磷灰石核磁共振研究在土壤生态学中的应用(3)
1 材料与方法
1．1 材料
Rostrum生物磷灰石样品来源于Mesoplodon densirostris种的成年雄性鲸鱼(#1922-143)。于法国巴黎的国家自然博物馆（the Muséum National d’Histoire Naturelle）获得。Rostrum曾经应用于历史学、化学和机制原理性研究。[15, 34]
普通生物磷灰石于母鸡11周龄（140630，性成熟之前），18周龄（140516，性成熟），49周龄（131007，产卵高峰期）和77周龄（130328，产卵期结束）分别收集。
各种人工合成磷酸钙盐试剂(Sigma-Aldrich®, St. Louis, MO)也应用于核磁共振分析：羟基磷酸钙 [HAp, Ca5(PO4)3(OH)], 二磷酸二氢钙 [CPM, Ca(H2PO4)2], 磷酸氢钙和 二水合磷酸氢钙 (CHD, CaHPO4•2H2O) (Sigma-Aldrich®, St. Louis, MO)。
所有样品（过200目筛）烘箱中60℃烘干10小时以用于核磁共振分析。Rostrum样品室温下于烘干器中保存。普通生物磷灰石保存于4℃冰箱。所有样品未经过任何组织学染色处理或化学预处理。样品的获得、处理与实验的进行均遵循相关指南或规范。所有科学实验报告都通过了南京农业大学兽医伦理委员会的批准。
1．2 方法
应用拉曼光谱观察样品振动模型区别样品。拉曼微探针：HR 800Evolution, Horiba 法国科学有限公司。400-4000cm-1区域光谱由523nm激光能量的50%激发并记录。用LMPlan 10倍物镜4×4秒每观测区域收集，N.A.=0.5（日本奥林巴斯）。普通生物磷灰石的取样区域位于皮层质骨干体中间的外侧纵向表面区域。Rostrum的取样区域位于表面的纵向表面区域。
魔角自旋（MAS）固体核磁共振实验于Advance III 400MHz光谱仪（Bruker德国有限公司）进行。1H核磁共振分析：样品于10kHz激发，应用hahn echo技术，参量400.18MHz，扫描宽度100ppm，0.5秒循环延迟，扫描1200次。31P核磁共振分析：样品于10kHz激发，应用hetcor技术，参量161.996MHz，扫描宽度300ppm，1秒循环延迟，扫描5000次，CT=5000μs。31P-1H FSLG HetCor MAS核磁共振分析：自旋率10-13kHz，12.53ms获得时间，2.5秒循环延迟，扫描192次，CT=1ms。所有核磁共振分析应用磷酸二氢铵修正。
2 结果与分析
2．1 拉曼光谱
图一 900–1150和2800-3650 cm−1区域内被测样品的拉曼光谱图。（所有图谱均调整至960 cm−1峰高度相等）
在所有生物磷灰石拉曼光谱中最强的峰是在~960cm-1的ν1P-O对称峰 (图一)，这是普通生物磷灰石和rostrum生物磷灰石的特征峰。[16, 35, 36]960cm-1峰的峰宽表示矿物微晶的原子排列有序程度：峰宽越宽，矿物晶体原子排列越无序。普通生物磷灰石样品中心区域的~960cm-1峰半峰宽几乎相等（18.5-18.7cm-1）[29]并明显宽于rostrum生物磷灰石样品的半峰宽（15.9cm-1）。
1070cm-1峰表示磷酸根的v3振动模型和碳酸根碳氧键的伸缩振动峰(图一)。[35, 37-39]峰强表示生物磷灰石中碳酸根对磷酸根的替代程度。[16]根据本小组人员通过对一系列碳化磷灰石的修正，计算1070/960cm-1峰的峰面积比例能够用于估计碳酸根的含量。[29]估算所得普通生物磷灰石140630和130328样品碳酸根含量分别为比重的1.9%和4.4%。[29]而rostrum中碳酸根含量为比重的7.8%。
探测到的1003cm-1处微弱的芳香族伸缩缝被认为是胶原蛋白中的苯基丙氨酸成分(图一)。而以~2940cm-1为中心的一组峰被认为是胶原蛋白中的碳氢键（大多数是Ⅰ类型胶原蛋白）或者是非胶原蛋白蛋白质(图一)。[35, 40]所有的普通生物磷灰石样品图谱中存在1003和2940cm-1峰，而rostrum拉曼图谱中只探测到极其微弱的2940cm-1峰(图一)。相比于其他生物磷灰石，140630的拉曼光谱含有最高强度的2940cm-1峰(图一)。
所有生物磷灰石样品中没有探测到位于3570cm-1处羟基峰的存在。[16, 35]生物磷灰石中的羟基含量在拉曼光谱的检出标准之下。这可能是羟基的低含量、羟基峰随碳酸根含量上升而变宽和吸附水或微量荧光背景值上升的结果