華北地區黃豆結構差異性研究

馮茵茵，高佳麗，李 麗，盧文靜，李佳欣，孟 露，沙淑莉，肖 霄

（1.石家莊學院 化工學院，河北 石家莊 050035；2.河北泰斯汀檢測技術服務有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引 言

黃豆含有豐富植物蛋白質，常用來做各種豆制品、榨取豆油、釀造醬油和提取蛋白質。不同產地黃豆的品質不同，但相關結構差異性研究未見報道。中紅外（MIR） 光譜具有方便快捷的優點，且廣泛應用在化合物結構研究領域。

本課題組采用MIR 光譜（包括一維MIR 光譜、二階導數MIR 光譜、四階導數MIR 光譜和去卷積MIR 光譜） 分別開展了不同產地黃豆的結構差異性研究，為黃豆的深加工，提供了有意義的科學借鑒。

1 材料與方法

1.1 材 料

（1） 黃豆，河北省秦皇島市出產。

（2） 黃豆，山西省呂梁市出產。

（3） 黃豆，內蒙古省赤峰市出產。

以上均為市售。

1.2 儀 器

（1） Spectrum 100 型傅里葉中紅外光譜儀，美國PE 公司。

（2） Golden Gate 型ATR-FTIR 變溫附件，英國Specac 公司。

1.3 紅外光譜數據獲得

黃豆紅外光譜實驗以空氣為背景，每次對于信號進行8 次掃描累加。黃豆的一維MIR 光譜、二階導數MIR 光譜、四階導數MIR 光譜和去卷積MIR 光譜數據的獲得采用PE 公司Spectrum v 6.3.5操作軟件。

2 結果與分析

2.1 黃豆的結構研究

2.1.1 黃豆一維MIR 光譜研究

在溫度303 K 條件下，首先采用黃豆一維MIR光譜開展了不同產地黃豆的結構研究，以河北秦皇島黃豆為例。黃豆一維MIR 光譜如圖1 所示。

圖1 黃豆一維MIR 光譜Fig.1 One-dimensional MIR spectrum of soybean

由圖1（a） 可以看出：

（1） 在2 925.46 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆CH2不對稱伸縮振動模式（νasCH2-河北秦皇島-一維）。

（2） 在2 855.06 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆 CH2對稱伸縮振動模式 （νsCH2-河北秦皇島-一維）。

（3） 在1 744.08 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆 C=O 伸縮振動模式 （νC=O-河北秦皇島-一維）；

（4） 在1 633.81 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅰ帶（νamide-Ⅰ-河北秦皇島-一維） 吸收模式。

（5） 在1 535.09 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅱ帶（νamide-Ⅱ-河北秦皇島-一維） 吸收模式。

（6） 在1 047.79 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆C-O 伸縮振動模式（νC-O-河北秦皇島-一維）。

在溫度303K 的條件下，其它產地黃豆的一維MIR 光譜數據見表1。

表1 黃豆的一維MIR 光譜數據Table 1 Data of one-dimensional MIR spectrum of soybean

2.1.2 黃豆二階導數MIR 光譜研究

在溫度為303 K 的條件下，進一步采用二階導數MIR 光譜開展了不同產地黃豆的結構研究，以河北秦皇島黃豆為例。黃豆二階導數MIR 光譜如圖2 所示。

圖2 黃豆二階導數MIR 光譜Fig.2 Second derivative MIR spectrum of soybean

由圖2（a） 可以看出：

（1） 在2 959.20 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆CH3不對稱伸縮振動模式（νasCH3-河北秦皇島黃豆-二階導數）。

（2） 在2 924.76 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆CH2不對稱伸縮振動模式（ν秦皇島黃豆- 二階導數） 吸收模式。asCH2-河北秦皇島黃豆-二階導數）。

（3） 在2 853.87 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆 CH2對稱伸縮振動模式 （νsCH2-河北秦皇島黃豆-二階導數）。

（4） 在1 744.15 cm-1和1 723.92 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆C=O 伸縮振動模式（νC=O-河北秦皇島黃豆-二階導數）。

（5） 在1 653.19 cm-1和1 629.19 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅰ帶（νamide-Ⅰ-河北

（6） 在1 546.17 cm-1、1 535.87 cm-1和1 511.41 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅱ帶（νamide-Ⅱ-河北秦皇島黃豆-二階導數） 吸收模式。

（7） 在1 048.11 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆C-O 伸縮振動模式（νC-O-河北秦皇島黃豆-二階導數）。

在溫度為303K 的條件下，其它產地黃豆的二階導數MIR 光譜數據見表2。

表2 黃豆的二階導數MIR 光譜數據Table 2 Data of second derivative MIR spectrum of soybean

2.1.3 黃豆四階導數MIR 光譜研究

在溫度為303 K 的條件下，采用四階導數MIR光譜開展了不同產地黃豆的結構研究，以河北秦皇島黃豆為例。黃豆四階導數MIR 光譜圖如圖3 所示。

圖3 黃豆四階導數MIR 光譜Fig.3 Fourth derivative MIR spectrum of soybean

由圖3（a） 可以看出：

（1） 在1 750.07 cm-1、1 742.35 cm-1和1 734.33 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆C=O伸縮振動模式（νC=O-河北秦皇島黃豆-四階導數）。

（2） 在1 682.27 cm-1、1 674.41 cm-1、1 667.82 cm-1、1 659.62 cm-1、1 652.04 cm-1、1 644.75 cm-1和1 630.54 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅰ帶（νamide-Ⅰ-河北秦皇島黃豆-四階導數） 吸收模式。

（3） 在1 553.48 cm-1、1 544.40 cm-1、1 536.00 cm-1、1 528.07 cm-1和1 509.47 cm-1頻率處的吸收峰是河北秦皇島黃豆酰胺Ⅱ帶（νamide-Ⅱ-河北秦皇島黃豆- 四階導數） 吸收模式。

在溫度為303 K 的條件下，其它產地黃豆的四階導數MIR 光譜數據見表3。

表3 黃豆的四階導數MIR 光譜數據Table 3 Data of fourth derivative MIR spectrum of soybean

2.1.4 黃豆去卷積MIR 光譜研究

在溫度為303 K 的條件下，采用去卷積MIR光譜開展了不同產地黃豆的結構研究，以河北秦皇島黃豆為例。黃豆去卷積MIR 光譜如圖4 所示。

由圖4（a） 可以看出：

圖4 黃豆去卷積MIR 光譜（303 K）Fig.4 Deconvolution MIR spectrum of soybean(303 K)

其譜圖的光譜信息過于復雜，相關官能團紅外吸收頻率歸屬困難。

在溫度為303 K 條件下，其它產地黃豆官能團的去卷積MIR 光譜數據見表4。

表4 黃豆的去卷積MIR 光譜數據Table 4 Data of deconvolution MIR spectrum of soybean

由表4 可知，黃豆的二階導數MIR 光譜的譜圖分辨能力要優于相應的一維MIR 光譜、四階導數MIR 光譜及去卷積MIR 光譜。

2.2 黃豆的鑒別研究

在溫度為303K 條件下，采用二階導數MIR 光譜開展了不同產地黃豆的結構差異性研究，黃豆官能團的二階導數MIR 光譜數據見表5。

表5 黃豆官能團的二階導數MIR 光譜數據Table 5 Data of second derivative MIR spectrum of soybean functional group

由表5 可知，不同產地的黃豆（νC-O-二階導數）對應的吸收頻率有較大的差異，這是因為不同產地由于水土環境的差異，黃豆中的大量碳水化合物（淀粉） 的種類及含量存在著一定的差異性。

3 結 語

黃豆官能團的的紅外吸收模式包括νasCH3-黃豆、νasCH2-黃豆、νC=O-黃豆、νsCH2-黃豆、νamide-Ⅰ-黃豆、νamide-Ⅱ-黃豆和νC-O-黃豆。黃豆的二階導數MIR 光譜的譜圖分辨能力優于相應的一維MIR 光譜、四階導數MIR 光譜和去卷積MIR 光譜。本文為研究不同產地黃豆結構差異性建立了一個方法學，具有重要的應用研究價值。