淀粉种类的固体核磁共振研究_孙万赋
固体核磁共振研究淀粉样蛋白纤维的进展
固体核磁共振研究淀粉样蛋白纤维的进展张正逢;杨俊【摘要】淀粉样蛋白纤维是一类纤维状的蛋白质聚集体,与多种蛋白质沉积疾病相关.对淀粉样蛋白纤维结构的研究,有助于人们从分子水平上阐述其形成机理,提供相关疾病预防或治疗的依据.由于淀粉样蛋白纤维不可溶、非结晶,因此液体核磁共振和X-射线衍射等方法对这类体系的应用受限,而固体核磁共振被认为是研究这类体系最具前景的技术.该综述介绍了固体核磁共振解析蛋白质结构的方法及其应用于淀粉样蛋白纤维体系的研究进展.【期刊名称】《波谱学杂志》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】18页(P157-174)【关键词】固体核磁共振(solid-state NMR);淀粉样蛋白纤维;三维结构;魔角旋转;蛋白质;二级结构【作者】张正逢;杨俊【作者单位】波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉磁共振中心(中国科学院武汉物理与数学研究所),湖北武汉430071;中国科学院大学,北京100049;波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉磁共振中心(中国科学院武汉物理与数学研究所),湖北武汉430071【正文语种】中文【中图分类】O482.53引言淀粉样蛋白纤维(Amyloid fibrils)是一类纤维状的蛋白质聚集体，它通常是由可溶性蛋白质在特定条件下组装形成. 目前已经证实，淀粉样蛋白纤维与多种疾病相关，如II型糖尿病、心血管疾病、朊病毒疾病以及阿尔茨海默病、帕金森病等神经变性疾病[1,2]. 因此，研究淀粉样蛋白纤维的结构，对于人们从分子水平上阐述其形成机理以及研究相关疾病预防或治疗的方法具有重要意义.大量的研究表明:尽管与不同疾病相关的蛋白质在氨基酸序列上存在显著差异，但它们所形成的淀粉样蛋白纤维的结构却极其相似——通常是较为规则的富含β-片层的结构. 目前对淀粉样蛋白纤维结构的研究主要通过电镜(Electron microscope, EM)、原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)等观察形貌，圆二色谱(Circular dichroism, CD)、红外光谱(Infrared, IR)、拉曼光谱(Raman)等方法判断二级结构的不同成分，或者生物突变的方法判断β-片层所在的位置以及可能的关键位点. 但是，这些方法都不能得到具有原子分辨率的三维结构. 由于淀粉样蛋白纤维不可溶、非结晶，因此很难被液体核磁共振和X-射线晶体学等方法研究[3]. 固体核磁共振(Solid-state NMR)被认为是研究这类体系最具前景的技术，它不需要蛋白质结晶、不受蛋白质聚集体大小的限制;它能够研究淀粉样蛋白的三维结构、动力学信息以及跟踪蛋白质纤维化的过程. 近年来，人们利用固体核磁共振技术对淀粉样蛋白纤维体系进行了研究，得到了Aβ、As、Het-s等纤维的三维结构，并以此提出了淀粉样蛋白纤维的结构模型以解释纤维化的机理.本文综述了固体核磁共振技术研究淀粉样蛋白纤维体系的进展，分以下3个方面内容展开:(一) 固体核磁共振研究蛋白质的基础，包括固体核磁共振基础、同位素标记策略;(二) 固体核磁共振研究蛋白质结构的方法，包括信号归属、距离和扭转角约束条件测量;(三) 固体核磁共振研究淀粉样蛋白纤维的例子.1 固体核磁共振研究蛋白质的基础1.1 固体核磁共振基础[4,5]魔角旋转(Magic angle spinning, MAS) 固态蛋白质样品中，由于分子缺乏足够的运动，除各向同性化学位移和J-耦合外，还存在各向异性的相互作用如化学位移各向异性(Chemical shift anisotropy, CSA)、偶极-偶极相互作用. 这些各向异性的相互作用使静态条件下的固体核磁共振谱峰严重展宽，导致分辨率极低. 为了得到高分辨核磁共振谱，人们提出MAS方法[6,7] [图1(a)]，即将样品绕着与主磁场方向呈54.735 6°夹角的轴快速旋转，达到消除或削弱各向异性相互作用的目的，提高了固体核磁共振谱的分辨率. 同时，由于谱峰缩窄，极大地提高了实验的灵敏度. 因此，本文涉及的固体核磁共振技术均指魔角旋转条件下的固体核磁共振.高功率去耦(High power decoupling, HPDEC) 蛋白质样品中1H-13C、1H-15N 等较强的异核偶极-偶极相互作用，仅靠MAS技术无法完全压制. 高功率去耦即在1H通道施加高功率的射频照射[图1(b)]，可以有效削弱异核偶极耦合，进一步提高固体核磁共振的分辨率和灵敏度. 其中，连续波(Continuous wave, CW)是常规的去耦方法，而组合脉冲去耦如TPPM[8]、SPINAL-64[9]、XiX[10]等能获得更好的去耦效果. 值得一提的是，在高速MAS下(≥30 kHz)，低功率的去耦方法如PISSARRO[11]也能达到很好的去耦效果. 对于因受高功率射频照射而易发热变性的蛋白质样品，高速MAS结合低功率去耦的方法具有重要意义.交叉极化(Cross polarization, CP) 与液体核磁共振中检测1H信号不同的是，固体核磁共振研究蛋白质主要检测频率低的13C或15N的信号. 利用1H-13C或1H-15N CP技术[12,13] [图1(b)]，即在1H通道和X通道(X=13C，15N)上同时施加射频照射，当两个通道上的射频场强度满足Hartmann-Hahn[14]匹配条件时，1H能量被转移到X核，增强了X核的信号. 相比于直接激发，1H-X CP获得信号增强到的倍数理论上等于γ(1H)/γ(X) (γ为旋磁比). 此外，CP的实验等待时间取决于相对较短的1H纵向弛豫时间T1，因此，实验等待时间可以随之减少，从而增加单位时间内信号累加次数，进一步提高信号强度. CP的另一个主要作用是建立异核之间的关联. 在固体核磁共振中，蛋白质的信号归属主要通过13C-15N和13C-13C关联信息进行. 其中，13C-15N极化传递的主要方法是13C-15N(或15N-13C) CP[15].基于偶极耦合传递的CP技术能够研究蛋白质中运动性弱的部分;而对于运动性较强的部分，基于J-耦合的INEPT技术能够增强信号或建立异核之间的关联信息. 结合T2滤波的CP和INEPT可以选择性观测蛋白纤维中运动性强的部分，而不受样品中残余单体分子的干扰[16].图1 (a) 魔角旋转(MAS)示意图. 其中，B0为主磁场、βm = 54.735 6°为魔角、ωr为魔角旋转的频率;(b) 交叉极化(CP)脉冲序列. 在1H 90°脉冲后，1H磁化通过1H-X的射频场匹配传递到X核，最后在1H高功率去耦(HPDEC)下检测X核的信号Fig.1(a) Schematic diagram of magic angle spinning (MAS), in which B0 is main static magnetic field, βm = 54.735 6° is magic angle and ωr is MAS frequency; (b) Pulse sequence of cross polarization (CP). After 1H 90° pulse, 1H magnetization is transferred to X nuclus nuclei via match of RF-fields, then the signals of X are detected under 1H high power decoupling (HPDEC)1.2 同位素标记策略同位素标记是核磁共振研究生物大分子的关键，液体核磁共振中使用的标记方法已有综述[17]. 在固态蛋白质中，强的1H-1H偶极耦合导致1H NMR谱的分辨率极低，因此固体核磁共振研究蛋白质主要以13C和15N核为研究对象. 13C和15N的天然丰度分别为1.1%和0.37%，因此需要对蛋白质进行13C或15N同位素标记. 根据研究体系和研究目的的不同，可以使用不同的同位素标记策略.在选择性标记方法中，选择蛋白质序列中某个氨基酸进行同位素标记可以对关键位点进行分析;选择一类或几类氨基酸进行同位素标记可以减少谱峰堆叠而有利于信号归属[18,19]. 选择性标记通常使用13C或15N标记氨基酸，通过固相化学合成的方法、细胞表达或Cell Free方法得到目标蛋白. 对于某个位点的化学位移或构象的分析，选择性标记通过一维(1D)实验就能得到信息，非常简便;但是，对于蛋白质三维结构的解析，选择性标记提供的信息非常有限，往往需要多种标记策略和多个样品才能得到信号归属和足够的结构约束条件. 因此，选择性标记方法的效率相对较低且样品制备费用昂贵.同位素全标记方法使用13C标记的碳源或15N标记的氮源作为营养物，通过重组表达蛋白质. 在分辨率足够时，同位素全标记能提供非常丰富的信息，仅需要1～2个样品就能够完成蛋白质的结构解析，因此在表达产量较高时，同位素全标记的方法更经济. 同位素全标记的缺点是:由于大量信号以及13C-13C J-耦合的存在，使得谱峰重叠严重，往往需要多维相关实验才能进行信号归属. 自旋稀释的标记方法使用1,3-13C或2-13C标记甘油[20-22]、1-13C或2-13C标记葡萄糖等作碳源[23]，可以在一定程度上避免同位素全标记方法的不足.2 固体核磁共振研究蛋白质结构的方法2.1 多维相关实验进行信号归属图2 (a) 二维相关实验示意图:准备期(Preparation)产生的磁化在t1期间演化，经过混合期(Mixing)后，在t2期间检测信号;(b) 二维相关谱示意图:i-j相关峰出现在间接维F1与i核频率相同、直接维F2与j核频率相同的交叉位置Fig.2 (a) Schematic diagram of 2D correlation experiments. The magnetization created by a preparation period evolves during t1, and is detected duringt2 after a mixing period; (b) Schematic diagram of 2D correlation spectra. The correlation peak of "i-j" shows at the cross position, of which the F1 frequency is the same as "i" and the F2 frequency is the same as "j"核磁共振解析蛋白质结构首先需要信号归属，即将核磁共振谱中的信号与蛋白质分子中的特定原子对应，得到每个原子的化学位移信息. 同位素全标记蛋白质的1D 13C和15N NMR谱重叠非常严重，因此需要利用多维相关实验将信号展开进行区分. 以二维(2D)相关实验为例[图2(a)]，相关实验的依据是:准备期(Preparation)产生的i核的磁化在t1期间进行频率标记后，经过混合期(Mixing)传向j核，在t2期间检测j核的信号. 经过二维的快速傅立叶变换(Fast Fourier transform, FFT)，在F1维i核的共振频率与F2维j核的共振频率的交叉位置出现的相关峰意味着两个核存在关联[图2(b)]. 同理，磁化经过另一个或两个混合期继续传递就是三维或四维相关实验. 混合期使用的脉冲方法决定了两个核的关联方式，在固体核磁共振中，13C-13C、15N-15N相关主要通过RFDR[24]、DRE-AM[25]、SPC-5[26]、PDSD[27]、DARR[28]等方法建立，13C-15N相关主要通过CP[15,29]、REDOR[30]、TEDOR[31]等方法建立. 在蛋白质的研究中，常用的固体核磁共振多维相关实验如表1所示.表1 蛋白质研究中常用的固体核磁共振多维相关实验Table 1 Frequently used multi-dimensional correlation experiments in solid-state NMR for studiesof proteins维数实验类型2D CC, NCA, NCO, N(CA)CX, N(CO)CX3D CCC, NCACX, NCOCX, NCACB, CONCA4D CANCOCX, CONCACX2.2 距离约束条件解析蛋白质的三维结构需要大量的结构约束条件:距离和角度.在固体核磁共振中，偶极-偶极相互作用包含重要的距离信息. 根据关系式bij=-γiγjμ0ћ 通过测量偶极耦合常数bij，结合计算拟合可以得到i核和j核之间的精确距离rij. 在前面提到，MAS会压制偶极-偶极相互作用. 在相应通道上施加射频照射，当射频场的章动频率与MAS频率满足一定关系时，偶极-偶极相互作用会被恢复，这称为偶极重耦(Dipolar recoupling)技术.同核距离同核偶极重耦技术[24-26,32-39]主要用作孤立自旋对距离的测量，对于选择性标记的蛋白质有重要作用[40]. 在13C全标记蛋白质中，由于存在偶极截止(Dipolar truncation)效应即弱耦合信息被强耦合信息掩盖，这些重耦方法得到的信息主要是单键13C-13C距离，对于三维结构解析没有太大意义，因此通常作为多维实验的磁化传递步骤. 基于频率选择的重耦方法[41-43]可以在13C全标记体系中比较准确地测量长程距离信息. 目前，在全标记蛋白质中获取长程的同核距离约束条件的主要方法有PDSD[27]、DARR[28]以及PARIS等用于高转速条件下的方法[44-47]. 这类方法的优点是能同时获得大量距离信息且在混合期信号衰减小，缺点是复杂的自旋扩散导致距离信息不够精确.在液体中快速的分子运动将偶极-偶极相互作用平均，液体核磁共振解析蛋白质的三维结构使用的距离约束条件主要来自NOE测定的1H-1H距离. 固体核磁共振中也有类似的方法测量1H-1H距离，如NHHC、CHHC实验[48,49]，它们得到的1H-1H距离往往反映了蛋白质内形成的氢键或分子间的接触信息;但是，这类方法的极化传递效率很低，相应的实验灵敏度非常低. 近年来，研究者将高灵敏度1H 检测技术与质子自旋稀释技术(通过蛋白质的2H同位素标记和部分可交换氢反质子化实现)相结合，可以获得准确的长程1H-1H距离信息(最长约1.3 nm)[50]. 异核距离异核13C-15N距离主要使用REDOR[30]和TEDOR[31]测量. 在(13C,15N)全标记体系中，3D REDOR和3D TEDOR[51-53]能同时提供多个距离信息;Z-滤波和频带选择3D TEDOR[54]能测量最长约为0.6 nm的距离，并且提高了准确性.在蛋白质结构的研究中，固体核磁共振需要更高场的仪器以满足分辨率和灵敏度的要求. 但是，随之增大的CSA(以Hz为单位)需要更快的MAS旋转来消除. 然而，高场高转速通常导致常规偶极重耦方法效率的降低. Griffin R G小组提出的三自旋辅助重耦方法(Third spin assisted recoupling, TSAR)可以在高场高转速下有效获得同核或异核长程距离信息[55,56]. 多种测距方法如PDSD/DARR[27,28]、PAR[56]、PAINCP[55]可以提供互补的距离信息，有助于三维结构的精确解析. 2.3 扭转角约束条件与IR和CD通过特征的吸收光谱研究蛋白质的二级结构类似，NMR可以通过化学位移研究二级结构，更重要的是它能根据化学位移归属将这种结构信息定位到蛋白质中的特定残基、特定原子. 对于不同二级结构如α-螺旋、β-折叠和无规卷曲，Cα、Cβ等的化学位移有不同分布[57-59]. 因此，通过TALOS软件将化学位移进行数据库比对[60]，可以经验性地得到扭转角φ和ψ(图3)的信息.图3 蛋白质中扭转角(φ, ψ)示意图. 其中，Fig.3 Schematic diagram of torsion angles (φ, ψ) in proteins, in which在固体核磁共振中，将两个各向异性的相互作用进行关联获得扭转角是更准确的方法，其中包括关联CSA-偶极耦合[61,62]、偶极耦合-偶极耦合[63]、CSA-CSA[64]等方法. Griffin R G小组提出的NCCN 2Q-HLF方法将两个13C-15N偶极耦合进行关联可以有效地测量120°～180°之间的ψ角，对β-片层结构敏感[65];随后，他们提出了有效测量α-螺旋结构ψ角的HCCN方法[66]. Chan J C C等人将13C CSA与1H-13Cα偶极耦合关联的ROCSA-LG方法可以同时测量α-螺旋和β-片层结构的ψ角，精度为±20°[67]. 同理，关联15N CSA和1H-13Cα偶极耦合[68]、1H-15N偶极耦合和1H-13Cα偶极耦合[69]的方法可以给出φ角的信息. 由于分辨率的因素，这些扭转角测量方法需要结合多维实验才能同时测定多个扭转角约束条件[69,70].3 淀粉样蛋白纤维体系的研究目前，由固体核磁共振研究得到三维结构的淀粉样蛋白纤维有10多个(表2). 淀粉样蛋白纤维的结构研究主要有3个方面的内容:单个蛋白质分子的构象、蛋白质分子与分子组装形成的纤维结构、以及蛋白质分子形成纤维过程的中间态.表2 固体核磁共振研究的淀粉样蛋白纤维结构总结[71]Table 2 Summary of structures of amyloid fibrils revealed by solid-state NMR[71]淀粉样蛋白纤维相关疾病或功能主要结构模型文献Aβ(1～40), β(1～42)Alzheimer's diseaseparallel in-register β-sheet[18,72-75]Transthyretin(105～115)senile systemic amyloidosis, familial amyloid polyneuropathyextended β-sheet[54,76]HIV-1 Revreplication of HIV virushelix-loop-helix[77,78]β2-microglobulindialysis-related amyloidosisextensive β-sheet core[21,79]WW domain of CA150transcriptional activator, Huntington's diseasenon-native β-hairpin[80]Calcitoninthyroid carcinomasanti-parallel β-sheets[81-83]huPrP(23～144)heritable cerebral amyloid angiopa-thyparallel in-regist er β-sheet[22]续表2Continuation of the Table 2淀粉样蛋白纤维相关疾病或功能主要结构模型文献PrP(89～143),PrP(23～231)transmissible spongiform en-cephalopathicsparallel in-register β-sheet[84,85]Sup35(1～253),Sup35(7～13)yeast prion, translationparallel in-register β-sheet[86,87]Ure2pyeast prion, nitrogen sensorparallel in-register β-sheet[88-92]IAPP(20～29),IAPP(amylin)type II diabetes patientsfour layers of β-sheets[93-96]HET-s(218～289)fungi heterokaryon incompati-bilityβ-solenoid[97-99]α-synucleinParkinson's diseaseparallel superpleated β-struc-ture[16,100,101]Rnq1p(153～405)Part of the prion domain of[PIN+]parallel in-register β-sheet[102]3.1 淀粉样蛋白纤维的结构:单体结构、单体组装和中间态单体结构和单体组装蛋白质分子不同位置的化学位移反映了它们形成无规卷曲、α-螺旋、β-折叠结构的可能性. 选择性标记的方法往往需要多种标记策略或多个标记样品，才能得到大量残基的化学位移归属，进而判断残基是否形成了某种二级结构.对于分辨率较低的样品如Aβ(1～40)纤维[18]，往往需要选择性标记的方法进行信号归属. Tycko R等人使用了3种标记策略、9个选择性标记的样品(表3)，通过2D 13C-13C、15N-13C相关实验得到了大量信号归属. 根据TALOS计算，他们得到了9～21和30～36位残基的扭转角φ=-135°±25°、ψ=140°±20°，证实这些残基形成了β-折叠结构;利用fpRFDR-CT[103]和DQCSA[104]技术，他们测量了形成非β-折叠结构的残基如D23、G25、G29的扭转角值[18].表3 Aβ(1～40)纤维研究中使用的标记策略和标记样品[18]Table 3 The labeling strategies and labeled samples in the studies of Aβ(1～40) amyloid fibril[18]标记类型种数标记位点13C,15N标记连续(consecutive)1(K16,L17,V18,F19,F20,A21)离散(scattered)3(F19,V24,G25,A30,I31,L34,M35)、 (A2,D7,G9,Y10,V12,M35)、(D23,K28,G29,I32,V36)13C标记双位点(double)5(D23,V24)、 (V24,G25)、(G25,S26)、 (K28,G29)、 (G29,A30)对于分辨率足够的纤维体系，更有效的方法是使用全标记样品和多维相关实验(见表1)进行化学位移归属[75,97,98]，再通过二级化学位移(Secondary chemical shifts)得到二级结构的信息. Het-s(218～289)纤维是第一个具有高分辨率的淀粉样蛋白纤维样品. 利用基于SPECIFIC CP[29]和DREAM等技术的2D/3D相关实验[105]，Meier B H等人得到了(13C,15N)全标记Het-s(218～289)纤维的信号归属[106]. H/D交换实验和NHHC方法可以很好地证实氢键作用[74,75]. 他们将Het-s(218～289)纤维分散在D2O中，通过H/D NMR交换实验测定不同残基酰胺上的1H与D2O的2H的交换速率，发现纤维内的蛋白质分子中存在4个H/D 交换较慢的区域. 这表明这些区域形成了氢键，而在蛋白质的二级结构中，螺旋和片层结构都有可能形成氢键;为了进一步确认这些区域的二级结构，通过分析13Cα和13Cβ化学位移的关系，他们发现这4个区域在化学位移分布上表现为β-折叠结构，从而推测它们形成了β-片层结构[97].图4 Het-s(218～289)纤维内单分子结构示意图. 分子形成了4个β-折叠结构，其中β 1与β 2、β 3与β 4分别被短链连接，β 2与β 3被一条长链连接[97]Fig.4 Structural representation of a Het-s(218～289) molecule in its amyloid fibril. Th e molecule has four β-strands, in which β 1 and β 2, β 3 and β 4 are connected by short loops respectively, and β 2 and β 3 are connected by a long loop[97]在蛋白质纤维的研究中，固体核磁共振能灵活地研究体系中运动性弱和运动性强的部分:对于运动性弱的部分，采用基于偶极耦合的CP和偶极重耦的方法;而对于运动性强的部分，由于偶极耦合被链段快速运动削弱或消除，可以采用基于J-耦合的方法. Het-s(218～289)纤维中有29个残基的信号未被基于偶极耦合的多维实验观测到[106]. MAS条件下基于J-耦合的1H-1H TOCSY[107]、1H-13C HMQC[108]、1H-15N HSQC[109]、13C-13C TOBSY[110]等实验发现这些残基的1H信号非常尖锐，说明它们属于Het-s(218～289)分子中运动性较强的部分[111]. 综合分析基于偶极耦合和J-耦合的实验数据[97,106,111]，Meier B H等人得到了Het-s(218～289)纤维中单体分子的结构——分子内包含4个β-折叠结构. 其中，β 1与β 2、β 3与β 4分别被短链连接，β 2与β 3被一条长链连接;连接β 2与β 3的长链、N末端和C末端具有较强的运动性(图4).距离和角度约束条件是结构的最直接证据. 分子内或分子间相互作用可以利用由不同标记策略的蛋白质单体混合培养得到的纤维进行研究. 例如，研究单个蛋白质分子内的相互作用，将同位素标记和天然丰度的蛋白质按一定比例混合，可以避免分子间相互作用的干扰[98];研究蛋白质分子间的相互作用，差异标记的方法如将13C标记和15N标记的蛋白质进行混合，实验观测到的13C-15N相关峰主要是来自于蛋白质分子间的信号[98,112,113]. 为了证明Het-s(218～289)纤维中单体的结构，Van Melckebeke H等人将同位素标记的单体和天然丰度的单体混合后制备了2-13C标记/天然丰度、1,3-13C标记/天然丰度、U-13C,15N标记/天然丰度等3种纤维样品，通过PDSD和CHHC方法获得了单体内的约400个13C-13C、350个1H-1H距离约束条件;为了得到单体组装形成纤维的方式、消除分子内信息的干扰，将13C标记的单体和15N标记的单体混合制备了13C标记/15N 标记的纤维样品，通过NHHC和PAINCP技术得到了单体与单体之间的24个1H-1H、114个13C-15N距离约束条件;制备了2-13C标记纤维样品和U-13C,15N标记纤维样品，通过PDSD，PAR，NHHC，CHHC技术得到了约1 700个分子内或分子间的距离信息. 利用以上距离约束条件以及由TALOS得到的扭转角条件，他们通过结构计算得到了Het-s(218～289)纤维的三维结构——左旋的β-螺旋管，中间为疏水核心，包含大量疏水侧链(图5)[98].图5 Het-s(218～289)纤维的三维结构:垂直于纤维轴(a)和沿纤维轴(b)的视图. 虚线所示区域(b)为纤维的疏水核心(PDB 2KJ3)[98]Fig.5 Three dimensional structure of Het-s(218～289) amyloid fibril:views perpendicular to (a) and along the fibrilar axis. The region circled by dotted lines (b) indicates the hydrophobic core in fibril (PDB 2KJ3)[98]中间态固体核磁共振在纤维化过程的研究中具有重要作用. 如图6所示，正常蛋白质或多肽需要经历单体结构的转变，逐步组装形成成熟的淀粉样纤维;在纤维化过程中，蛋白质可能形成非纤维化的寡聚体、原纤维以及形态各异的成熟纤维[114]. 以Aβ淀粉样纤维为例，在纤维化过程早期形成的Aβ寡聚体或原纤维，即由Aβ单体向Aβ成熟纤维转变的中间态，是更可能导致阿尔茨海默病的原因，因为它们易于扩散且毒性比成熟纤维更强[115]. Ishii Y等人通过固体核磁共振研究冻结的纤维化体系发现:Aβ中间态具有与成熟纤维非常相似的化学位移，表明β-片层结构已经形成[116]. 进一步的研究显示，含β-片层的中间态呈球形，其神经毒性比Aβ纤维更高[117]. 最近的研究也表明:原纤维中β-片层部分比成熟纤维的稍短，但是包含多数的氨基酸[114]. 因此，形成的β-片层结构可能是触发神经毒性的原因.图6 Aβ纤维化过程中不同状态和β-片层结构(黑色箭头)形成[114]Fig.6 Aβ fibrillat ion and the formation of β-sheet structure (black arrows) of the different states[114]3.2 影响淀粉样蛋白纤维结构的因素不同的蛋白质或同一蛋白质在不同条件下形成的淀粉样蛋白纤维可能以不同的超二级结构为基础[3]. 固体核磁共振结合其它技术研究蛋白质氨基酸序列、纤维化条件、纤维内相互作用与结构的关联，对于了解淀粉样蛋白纤维的形成或抑制机理具有重要意义.氨基酸序列淀粉样蛋白纤维的结构很大程度上与氨基酸序列有关. Aβ淀粉样纤维是目前固体核磁共振研究最多的淀粉样纤维体系，它形成于脑部，与老年痴呆等疾病密切相关，主要由Aβ(1～40)和Aβ(1～42)两种多肽形成. 人们利用固体核磁共振研究了Aβ全长或片段形成的纤维结构[18,72,73,118-123]，发现这些纤维都包含β-片层结构，具体的排列取向与氨基酸序列有关[3]:(1)含大量疏水性残基的短肽片段如Aβ(34～42)、Aβ(11～25)、Aβ(14～23)为反式平行β-片层;(2)亲水性较强的长肽如Aβ(10～35)、Aβ(1～40)、Aβ(1～42)趋向于形成对齐排列的平行β-片层;(3)对于同一个多肽如Aβ(16～22)，末端修饰如N端酰化、pH等因素都可能影响β-片层的平行结构与反平行结构的变化. 最近，Bertini I等人[75]通过固体核磁共振研究发现Met-Aβ(1～40)纤维结构与Tycko R等人[18,124,125]得到的结构模型不一致，可能与N端修饰有关.纤维化条件不同的样品培养条件如pH、温度、搅拌、离子等对纤维的结构有重要影响[123,124,126]. Tycko R等人研究发现不同条件培养的Aβ(1～40)纤维在TEM和AFM观察时存在两种形态[123]. 这种多态在其它研究中也有报道[127-129]. 通过固体核磁共振分析二者的13C化学位移和标记位点13C-13C、13C-15N的距离发现:宏观上不同的纤维在微观结构上也存在差异，并且这种差异能够通过“晶种”诱导的方法稳定地“遗传”给新生成的纤维. 根据培养条件的不同，他们提出了在Aβ(1～40)纤维化过程中可能存在的两种不同的成核机理[123]. 这种差异在Aβ(10～40)纤维中也存在，因此，他们认为N端1～9残基无序部分对于Aβ的纤维化机理影响不大[18,124,130].纤维内的相互作用不同培养条件对蛋白质纤维结构有很大影响，这种影响可能是通过改变蛋白质内的相互作用产生的. 稳定蛋白质三维结构的作用包括氢键、疏水作用、盐键等. 因此，研究纤维内的相互作用，对于控制纤维形成具有重要意义.纤维中含有大量的β-片层结构，说明β-片层内紧密有序的氢键网络的形成与纤维化密切相关. 除此之外，疏水作用、盐桥对纤维的稳定性有很大影响.模拟和生化的研究都表明:疏水作用对蛋白质聚集具有非常重要的作用[130-134].Aβ(10～35)、Aβ(1～40)和Aβ(1～42)纤维采取对齐的平行β-片层结构，有利于多肽上疏水侧链的接触[18,72,73,119]. 在β-螺线管结构中，由疏水侧链接触形成的疏水核心非常紧密(图5)[98]，包含在内部的羟基很难与水接触进行H/D交换[135]. 对比水合状态和冻干状态的Aβ(10～40)纤维，它们的13C化学位移和T1、。
不同品种苦荞麦淀粉的主要理化性质
不同品种苦荞麦淀粉的主要理化性质刘航;徐元元;马雨洁;徐变娜;王敏【摘要】The physical and chemical properties of different kinds of tartary buckwheat starches were studied. The granule morphology, X-ray diffraction pattern and paste viscosity of different tartary buckwheat starches compared with maize starch were analyzed by SEM, X-ray diffraction and RVA3 respectively. Also, the transparency, gelatini-zation and other properties of the starches were studied. It provided some basis theory for guiding development and further research of tartary buckwheat starch.%研究了不同种类苦荞淀粉的性质。
采用扫描电镜（SEM）拍摄了苦荞淀粉颗粒的形态；用X-射线衍射仪测定了X衍射图样及结晶结构；用快速黏度分析仪（RVA3）对各个淀粉黏度进行了测定；并与玉米淀粉进行了比较。
同时测定了淀粉糊的透明度、凝沉曲线等性质。
【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2012(038)005【总页数】5页(P47-51)【关键词】苦荞麦;淀粉;理化性质【作者】刘航;徐元元;马雨洁;徐变娜;王敏【作者单位】西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】TS236.9苦荞[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.］是一种蓼科荞麦属双子叶植物，又名鞑靼荞麦(Tartary Buckwheat)，是药食两用的粮食珍品，原产于我国西南部的四川凉山地区[1］，目前在西北和西南等地区广有种植。
固体核磁共振法测定硫化丁苯橡胶中的苯乙烯
固体核磁共振法测定硫化丁苯橡胶中的苯乙烯王超;吴爱芹;刘爱芹;傅恺【摘要】采用魔角旋转固体核磁碳谱法(MAS-13CNMR)测定硫化丁苯橡胶中的苯乙烯含量.通过固体核磁碳谱解析,对丁苯橡胶中苯乙烯、1,2-乙烯基、1,4-丁二烯的特征峰进行归属分析,以固体核磁外标法定量.对已知苯乙烯含量的标准样品进行测定,绘制校正曲线,结果显示理论苯乙烯含量与固体核磁法计算结果成良好的线性关系,线性相关系数(r2)为0.97.经标准曲线校正后的苯乙烯含量接近于真实值,计算结果的相对误差小于5%,测定结果的相对标准偏差为0.31%(n=6).该方法适用于单一胶种的硫化丁苯橡胶中苯乙烯含量的检测.%Styrene in cured poly-styrene-butadiene rubber was determined by magic angle spinning solid states nuclear magnetic resonance. The characteristic groups of microstructures such as styrene, 1,4-butadiene, 1,2-vinyl were attributed. The content of styrene was calculated by 13CNMR. Standard cured poly-styrene-butadiene rubber samples were measured, and the calibration curve of the theoretical value and NMR result was obtained with the correlation coefficient (r2) of 0.97. The content of styrene calibrated by the calibration curve was closer to real value. The relative error was less than 5%, and the relative standard deviation was 0.31%(n=6). The method can be used for detection of styrene in cured poly-styrene-butadiene rubber.【期刊名称】《化学分析计量》【年(卷),期】2017(026)005【总页数】3页(P82-84)【关键词】固体核磁共振;硫化橡胶;丁苯橡胶;苯乙烯【作者】王超;吴爱芹;刘爱芹;傅恺【作者单位】思通检测技术有限公司,山东青岛 266045;思通检测技术有限公司,山东青岛 266045;思通检测技术有限公司,山东青岛 266045;怡维怡橡胶研究院有限公司,山东青岛 266045【正文语种】中文【中图分类】O657.2丁苯橡胶(SBR)是一种以丁二烯和苯乙烯为单体、在乳液或溶液中通过催化剂催化共聚得到的高分子弹性体［1］。
淀粉核磁共振氢谱
淀粉核磁共振氢谱
淀粉是一种常见的碳水化合物，在食品加工和医药领域都有广泛应用。
利用核磁共振技术可以对淀粉进行分析。
其中，氢谱是一种常用的核磁共振技术，可以用来研究淀粉分子内部的结构。
淀粉分子中含有许多氢原子，它们的核磁矩可以被外加磁场所影响，从而产生谱线。
淀粉分子内氢原子的化学环境不同，因此它们的共振频率也不同，从而产生不同的峰。
通过对这些峰的位置、形状以及强度等进行分析，可以推断出淀粉分子的结构和组成。
淀粉核磁共振氢谱是一种无损分析方法，不需要破坏样品，也不需要添加任何试剂。
它具有分辨率高、灵敏度高、准确性高的特点，可用于对淀粉的质量、纯度以及结构进行快速、准确的检测和分析。
在淀粉生产和加工过程中，淀粉核磁共振氢谱可用来监测淀粉样品的质量稳定性，以及优化加工工艺，提高产品质量。
除了淀粉，核磁共振技术还可以应用于其他许多领域，如医学、化学、材料科学等领域，为相关研究和产业发展提供了强有力的技术支持。
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作物淀粉晶体结构的波谱分析
作物淀粉晶体结构的波谱分析
满建民 1 蔡金文 1 徐 斌 2 张奉民 2 刘巧泉 1，* 韦存虚 1，*
1 扬州大学教育部植物功能基因组学重点实验室 / 江苏省作物遗传生理重点实验室， 江苏扬州 225009； 2 扬州大学测试中心， 江苏 扬州 225009
摘 要： 作物淀粉有 A-型、B-型和 C-型晶体， 本文利用粉末 X-射线衍射仪（XRD）和固体核磁共振波谱仪（13C CP/MAS NMR）研究了不同植物来源淀粉的波谱特征和相对结晶度。结果表明， 水稻、马铃薯和豌豆淀粉分别表现典型的 A型、B-型和 C-型晶体 XRD 波谱， 荸荠淀粉则表现 CA-型 XRD 波谱， 葛根淀粉为 CB-型 XRD 波谱。以 Jade 5.0 分析 软件峰拟合法和曲线作图法计算出来的淀粉 XRD 相对结晶度差别较大， 且无相关性， 以曲线作图法计算出来的相对 结晶度可信度较高。不同来源淀粉的 13C CP/MAS NMR 波谱相似， 有 C1、C4、C2， 3， 5 和 C6 区域， 区别主要在 C1 区域， 在该区域 A-型糯玉米和普通玉米淀粉有 3 个结晶峰， B-型马铃薯淀粉有 2 个结晶峰， CA-型转基因高直链水稻 （TRS）淀粉有 3 个不明显的结晶峰， 而 CB-型酸解 TRS 淀粉有 2 个结晶峰， 无定形淀粉没有结晶峰。利用 PeakFit 4.12 峰拟合分析软件能够计算淀粉 13C CP/MAS NMR 波谱的相对结晶度和双螺旋含量， 其中双螺旋含量比结晶度高， 结 晶度又比依据 XRD 波谱计算出来的结晶度高。上述研究结果为应用 XRD 和 13C CP/MAS NMR 波谱技术分析作物淀 粉晶体结构提供了重要参考。 关键词： 淀粉； 晶体结构； 粉末 X-射线衍射仪； 固体核磁共振波谱仪； 结晶度； 双螺旋含量
固体核磁共振技术在淀粉研究中的应用
维普资讯
第 ７ 总第 １ ２ 期（ ４ 期） ２０ ０ ８年 ７月
１ 固体 核磁 共振 的基本原 理
淀粉 是碳水 化合 物在 植物 中 的储 藏形 式 ，是 一种 跃迁 ，称 为核 磁共 振 。 核 磁 共 振 （ ｕ ｌ ｒＭａｎ ｔ ｅｏ ａｃ ，Ｎ ） Ｎ ｃｅ ｇ ｅｉ Ｒ ｓｎｎ ｅ ＭＲ ａ ｃ
实 际上也 是一 种 吸收光 谱 ，其 来 源于原 子核 能级 间的 跃迁。核磁共振按其测定对象可分为碳谱 和氢谱等 ， 因为 Ｎ ＭＲ信号 是 发射 出的 电磁射 线 的物 理 现象 ，与 核 的密 度 成一 定 的 比例 。 因此 ，可 以利 用 Ｎ ＭＲ信号 来反 映样 品 的化学结 构 、分子 或原 子 的扩散 系数 、反 应 速 率 、化 学 变 化 以及 其 他 性 质 。现 在 固 体 高分 子 Ｎ ＭＲ已发展 成 为研究 高分 子结 构 和性 质 的重 要工具 。 ２ 固体核 磁 共振在 食 品中 的应 用 ２１ 在 乳制 品 中的应用 ． 近年 来 Ｎ ＭＲ技 术在 乳 制 品研 究领 域 的应 用 不 断 增 多 ，已用 于乳 制 品 的定 量 和定性 分析 、检测 生物 活 性 反 应 、进行 同位素 分析 、研 究乳脂 肪 和水构 成 的物 理 状 态 ，以及检 测 蛋 白质 的凝 聚等方 面『 ｌ ＿ 。
农产品加工 ・ 学刊 Ａ ａ ｅ ｃＰ ｒ ｄｃｌ ｆ ａｍ Ｐｏ ｕｔ Ｐｏｅｓ ｇ ｃｄｍｉ ｅｉ ｉ ｒ ｒ ｃ ｒｃｓｉ ｏ ａｏ Ｆ ｄ ｓ ｎ
徐君 研究员 分子筛催化中的固体核磁共振谱学
在徐君研究员的领导下，分子筛催化中的固体核磁共振谱学是一个备受关注的研究领域。
固体核磁共振谱学作为一种非常重要的结构表征手段，在材料科学和催化领域具有广泛的应用前景。
本文将从简单到复杂，从表面到深层探讨徐君研究员团队在这一领域所做出的贡献。
一、分子筛催化的基本概念分子筛催化是一种重要的催化过程，它利用微孔固体催化剂对分子进行选择性吸附和催化转化。
在这一过程中，固体催化剂的表面结构和化学环境起着至关重要的作用。
为了深入理解分子筛催化的机理和性能，必须对固体催化剂的结构和性质进行全面的表征。
二、固体核磁共振谱学在分子筛催化中的应用固体核磁共振谱学是一种非常有力的固体结构表征手段，它通过探测原子核周围的磁场环境来揭示样品的结构和性质。
在分子筛催化中，固体核磁共振谱学可以用来研究催化剂的结构、晶体缺陷、孔道结构等信息，从而揭示催化剂的活性中心和反应机理。
在徐君研究员的领导下，团队开展了一系列关于固体核磁共振谱学在分子筛催化中的应用研究。
通过使用先进的固体核磁共振谱学技术，他们成功地揭示了分子筛催化剂中的多种结构特征，并针对这些特征与催化性能之间的关系进行了深入的探讨。
这些研究成果不仅在学术界引起了广泛的关注，也为工业上的催化剂设计和改进提供了重要的理论指导。
三、个人观点和展望固体核磁共振谱学在分子筛催化中的应用前景十分广阔，但同时也面临着许多挑战。
当前，固体核磁共振谱学技术在分辨率、灵敏度和样品制备等方面仍然存在着限制，阻碍了对催化剂结构和性能关系的深入理解。
未来，我们可以期待通过新型核磁共振谱学技术的发展和改进，进一步推动固体核磁共振谱学在分子筛催化中的应用，并为催化剂设计和优化提供更加精准的理论指导。
以上便是对徐君研究员团队在分子筛催化中的固体核磁共振谱学应用的简要介绍，希望能为您对这一领域的研究提供一些新的思路和启发。
感谢您的阅读！徐君研究员团队在固体核磁共振谱学在分子筛催化中的研究方面已经取得了一系列重要的成果。
不同品种淀粉的分子量分布研究
华南理工大学学报(自然科学版)第25卷第7期Journal of South China University of Technology Vol.25 No.7 1997年7月(Natural Science)J uly 1997不同品种淀粉的分子量分布研究3黄立新 高群玉 杨宜功(华南理工大学碳水化合物研究室 广州 510641)摘 要 本文用凝胶渗透色谱法测定了谷类、薯类、豆类等14个不同品种淀粉的分子量分布。
研究结果表明不同品种淀粉的分子量分布差别很大,分散度都较高。
即使不同来源的同种淀粉样品,它们重均分子量虽很接近,但其分子量分布和分散度差异也很大。
在各类淀粉中以块茎类淀粉的分子量最大。
研究有助于了解淀粉的分子特性及指导生产应用。
关键词 淀粉;分子量分布;凝胶渗透色谱;分散度中图资料分类号 TS201.23淀粉是植物经光合作用生成的多聚葡萄糖的天然高分子化合物,其葡萄糖聚合度的大小和分布与植物的种类、生长及成熟状况有关[1],直接影响淀粉的粘度、流变特性、渗透压、凝沉性和糊化性能等等物理化学性质,影响着淀粉的深加工及用途。
中国的淀粉资源丰富,品种齐全。
如谷类淀粉有玉米淀粉、小麦淀粉、稻米淀粉等;薯类淀粉有木薯淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉等;豆类淀粉则有绿豆淀粉、豌豆淀粉、红豆淀粉、眉豆淀粉等;另外还有果蔬类的藕淀粉、荸荠淀粉等等。
它们表现出不同的物化性质,被用于加工成变性淀粉、淀粉糖、粉丝等产品。
国内外对不同品种淀粉的分子量分布尚缺乏较系统的研究。
测定分子量分布的方法有物理法和化学法,其中以凝胶渗透色谱法(GPC)最快速、准确,能提供较多的信息。
本文收集了14个品种的国内淀粉,用GPC法进行较系统的研究,弄清其相应分子量分布规律,为阐明淀粉的物化特性提供理论依据,也为淀粉深加工及扩大应用领域打下良好基础。
1 仪器、材料和方法1.1 仪器和操作条件高效液相色谱仪(美国Waters公司);色谱柱:Ultrahydrogel Linear<15mm×390mm;流动相:DMSO∶H2O=1∶4(V/V);柱温:60℃;流速:0.2ml/min;401型示差折光检测器和M730型数据处理器。
淀粉结构及相关性质综述
淀粉结构及相关性质综述摘要:淀粉是高等植物中常见的组分，是碳水化合物储藏的主要形式.淀粉在生活、生产中都具有广泛应用，淀粉的深层研究对人们的生活和新产品的研制都有重要意义。
本文介绍了淀粉的相关知识，包括淀粉的结构与性质、阳离子淀粉、淀粉酶及淀粉的酸解等，并对淀粉的发展进行了展望.关键词：结构性质阳离子淀粉酸解淀粉酶一．淀粉的结构及物理化学性质1.淀粉的分子结构淀粉是葡萄糖的高聚体，在餐饮业又称芡粉，通式是(C6H10O5)n,水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是（C12H22O11)，完全水解后得到葡萄糖，化学式是（C6H12O6 ）.淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物，如蛋白质、脂肪、无机盐等，其中除脂肪酸被直链淀粉分子吸附，磷酸与支链淀粉分子呈酯化结合之外，其他物质都是混杂在一起.淀粉分子是由许多α―D―吡喃葡萄糖基单元通过糖苷键连接而成的高分子化合物。
淀粉的基本组成单位是α―D―吡喃葡萄糖(稳定的椅式构象）。
淀粉有直链淀粉和支链淀粉之分,另外在许多淀粉中还存在第三种成分,即中间级分——-轻度支化的直链淀粉.1.1直链淀粉1。
1.1直链淀粉的分子结构及聚合度一般的研究认为直链淀粉是一种线形多聚物,都是由α―D―吡喃葡萄糖通过α―D―1,4糖苷键连接而成的链状分子，呈右手螺旋结构，每六个葡萄糖单位组成螺旋的一个节距，在螺旋内部只含氢原子，是亲油的，羟基位于螺旋外侧。
螺旋上重复单元之间的距离为10.6×10﹣¹º，每个α―D―吡喃葡萄糖基环呈椅式构象。
直链淀粉没有一定大小，不同来源的直链淀粉差别很大.一般文献报道,禾谷类直链淀粉的DP为300～1200，平均800；薯类直链淀粉的DP为1000~6000，平均3000。
1。
1。
2直链淀粉与碘和脂肪酸的反应呈螺旋状态的直链淀粉分子能够吸附碘形成螺旋包合物，从而使淀粉遇碘显蓝色.吸附碘的颜色反应与直链分子大小有关，聚合度12以下的短链遇碘不显色；聚合度12～15呈棕色；聚合度20～30呈红色;聚合度35~40呈紫色；聚合度45以上呈蓝色。
PE中淀粉含量的固态核磁共振及傅立叶转换红外线光谱法无损定量分析
PE中淀粉含量的固态核磁共振及傅立叶转换红外线光谱法无
损定量分析
吴立丽;侯哲
【期刊名称】《塑料包装》
【年(卷),期】2001(011)002
【摘要】用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和碳-13原子固态核磁共振波谱仪定量(非破坏性)测定一系列淀粉PE样品中的淀粉含量(添加量约为总重量的3～6%),两种方法获取数据时间(包括样品制备和仪器分析)都只有几分钟.现在PE中淀粉含量的方法依靠湿化学方法(重量分析或酶分析法).我们推荐的方法与传统方法相比有几大优点:实验强度小,不需使用化学试剂,相对地不受样品基质改变的影响,测定快速.【总页数】7页(P51-57)
【作者】吴立丽;侯哲
【作者单位】天津丹海股份有限公司;天津丹海股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB48
【相关文献】
1.红外光谱法检测PP／PE复合体系中PE含量 [J], 邱玉超;刘聪;苏绍峰;徐东军
2.傅立叶转换核磁共振在分析并用胶中的应用—炭黑填充的天然橡胶与顺… [J], Brow.,PS;杨军
3.容量法测定PE—淀粉薄膜中淀粉的含量 [J], 唐汉民
4.铁氰化钾法测定PE—淀粉薄膜中淀粉含量 [J], 唐汉民;梁兴泉
5.近红外透射光谱法快速无损定量分析甲磺酸加替沙星注射液中的主成分 [J], 孙美玲;相秉仁
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核磁共振信号与样品浓度关系的实验研究
高师理科学刊 Journal of Science of Teachers′College and University
文章编号：1007-9831（2021）06-0050-03
Vol. 41 No.6 Jun. 2021
核磁共振信号与样品浓度关系的实验研究
2 实验结果与分析
实验观测结果见表 1．表 1 中记录的实验数据是从基本具备核磁共振信号的波形开始，确定信号幅度 变小且波形变差后终止，共振信号不好的部分未予列出．
表 1 实验数据 1
项目
溶液浓度（%） 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
Experimental study of the relationship between NMR signal and sample concentrationLFra bibliotekU Xianguo
（School of Science，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）
收稿日期：2020-12-18 作者简介：刘宪国（1965-），男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，从事基础物理及物理实验研究．E-mail：wlxlxg@
第6期
刘宪国：核磁共振信号与样品浓度关系的实验研究
51
在核磁共振实验中，“水”样品是最常用的，也是最重要的．但纯水中氢核的弛豫时间较长，会发生 饱和效应，使共振信号变弱甚至观察不到．一般资料中介绍的改进方法是在水中掺入少量的顺磁物质（如 CuSO4 等），可缩短水中氢核的弛豫时间，减轻饱和效应，以增强核磁共振信号．为确定共振信号随溶液 浓度的变化是否有关系、影响规律如何，对实验中常用的硫酸铜水溶液样品，选取不同浓度，进行了多次 反复实验，以期找到共振信号最强、波形最好时的最佳样品浓度． 1.2 实验仪器与方法 1.2.1 实验仪器 实验采用 FD-CNMR-I 型核磁共振教学仪． 1.2.2 实验方法 实验首先在较大的范围内选取样品浓度，浓度变化也略大，即粗测．目的是确定共振信 号最强，同时波形也最好时样品浓度的区间．具体地，是使用硫酸铜晶体（分析纯）和纯净水，定量配制 浓度（溶质质量分数）在 0.1% ~5.0% 之间的若干种 CuSO4 水溶液作为样品，观测溶液浓度和相应的信号 幅度与尾波数（相同条件下取 2 次测量结果的平均值）.
不同种类淀粉在微波辐射下性质的差异性研究
不同种类淀粉在微波辐射下性质的差异性研究姜倩倩;田耀旗;金征宇【摘要】采用马铃薯淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉3种不同类型的淀粉,研究其在微波物理辐射下产生的差异性性质,并分析结果产生的原因.试验结果表明,3种淀粉所含直链淀粉量不同,含量由高到低顺序是绿豆淀粉>玉米淀粉>马铃薯淀粉.3种淀粉糊化后的凝胶水分含量和凝胶强度不同,水分含量由高到低顺序是马铃薯淀粉>玉米淀粉>绿豆淀粉,凝胶强度由高到低顺序是绿豆淀粉>玉米淀粉>马铃薯淀粉,且绿豆淀粉的回生度最高.与普通加热相比,微波加热糊化的淀粉凝胶水分含量稍高,并且在相同的储存时间下回生度较小.通过试验结果可知,微波加热下3种淀粉糊化性质及回生性质的差异性与其直链淀粉的含量不同和凝胶水分含量不同有关系.【期刊名称】《食品研究与开发》【年(卷),期】2019(040)013【总页数】5页(P74-78)【关键词】玉米淀粉;马铃薯淀粉;绿豆淀粉;微波辐射;直链淀粉;水分含量【作者】姜倩倩;田耀旗;金征宇【作者单位】烟台大学文经学院,山东烟台264000;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文随着低碳环保加工技术的发展，微波辐射技术在食品工业的应用日趋广泛，但是目前以水为载体的微波加热行为主要侧重于干燥、漂烫和灭菌[1-5]，而以加热熟化为主旨的微波加工技术鲜有推广。
淀粉是具有丰富来源的可再生性资源，也是人类食物的重要来源。
目前微波技术主要应用于淀粉改性方面，与干热处理、湿热处理相比，微波处理更加方便、快捷且效果显著[6-12]。
近年来随着淀粉工业的发展，淀粉的应用范围不断扩大，对淀粉加工品质的要求也越来越高[13-20]，所以对淀粉的加热技术和机理以及加工品质的研究显得极为重要。
此外，在微波加工过程中，水分的响应形式与传统加热不同，但未见针对微波加热下淀粉种类及组成的影响研究及水分影响的机理综合研究。
淀粉研究中的波谱分析
淀粉研究中的波谱分析淀粉是植物主要的能量贮藏物质，也是重要的食品来源和工业原料。
植物淀粉以半晶态的颗粒形式存在于自然界，包含结晶区和无定形区2种结构成分，主要由直链淀粉和支链淀粉组成。
淀粉分子中的直链淀粉和支链淀粉中的短链部分形成了双螺旋结构，又称为短程有序结构(short-range ordered structure)，这些双螺旋分子链通过分子间的相互作用力以一定的空间点阵在淀粉颗粒的某些区域形成不同的多晶形，即晶体，又称为长程有序结构(long-range ordered structure)。
依据粉末X-射线衍射波谱，可将淀粉结晶结构分为A-型、B-型和C-型3 种类型，其中A-型晶体主要存在于禾谷类作物种子中，B-型晶体主要存在于植物块茎中和高直链作物种子中，C-型晶体由A-型晶体和B-型晶体共同组成，主要存在于豆类作物种子和薯蓣类根状茎中。
淀粉结构和性质研究的传统方法包括X-射线衍射( x-ray diffraction, XRD) 、扫描电子显微镜( scanning electron microscope, SEM) 、差示扫描量热法( differential scanning calorimetry, DSC)等，随着淀粉科学研究的深入，傅里叶红外变换光谱( fourier transforminfrared, FTIR ) 、核磁共振( nuclear magnetic resonance, NMR) 、紫外-可见光谱( ultraviolet-visible spectrum, UV /Vis)这些波谱分析技术在淀粉的颗粒结构、老化、糊化、变性分析等方面的应用日益广泛。
FTIR主要用于分析淀粉经过处理后结晶区、无定形区以及化学键的变化；NMR主要用于研究淀粉经过处理后结晶类型和双螺旋结构的变化及变性后取代度(DS)的测定和糊化程度的测定；UV /Vis可用于分析淀粉经过处理后直链淀粉含量的变化。
核磁共振及其成像技术对抗性淀粉特性的研究的开题报告
核磁共振及其成像技术对抗性淀粉特性的研究的开题报告一、研究背景及意义抗性淀粉是近年来受到广泛关注的一种重要的膳食纤维，在人体健康维护方面具有很高的价值。
然而，抗性淀粉在食品中的含量比较低，且其性质和结构与普通淀粉存在差异，从而给其研究带来一定的难度。
核磁共振（NMR）和核磁共振成像（MRI）技术是一种高效、无创、无放射性的方法，可用于研究食品材料的成分、结构和性质。
随着技术的发展，NMR和MRI在食品研究领域也得到了广泛应用。
因此，将NMR和MRI技术应用于抗性淀粉的研究，将有助于更深入地了解抗性淀粉的特性和作用机理。
二、研究内容及方案1. 抗性淀粉的提取与纯化从不同来源的食品材料中提取并纯化抗性淀粉，并进行理化性质分析，确定抗性淀粉的纯度和结晶度。
2. 抗性淀粉的核磁共振分析利用NMR技术对抗性淀粉的基本结构和化学键进行表征和分析，包括核磁共振谱、弛豫时间等信息提取。
3. 抗性淀粉的核磁共振成像利用MRI技术对抗性淀粉在模型食品系统中的分布和结构进行成像研究，探究不同因素对其成像特征的影响。
4. 抗性淀粉的生理功能评价结合核磁共振分析结果和生理功能评价数据，探究不同来源、结构和形态的抗性淀粉对人体健康的影响机制。
三、研究预期成果及应用前景通过NMR和MRI技术对抗性淀粉进行研究，预计可以获得以下成果：1. 了解抗性淀粉的主要结构成分和化学键特征。
2. 研究抗性淀粉在模型食品系统中的形态和分布特征。
3. 探究不同来源、结构和形态的抗性淀粉对人体健康的影响机制。
研究成果可为食品工业生产、健康食品研发、营养保健品开发提供参考，具有一定的实际应用前景。
核磁共振技术研究普通玉米淀粉与玉米抗性淀粉对肉糜持水性的影响
核磁共振技术研究普通玉米淀粉与玉米抗性淀粉对肉糜持水性的影响成昕;张锦胜;钱菲;刘玉环;彭红;阮榕生;赵琴琴;王兆龙【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2011(000)007【摘要】将玉米抗性淀粉、普通玉米淀粉按不同比例添加于猪肉肉糜中,利用磁共振技术研究肉糜中水分状态及含量的变化.结果表明:玉米抗性淀粉与普通玉米淀粉均能提高猪肉肉糜的保水性能.当抗性淀粉的添加量为4%时,肉糜保水性最强,而玉米淀粉的最佳添加量为6%,且添加4%玉米抗性淀粉的肉糜其保水性较添加6%普通玉米淀粉的要好.【总页数】4页(P21-24)【作者】成昕;张锦胜;钱菲;刘玉环;彭红;阮榕生;赵琴琴;王兆龙【作者单位】南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047;南昌大学,食品科学与技术国家重点实验室,生物质转化教育部工程研究中心,江西,南昌,330047【正文语种】中文【中图分类】TS231【相关文献】1.核磁共振技术研究玉米抗性淀粉对香肠品质的影响 [J], 王兆龙;张锦胜;钱菲;刘玉环;彭红;阮榕生;赵琴琴;成昕2.核磁共振及其成像技术研究抗性淀粉和普通淀粉体外消化的影响 [J], 张锦胜;金志强;刘玉环;林向阳;阮榕生;钱菲3.核磁共振技术研究抗性淀粉对面团玻璃态转变温度的影响 [J], 赵琴琴;金志强;张锦胜;刘玉环;林向阳;阮榕生;钱菲;王娜4.核磁共振技术研究淀粉及其抗性淀粉中水分的流动性 [J], 王娜;张锦胜;金志强;刘玉环;林向阳;钱菲;赵琴琴;阮榕生5.微波处理对普通玉米淀粉和蜡质玉米淀粉理化性质的影响 [J], 王雨生;秦福敏;陈海华;赵阳;闫盼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
淀粉种类的固体核磁共振研究_孙万赋
淀粉种类的固体核磁共振研究孙万赋1*, 陈媛2( 1 .新疆大学理化测试中心, 新疆乌鲁木齐 830046；2 .新疆大学化学化工学院 )本文用固体核磁共振波谱法(13C CP/MAS)在烘干和不烘干两种条件下，测定了谷类、豆类、块茎类等9个不同品种淀粉，对各类淀粉的谱图进行了比较，归纳了峰形变化和化学位移归属。
结果表明各种淀粉样品烘干前后谱图峰形或化学位移略有差别，其中烘干的淀粉样品中C-1的化学位移略有不同，而未烘干的淀粉样品谱峰形状略有不同。
并根据峰形和化学位移差别对未知样和混合样进行了鉴定。
关键词13C CP/MAS；淀粉通过固体核磁共振谱图分析，淀粉在含水率在10%左右时，烘干前与烘干后的谱图基本相同，但峰形和化学位移仍有微小差别，可据此鉴别淀粉种类。
未烘干的3种类型淀粉，A型块茎类、B型豆类、C型谷类，各种类型的淀粉峰形上略有差异。
对于δC在92-108的C-1区域，其中A型块茎类：在C-1区域强峰左侧δC 100-103处谱线坡度变缓有弯曲，δC 92-98处有一小峰；B型豆类：C-1区域δC 98-104峰顶处有尖锐小突起峰，δC 92-98处信号不很明显；C型谷类：C-1区域δC 98-103处谱峰顶部较宽，并有多个小突起峰，其中中间小突起峰略高，δC 92-98处信号不很明显。
从化学位移上来看，A 型块茎类C-1化学位移偏大，B型豆类居中，C型谷类的最小。
全部未烘干淀粉样品的谱峰堆图见图26。
正确鉴定了18号未知样品为玉米淀粉，见图1中最下方谱峰图。
δc图1 未烘干淀粉样品13C CP/MAS堆图对已烘干的12种淀粉样品进行测试，其峰形区别不大，据其成分和归属，分为3类，A＇型块茎类(样品14号、15号、16号、17号)、B＇型豆类(样品12号、13号)、C＇型谷类(样品9号、10号、11号)。
对于A＇型块茎类淀粉来说，其C-1信号峰化学位移最大，出现在δC 100.742-101.131处；B＇型豆类C-1的信号峰化学位移居中，出现在δC 100.434-100.548；C＇型谷类淀粉，其C-1化学位移最小出现在δC 100.135-100.243处。
核磁共振技术诊断癌症的应用研究
核磁共振技术诊断癌症的应用研究
孙万赋;刘师莲
【期刊名称】《新疆大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1995(012)004
【摘要】本文采用同核预饱和法与冷冻干燥法，首次在８０ＭＨｚ核磁共振波谱仪上，测定了１７５份正常人、良性肿瘤病人、恶性肿瘤病人血清或血浆的氢谱，比较了三组样品氢谱中脂蛋白脂类物质甲基和次甲基平均线宽的差别，可将恶性肿瘤基它二组相区别。
此方法要可能成为诊断癌症的重要方法。
【总页数】5页(P47-50,61)
【作者】孙万赋;刘师莲
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】R730.4
【相关文献】
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3.核磁共振成像技术诊断膝关节前交叉韧带断裂的应用研究 [J], 伍小勇;徐红
4.核磁共振成像技术诊断膝关节前交叉韧带断裂的应用研究 [J], 伍小勇;徐红
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应用磁共振技术研究生物材料的进展及展望
应用磁共振技术研究生物材料的进展及展望
王林;王珂
【期刊名称】《牡丹江师范学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】1994(000)002
【总页数】3页(P18-20)
【作者】王林;王珂
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】Q6－33
【相关文献】
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淀粉种类的固体核磁共振研究
孙万赋1*, 陈媛2
( 1 .新疆大学理化测试中心, 新疆乌鲁木齐 830046；2 .新疆大学化学化工学院 )
本文用固体核磁共振波谱法(13C CP/MAS)在烘干和不烘干两种条件下，测定了谷类、豆类、块茎类等9个不同品种淀粉，对各类淀粉的谱图进行了比较，归纳了峰形变化和化学位移归属。
结果表明各种淀粉样品烘干前后谱图峰形或化学位移略有差别，其中烘干的淀粉样品中C-1的化学位移略有不同，而未烘干的淀粉样品谱峰形状略有不同。
并根据峰形和化学位移差别对未知样和混合样进行了鉴定。
关键词13C CP/MAS；淀粉
通过固体核磁共振谱图分析，淀粉在含水率在10%左右时，烘干前与烘干后的谱图基本相同，但峰形和化学位移仍有微小差别，可据此鉴别淀粉种类。
未烘干的3种类型淀粉，A型块茎类、B型豆类、C型谷类，各种类型的淀粉峰形上略有差异。
对于δC在92-108的C-1区域，其中A型块茎类：在C-1区域强峰左侧δC 100-103处谱线坡度变缓有弯曲，δC 92-98处有一小峰；B型豆类：C-1区域δC 98-104峰顶处有尖锐小突起峰，δC 92-98处信号不很明显；C型谷类：C-1区域δC 98-103处谱峰顶部较宽，并有多个小突起峰，其中中间小突起峰略高，δC 92-98处信号不很明显。
从化学位移上来看，A 型块茎类C-1化学位移偏大，B型豆类居中，C型谷类的最小。
全部未烘干淀粉样品的谱峰堆图见图26。
正确鉴定了18号未知样品为玉米淀粉，见图1中最下方谱峰图。
δc
图1 未烘干淀粉样品13C CP/MAS堆图
对已烘干的12种淀粉样品进行测试，其峰形区别不大，据其成分和归属，分为3类，A＇型块茎类(样品14号、15号、16号、17号)、B＇型豆类(样品12号、13号)、C＇型谷类(样品9号、10号、11号)。
对于A＇型块茎类淀粉来说，其C-1信号峰化学位移最大，出现在δC 100.742-101.131处；B＇型豆类C-1的信号峰化学位移居中，出现在δC 100.434-100.548；C＇型谷类淀粉，其C-1化学位移最小出现在δC 100.135-100.243处。
C-4，C-2、C-3、C-5，C-6间的区别不大。
由此判断三种混合淀粉，19号样品中红薯淀粉占主要成分，20号样品不易区分，21号样品中土豆淀粉占主要成分（如图2）。
δc
图2 烘干的淀粉样品13C CP/MAS堆图
综上所述，固体核磁共振技术可以直接测定淀粉样品，根据峰形和化学位移综合分析来鉴定淀粉种类，并对鉴定混合淀粉成分具有一定作用。
STUDY ON IDENTIFICATION OF STARCH BY SOLID
NMR TECHNOLOGY
SUN Wan-fu1* ,CHEN Yuan2
(1.The Center of Analysis and Measurement,Xinjiang University,Urumqi 830046,China;
2.College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University)
In this paper , 9 kinds of starches extracted from grains, beans, tubers on conditions of drying and non-drying were determined by solid state 13C CP/MAS NMR technology.Then compared spectrum of them,summarized the changing rules of peak shape and come to a disicion about the belongs of chemical shift.The results indicated that the peak shape and chemical shift have a little bit different in this two cases.The chemical shift of C-1 in drying starch and the peak shape of C-1 in non-drying starch were both showed slightly difference.According to the changes of peak shape and chemical shift, some unknow samples and three mixed samples were identified.
References:
[1] 吴磊，何小维，黄强，高群玉. 食品工业科技, 2008, 29(4): 317-320.
[2] Norman W H, Tao L. Carbohydrate Polymers, 1998, 36(4): 285-292.
*Corresponding author: Sun Wanfu , E-mail: sunwf@。