红外光谱探究常见污染气体对丝织品结构的影响

摘要：

丝织品是由丝蛋白质组成,高温、高湿及污染物等因素会使其结构发生变化.为了科学地评估博物馆中污染气体对丝织品结构的影响,采取人工模拟实验制备二氧化氮、二氧化硫、乙酸和氨气常见博物馆污染气体环境,利用傅里叶红外光谱(FTIR)从丝蛋白质肽链结构、二级结构等方面探讨4种污染气体对丝织品蛋白质结构的影响.实验结果表明,二氧化氮老化30 h后样品的红外光谱在1382 cm-1波数附近出现甲基对称变角振动吸收峰,而其他气体老化50 d的丝织品仍未产生甲基对称变角振动,说明二氧化氮对丝织品破坏最严重.所有污染气体老化后,样品的红外光谱在975和999 cm-1丝蛋白-Gly-Ala-和-Gly-Gly-肽链(一级)结构特征吸收峰处均有不同程度减弱,但碱性气体氨气较酸性气体减弱更明显.傅里叶红外光谱技术结合酰胺Ⅲ带(1330～1200 cm-1)去卷积和高斯拟合法研究表明,50 d氨老化后仅引起丝蛋白质非结晶区的轻微变化,α-螺旋、无规卷曲、β-折叠含量变化幅度较小,丝蛋白二级结构变化较小.相比而言,酸性气体对丝蛋白二级结构影响更加显著,出现β-折叠相对含量大幅降低、无规卷曲相对含量明显增加,其结晶区遭受严重破坏.在4种气体中,二氧化氮对丝织品二级结构影响最显著,老化30 h后β-折叠相对含量由原始值30.36％降低至18.12％,约降低40％.相应的二氧化氮对丝织品强度破坏最严重,在β-折叠含量降低的同时,材料的力学强度出现了显著降低.利用波数在1700和1640 cm-1红外光谱吸收峰的比值(A1700/1640)和波数在1620和1514 cm-1红外光谱吸收峰的比值(A1620/1514)判断样品的老化方式,实验结果表明二氧化氮、二氧化硫、氨气老化样品的方式主要为氧化老化,而乙酸老化的样品则发生氧化老化和水解老化两种老化方式.随着老化时间的延长,4种气体中二氧化氮老化样品的A1620/1514比值增加最多、氧化最严重.推断与二氧化氮的强氧化性有关,也与二氧化氮使丝织品产生显著的甲基对称变角振动有关.建议博物馆应严格监测和控制二氧化氮气体浓度.该研究为制定合理的丝织品文物存放环境提供科学依据,对丝织品文物的保护具有重要意义.

关键词：傅里叶红外光谱、丝织品、污染气体、结构、老化

所属期刊栏目：39

分类号：O657.33(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目;陕西省重点研发计划

在线出版日期：2020-05-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：3681-3685