的增加幅度小于CK,尽管如此,培养结束时,邻苯二酚参与的4个处理、葡萄糖和甘氨酸组合溶液的添加使菌体残留物TOC含量显著高于CK;(3)木质素经微生物转化形成的菌体残留物拥有羟基O—H、不对称脂族—CH_(3)、对称脂族—CH_(2)—、芳香碳C C及多糖类物质,与土壤胡敏酸有着相似的FTIR特征,但其分子缩合度尚无法达到土壤胡敏酸的复杂程度。各处理在完成培养后,菌体残留物中的羟基含量有着不同程度增加,而多糖含量有所下降,单一甘氨酸以及葡萄糖和甘氨酸组合溶液的添加使菌体残留物的脂族化程度提高,而邻苯二酚参与的4个处理及单独添加葡萄糖可使菌体残留物中的芳香碳比例进一步提高。综上,添加Maillard反应前体物质可促进细胞代谢产物矿化,使TOC含量下降、提高菌体残留物回收率,同时使其羟基含量增加、多糖含量降低,不同前体物质对菌体残留物脂族化和芳香化的影响规律不同,邻苯二酚参与的4个处理及单一添加葡萄糖可使菌体残留物中的芳香碳比例提高。

基于ATR-FTIR光谱测量结晶过程溶液浓度的变量稳定加权混合收缩方法

针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时,因光谱谱线维度高、无关变量多,导致的标定模型预测精度低、可解释性差等问题,提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。首先提出对光谱变量进行随机二进采样,将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法(SWVCPA)。通过对变量的重要性进行排序,采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量,实现了对光谱变量空间的初步收缩,并大幅提高了收缩的稳定性。然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法(DSSA),以最小化训练预测均方根误差(RMSEC)为适应度函数进一步优化变量组合。这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点,通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性,防止算法陷入局部最优;通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优,允许保留更多的变量进行精准选择。为了验证新方法的性能,使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。结果表明,新方法将光谱变量数从613个减少到46个,与原始光谱相比,使用选择后变量建立的偏最小二乘法(PLSR)模型其预测均方根误差(RMSEP)为从1.727 9降低到0.165 4,预测决定系数(R^(2))从0.973 7提高到0.999 7。另外相比于特征谱段、遗传算法(GA)以及变量种群组合分析法(VCPA)选择变量建立的模型,使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性,说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。

聚乙烯微塑料对青稞幼苗生长影响的FTIR光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二阶导数红外光谱(SD-IR)对在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗进行研究。结果显示,青稞幼苗的一维原始光谱整体相似,主要由蛋白质、糖类和脂质的吸收峰组成。在二阶导数红外光谱中,不同条件下生长的青稞幼苗在1800~800 cm^(-1)范围内的吸收峰强度和形状展现出差异。结果显示,与对照组相比,在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗的多糖、蛋白质和脂质含量发生了变化。结果表明,傅里叶变换红外光谱结合二阶导数光谱能够有效监测微塑料对青稞幼苗生长的影响。

小麦-水稻秸秆还田对土壤有机质组成及不同形态氮含量的影响

通过4年田间定位试验,研究小麦-水稻轮作方式下秸秆还田对土壤有机质组成及不同形态氮含量的影响。试验设置不施秸秆不施肥对照(CK)、秸秆还田不施肥(S)、秸秆还田+基肥增施N肥45 kg·hm-2(SF1,C/N=12∶1)、秸秆还田+基肥正常N肥施用量(SF2,C/N=18∶1)、秸秆还田+基肥减施N肥45 kg·hm-2(SF3,C/N=24∶1)共5个处理。结果表明:与对照处理(CK)相比,秸秆还田不施肥处理(S)使土壤有机质、全氮和有机氮的含量分别增加7.8%、10.6%和10.9%,而使土壤中无机氮的含量减少17.1%;秸秆还田配施不同化肥处理中,当碳氮比为18∶1时,土壤全氮、有机氮和无机氮含量最高,分别比对照处理增加27.2%,27.2%和25.7%。元素分析结果显示,秸秆还田S、SF1、SF2、SF3处理土壤全量有机质(SOM)中的碳、氮元素含量均有所增加,同时SOM中的C/N、H/C和O/C比值都下降。红外光谱结果表明,秸秆还田S、SF1、SF2、SF3处理,在1650~1640 cm-1和3400 cm-1处的峰强度增加,表明土壤有机质中含氮基团、酚羟基、羟基或羧基含量增加;2920 cm-1处的吸收峰增强,表明SOM中脂肪族结构增加,芳香性增强。与对照处理(CK)相比,秸秆还田不施肥(S)处理的当年水稻产量下降8.8%;配施化肥后,SF1、SF2、SF3处理水稻实际产量分别比对照(CK)处理增加12.6%、22.7%、19.1%,且当碳氮比为18∶1时,增产效果最为明显;单独秸秆还田提高了土壤有机质含量,降低了其碳氮和氢碳比例,使SOM中脂肪族化合物增加,酰胺结构和芳香性增强,同时提高了土壤全氮和有机氮的含量,减少了土壤无机氮含量。

碳纳米管的表面修饰及FTIR,Raman和XPS光谱表征

用红外、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)研究了水热条件下碳纳米管在不同氧化剂中的表面修饰过程。结果表明水热条件下可以成功地实现碳纳米管的表面修饰,而且,通过控制反应条件可以改变反应产物中官能团的种类和数量。

中药配方颗粒红外指纹图谱的无损快速鉴别研究

借助于红外指纹图谱对各生产厂家生产的中药配方颗粒进行了系统的鉴别研究。结果表明 ,红外指纹图谱可直观的反映出不同生产产家 (广东一方、江阴天江、三九医药、香港培力 )之间产品质量的异同 ,同一厂家不同批号颗粒剂谱图的可重现性 ,不同炮制方法及炮制前后的差异 ,以及同一炮制品不同批号的异同。该法能够有效地对其产品质量进行真伪优劣鉴别 ,为产品的质量控制标准提供了一种先进、快速的分析手段。

有机高性能Kevlar纤维表面改性研究

试图通过化学处理方法在Kevlar纤维表面引入活性基团 ,从而达到对Kevlar纤维进行表面接枝改性的目的。通过红外光谱分析方法研究了甲苯 2 ,4 二异氰酸酯 (TDI)接枝Kevlar纤维的反应 ,探讨了水解时间对其产物中—O—H基含量的影响 ;纤维水解对接枝反应 ,及其己内酰胺的封端处理对接枝产物的影响。结果表明 ,纤维水解后含有较多的—O—H基 ,且有利于接枝反应的进行 ;而己内酰胺的封端处理可以得到稳定化的接枝产物。证明了只要在纤维表面引入少数活性基团就会有效地改善纤维 /树脂界面的结合。

人肺组织与肺癌组织FTIR光谱的统计分析

本文应用统计方法分析了人肺正常组织和肺癌组织的FTIR光谱 ,选择光谱谱型参数 ;峰位、峰高、峰位差、峰高比进行比较分析 ,发现有多个变量可以显示两类光谱的差异 ,选择峰高比参数建立了Logistic预测方程为光谱的应用进行了探索。结果表明可以借助数学方法对组织光谱进行数据转换和分析 ,为了研究大量的组织光谱提供思路。

轮叶黑藻对铅的吸附特征及生物吸附机理研究

研究了轮叶黑藻对重金属铅的吸附特征,同时对吸附机理进行探讨.动力学研究结果表明,轮叶黑藻对铅有较快的吸附能力,10min后铅的去除率达到74.54%;20min后,吸附达到平衡.整个吸附过程符合伪二级动力学方程(R2=0.9910).Sips和Langmuir模型相比Freundlich而言,有着较好的拟合效果,表明轮叶黑藻对重金属铅的吸附属于单层吸附,相邻铅离子间的相互干扰可以忽略不计.红外光谱分析表明:轮叶黑藻叶片富含多种活性基团,羟基、羰基和羧基、C–O及C–N为主要作用基团.吸附铅后,轮叶黑藻叶片内K、Na、Ca、Mg含量明显下降,表明铅离子因产生离子交换而被吸附,且铅离子更易与二价的Ca和Mg产生离子交换.

基于傅里叶变换红外光谱和siPLS-GA-PLS的水稻叶片氮素含量预测研究

傅里叶变换中红外光谱谱区宽,搜索空间大,需要采用高效率和高质量的算法进行波长选择.敏感波段及其组合的选择是简化分析模型和提高模型预测精度的关键技术之一.本研究以水稻孕穗期叶片干样的中红外光谱透射率和叶片氮素含量为数据源,通过协同偏最小二乘算法（siPLS）从宽谱区中初选出波段范围1583.3-992.2cm^-1,再采用迭代遗传算法（GA）从中选出了84个水稻叶片氮素含量预测的敏感波段.研究结果显示以此敏感波段建立的偏最小二乘回归模型的预测均方根误差（RMSEP）和水稻叶片总氮含量的测量值与预测值之间的相关系数分别为0.1186和0.9120,该预测结果明显优于协同偏最小二乘法（siPLS）和光谱指数NFSA的预测结果,说明傅里叶变换红外光谱技术结合siPLS-GA-PLS算法能够实现水稻叶片氮素含量的预测.

2-噻吩乙醛酸-邻菲罗啉-铕配合物的合成、结构表征及荧光性能的研究

合成了铕与 2 噻吩乙醛酸 (HL)和邻菲罗啉 (phen)的配合物 ,用元素分析、电导率、红外光谱和核磁共振谱测定了配合物的分子式为 [EuL2 phen·(H2 O) 3 ]NO3 ;配合物中的Eu(Ⅲ )离子与 2 噻吩乙醛酸和水分子中的O原子以及邻菲罗啉中的N原子配位。在室温下测定了配合物的激发和发射光谱 ,配合物中Eu(Ⅲ )离子的5D0 7F1和5D0 7F2 跃迁分别位于 5 92和 6 18nm。该固体配合物于室温下被紫外光激发可以发出强的特征红色荧光。IR光谱中 ,2 噻吩乙醛酸的特征吸收峰νCO (1719cm-1) ,νC—O(12 32cm-1) ,δO—H(90 9cm-1)在形成配合物后消失。在配合物中出现—COO-的反对称νas(16 4 2cm-1)和对称νs(14 0 8cm-1)伸缩振动吸收峰。在1HNMR谱图中 ,2 噻吩乙醛酸环上的 3个氢原子的化学位移形成配合物后移向高场 ,邻菲罗啉环上 4种不同环境的质子峰的化学位移形成配合物后向低场移动。从TG曲线可以看出 ,此配合物在常温至 2 5 0℃以下是稳定的。

氧化石墨的谱学表征及分析

采用改进的Hummers法,通过改变氧化剂用量获得不同氧化程度的氧化石墨,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对产物进行结构和谱学特性的表征,并结合数学分析软件对部分红外和拉曼数据进行分峰拟合。结果表明,石墨经氧化后形成了含有C-OH、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;氧化剂用量较少时,石墨片层插层氧化不完全,产物的结构中仍存在未被氧化的原石墨周期性结构;随着氧化剂用量的增加,氧化石墨产物的XRD图中原石墨(002)衍射峰逐渐消失,结构中含氧官能团的量逐渐增加,产物的亲水性也逐渐增强;通过对红外光谱的拟合发现,氧化石墨样品在3198 cm-1附近有一个红外吸收峰,应归属于C-OH中OH的伸缩振动;随着氧化剂用量的增加,所得氧化石墨产物的拉曼光谱中D峰与G峰的强度积分比R(ID/IG)逐渐增大,产物结构中sp2平面域的平均尺寸逐渐减小。

电化学法对细粒煤表面改性机理的研究

研究了几种电化学法对煤表面改性反应的机理 .应用红外光谱 (FTIR)和拉曼光谱(Raman)分析表明 ,经电化学方法改性前后煤的表面结构发生变化 .在一定的电化学条件下 ,煤表面的含氧官能团减少 ,吸附氧的含量也减少 ,从而改善了煤的可浮性 ,与此同时 ,煤中所含的硫被还原为亲水性的S2 -,与煤分离 。

光谱法研究儿茶素与牛血清白蛋白的相互作用

运用荧光猝灭光谱、傅里叶红外光谱(FTIR)等光谱手段研究了模拟人体生理条件下儿茶素与牛血清白蛋白(bovine serumal bumin,BSA)的相互作用,求出了儿茶素与BSA结合的结合常数、结合位置、结合类型等参数,并研究了共存离子对儿茶素与BSA的结合常数的影响。实验结果表明:儿茶素与BSA形成复合物从而猝灭BSA的内源荧光,且其荧光猝灭机理符合静态机制。296,303,310K下儿茶素与BSA结合的结合常数分别为:2.368,2.249,2.152×106L·mol-1。热力学数据表明儿茶素与BSA主要靠疏水作用力和静电作用力结合,探针实验表明儿茶素与BSA在结合位点SiteI发生结合。Fster偶极一偶极非辐射能量转移机理确定了儿茶素在BSA中与第214位色氨酸残基之间的距离r=1.93nm。FTIR光谱显示,儿茶素诱导BSA的二级结构发生了变化。

水热法碱活化生物质乙醇木质素的化学结构变化

为了提高生物质乙醇木质素的反应活性,采用水热法在四种不同碱性条件下对生物质乙醇木质素进行催化活化处理。运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)、凝胶色谱(GPC)和有机元素分析手段研究了生物质乙醇木质素被四种碱(NaOH,KOH,K2CO3和Na2CO3)催化活化前后木质素的化学结构以及组分变化。FTIR结果表明生物质乙醇木质素碱经处理后,木质素的酚羟基特征吸收峰1 375cm-1都有明显增大趋势,醚键振动吸收峰1 116cm-1减弱,1 597和1 511cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小;1 H-NMR分析结果表明酚羟基含量都有增大趋势,增加顺序为:KOH>NaOH>K2CO3>Na2CO3,其中KOH处理后的木质素酚羟基含量增加量为原木素的170%。这由于离子半径大的钾离子更容易与木质素β—O—4醚键上的氧形成加和物,进而发生醚键断裂反应,生成新的酚结构衍生物。GPC表明生物质乙醇木质素碱处理后分子量分布向低分子区域扩展,数均和重均分子量减小。元素分析结果显示木质素经过水热反应处理后,C含量都有所增加,而H和O含量则降低了,表明木质素经水热反应处理过程中有脱羧基作用,同时蛋白质的含量也有所降低,提高了木质素的纯度。这都有利于直接将木质素用于制备酚醛树脂胶黏剂。

D－葡萄糖与氯化稀土配合物的合成及红外光谱研究

以非水溶剂为介质合成了Ｄ－葡萄糖、氯化稀土、吡啶的混配多元配合物，并进行了元素分析和红外光谱测定。研究结果表明，Ｄ－葡萄糖和溶剂吡啶同时参与了配位，该配合物的组成为：Ｌｎ（Ｃ_６Ｈ_（１２）Ｏ_６）（Ｃ_５Ｈ_５Ｎ）Ｃｌ_３（Ｌｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ等）．本文还对配合物的可能结构进行了讨论．

稀土与丙氨酸、咪唑三元配合物的FTIR和UV/VIS光谱

用氯化稀土 (La ,Pr ,Eu)与α 丙氨酸、咪唑固体混配体配合物以及对应稀土盐、配体α 氨基酸和咪唑进行了FTIR光谱和固体UV/VIS、水溶液UV/VIS光谱测试 ,分析了配合物的光谱特性 ,讨论了配体和Ln(Ⅲ )

Rb(NTO)·(H_2O)的合成,表征,FT-IR和Raman光谱

首次用碳酸铷与NTO在水溶液中直接合成了Rb+ 与NTO- 的配合物。采用元素分析和化学分析确定配合物的组成为Rb(NTO)·(H2 O)。用X 射线粉末衍射谱的测试与分析对该配合物进行了结构和性质的表征。给出了FTIR和Raman光谱 ,分析了各种谱线的归属。从结构角度讨论了配合物中不同键的形成。