珍珠粉和貝殼粉的化學成分和結構特征分析

1、珍珠粉和貝殼粉的化學成分和結構特征分析第22卷第11期2010年11月化學研究與應用ChemicalResearchandApplicationVo1.22,No.11Nov.,2010文章編號:1004-1656(2010)11.1467-05珍珠粉和貝殼粉的化學成分和結構特征分析夏靜芬,錢國英,陳亮,李彩艷(浙江萬里學院生物與環(huán)境學院,浙江寧波315100)關鍵詞:珍珠粉;貝殼粉;化學成分;結構特征中圖分類號:0655.29文獻標識碼:AAnalysisofchemicalcompositionandstructurecharacteristicsofpearlandconchpowder

2、sXIAJingfen,QIANGuoying,CHENLiang,LICaiyan(CollegeofBiologicalandEnvironmentalSciences,ZhiangWanliUniversity,Ningbo315100,China)Abstract:ChemicalcompositionandstructUrecharacteristicsofpealandconchpowderswelrestudiedinthepaper.Theresultshowedthattheorganisms,proteinandmetalcontentsinpealpowderswereh

3、igherthanthatinconchpowders.Water.solubleinorganicionsinpowderswereSO4,C1,NO3andF,theBrandPO4werenotdetectedforallsamples.IRresultsindicatedthatthepearlandconchpowderswer6allconsistedofthemajoraragoniteandaslightamountoforganisms.Aftertreatmentat400Cfor30min,theorganismsforallsamplesweredecomposed.A

4、ftertreatmentfor90rain,thearagonitecrystalinpealpowdersbegantochangetocalciteform,andtheprocesswascompleteat180min.Forconchpowdersamples,thetransformationWagbeginningat15rain,andafter30min,thearagonitecrystalwerealmosttotallychangedtocalciteform.ThisshowedthatthearagonitecrystalinpealpowderWagmorest

5、abilitythanthatinconchpowdeKeywords:pearlpowder;conchpowder;chemicalcomposition;structurecharacteristics珍珠粉是將珍珠貝殼動物馬氏珠母貝,蚌科動物三角帆蚌或褶紋冠蚌等雙殼動物受刺激形成的珍珠用物理的方法粉碎磨細而成的粉狀物,自古以來就是名貴中藥,具有安神定驚,明目消翳,解毒生肌之功效.但是,市場上常出現以將蚌殼用堿去除其表面的角質層研細而成的貝殼粉,混充珍珠粉.查閱文獻發(fā)現,由于珍珠粉和貝殼粉在外觀和理化性質上極為相似,均由95%以上的文石型碳酸鈣和低于5%的有機質組成,目前尚無一種簡單,準

6、確的鑒別方法.本文以浙江諸暨淡水養(yǎng)殖珍珠的珍珠粉和貝殼粉為研究對象,對這兩者的化學成分和結構特征進行了詳細研究,這對于準確鑒別珍珠粉和貝殼粉具有重要意義.1實驗部分1.1材料和儀器試驗所用的珍珠和貝殼均采自浙江諸暨山下湖鎮(zhèn).將珍珠和用堿處理過的蚌殼分別研磨,過100目篩,制成珍珠粉和貝殼粉,樣品粉末在105烘箱中烘2h,備用.珍珠粉1,2和貝殼粉1,2分別收稿日期:2010-o4?12;修回日期:2010-0614基金項目:浙江省科技項目(2006C22030);浙江省分析測試科技計劃項目(2009F70064)聯系人簡介:錢國英(1961一),女,教授,博士,主要從事水產動物營養(yǎng)與免疫學研究

7、.Emai|:qiangyZWU.edu.CI11468化學研究與應用第22卷表示兩批樣品采自不同的貝母珍珠和蚌殼.試驗所用的試劑均為市售分析純試劑.UDK152全自動凱氏定氮儀(意大利VEIP公司),AA3510原子吸收光譜儀(安捷倫科技上海分析儀器公司),銅,鋅,鐵,錳,鎂空心陰極燈(上海電光器件有限公司);ICS一90離子色譜儀(中國戴安公司),V70傅里葉變換紅外光譜分析儀(德國布魯克光譜儀公司).1.2實驗方法珍珠粉和貝殼粉有機質含量的測定采用重鉻酸鉀容量一稀釋熱法;蛋白質含量測定采用全自動凱氏定氮法.Mg,Mn,Fe,Zn,Cu金屬含量用原子吸收光譜法測定,溶劑為1mol/L的HC

8、1;水溶性F,cl,SO,Br,NO一,PO43-離子含量采用離子色譜法測定,淋洗液為KOH,流速1.0mL/min,濃度25mmol/L.用紅外光譜法分析珍珠粉和貝殼粉的結構特征.將原樣或400cc馬弗爐加熱不同時間后的樣品粉末和磨細的溴化鉀按1:100的比例在瑪瑙研缽中混合均勻,于手動壓片機上制成透明薄片進行測試.紅外光譜儀測試條件如下:分辨率4cm,掃描16次,掃描范圍3500500cm.2結果與討論2.1有機質和蛋白質含量用重鉻酸鉀容量一稀釋熱法測定珍珠粉和貝殼粉中所含的有機質含量,結果見表1.由表1可知,珍珠粉1的有機質含量為1.41%,珍珠粉2的有機質含量為1.39%,貝殼粉1為0

9、.880%,貝殼粉2為0.926%,說明所測珍珠粉樣品的有機質含量均比貝殼粉高.李耿等研究了六種不同顏色淡水養(yǎng)殖珍珠的有機質含量,其值在1.19l%-1.534%之間.比較兩項研究結果,發(fā)現基本一致,存在的區(qū)別可能與樣品的質地和來源有關.用全自動凱氏定氮儀i見4定珍珠粉和貝殼粉樣品的蛋白質含量,結果也列于表1.由表1可知,珍珠粉中蛋白質含量分別為2.20%和2.22%.貝殼粉的蛋白質含量較低,分別為1.71%和1.58%,即珍珠粉蛋白質含量比貝殼粉約高25%左右.表1珍珠粉和貝殼粉的有機質和蛋白質含量Table1TheorganismsandproteincontentinpearlandCO

10、llchpowders2.2酸溶性金屬離子含量珍珠粉和貝殼粉樣品中微量元素的測定結果見表2.由表可見,珍珠粉1中金屬離子含量由高到低為Mn>Fe>Mg>Zn>Cu;珍珠粉2為Mn>Mg>Fe>Zn>Cu;貝殼粉為Mn>Fe>Mg>Zn>cu.珍珠粉和貝殼粉Mn含量最高,Cu的含量最低.有學者刮研究了其他產地珍珠粉和貝殼粉金屬含量,比較發(fā)現本實驗和各文獻研究結果不盡一致,原因可能在于珍珠是由珍珠貝動物馬氏珍珠貝,蚌科動物三角帆蚌或褶紋冠蚌等雙殼動物軟體部受刺激而形成的一種霰石型結晶體,各類微量元素的含量不同與貝殼及珍珠的形成

11、環(huán)境及蚌的種屬有密切關系.此外,本實驗還發(fā)現,珍珠粉中五種金屬離子的含量明顯高于貝殼粉,這與張凱的結果相一致J.表2珍珠粉和貝殼粉樣品中微量元素含量Table2Contentsoftraceelementsinpearlandconchpowdersamples(mg/kg)2.3水溶性無機陰離子含量珍珠粉和貝殼粉樣品水溶性無機陰離子含量見表3.由表3可知,珍珠粉水溶性陰離子含量為SO>C1一>NO3>F一,與張恩等j對淡水養(yǎng)殖珍珠的測定結果一致;貝殼粉含量CI.>SO>NO3.>F一,與張恩等對海水養(yǎng)殖珍珠及其貝殼的測定結果一致.本試驗未能檢測出水溶性Br

12、和P0含量,推其原有可能是Br一般在海水珍珠內含量比較高,在淡水珍珠內含量比較低,PO形成的一些磷酸鹽不溶于水導致實驗未能檢出.第ll期夏靜芬等:珍珠粉和貝殼粉的化學成分和結構特征分析1469注:一表不未檢出2.4紅外光譜分析關于珍珠層的紅外光譜研究,國內外已有較多的報道,但其主要目的是鑒別物相.本文用紅外光譜對珍珠粉和貝殼粉的結構進行研究,發(fā)現珍珠粉1,2和貝殼粉1,2的圖譜分別一致,因此下面選用珍珠粉1和貝殼粉l進行討論.圖1為珍珠粉1樣品原樣和其在400.C加熱不同時間后的紅外光譜圖.圖1曲線a為珍珠粉原樣紅外光譜,比較文石型碳酸鈣和珍珠粉的紅外光譜圖,判定701.0cm,712.5cm

13、,863.8cm.,1082.1cm.,1474.6cm一,1796.1em和2512.2cm等處為CO離子的振動峰.其中701.0cm.和712.5cm為CO離子的面內彎曲振動(1J),863.8cm.為C032-離子的而外彎曲振動(1J),1082.1cm為C032離子的對稱伸縮振動(1J.),1474.6cm.和1796.1em為CO離子的反對稱伸縮振動()J.這些峰與文石碳酸鈣的吸收峰存在微小差異,如863.8era.處的峰位和文石碳酸鈣中C032-離子的而外彎曲振動(o2)854.5cm.的峰位相比,藍移了9.3cm.圖中2497.0cm和2552.5cm.等處為含CH,.OH的有機

14、物振動弓【起的吸收峰.分析認為珍珠粉的主要成分為文石型碳酸鈣,另含有少量的有機質,由于有機質與文石碳酸鈣之間存在較強的絡合作用,使文石碳酸鈣的吸收峰發(fā)生了位移.圖1曲線b至曲線f分別為珍珠粉在400.C加熱不同時間后的紅外光譜圖.與曲線a比較發(fā)現加熱15rain,珍珠粉紅外吸收圖譜沒有變化.加熱30rain后,2497.Ocm和2552.5cm處有機物的吸收峰消失.加熱90min之前,文石碳酸鈣的代表性吸收峰沒有變化.繼續(xù)加熱至120min,701.0cm吸收峰消失;同時863.8cm處吸收峰藍移至877.9cm.處,且強度明顯增加;1082.1em處吸收峰強度明顯減弱;而1474.6cm處吸

15、收峰則紅移至1446.5cm處.繼續(xù)加熱至180min,發(fā)現1082.1cm處吸收峰完全消失,而1474.6cm處吸收峰繼續(xù)紅移至1435.9cm處.這說明加熱30rain后珍珠粉有機質基本分解,加熱90rain之后珍珠粉部分碳酸鈣的晶型開始發(fā)生轉變,由文石型向方解石型轉化,至180min轉化完成.35O0300025O02OO0l300l0005OOWavenUIIIber/cm圖1珍珠粉1原樣和400.C加熱不同時間后的紅外光譜圖Fig.1Infraredspectroscopyofrawpear1powder1andthepowdersheated2hat400&Omin,b.1

16、5rain,c.30min,d.90rain,e.120min,f180min圖2為貝殼粉1的原樣和400.C加熱不同時間后的紅外光譜圖.圖2曲線a為貝殼粉原樣紅外光譜,與圖1曲線a相比較,發(fā)現兩者紅外吸收峰的波數和峰形基本相似,說明兩者的主要化學組分及組成物質基本相同.圖2曲線b至曲線f分別為貝殼粉在400.C1470化學研究與應用第22卷加熱不同時間后的紅外光譜圖.與圖2曲線a和圖1曲線b至曲線f比較發(fā)現,經400加熱后,貝殼粉的變化趨勢與珍珠粉有類似之處,但也存在區(qū)別.貝殼粉加熱15rain和30rain后2497.0cm和2552.7cm處有機物吸收峰也相繼消失,只是2497.Ocm處

17、有機物吸收峰消失的更快,這可能與貝殼粉有機質和蛋白質含量比珍珠粉少有關.加熱15min之前,文石碳酸鈣的代表性吸收峰基本3結論沒有變化.加熱至30min,701.Ocm和1082.1em處吸收峰同時消失;863.8cm處吸收峰藍移至877.9cm;1474.6cm處吸收峰紅移至1435.9cm處.繼續(xù)加熱未發(fā)現明顯變化.說明加熱15min后貝殼粉文石碳酸鈣的品型就開始向方解石型轉化,至30mln就已基本完成,即貝殼粉文石碳酸鈣的熱穩(wěn)定性明顯低于珍珠粉.Wavenumber/cm圖2貝殼粉1原樣和400.c加熱不同時間后的紅外光譜圖Fig.2Infraredspectroscopyofrawco

18、nchpowders1andthepowdersheed2hat400C&Omin,b.15rain,c.30rain,d.90rain,e.12Omin,f180rain(1)珍珠粉平均有機質含量為1.40%,蛋白質含量為2.21%;貝殼粉平均有機質含量為0.903%,蛋白質含量為1.64%,珍珠粉的有機質和蛋白質含量均比貝殼粉高.珍珠粉和貝殼粉Mn含量最高,Cu含量最低.Cu,zn,Fe,Mn在珍珠粉中的含量高于貝殼粉.珍珠粉水溶性陰離子含量高低為SO>C1一>NO一>F,貝殼粉C1>SO4>NO3一>F,均檢測不到Br和PO含量.(2)珍珠粉和

19、貝殼粉的主要成分都為文石型碳酸鈣,另含有少量的有機質.經400C加熱30rain后,珍珠粉和貝殼粉的有機質均基本分解;加熱90min之后珍珠粉碳酸鈣的品型開始發(fā)生轉變,由文石型向方解石型轉化,至l80min轉化完第11期夏靜芬等:珍珠粉和貝殼粉的化學成分和結構特征分析1471成;貝殼粉加熱15min之后碳酸鈣的品型已由文石型開始向方解石型轉化,至30rain轉化即完成.這說明貝殼粉文石碳酸鈣的穩(wěn)定性比珍珠粉低的多.參考文獻:1國家藥典委員會.中華人民共和國藥典(一部)M.北京:化學工業(yè)出版社,2005:159160.2李耿,林瓴,沙拿利,等.淡水養(yǎng)殖珍珠的光澤,顏色與有機質關系初探J.桂林工學

20、院,2007,27(4):569-571.3陳亞保,黃甫,鄧陳茂.合浦珠母貝珍珠層粉微量化學成分的研究J.廣東海洋大學,2007,(27)4:93.95.4木士春,馬紅艷.養(yǎng)殖珍珠微量元素特征及其對珍珠生長環(huán)境的指示意義J.礦物,2001,21(3):551.553.5李雪英,王海增,孫省利,等.不同顏色珍珠的傅里11-l變換紅外光譜和石墨爐原子吸收光譜分析J.寶石和寶石學雜志,2007,(3):34-38.6張凱.貝殼粉及珍珠粉礦物質分析J.湖南農機,2008:154-155.7孔蓓,鄒進福,陳積光,等.廣西防城海水養(yǎng)殖珍珠的內部結構特征,類型及成因J.桂林工學院,2002,22(2):l19121.8HabermannD,BanerjeeA,MeijerJ.eta1.Investigationofmanganeseinsalt-andfreshwaterpealsJ.Nuclearlnstrumen拈andMethodsinphysicalResearch,2001,(181B):73943.9張恩,邢銘,彭明生.珍珠的成分特點研究J.巖石礦(3)珍