一种小分子Γ聚谷氨酸或其NASUP/SUP形式Γ聚谷氨酸盐的阻垢用途.pdf

本发明涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸或其Na+形式γ-聚谷氨酸盐阻止金属离子Ca2+、Mg2+或Ba2+等在物体表面上形成垢的用途。本发明中的新型生物可降解型阻垢剂是经微生物发酵得到，具有良好的阻垢能力，并可以在自然界中降解成肽、氨基酸和有机盐，具有对生物体无害等优点。

1.  一种小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐，其特征在于，具有阻止金属离子在物体表面形成垢的用途。

2.  根据权利要求1所述的用途，其中所述小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的分子量为3kDa-21kDa。

3、  根据权利要求1所述的用途，其中所述小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐是通过微生物发酵和酸降解的的方法制备得到。

4.  根据权利要求1所述的用途，其中所述的金属离子为Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺。

5.  根据权利要求4所述的用途，其中所述金属离子为Ca²⁺。

6.  根据权利要求5所述的用途，其有效阻垢的范围为Ca²⁺浓度在1000mg/L以下。

一种小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的阻垢用途
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种新型阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备，以及其在阻止Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺等金属离子在物体表面形成垢中的用途。
背景技术
目前，水垢的广泛存在给人们的生产生活带来严重危害。工业上，水垢的存在会造成浪费燃料、影响设备安全运行、破坏水循环和缩短设备寿命等问题。日常生活中，水垢中存在大量重金属，水加热后部分重金属会重新溶入水中，当人们长期饮用这些含有重金属的水后，就有可能引起人体消化、神经、呼吸和造血系统的病变和功能障碍。针对水垢对人类造成的危害，人们研究出了很多阻垢产品，目前国内外工业水处理所用的阻垢剂有聚丙烯酸类，丙烯酸-丙烯酸酯共聚物，丙烯酸-马来酸酐-磺酸盐共聚物及含磷丙烯酸-马来酸共聚物等几大类。但以上几类阻垢剂均为石化产品，近期的科学研究已经证实，当这些阻垢剂在用于工业水处理系统时，由于聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等羧酸类聚合物在环境中很难被微生物降解，这些非生物降解的水溶性聚合物在排入自然环境后会不断积累，最终对环境造成污染和危害。因此，美国、日本、德国等知名的水处理企业都致力于寻找一种能替代聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的物质，希望这类物质既具有优良的阻垢缓蚀性能，又是可被生物降解的“绿色环保”型水处理化学品。其中，天然高分子聚合物阻垢分散剂——聚天冬氨酸，由于具有良好的可降解性，已逐步成为公认的环保型聚合物阻垢剂的代表。但作为阻垢剂的聚天冬氨酸目前大多通过化学合成即天冬氨酸单体加热缩聚或通过将马来酸酐和氨水聚合得聚琥珀酰亚胺后经NaOH水解而成，这些制备方法工艺过程比较复杂，设备要求比较高。
本发明提出了一种小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐具有阻止Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺等金属离子在物体表面形成垢的用途。γ-聚谷氨酸(或其Na+形式γ-聚谷氨酸盐)的聚羧基可以和Ca2+、Mg2+、Ba2+等金属离子结合，使得这些金属离子不易在物体表明形成垢，从而阻止了垢的形成。在阻垢能力上，该小分子γ-聚谷氨酸(或其Na+形式γ-聚谷氨酸盐)具有比大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)更好的阻垢效果。在阻止相同浓度的金属离子形成垢的实验中，小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的使用量仅为大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的10％-20％。与传统阻垢剂相比，本发明中的阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)具有阻垢性能好、制备简单、可生物降解、水溶性强、对人体和环境无毒害作用等优良特性。
发明内容
本发明涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)的制备方法及其阻止Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺等金属离子在物体表面形成垢的用途。本发明中使用的γ-聚谷氨酸钠盐是由本实验室筛选出的高产γ-聚谷氨酸菌株——枯草芽孢杆菌(专利申请号：200710038317.4)经生物发酵而得，小分子γ-聚谷氨酸钠盐的制备也是通过控制不同浓度的HCl降解而得到，因此整个制备过程均没有采用到化学合成方法，制备方法更加简单、阻垢性能较好。由于γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)可以在自然界中降解成肽、氨基酸和有机盐，因此本阻垢剂还具有可生物降解性、绿色、环保、无毒性物质产生。
本发明涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)的制备方法如下：
1.大分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的微生物发酵：
种子培养：接种芽孢杆菌(Bacillus licheniformis ATCC 9945a)菌种到种子培养基，37℃震荡培养数小时。其中种子培养基的成分为：蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L，氯化钠5g/L。
发酵培养：按一定的比例接种，37℃，220r/min摇瓶培养2-3d。其中发酵培养基的成分为：麦芽糖50g/L，酵母膏10g/L，谷氨酸钠30g/L，NaCl 10g/L，KH₂PO₄5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L。
2.大分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备：
发酵结束后，发酵液加蒸馏水稀释，用盐酸调发酵液pH至酸性，离心去除菌体，然后调节上清液pH至中性，再加入冰冷的无水乙醇，搅拌得到γ-聚谷氨酸钠盐沉淀，干燥沉淀得到γ-聚谷氨酸钠盐粗样品，然后通过透析除去杂质和小分子物质，最后通过冷冻干燥得到白色粉末状物质，此白色物质即为γ-聚谷氨酸大分子的钠盐。
3.大分子γ-聚谷氨酸制备：
称取一定量的大分子γ-聚谷氨酸钠盐，溶解在去离子水中后，转入透析带中分别以稀HCl和去离子水作为透析液透析数小时，γ-聚谷氨酸从溶液中沉淀出来，透析结束后，将反应混合物离心，移去上面的水层，收集沉淀。冷冻干燥，从而得到γ-聚谷氨酸。
4.小分子γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐制备：
按一定的比例溶解γ-聚谷氨酸钠盐样品，获得大分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。加入不同体积的浓HCl，然后在高温高压的条件下降解15-20min，获得不同分子量的γ-聚谷氨酸钠盐溶液。再将上述不同分子量的γ-聚谷氨酸钠盐溶液pH调回到中性，得到小分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸钠盐溶液。通过透析将γ-聚谷氨酸钠盐转化为质子化形式的γ-聚谷氨酸，再通过冷冻干燥或真空干燥的方式得到小分子γ-聚谷氨酸阻垢剂。
本发明的γ-聚谷氨酸或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的阻垢用途，如下所述，制备以下溶液：
A1液：CaCl₂溶液(75mmol/L)
A2液：CaCl₂溶液(3.75mmol/L)
B液：NaSO₄溶液(75mmol/L)
C液：NaHCO₃溶液(3.75mmol/L)
(1)阻CaSO₄垢实验：
分别取一定体积的A1液，加入不同体积的γ-聚谷氨酸(溶于生理盐水中)或γ-聚谷氨酸钠盐溶液，在恒温摇床中作用0.5h-1h，再分别加入一定体积的B液，然后放入80℃水浴中恒温数小时。采用EDTA滴定法测定溶液中游离的Ca²⁺含量以及阻垢率。
(2)阻CaCO₃垢实验：
在阻CaCO₃垢实验中，用A2取代A1，用C液取代B液，其它步骤相同。
大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)的分子量范围为500,000-1000,000，小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)为3,500-21,000。γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)是含有很多α羧基的均聚物，α羧基可以与Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺等金属离子发生结合，从而使γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)由自由卷曲状态转变为致密包覆结块，结合Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺等金属离子，从而阻止这些金属离子形成垢。小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)具有比大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)更优良的阻垢效果：首先是小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)比大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)的水溶性好；其次是聚羧基与Ca²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺的结合也牵涉到一个结合率的问题，大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)虽然羧基更多，但可能由于其分子量巨大以及空间位阻，其与金属离子有效结合率比小分子聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)低；最后，大分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)由于分子量巨大，其聚羧基结合了部分金属离子就很容易因为分子量大而沉淀下来，从而导致其聚羧基不能充分与金属离子结合。而小分子γ-聚谷氨酸由于分子量小，不会形成沉淀，所以其有效结合金属离子的能力比大分子强。所以与传统阻垢剂相比，小分子γ-聚谷氨酸(或其Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐)不仅具有具有阻垢性能好、制备简单、水溶性强等特点，而且还具有可生物降解、对人体和环境无毒害作用等优良特性。
附图说明：
图1，为降解前后γ-聚谷氨酸钠盐琼脂糖凝胶电泳图。1为降解前γ-聚谷氨酸钠盐；2-5为聚谷氨酸标准品，分子量分别为5000Da，14500Da，20500Da，64000Da；6-9为经不同浓度HCl降解的γ-聚谷氨酸钠盐，HCl的终浓度依次分别为15mmol/L，30mmol/L，60mmol/L，125mmol/L。
图2，显示在Ca²⁺浓度不变的情况下，大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的浓度变化对其阻垢能力的影响。
图3，显示不同分子量γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐阻垢性能的比较。
图4，不同浓度的小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐(分子量8000-15000)阻垢性能的比较。图4(A)为阻CaSO₄垢实验结果，图4(B)阻CaCO₃垢实验结果。
图5显示γ-聚谷氨酸(A)、阻CaSO₄垢实验中γ-聚谷氨酸钙(B)与阻CaCO₃垢实验中γ-聚谷氨酸钙(C)在KBr压片中的红外光谱分析图。
具体实施方式
实施例1大分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备
菌种活化：取芽孢杆菌(Bacillus licheniformis ATCC 9945a)菌种一环，接入斜面培养基，37℃斜面活化11h。斜面培养基：蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L，琼脂20g/L，氯化钠5g/L。
种子培养：将1ml冻存菌种接入种子培养基，37℃，210r/min，震荡培养11h。种子培养基：蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L，氯化钠5g/L。
发酵培养：以4％(v/v)接种量接种，37℃，220r/min摇瓶培养72h。发酵培养基：麦芽糖50g/L，酵母膏10g/L，谷氨酸钠30g/L，NaCl 10g/L，KH₂PO₄5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，装液量200mL/1000mL摇瓶。
大分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备：发酵结束后，发酵液加蒸馏水稀释4倍，用盐酸调发酵液pH至2.0-3.0，12000r/min、30min离心去除菌体，调节上清液pH至7.0-8.0，再加入3倍体积冰冷的无水乙醇，搅拌得到γ-聚谷氨酸钠盐沉淀，干燥沉淀得到γ-聚谷氨酸钠盐粗样品，将γ-聚谷氨酸钠盐粗样品重新溶解在蒸馏水中，再次加入3倍体积冰冷的无水乙醇，以进一步去除γ-聚谷氨酸钠盐粗样品中的杂质，搅拌得到γ-聚谷氨酸钠盐沉淀，干燥沉淀得到γ-聚谷氨酸钠盐粗样品，然后反复透析(截留分子量MW：10000)除去杂质和小分子物质，最后将溶液冷冻干燥得到白色粉末状物质，此白色物质即为大分子γ-聚谷氨酸的钠盐，产量可达到20g/L。
实施例2分子量为3500-5000的小分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备
1.按0.5％的比例(w/v)溶解γ-聚谷氨酸钠盐样品，获得大分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
2.以终浓度为125mmol/L的HCl在121℃的条件下作用15min后，将降解后的γ-聚谷氨酸钠盐溶液pH调回到7.0，得到小分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
3.将溶液冷冻干燥得到白色粉末状物质，此白色物质即为小分子γ-聚谷氨酸钠盐。
4.按浓度为0.5％(w/v)的比例溶解γ-聚谷氨酸钠盐和已知分子量的γ-聚谷氨酸标准品(γ-聚谷氨酸标准品溶于生理盐水中)，然后在80V电压下进行浓度为0.8％(w/v)的琼脂糖凝胶电泳，电泳时间为30min，然后用亚甲基蓝染色40min后蒸馏水脱色，拍照，根据与γ-聚谷氨酸标准品比对，确定降解后γ-聚谷氨酸钠盐分子量为3500-5000。
实施例3分子量为8000-15000的小分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备
1.按0.5％的比例(w/v)溶解γ-聚谷氨酸钠盐样品，获得大分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
2.以终浓度为60mmol/L和30mmol/L的HCl在121℃的条件下作用15min后，将降解后的γ-聚谷氨酸钠盐溶液pH调回到7.0，得到小分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
3.将溶液冷冻干燥得到白色粉末状物质，此白色物质即为小分子γ-聚谷氨酸钠盐。
4.按浓度为0.5％(w/v)的比例溶解γ-聚谷氨酸钠盐和已知分子量的γ-聚谷氨酸标准品(γ-聚谷氨酸标准品溶于生理盐水中)，然后在80V电压下进行浓度为0.8％(w/v)的琼脂糖凝胶电泳，电泳时间为30min，然后用亚甲基蓝染色40min后蒸馏水脱色，拍照，根据与γ-聚谷氨酸标准品比对，确定降解后γ-聚谷氨酸钠盐分子量为8000-15000。
实施例4分子量为18000-21000的小分子Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐的制备
1.按0.5％的比例(w/v)溶解γ-聚谷氨酸钠盐样品，获得大分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
2.以终浓度为15mmol/L的HCl在121℃的条件下作用15min后，将降解后的γ-聚谷氨酸钠盐溶液pH调回到7.0，得到小分子γ-聚谷氨酸钠盐溶液。
3.将溶液冷冻干燥得到白色粉末状物质，此白色物质即为小分子γ-聚谷氨酸钠盐。
4.按浓度为0.5％(w/v)的比例溶解γ-聚谷氨酸钠盐和已知分子量的γ-聚谷氨酸标准品(γ-聚谷氨酸标准品溶于生理盐水中)，然后在80V电压下进行浓度为0.8％(w/v)的琼脂糖凝胶电泳，电泳时间为30min，然后用亚甲基蓝染色40min后蒸馏水脱色，拍照，根据与γ-聚谷氨酸标准品比对，确定降解后γ-聚谷氨酸钠盐分子量为18000-21000。
实施例5不同分子量γ-聚谷氨酸的制备
称取上述不同分子量的γ-聚谷氨酸钠盐0.5g，溶解在100ml去离子水中后，转入透析带(截留分子量MW：3500)，在4℃下以0.01mol/L HCl作为透析液透析48h，再以去离子水作为透析液透析24h，透析过程中，γ-聚谷氨酸从溶液中沉淀出来，透析结束后，反应混合物在12000r/min条件下离心10min，移去上面的水层，收集沉淀。冷冻干燥，从而得到γ-聚谷氨酸。γ-聚谷氨酸从钠盐形式到质子化形式的转化得率为72％。
实施例6不同浓度的大分子γ-聚谷氨酸或Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐阻垢性能的比较
制备以下溶液：
A1液：CaCl₂溶液(75mmol/L)
A2液：CaCl₂溶(3.75mmol/L)
B液：NaSO₄溶液(75mmol/L)
C液：NaHCO₃溶液(3.75mmol/L)
阻CaSO₄垢实验：
分别取50mLA1液，加入不同体积的0.5％(w/v)γ-聚谷氨酸(溶于生理盐水中)或γ-聚谷氨酸钠盐溶液，分别使γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的终浓度为60mg/L、40mg/L、20mg/L、10mg/L和5mg/L，在37℃恒温摇床中210r/min作用30min，再分别加入50mL B液，然后放入80℃水浴中恒温12h。采用EDTA滴定法测定溶液中游离的Ca²⁺含量。阻垢率按以下公式计算。
阻垢率＝(V_E-V_O)/(V_T-V_O)×100％
V_O：滴定水浴加热后空白样品(不加γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐)所消耗的EDTA体积。
V_T：滴定未经水浴加热的A液(不加γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐)所消耗的EDTA体积。
V_E：滴定加有阻垢剂的经水浴加热的水样所消耗的EDTA体积。
阻CaCO₃垢实验：
在阻CaCO₃垢实验中，用A2取代A1，用C液取代B液，其它步骤相同。
实验结果见图2。
图2显示在Ca²⁺的浓度不变的情况下，随着γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐浓度的增加，阻垢能力逐渐增强。在阻CaSO₄垢和阻CaCO₃垢实验中，达到100％阻垢率时大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的最低浓度均为20mg/L。
实施例7不同分子量γ-聚谷氨酸或Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐阻垢性能的比较
A1液，A2液，B液，C液的配制方法参照实施例6。
阻CaSO₄垢实验：
分别取50mLA1液，加入不同体积的0.5％(w/v)γ-聚谷氨酸(溶于生理盐水中)或γ-聚谷氨酸钠盐溶液，使得γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的终浓度为10mg/L，在37℃恒温摇床中210r/min作用30min，再分别加入50mL B液，然后放入80℃水浴中恒温12h。采用EDTA滴定法测定溶液中游离的Ca²⁺含量。阻垢率的计算方法参照实施例6。阻CaCO₃垢实验：
在阻CaCO₃垢实验中，用A2取代A1，用C液取代B液，其它步骤相同。
实验结果图3。
图3的结果显示降解的小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的阻垢效果较降解前的大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐好，在浓度均为10mg/L时，小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐阻垢性能均能达到90％以上，而此时相同量的大分子的γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐阻垢性能只有50％-75％。由实验结果可知，综合比较，分子量为8000-15000的小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐阻垢能力最佳，在浓度均为10mg/L时，其阻垢率均能达到95％以上。
实施例8不同浓度的小分子γ-聚谷氨酸或Na⁺形式γ-聚谷氨酸盐(分子量为8000-15000)阻垢性能的比较。
通过实施例7可知经分子量为8000-15000小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐在各方面阻垢性能相比均为最优。于是考虑采用分子量为8000-15000小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐来探求其100％阻垢率时的最低浓度。
A1液，A2液，B液，C液的配制方法参照实施例6。
阻CaSO₄垢实验：
分别取50mLA1液，加入0.5％(w/v)分子量为8000-15000γ-聚谷氨酸(溶于生理盐水中)或γ-聚谷氨酸钠盐溶液，使得小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的终浓度分别为10mg/L、8mg/L、6mg/L、4mg/L和2mg/L；在37℃恒温摇床中210r/min作用30min后，再分别加入50mL B液，然后分别放入80℃水浴中恒温12h。采用EDTA滴定法测定溶液中游离的Ca²⁺含量。阻垢率的计算方法参照实施例6。
阻CaCO₃垢实验：
在阻CaCO₃垢实验中，分别取50mLA2液，加入0.5％分子量为8000-15000小分子γ-聚谷氨酸(溶于生理盐水中)或γ-聚谷氨酸钠盐溶液使得小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的终浓度分别为8mg/L、4mg/L、2mg/L、1mg/L和0.5mg/L；用C液取代B液，其它步骤相同。
实验结果见图4。
图4结果显示小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的阻垢能力与大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐相比大大提高。在同样的Ca²⁺浓度条件下，阻CaSO₄垢实验其100％阻垢率时小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐最低浓度为4mg/L，阻CaCO₃垢实验其100％阻垢率时小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐最低浓度为2mg/L。而在上述两个阻垢实验中，大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐100％阻垢率时的最低浓度均为20mg/L，由此可见，在阻止相同浓度的CaSO₄或CaCO₃积垢的实验中，大分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的使用量是小分子γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠盐的5-10倍。
实施例9γ-聚谷氨酸及Ca²⁺结合产物结构表征分析
取少许γ-聚谷氨酸及其阻垢产物样品γ-聚谷氨酸钙，与少量KBr研磨压片，高温干燥，采用Nexus 670傅立叶红外光谱仪室温测定其结构。
实验结果见图5。
由图5(A)、图5(B)和图5(C)可知，与γ-聚谷氨酸比较，γ-聚谷氨酸钙(阻CaSO₄形式和CaCO₃形式)的氨基伸缩振动吸收峰(γ-(N-H))由3412.18cm^-1分别移动到3545.02cm^-1(CaSO₄形式)和3432.10cm^-1(CaCO₃形式)，其中γ-(C-H)吸收峰由3119.93cm^-1分别移动到3402.21cm^-1(CaSO₄形式)和3146.49cm^-1(CaCO₃形式)。酰胺I带(γ-C-O)吸收峰1648.71cm^-1分别移动到1618.82cm^-1(CaSO₄形式)和1628.78cm-1(CaCO₃形式)，酰胺II带(γ-C-O)吸收峰1539.11在γ-聚谷氨酸钙(CaSO₄形式和CaCO₃形式)样品中消失，此外2359.41cm^-1，2336.16cm^-1和1223.62cm^-1处吸收峰在γ-聚谷氨酸钙(CaSO₄形式和CaCO₃形式)样品中几乎完全被掩盖。
通过对比发现γ-(N-H)伸缩振动吸收峰和γ-(C-H)伸缩振动吸收峰向高波数方向移动，以及酰胺I带向低波数方向移动，说明了γ-聚谷氨酸的氨基和羧基都参与了与Ca²⁺的配位，形成了新的化合物，从而阻止了垢的形成。