1 福建江夏学院钙钛矿绿色应用福建省高校重点实验室, 福州 350108
2 福州大学物理与信息工程学院, 福州 350108
3 闽江学院福建省海洋传感功能材料重点实验室, 福州 350108
4 福建省计量科学研究院国家光伏产业计量测试中心, 福州 350003
本文采用简单的室温球磨法制备了一系列L-组氨酸(L-His)和5-氨基戊酸(5-Ava)修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿荧光粉, 并对Cs3Cu2I5∶x%L-His和Cs3Cu2I5∶x%5-Ava(x=0、0.5、1、1.5、2)样品的物相、形貌、光学和稳定性进行了分析。氨基酸添加未对Cs3Cu2I5钙钛矿的晶体结构造成影响, Cs3Cu2I5仍属于Pnma空间群, 但氨基酸的加入对钙钛矿的晶粒尺寸有一定的限制作用, 并有效改善了其光电性能。当x=1时, 经L-His和5-Ava修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿较纯Cs3Cu2I5钙钛矿的荧光强度分别提升约1.30倍和1.41倍, 光致发光量子产率(PLQY)提高约25.09个百分点和30.47个百分点, 荧光寿命有效延长。研究发现, 性能的改善与氨基酸中氨基以及羧基基团的作用有关, 氨基以及羧基基团钝化了钙钛矿的缺陷并抑制非辐射复合过程的能量损失。此外, 采用L-His和5-Ava修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿荧光粉制备了蓝光发光二极管(LED), 在70 mA的偏流下, 该LED光效率较纯Cs3Cu2I5器件分别增强达1.85倍和2.10倍, 表明这类材料在LED领域有着极大的应用价值。
钙钛矿荧光粉 氨基酸修饰 光致发光量子产率 缺陷 非辐射复合 perovskite phosphor Cs3Cu2I5 Cs3Cu2I5 amino acids modification PLQY defect non-radiative recombination
在氧化石墨烯(GO)膜通道内引入离子化基团, 可通过静电作用吸附更多的水分子, 有望实现更高效的水分子渗透。研究采用真空抽滤方法将离子化的碱性氨基酸赖氨酸(Lys)引入GO膜内, 通过共价交联制备出 Lys(Na+)-GO复合膜。赖氨酸分子两端的氨基与GO可交联形成C-N共价键, 从而对膜结构进行调控使其更加规整有序, 并将离子化羧酸根引入氧化石墨烯通道中。相比于未离子化的赖氨酸, 离子化的赖氨酸中荷负电的羧酸根通过静电作用提高了与水分子的作用力, 增强了膜的亲水性。通过物理结构和化学结构调控的协同作用, 面向不同的水/醇分离体系, Lys(Na+)-GO复合膜的渗透通量和分离因子得到同时提升。在40 ℃下, 对质量分数90%的乙醇/水、正丁醇/水以及异丙醇/水体系进行渗透汽化测试, Lys(Na+)(10)-GO膜(抽滤溶液中Lys(Na+)与GO的质量比为10)的渗透通量分别达到882、2461和1127 g/(m2·h), 渗透侧水的质量分数分别达到95.38%、99.11%和99.42%。
氧化石墨烯膜 离子化氨基酸 亲水改性 水/醇分离 渗透汽化 graphene oxide membrane ionized amino acid hydrophilic modification water/alcohol separation pervaporation
1 湖南第一师范学院物理与化学学院，湖南 长沙 410205
2 湖南理工学院信息科学与工程学院， 湖南 岳阳 414006
提出和实验论证了基于量子弱测量系统的高分辨氨基酸种类识别方案，并探究了分辨率的提升规律。该量子弱测量系统利用氨基酸溶液的旋光角充当系统的后选择角，将放大后的光自旋霍尔效应位移作为探针识别氨基酸的种类，通过改变入射角可以提升该系统对旋光角的分辨率。通过合理设计BK7-介质结构界面，使其分辨率比单纯BK7玻璃界面有两个数量级的提升，可达 （）/。这些研究将为氨基酸种类的高精度识别提供理论基础，并拓展量子弱测量的应用范围。
量子光学 量子弱测量 氨基酸种类 光自旋霍尔效应位移 光学学报
2022, 42(22): 2227001
山东理工大学资源与环境工程学院, 淄博 255000
无水碳酸镁晶体作为一种新型无机功能材料引起了研究者们的广泛关注。以氯化镁为原料, 碳酸钠为沉淀剂, 合成了无水碳酸镁晶体, 再以甘氨酸、组氨酸、丙氨酸及L-天门冬氨酸四种不同种类氨基酸作为添加剂, 调控其结晶的粒度及形貌。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪对合成产物进行表征, 分析不同种类氨基酸对合成的无水碳酸镁晶体物相结构和形貌的影响。结果表明: 在组氨酸调控下合成的无水碳酸镁结晶纯度高, 生成的产物中n(Mg2+)∶n(CO2-3)为1∶0.94; L-天门冬氨酸调控合成的晶体纯度次之; 甘氨酸和丙氨酸调控合成的晶体中掺杂大量碱式碳酸镁晶体。在组氨酸、L-天门冬氨酸、甘氨酸及丙氨酸四种氨基酸调控作用下, 晶体结晶形貌依次呈凸面球三角形状、近球状、球状及不规则状, 且无水碳酸镁晶体粒径分布均呈先上升后振荡下降最后小粒径拖尾的趋势。以上研究结果为无水碳酸镁晶体的仿生合成提供了参考。
氨基酸 官能团 无水碳酸镁 粒度分布 水热合成 微观结构 amino acid functional group anhydrous magnesium carbonate particle size distribution hydrothermal synthesis microstructure
1 湖南省微生物研究院, 长沙 410009
2 湖南省农用微生物应用工程技术研究中心, 长沙 410009
为了提高凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)X3角蛋白酶的水解效率, 对其粗酶液的酶学性质及降解羽毛角蛋白的效果进行了研究。结果表明, 粗酶液的最适反应温度为60℃, 最适pH为7.0～8.0, 在70～80℃时具有较好的热稳定性。金属离子中Ca2+、Mn2+对角蛋白酶活性起促进作用, Cu2+、Ni2+强烈抑制角蛋白酶活性, 而Na+、Mg2+、Fe3+对酶活性无显著影响。化学试剂苯甲基磺酰氟(PMSF)、乙二胺四乙酸(EDTA)对酶活性有较强的抑制作用, β-巯基乙醇和二硫基苏糖醇(DTT)可显著提高酶活性, 十二烷基磺酸钠(SDS)和二甲基亚砜(DMSO)对酶活性没有显著影响。优化条件下降解羽毛, 产物中游离氨基酸的总量高达4.322 6 mg/mL, 主要种类为缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸。研究结果为菌株X3酶解角蛋白废弃物提供了技术支撑。
凝结芽孢杆菌 角蛋白酶 酶学性质 羽毛角蛋白 游离氨基酸 Bacillus coagulans keratinase enzyme characteristics feather keratin free amino acid
1 云南白药集团健康产品有限公司，昆明 650217
2 昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650093
本文研究了甘氨酸(Gly)和氧化石墨烯(GO)复合改性羟基磷灰石(Gly/GO/HA)，以及天冬氨酸(Asp)和GO复合改性羟基磷灰石(Asp/GO/HA)对酸蚀人牙釉质(HE)体外再矿化的影响。通过CCK-8法测定不同复合材料的细胞毒性，通过场发射扫描电镜、EDX能谱分析、X射线衍射和显微硬度测试，对再矿化前/后HE表面及剖面形貌、表面元素组成、表面成分结构和表面力学性能进行表征。结果表明: Gly/GO/HA和Asp/GO/HA均有良好的安全性和生物相容性，且均能使酸蚀HE得到一定的修复，其中Gly/GO/HA对酸蚀HE表面和深层脱矿的修复效果优于Asp/GO/HA。
氨基酸 氧化石墨烯 羟基磷灰石 牙釉质 再矿化 细胞毒性 amino acid graphene oxide hydroxyapatite enamel remineralization cytotoxicity
贵州师范大学荞麦产业技术研究中心, 贵州 贵阳 550001
荞麦籽粒中富含谷类作物比较缺乏的赖氨酸, 使其不同于其他作物, 具有较高经济价值。 传统氨基酸测定费时且昂贵, 为满足金苦荞育种工作的需要, 选用近红外光谱技术结合人工神经网络的算法建立快速检测金苦荞叶片中氨基酸含量的近红外模型。 使用氨基酸含量差异较大的样品255个, 扫描光谱后测定其化学值。 研究发现样品苏氨酸(Thr)含量范围是5.307~14.374 mg·g-1; 缬氨酸(Val)含量范围是6.137~16.204 mg·g-1; 甲硫氨酸(Met)含量范围是0.308~3.049 mg·g-1; 异亮氨酸(Ile)含量范围是5.259~14.134 mg·g-1; 亮氨酸(Leu)含量范围是9.730~26.061 mg·g-1; 苯丙氨酸(Phe)含量范围是5.936~17.223 mg·g-1; 赖氨酸(Lys)含量范围是6.640~17.280 mg·g-1; 谷氨酸(Glu)含量范围是10.984~27.740 mg·g-1; 天冬氨酸(Asp)含量范围是6.437~17.280 mg·g-1; 丝氨酸(Ser)含量范围是3.467~8.312 mg·g-1; 精氨酸(Arg)含量范围是4.937~14.772 mg·g-1; 丙氨酸(Ala)含量范围是3.329~6.885 mg·g-1; 组氨酸(His)含量范围是1.946~4.798 mg·g-1; 甘氨酸(Gly)含量范围是4.196~9.264 mg·g-1; 脯氨酸(Pro)含量范围是1.024~5.672 mg·g-1; 酪氨酸(Tyr)含量范围是0.176~1.173 mg·g-1; 半胱氨酸(Cys)含量范围是0.422~1.926 mg·g-1。 每次随机选取50个样品建设模型, 以4:1的比例随机分为训练集和测试集。 数据进行归一化处理后, 使用神经网络结构1102-9-1进行模型建设。 利用多次学习的方式建立了较优模型, 其中Arg和Asp近红外模型的仿真测试结果最好, 预测值与真实值的相关系数(R2)均大于0.97, 平均相对误差(RSD)也小于10%; 另外Leu, Val, Tyr, Ile, Ser, Ala, Thr, His, Phe, Gly和Lys模型的R2均大于0.90, 模型仿真测试数据的RSD小于10%, 模型均可用; Met与Cys的模型进行仿真测试时, 其预测值与真实值的R2均大于0.78, 但RSD大于10%, 模型不可用。 结果表明, 金苦荞叶片的氨基酸含量高, 有极高应用价值, 近红外光谱技术结合人工神经网络的分析方法可应用于金苦荞氨基酸含量的预测, 为高品质荞麦育种工作提供了便利。
荞麦 近红外 人工神经网络 氨基酸 模型 Buckwheat Near infrared spectroscopy Artificial neural network Amino acid Model
1 1.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 2.伽蓝(集团)股份有限公司, 上海 200030
3 3.上海三悠树脂有限公司, 上海 201818
硼硅酸盐生物活性玻璃基(Borosilicate bioactive glass-based, BBG)骨水泥由于其优异的生物活性和生物降解性, 在治疗骨质疏松性骨折以及骨肿瘤、骨创伤、骨髓炎等疾病方面具有重要的应用前景, 受到人们的广泛关注。为进一步了解氨基酸对其植入生物体内后的矿化影响, 本研究在常规的SBF溶液中添加了不同种类及浓度的氨基酸物质, 重点研究对植入体表面形貌的影响。同时为在矿化过程中同步形成白磷钙矿(Whitlockite, WH)和羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA), 调整了SBF溶液的温度以及酸碱度和Mg2+浓度, 研究了不同SBF溶液中BBG骨水泥表面形成的矿化产物。研究结果表明, 不同的氨基酸及浓度的变化对矿化产物的影响有较大差异, 天冬氨酸和赖氨酸的浓度变化影响矿物的长径比, 而甘氨酸对矿物形貌的影响较小。将硼硅酸盐生物活性玻璃压片放置在70 ℃下的高Mg2+浓度的酸性(pH=3.5)SBF溶液中浸泡一定时间后, 能够获得HA/WH的复相矿物。
模拟体液 氨基酸 硼硅酸盐生物活性玻璃基骨水泥 白磷钙矿 羟基磷灰石 simulated boby fluid amino acid borosilicate bioactive glass-based bone cement whitlickite hydroxyapatite
古代食谱重建是目前国际考古学研究的热点之一。 随着研究的深入, 传统基于骨骼提取出骨胶原蛋白进行分析的方法逐渐凸显出一定的局限性。 尤其是在考察先民食物结构和营养等级等方面, 针对蛋白大分子获得的同位素信息, 无法排除一些内在或外在因素的影响, 因而常会引导我们做出错误的判断。 因此, 发展一种能进一步提高古代食谱研究准确率和分辨率的新方法, 是当前科技考古研究的迫切需求。 不同于大分子蛋白, 氨基酸能在更细微的层面提供有机体和生态环境中有机代谢过程中多方面的信息, 在生物考古领域内具有极大的应用潜力。 以北非突尼斯迦太基凡达里奇墓地出土的人和动物样品为例(遗址年代约在公元5世纪中期至6世纪早期), 进行基于骨胶原和单分子氨基酸的稳定同位素分析工作。 对10个人和4具动物考古样品提取骨胶原, 并进一步进行酸水解、 衍生化等操作, 通过气相色谱(GC)与同位素质谱(IRMS)串联技术, 开展特定化合物同位素分析。 研究结果揭示了该遗址先民的食谱特征, 以C3类食物为主。 重点考察了该遗址先民饮食中的蛋白摄入情况, 结果表明该遗址先民饮食摄入有大量的动物蛋白, 且不同个体存在较大差异。 最后, 通过对骨胶原和氨基酸分析结果所得结论的比较, 证实基于单分子氨基酸的氮同位素分析对个体营养级位置的准确判断具有较大的优势。 研究结果为深入研究我国古代先民食物结构差异和人群分化等问题提供了新的思路和依据。 研究证实基于单分子氨基酸的同位素分析, 将是显著提高古代食谱重建分辨率的有力手段, 呼吁未来在我国考古材料中开展大量相关研究。
古食谱 骨胶原 氨基酸 同位素 Plaeodeit Collagen Amino acids Stable isotopes
L-苯丙氨酸和L-酪氨酸在合成神经递质和激素的过程中起到了重要的作用。 这两种氨基酸具有极为相似的分子结构, 但在生物功能上却具有明显区别。 前人的研究表明, 这两种氨基酸在低频振动上存在显著差异。 近年来, 太赫兹(THz)光谱学技术作为研究生物分子低频动力学的有效手段被广泛应用, 通过太赫兹光谱对氨基酸进行研究, 对进一步了解蛋白质和相关生物活性具有重要意义。 多变量校准方法已成功应用于太赫兹多组分光谱数据定量分析研究中。 然而, 传统校准技术由于仅在光谱和目标之间建立单个模型预测未知样品, 其预测性能有时仍不尽人意。 因此, 具有更好精度的集成建模方法(ensemble modeling method)应运而生。 集成建模的基本概念是组合多个单独模型的优势以产生更好的预测结果。 由黄锷博士提出的经验模态分解(EMD)的方法, 可以将信号自适应地分解为一系列的本征模式函数(IMF), 成功地应用于信号和光谱处理中。 基于该方法的信号分析也已在太赫兹波段开始使用。 然而, 在对物质进行定量分析的过程中, 目前还没有报道基于EMD方法的太赫兹光谱偏最小二乘(PLS)回归的相关工作。 提出了一种基于PLS的EMD分析, 并对不同浓度氨基酸混合物的太赫兹光谱进行了定量研究。 具体而言, 原始的太赫兹时域信号首先通过EMD手段在不同频段被分解为一系列的IMF和一个残差函数。 随后, 将前几个IMF相加作为一个整体(此处研究了前两、 三、 四和五个IMF叠加的结果), 对其进行吸收光谱的重建。 最后, 建立PLS回归模型, 用于进一步的物质定量分析。 预测结果表明, 与原始吸收光谱及其他分解后重组光谱的PLS结果相比, 基于前四个IMF信号之和的吸收谱具有更高的R(0.9961)和最小的RMSEP(0.019 8)。 由此可知, EMD-PLS法可以在太赫兹波段对两种氨基酸混合物进行有效地定量分析, 实现较为理想的预测精度。
太赫兹 经验模态分析 偏最小二乘法回归 氨基酸 Terahertz Empirical mode decomposition Partial least squares Amino acids 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3061
