五常大米中红外光谱研究

杜林楠，郭丽霄，夏玉凤，赵宇亮，杜建会，王晓萱，吴梦谣，鹿永鑫

（1.石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035;2.河北中原工程项目管理有限公司，河北 石家庄 050000;3.河北师范大学，河北石家庄 050000;4.河北医科大学 第二医院，河北 石家庄 050000;5.石家庄科技职业学院，河北 石家庄 050000）

0 引 言

五常大米，颗粒饱满，质地坚硬，色泽清白透明，饭粒油亮，香味浓郁，是中国国家地理标志产品。五常大米优异的品质与其特殊的分子结构有关。中红外（MIR） 光谱主要应用于化合物分子的结构研究领域，变温中红外（TD-MIR） 则广泛应用于化合物的热稳定性研究领域，但五常大米的相关研究少见报道。

分别开展了五常大米的MIR 光谱及TD-MIR光谱的研究，并进一步探索研究了温度变化对于五常大米分子结构的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

五常大米：产地为黑龙江省五常市，鼎栗农业科技河北有限责任公司生产，石家庄市长安区永辉超市长安万达店出售。

1.2 仪器及操作方法

（1） 傅里叶红外光谱仪：Spectrum 100 型，美国PE 公司生产。

（2） ATR-FTIR 附件：Golden Gate 型，英国Specac 公司生产。

（3） ATR-FTIR 变温控件：WEST 6100+型，英国Specac 公司生产。

1.3 红外光谱数据获得及图形处理

MIR 光谱和TD-MIR 光谱的数据采用Spectrum v 6.3.5 软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 大米MIR 光谱研究

在温度为303 K 条件下，开展了五常大米的一维MIR 光谱和二阶导数MIR 光谱的研究。

五常大米MIR 光谱如图1 所示。

图 1 五常大米 MIR 光谱Fig.1 MIR spectrum of Wuchang rice

由图1（a） 可以得出以下结论。

（1） 在 3 290.33 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米OH 伸缩振动模式（νOH-五常大米-一维）。

（2） 在2 928.97 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米 CH2不对称伸缩振动模式 （νasCH2- 五常大米- 一维）。

（3） 在1 638.20 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米蛋白质酰胺Ⅰ带模式（ν酰胺-Ⅰ-五常大米-一维）。

（4） 在1 545.67 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米蛋白质酰胺Ⅱ带模式（ν酰胺-Ⅱ-五常大米-一维）。

（5） 在997.67 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米 C-O 伸缩振动模式 （νC-O-五常大米-一维）。

由图1（b） 可以得出。

五常大米的二阶导数MIR 光谱谱图的分辨能力并没有显著提高。

（1） 在2 931.89 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2- 五常大米- 二阶导数）。

（2） 在1 638.80 cm-1频率处所对应的吸收峰归属于五常大米蛋白质酰胺Ⅰ带模式（ν酰胺-Ⅰ-五常大米 - 二阶导数）。

（3） 在 1 076.51、1 047.93 和 1 015.83 cm-1率处所对应的吸收峰归属于五常大米C-O 伸缩振动模式 （νC-O-五常大米-二阶导数）。

2.2 五常大米TD-MIR 光谱研究

2.2.1 五常大米一维TD- MIR 光谱研究

在303 ～393 K 温度范围内，开展了五常大米的一维TD-MIR 光谱的研究。

五常大米一维TD-MIR 光谱如图2 所示。

图 2 五常大米一维 TD- MIR 光谱Fig.2 One-dimensional TD-MIR spectrum of Wuchang rice

由图2 可以得出以下结论。

（1） 随着测定温度的升高，五常大米νOH-五常大米-一维对应的吸收频率发生了蓝移，五常大米νC-O-五常大米-一维对应的吸收频率发生了红移，五常大米 νasCH2- 五常大米- 一维、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 一维和 ν酰胺 -Ⅱ-五常大米-一维对应的吸收频率没有发生规律性的改变。

（2） 随着测定温度的升高，五常大米νOH-五常大米-一维对应的吸收强度减少，五常大米 ν酰胺-Ⅱ-五常大米-一维和 νC-O-五常大米-一维对应的吸收强度增加，而五常大米 νasCH2- 五常大米- 一维和 ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 一维 对应的吸收强度基本不变。

在303 ～393 K 温度范围内，五常大米其它官能团的一维TD-MIR 光谱数据见表1。

表1 五常大米的一维TD-MIR 数据Table 1 Datas of one-dimensional MIR spectrum of Wuchang rice

续表

2.2.2 五常大米二阶导数TD- MIR 光谱研究

在303 ～393 K 温度范围内，开展了五常大米的二阶导数TD-MIR 光谱的研究。

五常大米二阶导数TD-MIR 光谱如图3 所示。

图 3 五常大米二阶导数 TD- MIR 光谱Fig.3 TD-MIR spectrum of Wuchang rice

由图3 可以看出：随着测定温度的升高，五常大米 νasCH2- 五常大米- 二阶导数、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米 - 二阶导数和νC-O-五常大米-二阶导数所对应的吸收频率没有发生明显的改变。

在303 ～393 K 温度范围内，五常大米其它官能团的二阶导数TD-MIR 光谱数据见表2。

表2 五常大米二阶导数TD-MIR 光谱数据Table 2 Datas of second derivative TD-MIR spectrum of Wuchang rice

续表

3 结 语

五常大米的红外吸收模式包括 νOH-五常大米、νasCH2- 五常大米、ν酰胺 -Ⅰ- 五常大米、ν酰胺 -Ⅱ- 五常大米和 νC-O-五常大米。随着测定温度的升高，五常大米主要官能团对应的吸收频率和强度都有一定的改变，而五常大米的热稳定性进一步降低。