甘油酯对Co2+-DC-凝胶体系有序结构的影响

尹文萱， 谢广元， 米朝圣， 张 旭， 赵 迪， 高庆宇

(中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116)



甘油酯对Co2+-DC-凝胶体系有序结构的影响

尹文萱， 谢广元， 米朝圣， 张 旭， 赵 迪， 高庆宇

(中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116)

在模拟胆结石有序结构的体系中，选取三油酸甘油酯(GTO)为研究对象，考察其Co2+-DC-凝胶体系有序结构的影响。分别用扫描仪及体式显微镜记录体系产生的沉淀的时空图案；傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜表征从凝胶中剥离的沉淀的微观结构及形貌。结果显示：GTO有利于粉色沉淀的生成，分形的维数降低；SEM图片表明GTO的加入会使粉色沉淀纤维的有序性下降、 纤维易聚集成束，并且短纤维增多。加入GTO使浅粉色沉淀的纤维变长，且易形成层状结构；FTIR表明加入GTO可能使沉淀中DC-的含量减小；GTO浓度较高时可以参与金属离子配位，沉淀为多配体组分的混配物，具有非化学计量特征。通过考察日常食品中的物质对结石影响的研究，学生兴趣浓，应用于本科生的开放实验教学系统，有利于培养学生的创新能力。

开放实验； 三油酸甘油酯； FTIR； SEM； 有序沉淀

0 引 言

面向本科生开放化学实验室，将新颖、科学、可操作性强的研究内容提供给本科生，开设一些探索研究性的创新实验对于培养本科生的创新能力十分重要[1-2]。胆结石是最常见的肠胃疾病之一，对胆结石的研究已有百年之久，在体外模拟体系中研究生命物质对有序沉淀的影响，取得了一系列的成果[3-12]。甘油三酯是人体内的生命物质之一，它主要作为肌肉的能量来源或者是被储藏在脂肪组织中。高甘油三酯血症患者大多肥胖并且抵制胰岛素分泌，而且伴随着胆固醇过饱和以及胆囊能动性衰退，后两点会促进胆结石的形成[13]。三油酸甘油酯(GTO)是甘油三酯的一种，已广泛用于食品中，结构式如图1。针对不同浓度GTO对Co2+-NaDc凝胶体系有序结构的影响进行研究，对胆结石的形成与治疗有重要的意义。

图1 GTO的结构

1 实验部分

1.1 实验用品

1.1.1 仪器

JB-2型恒温磁力搅拌器，扫描仪， 莱卡2000 体视显微镜，Nicolet AVARTA 360型FTIR 光谱仪quanta 250扫描电镜。

1.1.2 药品

脱氧胆酸钠(生化试剂)，氯化钙、氯化钴、氯化铜、氯化锰 均为分析纯，琼脂粉。

1.2 实验方法

实验在试管中进行，GTO浓度选定为0、1.7、7.0 mmol/L。分别用扫描仪和体视显微镜观察记录沉淀的形貌，有序沉淀生长稳定后，剥离沉淀，干燥后分别用Nicolet Avarta 360 FTIR光谱仪、Quanta 250扫描电镜分析其微观结构和形貌。

2 结果与讨论

2.1 GTO对Co2+-DC-凝胶体系时空图案的影响

图2为Co2+-DC-凝胶体系有序结构的扫描及显微形貌。不含GOT凝胶体系(I)中沉淀分形明显，沉淀自上而下依次为浅粉色花状分形(a)、粉色分形(b)；下层加入GTO 1.7 mmol/L的凝胶体系(II)中粉色分形沉淀(c)，浅粉色沉淀减少，分形维数降低；下层加入GTO 7 mmol/L的凝胶体系(III)中浅粉色花状分形沉淀(d)，下部粉色绒球状分形(e)。Co2+-NaDC体系中加入正常浓度的GTO使沉淀的粒度变小，无论GTO的浓度大小，在含有GTO的凝胶层中沉淀颗粒体积比不含有GTO的凝胶层中沉淀体积小；在含有GTO的凝胶层中粉色沉淀占绝大多数；GTO含量高的体系内中层沉淀体积比GTO含量低的体系内沉淀体积大。以上分析可以表明，GTO的存在有利于粉色沉淀的生成，改变沉淀的分形形态。

2.2 GTO对沉淀微观形貌的影响

图3为图2中各凝胶体系中对应的部位沉淀物的SEM，不含GTO的Co2+-DC-凝胶体系，浅粉色沉淀的微观形貌呈现的纤维短而粗，呈棒状(见图3(a)),粉色分形沉淀细而长纤维高度有序排列形成；GTO 1.7 mmol/L的凝胶体系中粉色花状沉淀，微观结构如图3(c)所示，纤维有序聚集而成，其有序性比图3(b)中纤维的有序性下降；GTO 7 mmol/L的凝胶体系中粉色沉淀SEM如图3(e)所示，纤维聚集成为短而粗锥形颗粒。对比凝胶体系中浅粉色和粉色沉淀可以发现：浅粉色的沉淀的纤维排列有序性大大的降低。

图2 GTO-DC--Co2+-凝胶体系有序

图3 GTO-DC--Co2+-凝胶体系的有序沉淀的扫描电镜

对比各体系中的粉色沉淀的扫描电镜图片，未添加GTO的体系中沉淀纤维细长，高度有序排列，添加GTO以后纤维排列的有序度减小，添加的GTO浓度越大，纤维越容易聚集成纤维束，越容易出现短的纤维；对于体系中浅粉色的沉淀，纤维的排列无序。

2.3 有序沉淀的FTIR光谱分析[14-15]

图4为图2各体系中对应部位沉淀物的FTIR光谱图。各谱线中3 381 cm-1处为—OH伸缩振动吸收峰；2 934、2 857 cm-1为—CH2，—CH3的对称和反对称伸缩吸收峰；1 554 cm-1处为—COO的反对称伸缩振动吸收峰；1465 cm-1处为—CH2，—CH3的反对称弯曲振动吸收峰；1408 cm-1为—COO 的面内弯曲振动；1 039 cm-1为—C—O的伸缩振动吸收峰。加入GTO的体系沉淀吸收峰均在2 934、1 554和1 465 cm-1处吸收减弱，加入GTO以后可能使DC-在配位化合物中的含量减小。

图4 GTO-Co2+-DC-凝胶体系中有序沉淀物的FTIR光谱图

Co2+-NaDC凝胶体系中加入GTO使生成的沉淀的有序形态、微观结构均有不同程度的影响。使沉淀物的形态、有序性、化学组成变得更为复杂，GTO参与金属离子的配位，沉淀为多配体组分的混配物，具有非化学计量特征。

3 结 语

本实验作为开放实验，以提高学生的综合实验能力和科研能力。在本实验基础上，考虑结石形成的复杂性，实验具有系列性，学生可以循序渐进地进行后续进一步的系列研究。

[1] 徐建东,王海燕,楼松林. 高校开放实验管理理念创新[J]. 实验技术与管理，2008,25(9):127-129.

[2] 尹文萱，李 颖，郭昌清，等. 体外模拟胆结石有序结构研究[J]. 实验室研究与探索， 2013, 30(7):141-142.

[3] 李晓峰，Soloway R D，吴瑾光，等. Liesegang Rings现象与胆结石的形成[J]. 中国科学(B辑)，1996，26(1)：52-56.

[4] Yoshida T, Haigh W G, Matsuzaki Y,etal. Origin of oxysterols in hepatic bile of patients with biliary infection[J]. Gastroenterology, 2003, 98 (l0): 2275-2280.

[5] 欧阳健明, 张慧敏. 胆结石研究中的化学基础及其研究进展[J]. 临床肝胆病杂志, 2006, 22(2): 156-158.

[6] Maurer K J, Carey M C, Fox J G. Roles of infection. inflammation, and the immune system in cholesterol gallstone formation[J]. Gastroenterology, 2009, 136 (2): 425-440.

[7] Marschall H, Katsika D, Rudling M,etal. The genetic background of gallstone formation: An update[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2010, 396(1): 58-62.

[8] 王青豪，张惠敏，欧阳建明 . 现代仪器在胆结石研究中的运用[J]. 光谱学与光谱分析， 2007，27(1)：202-206.

[9] Selvaraju R, Thiruppathi G, Raja A. FT-IR spectral studies on certain human urinary stones in the patients of rural area[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2012, 93(12): 1-21.

[10] 欧阳建明. 生物矿化的机制调控及其仿生应用[M]. 北京： 化学工业出版社，2006.

[11] 尹文萱，刘玉峰，吴瑾光，等. ATP-Cu2+-脱氧胆酸凝胶体系的分形/周期沉淀[J]. 光谱学与光谱分析，2009,29 (11): 3101-3105.

[12] Stewart L, Grifiss J M, Jarvis G A,etal. Biliary bacterial factors determine the path of gallstone formation[J]. The American Journal of Surgery, 2006, 192: 598-603.

[13] Bansal S，Buring J E，Rifai N,etal. 空腹与餐后甘油三酯预测女性心血管事件风险的比较[J].世界核心医学期刊文摘(心脏病学), 2007, 7(11):6.

[14] 吴瑾光. 近代傅立叶变换红外光谱技术及应用[M]. 北京：科学技术文献出版社，1994.

[15] 翁诗甫. 傅立叶变换红外光谱仪[M]. 北京：化学工业出版社，2005.

Study on the Structure of Periodic and Chaotic Patterns of GTO-Co2+-DC--Gel Systems

YINWen-xuan，XIEGuang-yuan,MIChao-sheng，ZHANGXu，ZHAODi，GAOQing-yu

(College of Chemical Engineering, China University of Mining Technology and Engineering, Xuzhou 221116, China)

High triglyceride is concerned with gallstones. We add triolein which is one of triglycerides into Co2+-NaDC gel systems, and analyze the periodic and chaotic patterns by the means of FTIR spectra and SEM. Thus, we could study the effect of triolein on the ordered precipitations in Co2+-NaDC gel systems. The periodic and chaotic patterns reveal that GTO is beneficial to obtain pink precipitations and makes precipitations volume smaller; SEM images indicate that GTO can decrease the orderliness of pink precipitation, and increase the short fibers and gathered fibers. GTO also increases the length of the light pink precipitation fibers, and easily forms the layered structures. FTIR results show that adding GTO may decrease DC-content in precipitate.

open experiment; GTO; FTIR; SEM; ordered sinking structure

2015-02-09

国家自然科学基金(20943005)；江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；中国矿业大学开放创新实验项目

尹文萱(1964-)，女，江苏徐州人，教授，硕士生导师，长期从事化学实验教学及科研工作，主要研究方向生物矿化。

Tel.：13912005385；E-mail: ywx6499@163.com

O 614.3

A

1006-7167(2015)11-0008-03