基于SERS的三种食源性致病菌的快速检测

为了探究表面增强拉曼光谱(SERS)法在大肠杆菌(ATCC 25922)、肠炎沙门氏菌(CICC 21540)和单核增生李斯特菌(CICC 10982)快速检测中的可行性,本研究利用两步生长法制备银包金纳米颗粒(Au@Ag NPs)作为增强基底,研究Au@Ag NPs分别与3种致病菌偶联后的拉曼增强效果和稳定性,并对3种致病菌的特征拉曼光谱结合主成分分析(PCA)和层次聚类分析(HCA)进行对比分析。结果表明,合成的Au@Ag NPs颗粒大小均匀,拉曼增强效果明显,可与3种致病菌有效结合,且均有稳定的拉曼响应度;基于大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和单核增生李斯特菌的特征拉曼光谱的PCA和HCA分析得出,3种致病菌的拉曼特征光谱之间差异明显,能有效区分。本研究结果为利用Au@Ag NPs作为增强基底的SERS方法快速检测大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和单核增生李斯特菌提供了参考基础。     

基于SERS的苹果树腐烂病原菌早期侵染检测

为了早期诊断由黑腐皮壳真菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病,该研究基于表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,以腐烂病菌丝、病原菌丝侵染的苹果树和健康的苹果树枝作为研究对象,结合S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行拉曼光谱预处理,经解析发现病原菌丝与染菌样本在1 598、1 595 cm^-1和2 930、2 925 cm^-1附近敏感谱峰明显区别于健康样本。重复试验分析发现,病原菌侵染可致寄主特征谱峰偏移以及谱峰强度改变：健康样本在1 286 cm^-1附近的特征峰随病原菌的侵染偏移至1 365 cm^-1附近;健康样本在1 286与1 587 cm^-1附近的谱峰强度比值小于0.5,染菌样本在1 365与1 595 cm^-1附近的谱峰强度比值大于0.5,而菌丝在1 327与1 598 cm^-1附近的谱峰强度比值大于1.0;1 5...     

肽聚糖对肉制品中产气荚膜梭菌芽孢萌发率影响及预测

该研究利用产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens,C.perfringens)营养体及其芽孢肽聚糖以芽孢萌发率S、浑浊度OD_(600)%、Ca~(2+)-DPA%变化率等为指标比较不同肽聚糖对C.perfringens芽孢萌发的影响;并针对芽孢萌发率检测耗时、费力等问题,提出一种基于近红外光谱技术(near infrared spectroscopy,NIR)定量预测不同浓度肽聚糖诱导芽孢萌发率研究。首先原始光谱经不同方式预处理,获得最佳方法为标准正态变换,然后使用主成分分析和遗传-联合区间偏最小二乘法进行光谱数据降维及特征变量筛选,分别对不同浓度肽聚糖诱导芽孢S、OD_(600)%、Ca~(2+)-DPA%进行快速预测。结果表明:营养体肽聚糖可有效诱导芽孢萌发,而芽孢肽聚糖效果不明显。利用GA-si PLS筛选芽孢萌发特征变量的最佳特征区间分别是[3,9,11,14]、[1,7,12,15]和[7,8,12,17],其预测集R和RMSEP分别为0.872 6,0.861 1,0.884 1和0.769,0.218%,42.34%。研究结果表明,利用NIR结合GA-siPLS可定量预测肽聚糖诱导C.perfringens芽孢的萌发率,实现芽孢萌发的快速预测,为保证肉制品安全提供有效手段。     

肽聚糖对肉制品中产气荚膜梭菌芽孢萌发率影响及预测

该研究利用产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens,C.perfringens)营养体及其芽孢肽聚糖以芽孢萌发率S、浑浊度OD600%、Ca^2+-DPA%变化率等为指标比较不同肽聚糖对C.perfringens芽孢萌发的影响;并针对芽孢萌发率检测耗时、费力等问题,提出一种基于近红外光谱技术(near infrared spectroscopy,NIR)定量预测不同浓度肽聚糖诱导芽孢萌发率研究。首先原始光谱经不同方式预处理,获得最佳方法为标准正态变换,然后使用主成分分析和遗传-联合区间偏最小二乘法进行光谱数据降维及特征变量筛选,分别对不同浓度肽聚糖诱导芽孢S、OD600%、Ca2+-DPA%进行快速预测。结果表明:营养体肽聚糖可有效诱导芽孢萌发,而芽孢肽聚糖效果不明显。利用GA-siPLS筛选芽孢萌发特征变量的最佳特征区间分别是[3,9,11,14]、[1,7,12,15]和[7,8,12,17],其预测集R和RMSEP分别为0.8726,0.8611,0.8841和0.769,0.218%,42.34%。研究结果表明,利用NIR结合GA-siPLS可定量预测肽聚糖诱导C.perfringens芽孢的萌发率,实现芽孢萌发的快速预测,为保证肉制品安全提供有效手段。     

精油对熟制鸡胸肉中产气荚膜梭菌抑制效果预测模型研究

为研究不同香辛料精油对熟制鸡胸肉中产气荚膜梭菌(C.perfringens)的影响,该文以肉桂精油、艾草精油和茴香精油为研究对象,对C.perfringens标准株(ATCC13124)和分离株(C1)抑菌效果,筛选出抑制最佳浓度,采用BP神经网络构建C.perfringens的生长/残存动力学模型,并以相关系数(R~2)和均方根误差(RMSE)评价模型精度,以期快速预测不同精油浓度条件对C.perfringens影响。结果表明:经肉桂精油处理后的ATCC13124和C1浓度最低,抑制效果最强;采用BP神经网络模型构建不同精油对熟制鸡胸肉中C.perfringens的预测模型,肉桂精油对ATCC13124和C1的R~2分别为0.963和0.976,RMSE分别为0.327和0.271CFU/g,预测效果最佳;利用验证集对模型鲁棒性进行验证,结果表明R~2均在0.917以上,RMSE在0.200～0.640 CFU/g之间,结果表明,BP神经网络模型可以较好的预测熟制鸡胸肉中产气夹膜梭菌的生长/残存情况;为肉类加工过程中控制C.perfringens提供理论依据。     

高耐铝红酵母RS1的红外光谱和拉曼光谱研究

微生物菌株RS1是从江西鹰潭油茶酸性土壤中筛选获得的一株高耐铝红酵母,能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝浓度。前期研究表明RS1可以把铝固定在细胞表面,阻挡其进入细胞内部,但是细胞表面何种基团参与铝的固定并不清楚。本文综合采用傅里叶红外光谱和拉曼光谱技术研究了铝胁迫下红酵母RS1细胞表面官能团变化,以期从光谱学角度来探索RS1的高耐铝机制。研究发现,70 mmol/L铝处理24 h后RS1红外光谱中1 403 cm^-1处的吸收峰红移到1 397 cm^-1处,这可能是羧基峰;在1 706 cm^-1处出现新的吸收峰,这可能是羰基峰;酰胺I带吸收峰强度显著上升,且甘露聚糖的吸收峰消失。拉曼光谱在779、856 cm^-1处和1270cm^-1处出现新的吸收峰,可能分别为核糖核酸、酪氨酸和酰胺Ш带的吸收峰。综合结果表明,RS1细胞表面与铝吸附相关的物质主要是细胞壁多糖和蛋白质,主要涉及的官能团包括羧基、羰基和酰胺基。这些细胞表面官能团对铝的固定作用可能是红酵母RS1高耐铝的一个重要机...     

表面增强拉曼光谱检测脐橙果皮混合农药残留

为了研究果皮农药残留快速检测方法。该文以脐橙为例,混合农药(亚胺硫磷和乐果)为研究对象,选用银纳米线作为增强基底,利用共焦显微拉曼光谱仪对农药残留进行检测。通过表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman scattering,SERS)技术,采集脐橙表皮混合农药残留的SERS光谱。对混合农药定性分析,银纳米线对2种农药都有较好的增强效果。对采集的光谱进行预处理后,建立模型,进行定量分析,研究结果表明,经过二阶微分预处理后光谱数据结合偏最小二乘法(partial least squares,PLS)得到的模型预测效果最好,预测相关系数(R_p)为0.954,其预测均方根误差(root-mean-square prediction error,RMSEP)为4.822 mg/L。挑选两种农药特征峰的特征波段,混合农药中亚胺硫磷的特征波段经多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)处理后,建模效果较好,其中R_p为0.898,RMSEP为6.621 mg/L;混合农药中乐果的特征波段经基线校正处理后,建模效果较好,其中R_p为0.911,RMSEP为7.369 mg/L。研究结果表明SERS技术是一种快速、可靠的检测混合农药残留的方法。     

不同傅里叶变换红外光谱法研究土壤光谱特征的比较与应用

为了将傅里叶变换红外光谱技术更好地应用于土壤中官能团的定量分析,通过比较3种不同傅里叶变换技术下土壤特征吸收峰的差异,来选取最佳的光谱技术应用于土壤的相关研究。采用透射(T-FTIR)、衰减全反射(ATR-FTIR)和漫反射(DR-FTIR)3种光谱技术分别对有机物(苯甲酸、硬脂酸)和土壤(辽东栎)进行了分析。并将辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合,使用T-FTIR和DR-FTIR对混合土样进行光谱测定,用于定量分析研究。结果表明:(1)有机物样品在3种光谱技术中均出现特征吸收峰,苯甲酸在1 600～1 400 cm^-1出现苯环C=C骨架特征峰,硬脂酸在2 900～2 800 cm^-1显现甲基的特征峰。有机物中羧酸-COOH内羰基-C=O在1 720～1 680 cm^-1出现伸缩振动吸收峰,羟基-OH分别在1 430～1 410 cm^-1,940～930 cm^-1附近出现面内和面外弯曲振动吸收峰。有机物在T-FTIR技术中需要用溴化钾(KBr)对其稀释。(2)辽东栎土壤样品在T-FTIR和DR-FTIR技术测试中发现,其土壤谱图中有较多有效特征吸收峰,土壤样品在T-FTIR技术中也需要用KBr进行稀释并使样品均匀的分布在锭片中; 而ATR-FTIR技术测试中仅出现个别有效特征吸收峰,不利于对土壤谱图鉴别与进一步分析。(3)辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合的测试结果表明:T-FTIR和DR-FTIR技术测试中质量分数与峰面积比呈正相关,线性拟合分别为R²=0.70和R²=0.88。土壤在3种不同红外技术中,DR-FTIR光谱具有较好的土壤特征吸收峰,对土壤样品可以不用KBr稀释。测试步骤简单易操作,可用于土壤样品定量分析研究。     

农药残留的表面增强拉曼光谱快速检测技术研究现状与展望

果蔬农药残留危害人类健康,施药后,农药分布于其表皮和内部组织,果蔬表面农药绝对残留量低、不均匀,直接光谱检测表征难,而表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术具有分子级检测精度,可以有效扩增信号,在实现微量物质检测方面优势明显。为此,论文综述了国内外表面增强拉曼散射技术的研究现状,特别是详细介绍了通过设计合理的表面增强拉曼基底结构,实现农药残留信号增强的主要技术手段和表面增强拉曼光谱信号分析方法。在此基础上,指出农药残留的表面增强拉曼检测技术研究中的前沿热点问题,探讨并展望了表面增强拉曼技术在农药残留快速检测方面的发展趋势。基于表面增强拉曼的农药高灵敏度、快速检测表征技术,将在农药违禁使用和农药残留超标监管中有广阔应用前景。     

不同种类茶叶冲泡前后中红外光谱变化探析

为建立一种快速无损评价茶叶/茶汤化学品质和色泽的方法,本试验选取7种代表性茶叶样本为材料,利用傅里叶变换中红外光谱(FTIR)技术,以开水冲泡方式制备茶汤冻干粉,对茶叶与茶汤共14个样本进行FTIR光谱采集分析。通过聚类分析、光谱曲线拟合、定性分析,并结合常规化学法检测茶多酚、茶多糖、可溶性糖、游离氨基酸、主要儿茶素类和生物碱含量。结果表明,不同茶叶光谱明显不同,由于茶叶加工工艺造成的脂类、儿茶素类、咖啡碱、游离氨基酸及叶绿素含量差异,利用1 800～1 170 cm^-1狭窄区域的光谱特征,可实现茶叶分类。茶叶与对应茶汤的光谱也存在明显差异,体现了茶叶在冲泡过程中的物质变化。主要特征峰区(位)为:2 925/2 855 cm^-1代表脂类饱和烃链-CH₂振动,1 700 cm^-1峰位对应儿茶素类和咖啡碱,1 534 cm^-1对应着叶绿素脱镁过程,1 551/1 556 cm^-1和1 500/1 497 cm^-1为叶绿素中亚甲基桥的伸缩振...     

表面增强拉曼光谱快速检测生鲜肉中的瘦肉精

为了快速检测生鲜肉中的瘦肉精,该研究利用表面增强拉曼光谱技术,以沙丁胺醇为检测目标物,建立了一种快速检测肌肉组织和肝脏中瘦肉精含量的方法。在碱性环境下利用乙酸乙酯对样品中沙丁胺醇进行提取,采用Savitzky-Golay 5点平滑法和自适应迭代重加权惩罚最小二乘法消除光谱噪声以及荧光背景对分析建模的影响。为检测方法的重复性,对50个相同沙丁胺醇质量分数(1 mg/kg)的肌肉组织样品进行信号采集,对沙丁胺醇特征峰强度进行分析,621、814、1 253、1 489、1 609 cm~(-1) 5个特征峰强度的相对标准偏差(RSD)为6.54%、6.07%、8.65%、7.44%、6.81%,说明该方法具有较好的重复性。建立沙丁胺醇标准溶液的预测模型,沙丁胺醇浓度与其特征峰强度相关性较好,决定系数R~2为0.968。对肌肉组织和肝脏中沙丁胺醇含量进行检测,检测范围分别为0.01~5和0.02~5 mg/kg,检出限分别为0.01和0.02 mg/kg,其含量与预测实测值决定系数为0.912和0.921。研究表明,该方法可以实现肌肉组织和肝脏中沙丁胺醇含量的定量预测。     

Collaborative study of a method for the detection of Clostridium botulinum and its toxins in foods.

The mouse toxicity and protection technique for the detection and identification of Clostridium botulinum and its toxins in foods was collaboratively studied by 11 laboratories. Each laboratory received 4 samples of cream of mushroom soup; 2 contained spores and toxin of C. botulinum type A, 1 contained spores and toxin of C. botulinum type E, and 1 contained spores of C. sporogenes. The media used were cooked meat medium (beef heart or chopped liver broth) and trypticase peptone glucose yeast extract broth with trypsin. The results indicate that this method has a high degree of repeatability and reproducibility. All 11 laboratories correctly identified the toxins and the nontoxic sample in the food and detected and identified the viable spores in the samples by means of the subsequent cultures. This method has been adopted as official first action.     

基于增强拉曼光谱的苹果中啶虫脒农药残留的无损定量分析

为了快速准确检测苹果的农药残留,该研究基于表面增强拉曼光谱技术,以新烟碱类农药啶虫脒作为研究对象,建立了一种快速准确检测苹果农药残留含量的方法。为了改善表面增强剂对定量检测的检测精度和稳定性,在pH值为6.5的弱酸性条件下向银溶胶中加入稳定剂聚丙烯酸钠和团聚剂NaCl。采用了卡尔曼平滑（Rauch-Tung-Striebel,RTS）与非对称重加权惩罚最小二乘法（asymmetrically reweighted Penalized Least Squares,arPLS）结合扩展乘性散射校正（Extended Multiplicative Signal Correction,EMSC）来消除噪声和荧光信号对模型的影响。为了检测方法的重复性,对30个相同啶虫脒含量（20 mg/kg）的苹果进行了拉曼信号采集,并对627 cm-1,835 cm-1和1 107 cm-1 3个特征峰强度进行分析,其相对标准偏差（rRelative sStandard dDeviation,RSD）分别为6.14%,6.83%,6.99%,说明该方法具有较好的重复性。采集含有梯度浓度啶虫脒的苹果（0.012 mg/kg～10.830 mg/kg）的信号时,最低检测限为0.035 mg/kg,远低于国家规定的标准0.8 mg/kg。建立的苹果中啶虫脒农药残留偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）预测模型效果较好,检测范围在0.082～3.830 mg/kg,预测相关系数（Rrediction coefficient,Rp）为0.974,预测集均方根误差（Root Mean Square Errors of prediction,RMSEp）为0.044 1 mg/kg,校正相关系数（Correlation coefficient,Rc）为0.986,校正集均方根误差（Root Mean Square Errors of calibration,RMSEc）为0.036 9 mg/kg。研究表明,该方法可以对苹果中残留的啶虫脒农药进行准确的定量预测。     

紫色水稻土胡敏酸的形成——稻草腐解试验

土壤腐植酸类物质的形成是土壤固碳的重要过程,但对腐植酸类物质形成过程的了解仍不甚清楚,为了丰富土壤腐植酸类物质形成理论,采用富立叶变换红外光谱和固态交叉极化-魔角旋转^13C-核磁共振光谱技术分析了紫色水稻土稻草腐解过程中胡敏酸的波谱学特征。结果表明,稻草腐解的前期,胡敏酸的红外光谱所有吸收峰（3364、2933、1653、1599、1508、1461、1421、1331、1225、1126、1033cm^-1）强度皆有明显减弱,核磁共振光谱的烷基、多羟基和芳基的共振峰明显减弱且甲氧基的共振峰显著增强,即表明提取的胡敏酸为类胡敏酸的木质素;随着腐解的进行,胡敏酸的红外光谱的吸收峰强度皆显著增强,核磁共振光谱的烷基、芳基和羰基的共振峰增强,即表明此时的胡敏酸已是以木质素残体为核心并结合烷基、酰胺以及糖类物质反应形成的高分子聚合体;稻草腐解的后期,胡敏酸的红外光谱的2933cm^-1处的吸收峰强度减弱,1651、1599、1508、1461、1422和1224cm^-1处的吸收峰小幅增强,核磁共振光谱的烷基共振峰减弱,甲氧基共振峰增强,表明此时的胡敏酸发生脱烷基（主要是甲基）过程。因此,红外光谱吸收峰强度与核磁共振光谱共振峰强度的规律性变化反映了稻草腐解过程紫色水稻土胡敏酸的形成过程具有阶段性,紫色水稻±胡敏酸的形成过程符合木质素学说。     

Enumeration of Clostridium perfringens spores in human feces: comparison of four culture media

Enumeration of Clostridium perfringens spores was compared using 4 culture media. Duplicate 1 g portions of 35 stools (25 from C. perfringens food poisoning outbreaks and 10 from normal stools) were heat treated 20 min at 75 degrees C and tested on tryptose-sulfite-cycloserine (TSC) agar, trypticase-soy-blood (TSB) agar, lactose-sulfite (LS) medium, and iron milk (IM) medium. Dilutions were plated directly onto TSB and TSC, and a 3-tube most probable number determination was made with each specimen in LS and IM incubated at 45 degrees C. TSB was easiest to use and nonhemolytic food poisoning strains were readily differentiated from the normal hemolytic biotype on this medium. Confirmed counts on TSC and TSB were similar for all specimens, but counts of 8 of 25 outbreak specimens were 2-4 log units lower in LS and IM than on plating media; spores in specimens associated with 2 of 5 outbreaks were intolerant of the elevated temperatures. Results showed that elevated temperature MPN methods in LS and IM are inappropriate for the examination of outbreak stools.     

水热碳化制备榴莲壳复合焦及其电化学性能

为研究水热碳化处理对榴莲壳复合改性焦性能的影响,将榴莲壳原料及250 ℃、10 h制备的水热焦分别与层状氢氧化镁铝（Mg/Al Layered Double Hydroxide,MgAl-LDH）复合,获得榴莲壳与MgAl-LDH复合焦MgAl-LDH@DP和榴莲壳水热焦与MgAl-LDH复合焦MgAl-LDH@HC,分析比较两种焦的特性以及电化学性能。结果表明,同MgAl-LDH@DP相比,MgAl-LDH@HC有更强的活性含氧官能团,对LDH纳米片有较好的分散性。MgAl-LDH@DP焦表面有大量针状结构,而MgAl-LDH@HC呈不规则片状结构,表面疏松多孔,BET（Brunauer-Emmett-Teller）比表面积为62.96 m2/g,平均孔径14.81 nm,BJH（Barrett-Joyner-Halenda）累积吸附孔容积为0.24 cm3/g,均高于前者,更有利于电荷储存和电子传输。在KOH溶液为电解质、复合焦为工作电极的三电极系统中,循环伏安曲线和恒电流充放电曲线分别接近矩形和三角形,同MgAl-LDH@DP相比,MgAl-LDH@HC有较好的电容特性和倍率性能,低频时交流阻抗曲线斜率更大,离子扩散阻力相对较小,有潜力作为超级电容器电极材料应用。     

鸡蛋壳膜角蛋白不同提取工艺的效果比较

为探索不同方法提取的鸡蛋壳膜角蛋白的得率及其结构的区别,为鸡蛋壳膜角蛋白工业化生产方法的选择提供理论依据,分别采用氢氧化钠碱法、过氧化氢氧化法、碱性蛋白酶法从鸡蛋壳膜中提取角蛋白,以其反应速率及产品角蛋白的得率、分子量、结构完整性等为指标,比较3种不同提取方法对鸡蛋壳膜角蛋白性质的影响。试验比较结果表明,角蛋白得率：氧化法(24.33%)＞碱法(19.31%)＞酶法(15.19%);反应速率：氢氧化钠碱法最快,过氧化氢氧化法次之,碱性蛋白酶法最慢;角蛋白分子量：碱性蛋白酶法(31～43 kDa)＞氢氧化钠碱法(14.4～20.1 kDa)＞过氧化氢氧化法(＜14.4 kDa);角蛋白结构：碱性蛋白酶法和氢氧化钠碱法提取的角蛋白,二级结构保存完整,过氧化氢氧化法提取的角蛋白二级结构受到了破坏。氢氧化钠碱法和碱性蛋白酶法可用于生产分子量高、二级结构完整的角蛋白产品,而过氧化氢氧化法是生产小分子肽类角蛋白产品较好的方法。     

小白菜的中红外光谱特征及其在氮营养诊断中的应用

采用不同中红外光谱（漫反射光谱、 衰减全反射光谱和光声光谱）对不同氮处理的小白菜进行表征。结果表明,小白菜不同的红外光谱具有明显不同的光谱特征,主要表现于峰形、 峰位以及相对峰强度;中红外漫反射光谱的主要吸收峰分别为2800~3800 cm-1、 2200~2500 cm-1、 1500~1700 cm-1和1000~1500 cm-1,衰减全反射光谱由于水的强烈干扰可用的吸收峰主要在1200~1500 cm-1,而中红外光声光谱的主要吸收峰分别为2800~3800 cm-1、 1500~1700 cm-1、 1200~1500 cm-1和1000~1200 cm-1。漫反射光谱、 衰减全反射光谱和光声光谱的主成分分析表明,不同氮处理主成分分布特征明显不同,且第一主成分（PCA1）均与施氮量显著相关,相关系数（r）分别为0.9103、 0.8527和0.9366。这三种光谱利用主成分分布均可实现小白菜氮营养快速诊断,且光声光谱由于其独特的原位逐层扫描功能而表现出更好的诊断效果,在植物营养诊断中表现出较强的应用潜力。