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二维相关光谱法及其在蛋白类物质分析中的研究进展 被引量：3
1
作者 李晨曦 孙泽宇 +4 位作者 赵瑜 尹利辉 陈文亮 刘蓉 徐可欣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1993-2001,共9页
二维相关光谱法是将特定形式的微扰作用于样品,通过测定一系列扰动作用下的动态光谱,结合数学相关分析,获取与样品中分子结构及作用力相关的二维相关谱特征。该方法主要基于分子振动光谱,将一维光谱扩展到二维空间,能有效提高光谱分辨率... 二维相关光谱法是将特定形式的微扰作用于样品,通过测定一系列扰动作用下的动态光谱,结合数学相关分析,获取与样品中分子结构及作用力相关的二维相关谱特征。该方法主要基于分子振动光谱,将一维光谱扩展到二维空间,能有效提高光谱分辨率,从而识别原始光谱中重叠的分子振动变化特征,为研究分子内及分子间的化学键变化提供依据,在生物医学、药学、食品科学、环境科学以及高分子材料等领域应用广泛。自1986年Noda提出广义二维相关算法以来,二维相关光谱衍生出了投影二维相关、串联二维相关、基于模型的二维相关、异质谱二维相关、移动窗口二维相关等算法。随着近年来生物技术的迅速发展,多肽、蛋白质、酶等蛋白类物质由于参与人体重要生理化学反应过程,对其结构(尤其是高级构象)的分析是研究蛋白类物质质量及疗效的关键。二维相关光谱方法为生物医药中蛋白类物质结构研究提供了快速、无损的定性定量分析方法,可分析蛋白质类物质高级结构中的细微变化,为生物大分子药物机制机理研究提供有力的支撑。综述了二维相关光谱技术的基本原理、谱图解析方法和技术进展,以及其在蛋白类物质分析中的应用方向和前景,为相关领域研究人员应用二维相关光谱法开展蛋白类物质的结构和分子间相互作用等研究提供参考。 展开更多
关键词 二维相关光谱法 蛋白类物质高级构象 生物大分子药物 红外光谱法 拉曼光谱法 近红外光谱法
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二维相关吸收光谱法研究多壁碳纳米管与腐植酸吸光组分间非均相吸附行为 被引量：2
2
作者 杨承虎 刘洋之 +3 位作者 孙秀梅 刘琴 李铁军 郭远明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3334-3340,共7页
溶解性有机质(DOM)是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物,不仅可影响污染物归趋及生物有效性,且DOM自身属于消毒副产物(DBPs)前驱体。为此,如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。以商品化腐植酸(HA... 溶解性有机质(DOM)是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物,不仅可影响污染物归趋及生物有效性,且DOM自身属于消毒副产物(DBPs)前驱体。为此,如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。以商品化腐植酸(HA)为DOM典型代表物质,利用紫外可见吸收光谱结合二维相关光谱法(2D-COS)从动力学、吸附等温线及热力学等角度研究了原始多壁碳纳米管(MWCNT)、羟基化MWCNT及羧基化MWCNT与HA吸光组分间吸附行为。2D-COS提高了HA一维吸收光谱分辨率,经二维相关吸收光谱图分析显示3种MWCNTs对HA吸光组分的吸附变化顺序均为275nm→400nm,表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附行为。动力学结果显示MWCNTs与275nm处HA吸光组分间吸附速率高于MWCNTs与400nm处HA吸光组分间吸附速率,表明275nm处HA吸光组分可优先吸附至三种MWCNTs上。在25和35℃条件下,MWNCTs与HA吸光组分间吸附等温线表现为非线性,且Freundlich模型拟合决定系数R2大于Langmuir模型拟合决定系数,表明Freundlich吸附等温模型比Langmuir吸附等温模型更有利于描述MWCNTs与HA吸光组分间吸附等温线。275nm处HA吸光组分的饱和吸附容量(qmax)及相同给定平衡浓度下单点吸附系数Kd高于400nm处HA吸光组分,进一步表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附。此外,当给定平衡浓度(ce=0.5cm-1和ce=1.5cm-1)越低,MWCNTs与HA吸光组分间结合能力越大,即HA吸光组分浓度较低时更易与MWCNTs上高能吸附位点相结合。相同平衡浓度下MWCNTs与特定HA吸光组分间吸附能力顺序表现为MWCNT8> MWCNT8-OH>MWCNT8-COOH,表明功能化基团可影响MWCNTs与HA吸光组分间吸附特性。另外,相同条件下单点吸附系数Kd与MWCNTs比表面积间无显著相关性(p>0.05),表明比表面积不是造成MWCNTs与特定HA吸光组分间结合能力差异的主要因素;Kd与MWCNTs中孔孔隙度间呈显著正相关(p<0.05)而与微孔孔隙度间无显著相关性(p>0.05),这主要是由于HA吸光组分可进入MWCNTs中孔而难以通过MWCNTs微孔。最后热力学分析结果显示Gibbs自由能变(ΔG0)<0、焓变(ΔH0)>0和熵变(ΔS0)>0,表明MWCNTs吸附HA吸光组分的过程为吸热反应,可自发进行,升温可促进MWCNTs对HA吸光组分的吸附,且吸附过程中固液界面的无序性增加。相同温度及吸光组分下,MWCNT8的ΔG0值小于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH,进一步表明MWCNT8与特定HA吸光组分结合能力强于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH。证明了2D-COS可识别HA中具有不同吸附行为的吸光组分,二维相关吸收光谱技术可作为研究MWCNTs与DOM间非均相吸附行为的有效工具。同时,有助于更好地理解MWCNTs与DOM间相互作用特性及机理,不仅可为水环境中DOM去除研究提供基础数据及新的研究思路,且有利于更好地预测自然环境中MWCNTs及DOM迁移传输及环境归趋。 展开更多
关键词 腐植酸 多壁碳纳米管 吸收光谱 二维相关光谱法 吸附
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利用粘度法和二维红外相关光谱法研究胶原/羟丙甲基纤维素共混物的相互作用 被引量：6
3
作者 丁翠翠 田荟琳 李国英 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期992-996,共5页
采用粘度法和二维红外相关光谱法对胶原/羟丙甲基纤维素共混体系的相容性及相互作用进行了研究。粘度法测定结果表明,羟丙甲基纤维素含量<30%时共混体系相容,超过50%则不相容。二维红外相关光谱法的分析结果表明,当羟丙甲基纤维素含... 采用粘度法和二维红外相关光谱法对胶原/羟丙甲基纤维素共混体系的相容性及相互作用进行了研究。粘度法测定结果表明,羟丙甲基纤维素含量<30%时共混体系相容,超过50%则不相容。二维红外相关光谱法的分析结果表明,当羟丙甲基纤维素含量<30%时,归属于羟丙甲基纤维素的C—O(H)伸缩振动峰1061cm-1与归属于胶原酰胺带的CO对称伸缩振动峰1660cm-1、N—H摇摆振动峰1553cm-1和N—H面内变形振动峰1238cm-1之间存在同步负交叉峰,表明胶原和羟丙甲基纤维素之间存在氢键作用;而当羟丙甲基纤维素含量>30%时,同步图中负交叉峰强度减小的同时同步峰1061cm-1的强度明显变大,表明此时羟丙甲基纤维素与胶原之间的氢键作用变弱,羟丙甲基纤维素更倾向于在自身分子之间形成氢键。 展开更多
关键词 胶原 羟丙甲基纤维素 相容性 二维红外相关光谱法 相互作用
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二维红外相关光谱法研究温度对交联胶原结构的影响 被引量：3
4
作者 陈以会 田荟琳 +1 位作者 李季衡 李国英 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1500-1506,共7页
采用傅里叶红外光谱和二维相关分析研究了改性前后胶原在升温(25～115℃)过程中结构的变化。结果显示,改性前后胶原的特征吸收峰强度降低,峰值向低波数移动,其中酰胺II带的变化最明显,降低了～10cm-1,表明维系胶原三股螺旋结构稳定的氢... 采用傅里叶红外光谱和二维相关分析研究了改性前后胶原在升温(25～115℃)过程中结构的变化。结果显示,改性前后胶原的特征吸收峰强度降低,峰值向低波数移动,其中酰胺II带的变化最明显,降低了～10cm-1,表明维系胶原三股螺旋结构稳定的氢键被破坏,结构发生改变。在1 515cm-1处自相关峰强度最强,说明温度对酰胺II带的影响最大。与未改性胶原相比,改性胶原的相关程度更弱,表明改性胶原结构受温度影响要小,交联提高了胶原的热稳定性;改性后胶原结构变化的顺序也不一样。由此可见,二维红外相关分析法能提供由温度引起的胶原结构动态变化的微观信息,对进一步研究改性胶原结构和功能之间的关系有一定的意义。 展开更多
关键词 交联胶原 二维红外相关光谱法 构象变化
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利用二维红外相关光谱研究胶原/透明质酸共混物的相互作用 被引量：12
5
作者 谭擎天 田振华 李国英 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期970-974,共5页
以胶原/透明质酸共混物中透明质酸的含量为外扰,利用二维红外相关光谱法研究了胶原/透明质酸共混物的构象变化及它们之间的相互作用。研究发现,1 694,1 524与1 241 cm-1归属于胶原酰胺带的C=O对称伸缩振动、N—H摇摆与N—H面内变形振动... 以胶原/透明质酸共混物中透明质酸的含量为外扰,利用二维红外相关光谱法研究了胶原/透明质酸共混物的构象变化及它们之间的相互作用。研究发现,1 694,1 524与1 241 cm-1归属于胶原酰胺带的C=O对称伸缩振动、N—H摇摆与N—H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随着透明质酸组分的增加,胶原的链段构象发生了变化。当胶原/透明质酸共混体系中透明质酸含量由0增至50%时,1 045cm-1归属于透明质酸的C—OH伸缩振动峰与1 694 cm-1归属于胶原C=O对称伸缩振动峰存在同步负交叉峰,表明透明质酸的O—H与胶原分子的C=O之间形成了氢键;当透明质酸含量从50%增至90%时,1 045 cm-1的同步峰几乎消失,而在Φ(1 694,1 524),Φ(1 694,1 241),Φ(1 524,1 241)出现的正交叉峰反而增强,说明透明质酸的O—H不再与胶原形成氢键,而是透明质酸的C=O与胶原分子的N—H之间形成氢键,致使胶原构象发生了变化。 展开更多
关键词 二维红外相关光谱法 胶原 透明质酸 构象变化 相互作用
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硒处理下紫云英二维红外相关光谱与主成分分析 被引量：2
6
作者 袁菊红 胡绵好 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期157-167,共11页
利用傅里叶变换红外光谱、二维红外相关光谱法和主成分分析方法研究不同硒处理（0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0 mg·L-1）对紫云英地上和地下部物质成分变化的影响,探讨不同浓度硒处理下紫云英化学成分的光谱学差异及微观... 利用傅里叶变换红外光谱、二维红外相关光谱法和主成分分析方法研究不同硒处理（0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0 mg·L-1）对紫云英地上和地下部物质成分变化的影响,探讨不同浓度硒处理下紫云英化学成分的光谱学差异及微观动力学变化。结果表明：紫云英地上和地下部吸收峰峰形基本没有变化,但吸光度变化较大,说明不同浓度硒对紫云英化学成分改变较小,但对其含量改变较大;紫云英地下部─OH、C─OH和CO基团和地上部CO、─OH和─COO基团吸收峰位移变化明显,说明不同浓度硒处理对这些基团有明显影响,它们可与硒的吸收、络合和运输密切相关;紫云英在890~1 750 cm-1区域内基团之间有很强的协同作用或强烈的相互作用,其二维红外相关光谱图差异明显,这表明二维红外相关分析能提供更丰富的结构信息,提高图谱的分辨率,并能捕捉到浓度变化过程中物质体系和分子结构的动态变化,为重金属胁迫下植物耐性机制研究提供有效方法。 展开更多
关键词 硒处理 紫云英 傅里叶变换红外光谱 二维红外相关光谱法 主成分分析
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基于校正光谱序列融合的小麦腥黑穗病籽粒分类方法 被引量：3
7
作者 梁琨 宋金鹏 +3 位作者 张驰 梅秀明 陈赵越 张靖笛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期263-272,共10页
针对小麦腥黑穗病轻度患病籽粒易与健康籽粒混淆,人工识别难度大的问题,将校正光谱序列融合技术与深度学习模型相结合,实现小麦腥黑穗病籽粒快速、精准分类。以健康、轻度患病、重度患病各300粒小麦籽粒的高光谱数据为样本,通过多元散... 针对小麦腥黑穗病轻度患病籽粒易与健康籽粒混淆,人工识别难度大的问题,将校正光谱序列融合技术与深度学习模型相结合,实现小麦腥黑穗病籽粒快速、精准分类。以健康、轻度患病、重度患病各300粒小麦籽粒的高光谱数据为样本,通过多元散射校正算法(MSC)和标准正态变换算法(SNV)对原始光谱进行预处理,并利用二维相关光谱法(2D-COS)分析SNV与MSC算法处理后的光谱之间的互补性。使用校正光谱序列融合技术将原始光谱、SNV预处理光谱与MSC预处理光谱三者进行融合得到序列融合光谱,以充分利用不同光谱预处理数据间的互补信息。最终,利用序列融合光谱数据建立基于ResNet 50算法的小麦腥黑病分类模型。试验结果表明,序列融合光谱ResNet 50模型总体准确率最高为93.89%,F1值为93.87%,分类性能优于单一预处理光谱建立的ResNet 50模型。为进一步评估模型分类效果,使用序列融合光谱分别建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、支持向量机(SVM)以及集成学习算法模型随机森林(RF)与极端梯度提升树(XGBoost)模型,并进行对比,结果显示:SVM、PLS-DA、RF与XGBoost总体准确率分别为81.67%、84.44%、89.44%与90.55%,F1值分别为81.59%、84.04%、89.49%与90.59%,ResNet 50总体准确率与F1值优于传统光谱分析模型。因此,本研究表明校正光谱序列融合技术结合深度学习模型,能够实现对不同患病程度腥黑穗病籽粒的有效分类。 展开更多
关键词 小麦腥黑穗病 籽粒分类 校正光谱序列融合 二维相关光谱法 深度学习
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采用二维红外技术研究交联对碱溶胶原结构的影响 被引量：2
8
作者 陈以会 李国英 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期859-862,867,共5页
以N-羟基琥珀酰亚胺己二酸酯(NHS-AA)为交联剂,交联改性碱溶胶原,采用二维红外相关光谱法研究了交联对胶原二级结构的影响。研究发现,交联未影响胶原红外特征吸收峰的位置,但1672、1554和1241cm-1归属于胶原酰胺I带的CO伸缩振动、酰... 以N-羟基琥珀酰亚胺己二酸酯(NHS-AA)为交联剂,交联改性碱溶胶原,采用二维红外相关光谱法研究了交联对胶原二级结构的影响。研究发现,交联未影响胶原红外特征吸收峰的位置,但1672、1554和1241cm-1归属于胶原酰胺I带的CO伸缩振动、酰胺Ⅱ带的C—N伸缩与N—H弯曲振动和Ⅲ带的N—H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随交联共价键的增加,胶原的链段构象发生了变化。在NHS-AA用量增加的过程中,胶原二级结构变化的顺序为:酰胺Ⅲ带>酰胺Ⅰ带>酰胺Ⅱ带>—CH3>—CH—。由此可见,二维红外相关分析法能提供由交联引起的胶原构象动态变化的微观信息,为进一步研究改性胶原结构与功能之间的关系提供实验依据。 展开更多
关键词 碱溶胶原 交联 二维红外相关光谱法 构象变化
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