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...     

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。     

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...     

基于SERS技术的基底增强效应对比及食源性芽孢快速检测

为了实现食源性芽孢的快速识别,该研究利用表面增强拉曼光谱技术,以产气荚膜梭菌芽孢(C.perfringens spores)、艰难梭菌芽孢(C.difficile spores)和生孢梭菌芽孢(C.sporogenes spores)为研究对象,将3种不同纳米溶胶材料Au NPs、Ag NPs和Au@AgNPs作为表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底对食源性芽孢的增强效应进行对比,确定较佳增强效果的纳米材料,进一步开展基于较优纳米溶胶材料为基底的SERS技术对不同种属食源性芽孢的光谱解析及快速识别研究。结果表明,Au@Ag NPs对食源性芽孢的SERS增强效果最较好,其增强因子达3.49×10⁴,且光谱特异性和重现性良好。经拉曼光谱解析,Ca²⁺-DPA的拉曼峰是三种食源性芽孢的共有标志特征峰,拉曼振动峰在1 017、1 440和1 570 cm^-1波段显示且峰强度不同。C.perfringens芽孢在740、787、821、1 203、1 308和1 62...     

应用同步辐射光谱技术研究退耕草地土壤有机碳官能团变化

  目的  为了明确埋藏古水稻土与现代水稻土有机质官能团红外光谱特征及其变化规律,揭示氧化铁对不同环境条件、不同埋深有机质官能团光谱响应的影响。  方法  采用傅里叶红外光谱测定杉龙岗埋藏古水稻土与现代耕作水稻土原土、去除有机质土、去除氧化铁土的有机质官能团的光谱特征,对比分析土壤有机质官能团的差异及剖面分布特征。  结果  三种处理方式下有机质官能团红外光谱变化特征在同一土壤剖面的红外光谱曲线形态、特征吸收峰和吸收强度基本一致,尤其是与有机质官能团有关的几个典型吸收峰：2925 cm⁻¹（脂族峰）,2854 cm⁻¹（脂族峰）,1634 cm⁻¹（芳香峰）,1401 cm⁻¹（脂族峰）。而去除有机质的差谱图在同一土壤剖面表现为：有机质官能团吸收强度均朝着强度更强的趋势变化,且去除氧化铁的差谱图中有机质官能团吸收强度变化更大。  结论  有机质官能团与含铁矿物之间存在密切联系,去除氧化铁更有利于观察有机质官能团红外光谱特征的变化,且这种变化在埋藏古水稻土中尤为明显,埋藏古水稻土有机质官能团结构稳定性表现为1634 cm⁻¹（芳香峰） > 1401 cm⁻¹（脂族峰） > 2925 cm⁻¹（脂族峰） > 2854 cm⁻¹（脂族峰）。剖面变化特征表现为随土层加深芳香碳增加而脂族碳减少。     

基于拉曼光谱分析寒地水稻叶瘟病害植株特征

稻叶瘟是影响寒地水稻产量的重要病害之一。为了减少病害受灾程度,增加早期检测的手段,该文利用拉曼光谱仪对正常水稻与感染稻叶瘟的水稻叶片进行拉曼光谱采集,指认出了水稻叶片的特征频率。通过对无病害叶片与病害叶片官能团的拉曼特性谱峰和特征频率偏移的对比分析,指出稻叶瘟水稻叶片的特征谱峰和稻瘟病敏感谱线为1 800~2 600 cm-1的频谱区域,分析得到984和994 cm-1的双峰连线的斜率以及828和851 cm-1的双峰连线的斜率随着病害程度的增加而逐渐增大。通过对随机抽取的50个拉曼光谱样本的分析,得到2 000~2 300 cm-1散射截面随着病害程度的加重而增加,说明散射截面的变化与稻瘟病害存在良好对应关系。研究表明拉曼光谱分析为早期检测水稻稻叶瘟病提供了一种有效的手段。     

线扫描式拉曼高光谱成像技术无损检测奶粉三聚氰胺

为了实现颗粒状样本的大面积无损快速检测,该研究结合拉曼光谱和高光谱技术搭建了一套线扫描式拉曼高光谱检测系统,对奶粉和三聚氰胺颗粒混合样本进行了检测研究。研究通过高斯窗平滑法和air PLS基线校正方法分别消除了拉曼光谱中的噪声信号和荧光背景,选取三聚氰胺主要特征峰(671.71 cm-1)处的单波段图像作为是否含有三聚氰胺颗粒的判断依据。研究首先对三聚氰胺产生的拉曼信号在奶粉颗粒中的穿透深度进行了检测,随后完成了10种不同浓度的三聚氰胺奶粉混合样本的拉曼高光谱采集,对特征单波段图像中各像素点的拉曼强度平均值进行一元线性分析,并对单波段图像进行二值化处理。结果显示,在三聚氰胺特征单波段图像中,感兴趣区域内所有像素点的拉曼强度平均值与三聚氰胺浓度之间线性度较高,其决定系数R2达到了0.995 4。在二值图像中,三聚氰胺颗粒的位置信息能够直观的展现。研究结果表明,拉曼高光谱成像技术具有快速、无损和大面积检测的特点,在实际应用中具有巨大潜力。     

电子束辐照预处理对辛烯基琥珀酸改性芋艿淀粉性质的影响研究

为探究不同剂量电子束辐照预处理对辛烯基琥珀酸改性芋艿淀粉颗粒结构和功能特征的影响,本研究以奉化芋艿淀粉为材料,对其进行电子束辐照预处理,分析处理前后改性淀粉的颗粒结构、热力学性质、溶胀特性、消化性和乳化性。结果表明,电子束辐照预处理显著改变了辛烯基琥珀酸改性芋艿淀粉酯的理化与功能特性。随着辐照剂量从2 kGy逐步增加至50 kGy,辛烯基琥珀酸改性淀粉(OSTS)颗粒屑状点逐渐增多、表面形成的皱痕和突起加深,并出现颗粒破裂;快消化淀粉(RDS)含量和水溶性指数不断增加,结晶度、缓慢消化淀粉(SDS)、糊化峰值温度(T_p)不断下降;直链淀粉含量和溶胀力呈现先增加后减少的趋势,糊化焓、抗性淀粉、乳化稳定性和FTIR光谱中1 047 cm^-1/1 022 cm^-1 峰强度呈现先降低后升高的趋势。本研究为采用电子束辐照预处理技术改善辛烯基琥珀酸改性淀粉的功能特性提供了一定的理论依据。     

基于傅里叶变换近红外光谱的籽棉含水率无损检测

为了实现对籽棉含水率的快速、无损检测,该研究采用傅里叶变换近红外光谱技术建立籽棉含水率定量检测模型。首先探究了籽棉样本密度对于光谱曲线的影响,该研究发现样本密度大小对光谱曲线影响显著,密度越小光谱信号越强,当样品密度不低于0.088 6 g/cm³时,光谱曲线变化趋于平稳。通过采集籽棉样本在3 900～11 000 cm^-1波数范围的吸光度光谱数据,并应用了9种预处理方法对原始光谱数据进行处理。发现一阶导数结合消除趋势(first derivative-detrending,FD-DT)预处理方法在偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型建立时表现最佳。使用了竞争自适应重复加权法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、信息增益法(information gain,IG)、连续投影法(successive projections algorithm,SPA)和相关系数(correlation coefficient,CC)等算法,来获...     

近电器拆解区土壤-蔬菜多氯联苯污染及其健康风险

选择浙江省某典型电器拆解区,研究了该区域附近农田土壤和蔬菜中多氯联苯的污染水平,并进行健康风险评价。结果表明,该区农田土壤中PCBs含量为6.78～15.48μgkg^-1,蔬菜样品中PCBs平均含量为5.98～130.70μg kg^-1,与西藏土壤的背景值和浙江省农村土壤的PCBs污染水平比较,电器拆解区附近农田存在PCBs累积污染。以食物链为主要暴露途径的健康风险评价结果表明,生命期致癌风险水平为6.50×10^-6～1.24×10^-4,超过PCBs致癌基准浓度对应的生命期致癌风险水平1～3个数量级;生命期非致癌风险水平在部分农田大于可接受风险水平（HQ=1）。该区域农田生态系统中土壤和部分常见蔬菜存在多氯联苯污染,已构成较大的人体健康风险。     

应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染

病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展,及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形成病斑,而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程度。该研究采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪在800~2 000 cm-1范围内获取健康和染病油菜叶片的拉曼光谱曲线,接着采用小波变换(wavelet transform,WT)进行拉曼光谱的预处理以去除荧光背景的干扰,然后选择主成分因子(principal components,PC-1和PC-2)以及特征参量(1 006,1 156和1 522 cm-1)进行样本间的聚类分析,最后分别基于主成分因子和拉曼特征参量建立最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)进行菌核病侵染油菜叶片不同阶段的判别分析。结果发现采用基于PC-1主成分,1 156和1 522 cm-1处的拉曼强度建立的LS-SVM判别模型可以得到100%的识别率。研究结果表明,通过判别分析油菜叶片菌核病病斑不同区域处的拉曼光谱可以实现核盘菌侵染油菜叶片的早期判别,这为后续探究植物病害的早期监测以及研发油菜叶片菌核病早期诊断拉曼便携仪提供理论参考。     

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。     

γ射线辐照降解木聚糖的机理研究

为了探讨γ射线辐照降解半纤维素的机理,以木聚糖为模型化合物,经0、200、400、600、800、1 000、1 200 k Gy剂量的辐照后,采用扫描电镜(SEM)、傅里叶拉曼光谱(FT-Raman)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)研究其表观形貌结构、分子结构及降解产物的变化特征。结果表明,γ射线辐照处理后木聚糖表观形貌结构发生破坏,多孔性增加;随着辐照剂量升高,木聚糖3 354 cm~(-1)处拉曼光谱峰强度降低且峰位发生红移,1 122 cm~(-1)和1 093 cm~(-1)处拉曼光谱峰强度逐渐减弱,表明木聚糖分子中的氢键、糖苷键发生破坏;木聚糖降解产物的GC-MS分析表明,辐照处理后木聚糖乙酸乙酯提取液中共检测到18种脂肪酸类化合物、5种糖类化合物和2种呋喃类化合物,其相对含量分别在1 200、800和1 200 k Gy达到最大值(16.59%、1.46%和1.03%)。本研究结果为木聚糖γ射线辐照降解产物全利用提供了支持。     

苹果树腐烂病拮抗细菌鉴定及其抑菌作用效果测定

为了开发一种高效低毒的苹果树腐烂病生防制剂,通过对峙培养法、形态学及分子生物学的方法进行了苹果树腐烂病菌拮抗菌的分离筛选及鉴定,采用离体枝条法测定了拮抗菌对苹果树腐烂病的防效,并采用显微观察和液体培养法分别研究了拮抗菌对苹果树腐烂病菌的抑菌机理和无菌滤液对苹果树腐烂病菌生长的影响。分离筛选结果表明,从甘肃省各苹果产区果园土壤和苹果树枝条上分离得到23株细菌,2株对苹果树腐烂病菌具有较好拮抗作用,分别为LZ-1201和TS-1203,其对苹果树腐烂病菌菌丝生长抑制率分别为79.00%和85.00%。鉴定结果表明,菌株LZ-1201和TS-1203分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。离体枝条防效测定表明,拮抗菌无菌滤液对苹果树腐烂病的防效随着稀释倍数增大而降低,原液防效最高,分别为74.43%和77.07%。抑菌作用机理结果表明,两株拮抗菌均可导致苹果树腐烂病菌丝膨大畸形、原生质浓缩、释放及溶解。拮抗菌无菌滤液对腐烂病菌生长的影响测定结果表明,无菌滤液对腐烂病菌分生孢子萌发和菌丝生长量均有显著抑制作用(P0.05),其无菌滤液稀释40倍时对腐烂病菌分生孢子萌发和菌丝生长量的抑制率均高于60%,表明该拮抗菌具有很好的生防潜力。     

基于骨蛋白拉曼光谱特异性的肉骨粉种属鉴别方法

为了快速检测肉骨粉的种属来源,该研究开发了一种简便、可靠、科学、高效的肉骨粉种属鉴别方法。以87个肉骨粉(猪,鸡,牛和羊肉骨粉)为研究对象,利用拉曼光谱技术,结合化学计量学方法,建立了基于骨蛋白拉曼光谱特性的肉骨粉种属鉴别分析方法与模型。研究结果表明:根据偏最小二乘判别分析(PartialLeastSquaresDiscriminant Analysis,PLS-DA)模型,发现鸡和哺乳动物(猪,牛和羊)肉骨粉主要在1 659、2 930、2 852、1 246和1 455 cm-1附近的特征谱带具有差异性;猪和反刍动物(牛和羊)肉骨粉主要是在2 852、1 659和1 246 cm-1附近的特征谱带具有差异性;牛和羊肉骨粉主要是在878、853、2 930、2 852、1 246、1 455和1 659 cm-1附近的特征谱带具有差异性,并且PLS-DA模型鉴别肉骨粉的灵敏度和特异度均大于93.8%。研究结果可以丰富肉骨粉种属鉴别方法体系以及为开发便携式拉曼光谱仪提供参考。     

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。     

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。