鵝絨結(jié)構(gòu)及熱變性研究

中圖分類號：0434.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-2346（2025）02-0001-06

Abstract：Thestructureofgoosedownwasstudiedusingmidinfrared （MIR）spectroscopy.Theexperimentfoundthattheinfrared abpti gosedol researchwas conductedonthe thermaldenaturationofgose downstructureusing variable temperaturemid infrared （MIR）spectroscopy.Researchshows thatasthemeasurementemperatureincreases （303-393K），boththeabsorptionfrequencyandintensity corresponding tothemainstructure inthegoosedownhavechanges，andfurtherresearchontherelevantmechanisms has been conducted.Thisstudyexpands teresearchscopeofMIRspectroscopyandvariabletemperatureMRspectroscopyinthestructure and thermal denaturation of important textile raw materials （goose down）.

Keywords：goosedown;middleinfraredspectroscopy;ariabletemperaturemidleinfraredspectroscopy；thermaldenaturation

鵝絨是一類重要畜牧業(yè)產(chǎn)品，通常作為紡織原料1。同等條件下鵝絨的保暖程度高于鴨絨，這主要是因為鵝絨纖維組織細、軟、長，保暖性更佳[2-3]。鵝絨通常用來制作高檔羽絨服[45]。鵝絨優(yōu)異的紡織性能與其特殊的結(jié)構(gòu)有關(guān)。中紅外（MIR）光譜-0]及變溫中紅外（MIR）光譜[1-0]有方便快捷的優(yōu)點，廣泛應用于材料結(jié)構(gòu)及熱變性研究領(lǐng)域，但鵝絨相關(guān)研究少見報道。本文采用MIR及變溫MIR光譜分別開展了鵝絨結(jié)構(gòu)及熱變性研究，為鵝絨在紡織工業(yè)上的應用提供有價值的技術(shù)參考。

1實驗

1.1材料

鵝絨取自活體朗德鵝 （鵝絨表面經(jīng)過清水洗滌，室溫陰干，未經(jīng)過任何化學處理）。

1.2儀器

紅外光譜儀（Spectrum 100型）；ATR-FTIR變溫附件（Golden Gate型）；ATR-FTIR變溫控件（WEST6100+型）。每次實驗以空氣為背景，對信號進行8次掃描累加；測溫范圍 303～393K ，變溫步長 10K 。

2 結(jié)果與討論

2.1鵝絨結(jié)構(gòu)MIR光譜研究

采用MIR光譜（包括：一維MIR光譜及二階導數(shù)MIR光譜）分別開展了鵝絨結(jié)構(gòu)研究。

2.1.1 鵝絨結(jié)構(gòu)一維MIR光譜研究

首先開展了鵝絨結(jié)構(gòu)一維MIR光譜研究，結(jié)果見圖1。

實驗發(fā)現(xiàn)： 3694.21cm^-1 （VOH-游離-1-一維）、 3679.49cm^-1 （VOH-游離-2-一維）和 3655.02cm^-1 （VoH-游離-4-一維）處的吸收峰歸屬于鵝絨多糖結(jié)構(gòu)游離OH官能團伸縮振動模式 ； 3278.85cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨多糖結(jié)構(gòu)締合OH官能團伸縮振動模式 ： 2959.30cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu) CH₃ 官能團不對稱伸縮振動模式 ; 2924.21cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu) CH₂ 官能團不對稱伸縮振動模式 ; 2876.86cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu) CH₃ 官能團對稱伸縮振動模式（v_sCH3-3045-45） ; 2853.11cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu) CH₂ 官能團對稱伸縮振動模式 ·1735.48cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu) C=O 官能團伸縮振動模式（Vc=O-2-鵝絨-一維）； 1650.77cm^-1 （V酰胺I帶-1-鵝絨-一維）和 1627.40cm^-1 （V酰胺I帶-3-鵝絨-一維）處的吸收峰歸屬于鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)酰胺I特征譜帶（V酰胺I帶-鵝絨-一維）； 1537.34cm^-1 （V酰胺ⅡI帶-1-鵝絨-一維）和 1515.69cm^-1 （V酰胺Ⅱ帶-2-鵝絨-一維）處的吸收峰歸屬于鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)酰胺I特征譜帶（V酰胺ⅡI帶-鵝絨-一維）； 1044.98cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨多糖結(jié)構(gòu)C-O官能團伸縮振動模式（Vc-0-鵝絨-一維）。

2.1.2 鵝絨結(jié)構(gòu)二階導數(shù)MIR光譜研究

進一步開展了鵝絨結(jié)構(gòu)二階導數(shù)MIR光譜研究，結(jié)果見圖2。

實驗發(fā)現(xiàn)： 2959.21cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu)VasCH3-鵝絨-二階導數(shù)； 2922.27cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu)VasCH2-鵝絨-二階導數(shù)； 2872.70cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu)VsCH3-鵝絨-二階導數(shù)； 2852.13cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu)VsCH2-絨-二階導數(shù)； 1738.00cm^-1 處的吸收峰歸屬于鵝絨油脂結(jié)構(gòu)vc=O-鵝絨-二階導數(shù)；1660.22cm^-1 （V酰胺I帶-1-鵝絨-二階導數(shù)）、 1649.41cm^-1 （V酰胺I帶-2-鵝絨-二階導數(shù)）、 1643.16cm^-1 （V酰胺Ⅰ帶-3-鵝絨-二階導數(shù)）和 1632.07cm^-1 （V酰胺I帶-4-鵝絨-二階導數(shù)）處的吸收峰歸屬于鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)V酰胺I帶-鵝絨-二階導數(shù)； 1566.18cm^-1 （V酰胺ⅡI帶-1-鵝絨-二階導數(shù)）、1555.22cm^-1 （V酰胺ⅡI帶-2-鵝絨-二階導數(shù)）、 1538.71cm^-1 （V酰胺ⅡI帶-3-鵝絨-二階導數(shù)）和 1515.67cm^-1 （V酰胺Ⅱ帶-4鵝絨-二階導數(shù)）處的吸收峰歸屬于鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)V酰胺Ⅱ帶-鵝絨-二階導數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，鵝絨結(jié)構(gòu)主要包括：油脂、蛋白質(zhì)及多糖。鵝絨結(jié)構(gòu)的一維MIR光譜的分辨能力要優(yōu)于相應的二階導數(shù)MIR光譜。

2.2 鵝絨結(jié)構(gòu)變溫一維MIR光譜研究

開展了鵝絨結(jié)構(gòu)變溫一維MIR光譜研究（圖3）。

實驗發(fā)現(xiàn)，隨著測定溫度的升高，鵝絨結(jié)構(gòu)官能團對應的吸收頻率變化比較復雜，其中VasCH2-鵝絨-一維、VsCH2-鵝絨-維對應的吸收頻率發(fā)生了藍移，而V酰胺ⅡI帶-2-鵝絨-一維對應的吸收頻率發(fā)生了紅移，而其他官能團對應的吸收頻率則沒有規(guī)律性變化。隨著測定溫度的升高，鵝絨結(jié)構(gòu)官能團對應的吸收強度均有一定的增加，相關(guān)光譜數(shù)據(jù)見表1。

2.3鵝絨結(jié)構(gòu)熱變性研究

采用變溫一維MIR光譜進一步開展了鵝絨油脂結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及多糖結(jié)構(gòu)的熱變性研究

2.3.1鵝絨油脂結(jié)構(gòu)熱變性研究

以VaSCH3-鵝絨-一維、VaSCH2-鵝絨-一維、VsCH3-鵝絨-一維、VsCH2-鵝絨-一維和Vc=O-鵝絨-一維為考查對象，開展了鵝絨油脂結(jié)構(gòu)熱變性研究（表2）。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著測定溫度的升高，鵝絨油脂結(jié)構(gòu)VasCH2-鵝絨-一維和VsCH2-鵝絨-一維藍移趨勢最為明顯，分別藍移了 3.30cm^-1 和 3.96cm^-1 ，而鵝絨油脂結(jié)構(gòu)vc-o-鵝絨-一維變化則更為顯著，高頻處（ 1738cm^-1 附近）Vc=o-1-鵝絨-一維對應的吸收峰趨于消失，而低頻處（ 1730cm^-1 附近）Vc=o-3-鵝絨-一維處則發(fā)現(xiàn)了更多的吸收峰。

VaSCH3-鵝絨-一維、VasCH2-絨-一維、VsCH3-鵝絨-一維、VsCH2-鵝絨-一維主要對應著鵝絨油脂的烴基結(jié)構(gòu)，而Vc=O-鵝絨-一維主要對應著鵝絨油脂的羰基結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，溫度的升高會進一步破壞鵝絨油脂結(jié)構(gòu)，而其中油脂的炭基結(jié)構(gòu)破壞更為顯著，而相應的鵝絨防水性也進一步降低。

2.3.2 鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)熱變性研究

以V酰胺I帶-鵝絨一維和V酰胺ⅡI帶-鵝絨-維為考查對象，開展了鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)熱變性研究（表3）。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著測定溫度的升高，鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)V酰胺Ⅰ帶-3-鵝絨-維和V酰胺ⅡI帶-絨-一維對應的紅外吸收峰趨于消失，而V酰胺I帶-1-絨-一維、V酰胺I帶-2-鵝絨-一維和V酰胺ⅡI帶-2-鵝絨-維對應的紅外吸收頻率沒有顯著變化。

可見，溫度的升高，會進一步破壞鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中383K溫度下，鵝絨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞更為顯著。

2.3.3鵝絨多糖結(jié)構(gòu)熱變性研究

以VOH-游離-1-一維、VOH-游離-2-一維、VOH-游離3-維、VOH-游離4一維、VOH-游離-5-一維、VOH-締合-一維和Vc-O-鵝絨-一維為考察對象，開展了鵝絨多糖結(jié)構(gòu)熱變性研究。實驗發(fā)現(xiàn)，鵝絨游離羥基結(jié)構(gòu)VoH-游離-1-一維 （Δλ=-0.76cm^-1） ）和VoH-游離-4一維對應的吸收頻率出現(xiàn)了紅移趨勢 （Δλ=.0.52cm^-1） ，而VoH-締合-一維對應的吸收頻率出現(xiàn)了明顯的藍移趨勢（ Δλ= 4.65cm^-1） ，相關(guān)光譜數(shù)據(jù)見表4。

結(jié)果表明，溫度的升高，會在一定程度上加強鵝絨游離羥基的分子間的氫鍵作用（對應的吸收頻率發(fā)生了紅移），而鵝絨締合羥基的分子間的氫鍵作用則進一步減弱 （對應的吸收頻率發(fā)生了藍移），而兩種氫鍵作用力之間也存在著一定的巧妙平衡。

以A（3694）近似認為游離羥基的量，A（3280）近似認為締合羥基的量，則鵝絨多糖結(jié)構(gòu)中，鵝絨多糖結(jié)構(gòu)中游離羥基和締合羥基的粗略相對含量計算公式為：

根據(jù)公式（1）和（2）進一步計算出鵝絨多糖結(jié)構(gòu)中，游離羥基和締合羥基的相對含量，相關(guān)光譜數(shù)據(jù)見表5。

研究發(fā)現(xiàn)，溫度升高過程中，鵝絨的多糖結(jié)構(gòu)的游離羥基相對含量增加而締合羥基的相對含量則進一步降低。這可能主要因為，溫度的升高會進一步破壞鵝絨的多糖羥基結(jié)構(gòu)的分子間的氫鍵作用，相關(guān)機理研究還需進一步進行。

3結(jié)論

鵝絨結(jié)構(gòu)的紅外吸收模式主要包括：VasCH3-鵝絨、VsCH3-鵝絨、VasCH2-鵝絨、VsCH2-鵝絨、VC=O-鵝絨、V酰胺I帶-鵝絨、V酰胺ⅡI帶-鵝絨和vc-o-鷦絨。隨著測定溫度的升高，鵝絨結(jié)構(gòu)主要官能團對應的吸收頻率及強度均有一定的改變。鵝絨主要結(jié)構(gòu)（主要包括：油脂、蛋白質(zhì)及多糖）均有一定的改變，其對應的熱穩(wěn)定性則進一步降低。在鵝絨加工工藝中，選擇適當?shù)募庸囟扔葹橹匾Ｎ沂∈羌淫Z養(yǎng)殖大省，本項工作同時也為鵝絨產(chǎn)品深加工做了有意義的科學嘗試。

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