（应用化学专业论文）纳米卤化银粒子鱼明胶照相体系性能研究.pdf

摘要 本文内容包括两大部分，鱼明胶的特性研究和鱼明胶作为保护性 胶体制备纳米粒子卤化银乳剂及该乳剂的特性研究。 、付鱼明胶的特性研究表明：鱼明胶分子量分布中主要是组分， 其中分子量较小的啦成分较多，几乎无y 组分，其分子量分布明显比 骨胶窄。鱼明胶旺1 啦值较骨明胶小得多。其还原性低于骨胶；光度 法测定鱼明胶中f e 2 + 、f e 3 + 含量均明显高于骨明胶，且以三价铁占优 势，为总铁量的9 5 ；而鱼明胶中含硫化合物含量比骨明胶中大； 经d 4 1 2 离子交换树脂处理可有效去除杂质铁，同时部分含硫化合物 也被去除，离子交换去除f e 3 + s 2 0 3 2 比例为2 ：1 。 研究分别以骨胶、鱼明胶、经去铁的鱼明胶做为二成熟补加胶对 常规卤化银乳剂感光性能的影响。结果乳剂的感光度为：骨胶 鱼明 胶 经去铁的鱼明胶，而灰雾值正好相反。 以鱼明胶作为保护性胶体制备出了平均粒径约为t 4 3 n m 的纳米 粒子卤化银乳剂，该纳米粒子乳剂具有较好的稳定性和较高的含银 量。通过比较发现鱼明胶对纳米粒子的保护j 生远大于骨胶。 纳米a g b r i 粒子的电性质表现为：平均光电子寿命随粒子平均粒 径、分散度的增大而增大；离子电导随平均粒径、分散度的增大而减 小，呈线性关系。 对纳米粒子卤化银乳剂进行化学敏化( 硫敏化、硫加金敏化) 能 够显著提高乳剂的感光度。这表明对纳米颗粒乳剂而言，化学敏化是 一种有效的敏化方法，但还有待进一步研究。v 7 7 f ab s t r a c t i ti si n c l u d e dt h a tt h ep r o p e r t i e so ff i s hg e l a t i na n dp r e p a r a t i o na n ds t u d y o fn a n o m e t e r s i z e dg r a i n ss i l v e rh a l i d ei nf i s hg e l a t i nm e d i u ma sp r o t e c t i v e c o l l o i di nt h i st h e s i s f i s h g e l a t i n t e s ts h o w e dt h a tac o m p o n e n ti s d o m i n a t i v e ，b u ty c o m p o n e n t i sh a r d l ye x i s t i n gi nt h ef i s hg e l a t i nm a c r o m o l e c u l e s t h eh i g h l e v e lo fi o ni m p u r i t i e si nt h ef i s h - g e l a t i nw a sd i s c o v e r e d ，i nw h i c ht h er a t i o o ff e 3 + c o n t e n tt of e 2 + c o n t e n ti s9 5 ：5 t h ei o ne x c h a n g ep r o c e d u r e b yd 4 12r e s i nm a y e f f e c t i v e l yc l e a nt h ei r o ni m p t t r i t i e si nt h ef i s h g e l a t i n ， a tt h es a m et i m e ，s o m ea c t i v es u l f u rc o m p o n e n tw e r er e m o v e df r o mt h e f i s h g e l a t i n ，i nw h i c h t h er a t i o2 ：1o ff e 3 + t o $ 2 0 3 。r e m o v e di ss h o w e d i tw a so b s e r v e dt h a tr e l a t i v e s e n s i t i v i t yo fag e n e r a lm i c r o m e t e r s c a l e p a r t i c l ee m u l s i o nt ow h i c hs o m eo f b o n eg e l a t i n ，f i s hg e l a t i n ，f i s hg e l a t i n c l e a n e dt h ei r o ni m p u r i t i e sw e r ea d d e d r e s p e c t i v e l ya st h es e c o n d - 却e n i n g s u p p l e m t e n t a r yg e l a t i nw a s r e d u c e ds u c c e s s i v e l y as t a b l es i l v e ri o d o b r o m i d ee m u l s i o nw i t ha v e r a g es i z eo f1 4 3 n mw a s p r e p a r e db yad o u b l e - j e tm e t h o d t h ep a r t i c l e s i nf i s h g e l a t i np r o t e c t i v e m e d i u mp o s s e s sm o r es a t i s f a c t o r ys t a b i l i t ya n dc o n t a i nh i g h e rc o n t e n to f s i l v e rt h a nt h o s ei nb o n eg e l a t i np r o t e c t i v em e d i u m t h ee l e c t r o n i ca n di o n i c p r o p e r t i e s o fn a n o m e t e r s i z e d g r a i n s s i l v e r h a l i d es h o w e dt h a tt h ep h o t o e l e c t r o nl i r e t i m eo ft h ep a r t i c l e sr a i s e dw i t h t h e a v e r a g e s i z eo ft h e p a r t i c l e s ，d i s p e r s i v i t yi n c r e a s i n g ；t h e i o n c o n d u c t a n c er e d u c e dw i t ht h ea v e r a g es i z e so ft h ep a r t i c l e s ，d i s p e r s i v i t y i n c r e a s i n g a n dt h er u l e ss h o w e d l i n e a rr e l a t i o n s h i p ag r e a tr i s ei n s e n s i t i v i t y w a ss h o w na t t e rs e n s i t i z a t i o nf s 1 1 1 f u r s e n s i t i z a t i o no rs u l f i l r p l u sg o l ds e n s i t i z a t i o n ) i t w a si n d i c a t e dt h a t c h e m i c a ls e n s i t i z a t i o ni sa ne f f e c t i v es e n s i t i z i n gm e a n sf o rn a n o m e t e r s i z e d p a r t i c l e se m u l s i o n 致谢 本论文是在岳军教授的悉心指导下完成。三年来，岳老师严谨的 治学态度、精深的学术见解无时无刻不在指引着我去探索科学的真 谛，让我终身受益。在此谨向三年来岳老师给予我的谆谆教导致以最 衷心的感谢。 感谢化学系的黄碧霞副教授在本论文的选题与研究方向上给出 的指导性建议以及研究工作中给予的帮助。 论文的完成过程中，本实验宣的阎天堂教授、徐绪国高工、傅延 勋高_ y - 、刘素文老师以及其他诸位老师都给以热情的帮助和有益的建 议，在此表示衷心的感谢。特别感谢饶秀芝老师在凝胶电泳实验上提 供的指导和帮助。 感谢日本的t a k u j ik a n e d a 先生在微波光导实验上提供的帮助a 感谢中科院感光所彭必先、李振兴老师在介电损耗实验上热情的 指导和帮助。 感谢安徽农业大学的李纯老师在光密度扫描上提供的帮助。 感谢本实验室的师兄周涛、崔兴品在实验工作、学习生活上提供 的指导和帮助。 感谢所有帮助我，关心我的人们! 序言 一九九七年七月由d r d i e t r i c hs c h u l t z e ( 公司技术顾问) 建议，美国n o r l a n d p r o d u c t si n c o r p o r a t e d 董事会主席m rr o b e r ten o r l a n d 请中国科学技术大学化学 系黄碧霞副教授对该公司的鱼明胶产品进行实验室评估。黄碧霞副教授遂建议将 其中”鱼明胶在感光乳剂中的应用研究”部分做为本论文的基本研究内容，并提 供了鱼明胶样品与相关资料。作者最初的工作集中于鱼明胶中与感光性能有重要 关系的组分与特性的分析与研究。从中推测出鱼明胶在纳米卤化银化学研究中可 能具有优良的应用潜力，因而深入到鱼明胶在纳米颗粒卤化银乳剂制备中的作用 以及纳米颗粒卤化银一鱼明胶体系的电性质与敏化行为的研究，得到了令人注目 的一系列结果，并最终构成了本论文的整体内容。在此作者对于黄碧霞副教授给 予本论文选题与研究方向的指导性建议以及在研究s - 作中给予的帮助深表感谢。 本论文内容包括如下两大部分：鱼明胶特性研究( 第一篇) ，鱼明胶作为保 护性胶体制备纳米颗粒卤化银乳剂及该乳剂的性能研究( 第二篇) 。论文部分内 容已先后在国际会议及中文核心期刊上发表，如下所示： 1 “a p p l i c a t i o no f f i s hg e l a t i ni ns i l v e rh a l i d ee m u l s i o n ：“i s & t s1 9 9 8p i c s c o n f e r e n c e ( p o r t l a n d ，m a y 19 9 8 ) 2 “p r e p a r a t i o na n ds t u d yo fu l t r a f i n ep a r t i c l e s s i l v e rh a l i d ei nf i s hg e l a t i n m e d i u ma sp r o t e c t i v ec o l l o i d ，i s & t s1 9 9 9p i c sc o n f e r e n c e p r o c e e d i n g s ( s a v a n a h ) ，p 2 1 - 2 4 3 “鱼明胶特性研究”感光材料( 已接受发表) 1 9 9 9 中国科学技术犬学硕士学位论文 1 1 明胶概述 第一篇鱼明胶特性研究 第一章绪论 一、明胶的结构。组成和性质【l j 明胶是胶原蛋白经不完全降解转化而得到的，早在1 9 5 0 年a gw a r d 2 1 就给出其定 义：明胶是胶原经温和而不可逆地裂解后所得的主要成分。通常所说的胶原是指胶原 纤维蛋白，胶原的三联螺旋体结构即是指原胶原的三级结构，即三条 肽链相互缠绕 而成的右手超螺旋空间结构。在胶原分子中主要存在两种战链：c t 和仪，链。 胶原和明胶具有相似的氨基酸组成，并具有类似的一级结构，都是一个循序排列 的多肽链。但它们具有不同的高级结构，一般认为明胶分子仅具有二、三级结构，而 胶原纤维蛋白不仅具有二、三、四级结构，还具有五、六级结构。明胶是一种包括几 种组分在内的混合物：c l l 和e l , 2 组成的吼组分、一务d 1 链和一条d 2 链的二聚物0 1 2 和两条 ( 1 1 链的二聚物d 1 1 组成的d 组分、两条旺l 链和一条饯2 链的三聚物y 组分以及分子量小于 d 组分的o c p 组分和分子量大于y 组分的y ，组分。 明胶蛋白分子具有蛋白质分子的重要通性：两性分子、具有变性、凝聚、变构、 沉淀、水解、显色等反应。同时由于其化学组成和结构上的差异，又具有一些特殊性 能，如吸水溶胀、形成凝胶、吸附、凝聚、胶体保护、加工成膜等性质。 明胶蛋白分子的构象可分为主链构象和侧链构象，主链的化学结构主要为c = o 、 n l 。由于羰基上的氧原子和亚胺基上的氢原予形成氢键，而使肽链在空间有以下几 种排布( 即结构单元) ：饯螺旋、o 折叠、d 转角，无规卷曲。主要是a 螺旋结构。侧链 构象主要是各种微区：如疏水区、亲水区、各种次级键。维持蛋白质构象的次级键有 氢键、疏水键、离子键、范德华力和二硫键。 二、明胶的制取”。j 工业大规模生产明胶至少需经过三个阶段，( 1 ) 前处理，即对舍胶原纤维蛋白的原 料【皮、骨等) 的酸、碱处理。它决定明胶中杂质，特别是活性杂质的含量，直接影 响到照相乳剂的感光性能，明胶分子量的大小及其分布，以及粘度、冻力、凝胶等特 性，( 2 ) 提胶，即胶原蛋白分子的三联螺旋体解旋，释放出明胶分子，而胶链的共价键 不再被破坏。( 3 ) 后处理。包括清胶、浓缩、冷冻、干燥、粉碎、包装、检验等。 明胶的制取至少包括两个化学过程，即热变性过程和共价键水解断裂的过程，胶 原断裂的位置决定了明胶的多肤链氨基酸数目，分子量及其分布，从几千( 氨基酸链) 、 几万( 旺链及其降解产物) 、十几万( 两条d 链组成的b 组分) 至几十万( 三条链组 中国科学技术走学硕士学位论文 成的7 组分) ，也决定了每条肽链中氨基酸残基数目以及它们相对于肽链末端的位置。 三、明胶的应用p 1 18 7 1 年m a d c l o x l 5 1 首次将明胶引入a g x 感光乳剂体系制出明胶a g b f 早板以来， 明胶在感光材料生产中取得了难以取代的特殊地位。此外，明胶还广泛应用于生物化 学、光学、医药学等和工业技术领域诸如食品工业、匡药工业、印刷工业、家具、火 药、电镀、防腐蚀、浮选矿石与金属提取等部门。例如由于明胶具有形成凝胶、乳化、 发泡、胶体保护和凝聚澄清的性质，在食品工业上广泛应用于胶冻剂、稳定剂、发泡 剂、增稠剂、乳化利、粘结剂、晶体生长调节剂、透明衣子、澄清剂等，医药卫生上 的胶囊制造、药片与药丸的生产、明胶的原料、海绵、外科粉剂等都涉及到明胶。改 性明胶具有许多新的性质，在合成革、纤维、纺织、塑料和橡胶加工等方面出现了许 多新的用途，如制造高分子材料、树脂、表面活性剂、涂料等。明胶的应用和与其他 学科的联系仍在不断发现和研究中。 四照相明胶在感光乳剂中的作用 1 - 4 , 6 - 1 1 1 明胶作为感光材料，特别是a g x 感光材料的重要基质原料，具有其他天然或人工 合成的高聚物所不可替代的独特性质和作用。从乳剂制备、化学成熟，涂布、曝光直 至显影y ；口x - 的各道工序，明胶都起着十分重要的作用：( 1 ) 是a g x 微晶的优良分散 介质；( 2 ) a g x 微晶生长的晶形调变剂；( 3 ) 利用明胶蛋白大分子所带电荷性质、 溶解度性质和盐析等作用可使明胶絮凝沉降，同时将a g x 粒子裹带沉降；( 4 ) 乳荆 沉降形成的高浓度聚集体一定条件下可以复溶；( 5 ) 利用明胶能形成凝胶和吸水的特 性进行脱盐水洗；( 6 ) 明胶大分子本身以及明胶中微量活性杂质有明显的提高感光度 和抑制灰雾作用：( 7 ) 明胶的吸卤性质和还原性使其在乳剂曝光时作为卤素受体并稳 定潜影，防止潜影氧化 j 2 ”j ( 8 ) 明胶包裹了卤化银粒子，使得显影时曝光与未曝光 部分有明显的显影速度差，从而得到清晰的影像【1 4 ”1 ；( 9 ) 经过坚膜的乳剂膜层，显 影时呈凝胶状存在，保存了摄像时的图象；( 1 0 ) 在染印法彩色胶片的制造中，明胶 是定量吸附酸性染料的理想染色体；( 1 1 ) 对于成品胶片，明胶是黑白或彩色影像的 透明载体。 五。明胶中的杂质 照相明胶，即使是纯胶，其中也含有大约0 2 03 的杂质，就其对感光性能的影 响而言，大多是活性杂质，这些活性组分更多地取决于与明胶相缔合的物质，而不是 明胶本身，这些微量组分来源于1 ：( 1 ) 胶原：( 2 ) 在明胶中伴随着胶原一同存在 的蛋白质( 白蛋白、角蛋白、球蛋白等) ；( 3 ) 原料中的糖类及多糖类；( 4 ) 原料中 的脂肪、类脂；( 5 ) 核酸；( 6 ) 原料中的矿物质：( 7 ) 明胶制造中所用试剂。 明胶中感光活性组分，主要有以下四类：( 1 ) 含硫化合物： s h e p p a r d l l 6 1 首先证 中国科学技术走学硕士学位论叉 明明胺中存在烯丙基硫脲、烯丙基异硫氰酸酯等天然含硫化合物有增感作用。w o o d m i 证实明胶中有硫代硫酸盐存在，是主要的天然化学增感剂，硫代硫酸盐是胱氨酸的降 解产物，明胶中含硫氧基酸( 胱氨酸和半胱氨酸) 对晶体生长有很强的抑制作用：( 2 ) 核酸及其降解产物： s t e i g m a n n ”】，j o n e s ”1 提出核酸对感光中心的生长有抑制作用； f 3 1 带有醛基或酮基的还原衍生物：c h i b i s o v 和m i k h a i l o v a ( 2 ”发现成熟的乳剂中存在 a g 。l o v e ，j o n e 和r o b e , s 2 1 1 使用还原法使乳剂增感。l o n d u c c i r 2 “，w o o d ”1 等指出、明 胶中含有醛类及还原酮，虽然这些还原剂的浓度很低，却能改变乳剂的感光性质；( 4 ) 元机盐：有还原能力的盐、亚硫酸盐等都具有感光活性，明胶申许多微量金属离子杂 质也是重要的减感剂：f e ，c u 、p b 、b i 等金属离子在a g x 微晶中起深电子陷阱的 作用使感光度下降1 2 4 2 5 】，c a 2 + 对物理成熟和化学成熟都有抑制作用【2 “2 ”，而且c a 2 含量过大会使胶片乳剂层吸水膨胀量过大，不利于胶片的高温快速加工，在彩色感光 材料中含c a “的明胶会造成明胶分子线性排布，失去对成色剂油乳颗粒的保护，出现 沉淀析出，不利于成色剂分散均匀。此外明胶中部分钙以c a o 或c a c o ，形式存在、是 明胶混浊度的根源，a f 吸附在它的表面，消耗了所添加的a r ，由于同样的原因， 在一定的加工条件下会造成黄色的灰雾【2 。能使乳剂感光度降低的还有n i 、s r 、c d 、 l t 等离子，能增大灰雾的还有a l 、t l 等离子。 上述杂质中，对乳剂感光性能影响较大的有三项硫( 活性硫、易变硫和s o ，) ，醛 和腺嘌呤，统称为五项微量杂质。就杂质在乳利感光过程中所起作用划分的话，可分 为抑制剂、还原剂、增感剂、灰化荆和减感荆等。 上述感光活性物质虽少，但它们在a g x 上优先吸附，因此产生了感光活性作用， 随着感光工业的发展，越来越趋于使用不含活性杂质的惰胶，制备惰胶主要方法是延 长浸灰期，彻底水洗及强化胶水的后处理( 采用活性碳吸附，离子交换树脂处理，白 土、硅藻土吸附，氧化法，固相酶法，电渗析法等) 。 1 2 鱼明胶i ” 鱼明胶是从深水鱼的皮中提取出来的，如，鳕鱼、黑线鳕以及绿鳕等，鱼明胶的 平均分子量在3 0 ，0 0 0 6 0 ，0 0 0 道尔顿之间。鱼明胶的特殊性在于其明胶中氨基酸的含 量不同于一般骨明胶。尽管所有的明胶都由2 0 种氨基酸组成，但其中的亚氨基酸( 脯 氨酸和羟脯氨酸) 所占的比例各不相同。当这些亚氨基酸的含量降低时，水溶液中明 胶大分子间的氢键就会减少，从而降低了胶凝温度。当温度低于1 0 时，鳕鱼皮的明 胶才发生胶凝。而动物明胶在室温下就会发生胶凝。从深层冷水鱼鱼皮中提取到的钥 胶，其脯氨酸和羟脯氨酸含量较低，从而使得其水溶液不仅在室温时不发生胶凝，而 且在8 1 0 时仍能保持液态。鱼明胶还可以与动物明胶相混合使周，以降低后者的胶 凝点或者熔点，并使动物明胶变得更易溶于水。动物明胶的水溶液一般在3 0 。3 5 胶 凝，而当给它配以适量的鱼明胶，其胶凝温度就会降到1 5 ，这种混合物具有极佳的 中国科学技术大学硕士学位论文 成膜性能。 简而言之，鱼明胶具有以下特点： l 可作为一种易流动的液体投放市场： 2 鱼明胶完全溶于水： 3 起到保护性胶原的作用，可将溶液申的细小杂质，悬浮起来： 4 对金属、橡胶、玻璃、皮革软木、普通木料，以及纸张等均具有良好的 粘结性： 5 不溶于有机溶剂中； 6 其涂层具有防水且不溶于水的性能； 7 干燥后可成为坚硬而光滑的表面； 8 其涂层能够接受可溶于水的染料； 9 能和各种可溶于水的单体保持和谐兼容； 鱼明胶的优良性能决定了其宽广的应用领域。在食用、涂层、添加剂等领域里， 鱼明胶获得了广泛的应用。在电子业中，鱼明胶还可用做感光涂层( 或光致抗蚀剂) 的基剂。鱼明胶在感光乳剂方面的应用报道不多。由于鱼明胶的胶凝温度低f 3 i 】，将鱼 明胶用于照相乳剂中，明显降低了乳化温度，可以有效地控制粒子的尺度大小、分布 与晶型。据报道以鱼明胶制备乳剂可得到粒径 1 0 6 1 0 4 _ 1 0 6 n - c h ：- c h 2 - n a acccnt e m d 蓦：! i l 7 ： h 2 = h 一一h 2 ： 、c h ， 0o | | | b i s ：c h2 = c h c n h c h2 一n h c c h = c h 2 s ：o ；。! 骂2 s 0 ； o oo s 西十i t c 碣= c h g n h ：+ c h 2 = c h 一也一n h c h n h 一4 一c h = c 强_ il o = co = c c h 2 一c h c r c h c h 2 一c h - - c h c h - - l i n h c = 0n h c = 0 ii pf h 2 ll n h n r n i h j l o - fo - ff ：o i n h c h 2 一0 4n 8 h ： 。：n h 2 0 l | il n h cc =n = 一 i ll c lh m c 坞一c h 2 一c h c r c h 2 一c h c 琏一f 一c k c h h n l h n h h 因此改变a a 浓度及交联剂b i s 的量，可改变凝胶网眼的大小，从而很容易地制备出 适合于体系的凝胶。 s d s p a g e 是基于完善聚丙烯酰胺凝胶分子筛效果的目的而建立起来的方法。在 此系统中加入一定量的阴离子表面活性剂：十二烷基硫酸x # j ( s d s ) 。 s d s 以一定的比 中国科学技术走学硕士学住论文 例与蛋白质分子结合成复合物，使蛋白质分子带负电。由于这种负电荷远远超过蛋白 质分子本身原有的电荷，因此消除了不同蛋白质分子之间所带电荷的差异。当s d s 浓 度大于8 1 0 4 m 时s d s 与蛋白质分子的结合比是l4 9 s d s 克蛋白质。因此只要犬于 一定的s d s 浓度，蛋白质所带的电荷都是相同的。此时，电泳迁移率仅仅反映蛋白质 分子量的大小。当把s d s 一蛋白质复合体置于聚丙烯酰胺凝胶这样一种具有分子筛效 果的体系之中进行电泳时，分子量越大的复合体受到的阻力越大，迁移率下降。因此， 可以把不同分子量的各个组分分离出来。在一定的分子量范围内，蛋白质分子量的对 数与电泳迁移率成正比。因此，将未知分子量的相对迁移率与已知分子量的相对迁移 率进行比较，可测知未知物的分子量。但是，胶原及明胶与一般的蛋白不同，单位蛋 白质结合s d s 量减少，不能满足以上条件。因此，可以做为有效的分离方法，但分子 量的测定带有不确定的因素。本实验的目的是将s d s p a g e 作为分离的手段，只需 定性观察在相同条件下进行电泳的各个明胶中分离和表征明胶中不同组分。 2 实验方法【3 6 1 ( 1 ) 仪器 c s 一9 3 0 双波长色谱扫描仪( 日本岛津公司) e p c 3 0 0 0 型电泳仪( 北京新技术应用研究所) 2 x 一2 型真空泵( 沈阳教学仪器厂) d y y i i 型垂直电泳槽( 北京六一仪器厂) 7 9 1 型磁力加热搅拌器( 江苏金坛电视大学应用电子厂) l d b 一0 9 电子蠕动泵( 定山仪器厂) 微量移液管( 上海求精生化仪器厂) 微量进样器( 宁波市镇海玻璃仪器厂) 梯度混合器 ( 2 ) 试剂 丙烯酰胺( m b 级美国p r o m e g a 公司) 甲叉双丙烯酰胺( m b 级美国p r o m e g a 公司) 四甲基乙二胺( t e m e d ) ( a r 级) 十二烷基硫酸钠( s d s ) ( a r 级) 考马斯亮蓝r 一2 5 0 ( a r 级) 溴酚蓝( a r 级) 7 中国科学技术走擘硕士学位论文 8 电泳装置示意图 1 电泳仪2 橡皮框 3 样品槽4 储液槽5 玻璃板 6 铂丝 7 冷却水进口8 冷却水出口 ( 3 ) 溶液制备 ( i ) 原液 a 液：i 5 丙烯酰胺溶液和0 4 0 5 的甲叉双丙烯酰胺溶液 b 液：n a h 2 p 0 4 一n a 2 h p 0 4 缓冲溶液，即7 8 克磷n - - - 氢钠先溶于8 0 0 m l 去离子水 然后用氢氧化钠溶液调节至p h = 70 ，最后定客至1 0 0 0 1 1 1 l 。 c 液：1 0 s d s 溶液 d 液：3 过硫酸铵( a p s ) ，使用前配制。 e 液：0 4 溴酚蓝( b p b ) ( i i ) 凝胶板制备液 l a 液b 液t e m e d水c 液d 液 总体积 i甲液 47 m l 20 m 1 2 0 p , 1 3 m l 1 0 0 u l2 0 0 1 t l1 00 2 m 1 ；己液 08 m i2 0 m l 2 0 1 2 i 6 9 m i 1 0 0 9 l 2 0 0 1 t i 1 00 2 m j ( 1 1 ) 样品处理液 5 0 丙三醇溶液1 2 m l 、b 液40 m l 、c 液80 m l 以及e 液2 0 m l 混合，加去离子 水至4 0 m l 。 ( i v ) 电极缓冲液 b 液2 0 0 m l 、c 液1 0 m l 混合，加去离子水至1 0 0 0 m l 。 ( v ) 染色液 考马斯亮蓝r 2 5 0l2 5 9 和冰醋酸5 0 m l 混合，v y , 5 0 甲醇定容至5 0 0 m l 。 ( v i ) 脱色液 1 0 甲醇1 0 m l 和75 醋酸75 m l 混合，以去离子水定客至1 0 0 m l 。 r 中国科学技术走学硕士掌位论文 ( v i ij 固定液 1 0 醋酸1 0 m l 和4 0 甲醇4 0 m l 混合，以去离子水定容至1 0 0 m l ， ( v i i i ) 指示剂 04 溴酚蓝0 4 9 以去离子水溶解并定容至1 0 0 m l 。 ( 4 ) 操作步骤 1 样品制备： 将2 左右的胶样与样品处理液以4 ：1 的比例混合，放八1 0 0 0 c 沸水中加热3 5 分钟，冷却后放入一5 。c 冰箱中备用。 2 电泳槽的准备： 先将储液槽、凹形橡胶模框、玻璃板、梳子等洗净：玻璃板必须干燥：将长玻璃 板与短玻璃板插入模框内；将装有玻璃扳的模框装入并用螺丝固定在两个储液槽之间： 带短玻璃板的储槽是上槽( 阴极端) ，带长玻璃板的储槽是下槽( 阳极端) 。为防止液体从 玻璃板与橡胶模框之间的缝隙流出、必须在加入凝胶液之前用1 0 的琼脂沿玻璃板的 下端注入，如有气泡，可稍微倾斜一端赶去气泡，待琼脂完全凝固后待用。 3 凝胶板的制备： 在5 0 m l 烧杯中按顺序配制凝胶板配方中的甲、乙两液，用磁力搅拌器慢慢搅匀， 脱气十分钟后，加入s d s 和t e m e d 。甲、乙分别加入梯度混合器中，甲液槽带有搅 拌，乙液槽带有补偿锥，将梯度混合器用硅胶管与蠕动泵相连接，另一端带有长注射 针头，将针头插入电泳槽内长短玻璃板之间，开启蠕动泵，随着液面升高不断提升针 头，甲、乙混合液全部流入玻璃板之间后随即插入1 2 孔梳子。数小时后凝胶板凝固， 底部浓度最大为8 ，顶部浓度最小为1 ，形成一务不同交联梯度的凝胶扳。 4 电泳： 电泳前先在上下槽内加入p h = 7 的磷酸缓j 中电极液，浸泡两三分钟后，取出凝 胶板顶部的1 2 孔梳子，再去掉槽底部的琼脂并排除气泡。在1 2 个小时内用微量进样 注射器注入事先准备好的胶样及标准样品液7 p 1 ，接通电源，通冷却水，在1 0 0 v 和8 0 m a 下电泳5 小时。 5 固定 取出凝胶扳放入固定液中浸泡一夜，目的是为了防止板内分离组分的扩散，使色 带更清晰，对含量偏低的和y 。等组分尤为重要。 6 染色： 将凝胶板在o2 5 的考马斯亮蓝染色液中染色2 0 4 0 分钟，染色时间随染料配 制和使用时问长短而定。 7 脱色： 染色后的凝胶板在1 0 甲醇和75 醋酸溶液中浸泡，褪去染色时由于非特异性 吸附或未反应而存在于凝胶板中的染料，使凝胶板本身呈无色或浅色本底，加大反差， 中国科学技术太学硕士学4 立s , 2 不 清晰区带。 8 扫描： 用c s 一9 3 0 双波长色谱扫描仪扫描。 2 3 实验结果 不同来源明胶的s d s p a g e 扫描图： 图1 1 酸溶胶原的电泳扫描图 图1 2 明胶标准样品的电泳扫描图 图1 3 法国惰性骨胶的电泳扫描图 图1 4 鱼明胶的电泳扫描图 为了准确判断被测胶样的具体组分，要用标准试样同时进行电泳以建立参照系。 通过比较，在图1 1 一图1 - 4 中可清楚地判断胶样的各组分，其中各组分的百分相对含 量利用一组分的峰面积与谱图峰的总面积相比而得出，结果列入表1 1 。 ( m m ) 图1 1 酸溶胶原的分子 量分布扫描图 丑 ( m m ) 图1 2 标准样品的分子 量分布扫描图 中国科学技术大学硕士学位论疋 使乳剂表面 和内部感光度大大降低，发光强度降低，而其他二价离子( 包括f e 2 + 在内) 无影响。 国外有人测定了溴化4 9 9 h 卉, 】的荧光强度，发现荧光强度与明胶含铁量有较好的相关性， 铁含量越高，荧光强度越小。这意味着铁以f e 3 存在时，可氧化沉淀时生成的溴化银”， 王蓉琴等研究了乳化阶段将f e ”加入a g n 0 3 中对碘溴化银照相乳剂的影响，应用介 电损耗法和微波光电导法测定了乳剂粒子的离子电导和电子电导，应用电子显微镜对 比了乳剂粒子大小和形状，结果表明f e ”使卤化银乳剂的感光度降低，灰度降低，而 反差变化不大，f e ”在物理成熟中对乳剂粒子大小和离子电导率的影响不大，而掺杂 对电子电导有明显影响，这表明在a g b r 中f e 3 + 起了深电子陷阱的作用，使光电子徙动 路程缩短，影响潜影形成几率，导致感光度下降。b o r g i n o n 4 1 1 指出，当铁离子存在时， 它就象触媒一样，使蛋氨酸在乳剂沉淀阶段就发生了还原反应，这种明胶制出的乳剂， 其感光度非常低，任何增感手段也弥补不了因丧失原有还原性而造成的影响。曾心德 等4 2 岍究了f e ”f e 2 + 对a g b r i 乳剂的掺杂效应，发现明胶中掺杂的f e 2 、f e ”对乳剂照 相性能有不同的影响，f e ”使感光度明显降低，f e 2 + 只有在含量大于1 0 r , g g g e l 时，才 表现出与f e ”相同的影响，他们认为对感光性能来说，总铁量的影响是重要的，而f e ” 的影响更重要，f e ”在高含量时表现出与f e ”相同作周，很可能是由于化学成熟过程中 部分被氧化成f e ” 以上2 r _ 作表明无论乳化还是涂布阶段，外来铁的影响不容忽视。 b o r g i n o n 4 “， t a n i 4 4 1 等建议尽可能降低铁、铜等作为光电子陷阱的金属杂质的含量，控制明胶生产过 程以及乳剂制备过程中外来铁的污染具有重要意义。 随着对明胶大分子照相性能研究的发展，人们逐渐认识到金属离子杂质在明胶中 主要以络合形态存在，深入了解明胶中金属离子杂质与蛋白质分子的络合形态及其对 卤化银乳剂的减感作用目益受到重视。金属离子在目月胶中并不是仅仅以游离态存在， 而是具有复杂的化学形态，其主要以蛋白质一金属络合物的形态存在。岳军等【4 5 1 通过 凝胶层析结合原子吸收光谱法的研究表明，明胶中的铁或者与大分子蛋白结合，或者 与较小分子蛋白结合或者呈游离状态。李迅等【4 6 用m o s s b a u e r 谱对明胶中铁与蛋白质 结合的价态进行研究发现明胶所结合的铁有二价、三价和过渡态。因此多价阳离子如 中国科学技术大学硕士学t i 论文 f e 3 + 、f e 2 + 与蛋白质大分子紧密络合在一起，在明胶中有着复杂的化学形态和价态，如 f e ”电荷半径较大，属于强酸，易与以o 为配位原子的基团络合；f e ”属于中等强度 酸，易与n 、s 等原子配位，因此f e ”和f e 2 + 在明胶中络合情况将会不同。周涛等f 4 7 】 采用凝胶层析法( g p c ) 研究了明胶中不同价态铁随着分子量分布的特征，从而得知 大部分明胶中固有铁( 主要是f 矿+ ) 与明胶大分子配位结合，而f e ”主要与小分子配位 结合或呈游离态。明胶中所含f e ”和f e ”在乳剂制备过程中价态会发生相互转化。因此 明胶中的铁对乳剂照相性能的影响是一个复杂的过程。 鱼明胶是将深水鱼类如鳕鱼等的鱼皮经过一系列复杂的处理后，而从中提取出的 部分降解蛋白质大分子。原材料本身以及处理所用的试剂不可避免的使明胶含有一些 活性物质。就金属杂质而言，主要有钙，镁、钾、钠、铁、锌、铜等。关于明胶中杂 质铁含量的测定，早期的研究仅限于从总量上进行分析，一般是将明胶样品消化后用 原子吸收法【4 8 域用磺基水扬酸法1 。1 和邻菲罗啉法i ”1 测定。随着明胶大分子研究的进行， 人们发现金属离子在明胶中存在着不同的形态和价态| 5 l 5 2 。利用差减法或萃取法同时 测定f e ( 1 0 、f e ( i i i ) 也已有一些报道【5 3 删。但就鱼明胶中杂质铁的含量和化学形态尚未 见有系统研究报道。 2 一( 5 一溴一2 一吡啶偶氮) 一5 一二氨基酚( 简称5 - b r - p a d a p ) ，作为一种高 灵敏的显色剂，能与多种金属离子形成有色配合物，已应用于铋、钴、铜、铁、镉、 镓、锰、锌等多种离子的检测5 6 - 6 5 。5 - b r p a d a p 应用于f e ( i i ) 、f e ( i i i ) f i 同时测定已 有报道f 6 6 - “】，5 - b r p a d a p 与f e ( i i ) 、f e ( i i i ) 配合均为2 ：1 ，表观不稳定常数分别是： k = 3 8 5 x 1 0 一1 1 ，k = 21 6 x 1 0 1 1 。f e ”最大吸收波长九。、= 5 9 2 n m ，表观摩尔吸光系数5 9 2 = 89 8 x 1 0 4 l t o o l - 1c m “：，f e ”最大吸收波长九。= 5 5 7 n m ，表观摩尔吸光系数8 5 5 7 = 84 0 】0 4 i ，m o l - 1 g m 。 3 2 光度法测定鱼明胶中不同价态铁的含量 1 仪器 u v 一2 1 0 0 分光光度计( 日本岛津公司) p hs - 2 型酸度计( 上海第二分析q s z g ) - ) 2 试剂 ( 1 ) f e ( i i ) 标准溶液： 称取0 3 5ll g ( n h 4 h f e ( s 0 4 ) 2 6 h 2 0 ，加1 0 m l o5 m o l l h 2 s 0 4 ，用水溶解，并定容至 5 0 0 m l ，得到1 0 0 p g m l 。的f e ( i i ) 标准溶液。依此配制5 b t g m r l 、0 2 5 9 9 m l “工作液。 ( 2 ) 00 5 5 - b r p a d a p 乙醇溶液 ( 3 ) 2 t r i t o n 溶液 ( 4 ) n a a c h a c 缓冲溶液： 中国科学技术走学硕士学位论文 溶液p h = 4 0 ，以1 m o l l - 1 h a c 溶液，l m o l - l 1 n a a c 溶液配制，酸度计上校正， 所用试剂均为分析纯，溶液配制使用二次去离子水， 3 实验方法 ( 1 ) 吸收曲线 在2 5 m l 比色管中，加入一定量f e ( i i ) 标准溶液，加入2 5 m l2 t r i t o nx 一1 0 0 溶液， i m lo0 5 5 - b r - p a d a p 乙醇溶液，2 5 m lp h = 40n a a c h a c 缓冲溶液。定容至刻度， 摇匀，显色2 0 分钟后，用l c m 比色皿在u v 一2 0 0 0 分光光度计上以试剂空白为参比， 在波长5 0 0 8 0 0 n m 之间，对f e ( n ) 一5 - b r p a d a p 配合物溶液进行扫描，每隔一定波长读 取吸光度值，得吸收曲线，如图1 5 所示。f e ( i i ) 配合物吸收峰在5 5 7 n m 和7 4 6 n m 。 f e ( i i i ) 配合物吸收峰在5 0 0 6 5 0 n m 之间。在测f e ( i i ) 含量时，为了避免f e ( 1 1 1 ) 的干扰， 我们选择测量波长为7 4 6 n m 。 4 s 05 0 05 5 0 6 。06 5 07 0 07 5 08 0 08 5 0 九( n m ) 图1 - 5 ( a ) f e ( i i i ) 一5 一b r - p a d a p 吸收曲线 ( b ) f e ( i i ) - 5 b r p a d a p ( 2 ) 工作曲线 取一定量f e ( i i ) 溶液，按上述实验方法在7 4 6 n m 处测定f e ( i i ) 配合物的吸光度。 实验表明，两者在0 1o g g m l 。1 范围内服从l a m b e r t b e e r 定律，f e ( i i ) 在7 4 6 n m 处线性 方程为a = 00 0 1 5 3 + 05 6 0 8 3 c ，相关系数r = 09 9 9 9 ，图1 6 为该标准工作曲线。 ( 3 ) 明胶样品的测定 用差减法 6 9 1 测定明胶样品中f e ( 1 1 ) 、f e ( i i i ) 含量；，具体步骤如下：在2 5 m l 比色管 中分别加入1 0 m 1 05 明胶溶液，2 5 m 1 2 t r i t o nx 1 0 0 溶液，l m l 00 5 5 - b r p a d a p 4 咖 恤 _ 耋 呲 中国科学技术大学硕士学位论文 乙醇溶液，25 m lp h = 4 0 n a a c h a c 缓冲溶液。定容至刻度，摇匀，显色4 小时后于 7 4 6 n m 处测定其吸光度。根据工作曲线计算出f e ( i i ) 含量。总铁量的测定是先用2 m l l 5 抗坏血酸溶液还原明胶溶液2 小时，使得明胶中的f e ( i i i ) 都被还原成f e ( i i ) 。然后按上 述方法测定f e ( i i ) 含量即总铁量，用这种方法测定了鱼明胶和参比用法国惰胶中f e ( 1 i ) 、 f e ( 1 1 1 ) 含量，见表1 - 2 所示。 3 3 实验结果 图i - 6 标准工作曲线 表1 - 2 明胶试样的f e 2 + 与f e 3 + 含量( “g 幢干胶) 胶样 f e 2 +f e 3 +f ef e 3 + i r e 2 + 鱼明胶1 234 114 3 41 7 8 7 骨明胶 1 4718550 7 鱼明胶21l 1 鱼明胶1 为未经处理的原始胶样，鱼明胶2 为经过d 4 t 2 树脂处理的胶样。 已知f e 2 + 含量在0 - 0l t a g m l 。范围内与吸光度成线性关系：a = 0 0 0 1 5 3 + 05 6 0 8 3 c ( 测定波长为7 4 6 n m ) 。测定的鱼明胶、骨明胶的杂质铁的含量列于表1 。表1 数据表 明：鱼明胶f e ”、f e 3 + 含量均远远高于骨明胶，其中f e ”含量占总铁含量的9 5 以上。 中国科学技术大学硕士学位论文 4 1 概述 第四章鱼明胶中微量含硫化舍物的测定 明胶合有的杂质中包括一些含硫化合物。在照相乳剂的制备中涉及到一个化学成 熟过程即加八化学增感剂以提高照相乳剂的感光度。w o o d 7 0 证实明胶中有s ：0 3 2 - 盐存 在，并确定这个化合物是主要的天然化学增感剂。在浸灰过程中胱氨酸与半胱氨酸等 含硫蛋白质分解产生硫化物，硫化物在空气中氧化进一步生成硫代硫酸盐，亚硫酸盐 和少量联多硫酸盐等多种含硫阴离子，定量表征这些含硫化合物的含量对于了解它们 对乳剂感光性能的影响以及f e 2 + 伊e ”等金属离子在化学成熟中的减感作用机理都有着 重要的意义。 含硫阴离子s2 、s 0 3 各、s 2 0 3 2 - 等的测定已有许多报道，滴定法和分光光度法【7 1 - 7 6 1 是测定s 2 一的常用方法。k v e r