近红外光谱用于DMSO衍生物抗冻过程中水结构分析

摘要

采用近红外光谱结合化学计量学方法，研究了二甲基亚砜衍生物L-蛋氨酸亚砜[L-Met(O)-OH]抑制冰晶生长的分子机理.通过小波包变换获得高分辨光谱，对-5℃下不同浓度L-Met(O)-OH溶液在结冰过程中的近红外光谱进行分析，提取出L-Met(O)-OH中S=O基团与冰相互作用的光谱信息，结果表明，L-Met(O)-OH有效抑制冰晶生长的主要原因是S=O基团与冰之间形成的氢键.进一步在0℃条件下分析了不同浓度L-Met(O)-OH溶液的高分辨光谱，发现水分子与L-Met(O)-OH中的S=O和C=O基团相互作用的光谱特征，在结冰过程中，这些相互作用的光谱峰强度逐渐降低，表明S=O和C=O基团与水分子的相互作用减弱，并且在高浓度下减弱效果更加明显.最后，进一步研究了NH基团在抑制冰晶生长过程中发挥的作用，发现在结冰过程中NH基团与水分子的结合逐渐增加，形成了稳定的氢键网络，这表明NH基团在整个结冰过程中始终与水保持相互作用，而不与冰发生显著相互作用.

关键词

近红外光谱 / L-蛋氨酸亚砜 / 抑制冰晶生长 / 氢键