基于SERS技术的食源性致病菌芽孢拉曼光谱特征结构分析及快速识别

为了探究食源性致病菌芽孢的拉曼特征指纹图谱,实现快速识别,该研究以产气荚膜梭菌（C. perfringens）、艰难梭菌（C. difficile）和蜡样芽孢杆菌（B. cereus）的芽孢为研究对象,以柠檬酸钠还原法制备的AgNPs溶胶为基底材料,用SERS技术对芽孢进行拉曼光谱检测,解析食源性致病菌芽孢的分子结构、不同芽孢之间的异同之处。将3种食源性致病菌芽孢的SERS光谱与主成分分析（PCA）和系统聚类分析（HCA）相结合并进行对比分析,实现不同种属食源性致病菌芽孢的定性识别。结果表明,不同食源性致病菌芽孢的SERS光谱的特异性和重现性良好。芽孢光谱中Ca2+-DPA的拉曼振动峰数量和峰强度占主要地位,其拉曼振动峰位置在657～663,818～820,1 017,1 389～1 393,1 441～1 449和1 572～1 576 cm-1波段。C. difficile spores SERS光谱中Ca2+-DPA的六个特征峰峰强度均高于C. perfringens spores和B. cereus spores,C. perfringens spores次之。Ca2+-DPA在1 017 cm-1（Ca2+-DPA）处拉曼峰强度在3种芽孢的SERS光谱中均最高且差异明显,是Ca2+-DPA的主要特征峰,也是3种芽孢的主要特征峰。此外,C. perfringens spores在936 cm-1（磷脂N—C拉伸）、1 294 cm-1（脂质中的CH₂变形振动）、1 609 cm-1（蛋白质中的酪氨酸）和1 649 cm-1（蛋白质中的酰胺I）显示特有拉曼振动峰;C. difficile spores在890 cm-1（═COC═拉伸）显示特有拉曼振动峰。PCA分析结果显示PC1和PC2方差贡献率分别为51.1%和39.7%,累积贡献率达90.8%,可以将所有样本有效区分。HCA分析可以看出3种芽孢的SERS光谱被分为三个聚类,3种芽孢各自聚类无交叉干扰。结合多元统计分析不仅有效实现了3种芽孢之间的区分,也实现了梭菌属芽孢和杆菌属芽孢的区分,为食品安全控制提供有效手段。     

三大产地（波罗的海、多米尼加和缅甸）琥珀红外光谱鉴别特征

采用镜面反射法和溴化钾压片透射法对波罗的海、多米尼加和缅甸琥珀进行红外光谱测试,获得了不同产地的红外光谱鉴别特征。经仔细分析认为,尽管不同产地琥珀的红外光谱具有共同特征,但某些吸收峰位置或相对强度仍存在差异。3 000～2 800 cm-1范围内,波罗的海琥珀有两个明显的吸收峰和一个弱肩峰,多米尼加琥珀有两个吸收峰,缅甸琥珀具有三个特征吸收峰;1 740～1 690 cm-1范围内,波罗的海琥珀出现1 732 cm-1附近强吸收峰,多尼米加和缅甸琥珀有两个吸收峰,分别位于1 730和1 695 cm-1附近,但是多米尼加琥珀1 730 cm-1峰强度小于1 695 cm-1,与缅甸琥珀相反;1 300～1 000 cm-1范围内,波罗的海琥珀具有典型的“波罗的海肩峰”及1 163 cm-1附近的强吸收,多米尼加琥珀出现1 240 cm-1附近吸收峰,缅甸琥珀在此范围内的强吸收峰组成“山”字型;波罗的海琥珀R（A_{1 381 cm-1}/A_{1 456 cm-1}）值约为0.9,多米尼加琥珀约0.8,而缅甸为0.7。上述差异可以作为判断琥珀产地的鉴别依据。不同产地琥珀的红外光谱出现差异,可能与其形成年代、植物种源和地质环境不同有关。根据红外光谱中与环外C=C双键有关的吸收峰的存在和强度,推断三个产地的琥珀形成时间由早到晚分别为缅甸、波罗的海、多米尼加。红外光谱在识别琥珀产地方面具有重要的宝石学意义,同时在考古学研究与应用中有潜在意义。     

硒化前后电沉积贫铜和富铜的Cu(In1-xGax)Se2薄膜成分及结构的比较

采用电沉积法获得了接近化学计量比的贫铜和富铜的Cu（In_1-xGa_x）Se₂（CIGS）预置层,研究比较了两种预置层及其硒化处理后的成分和结构特性.得到了明确的实验证据证明,硒化后富铜薄膜中的Cu_xSe相会聚集凝结成结晶颗粒分散在表面.研究表明：在固态源硒化处理后,薄膜成分基本不变;当预置层中原子比Cu/（In+Ga）<11时,硒化后薄膜表面存在大量的裂纹;而当Cu/（In+Ga） >12时,可以消除裂纹的产生,形成等轴状小晶粒;富铜预置层硒化时蒸发沉积少量In,Ga和Se后,电池效率已达到68%;而贫铜预置层硒化后直接制备的电池效率大于2%,值得进一步深入研究. 关键词： 1-xGa_x）Se₂薄膜')" href="#">Cu（In_1-xGa_x）Se₂薄膜 电沉积 硒化处理 贫铜或富铜薄膜     

傅里叶变换红外光谱的牛乳中αs1-酪蛋白和κ-酪蛋白含量的快速检测

为了找到一种能够对牛乳中的两种主要过敏原（α_s1和κ-酪蛋白）含量快速检测的方法,以河南、湖北、宁夏和内蒙古四省区的211份中国荷斯坦牛牛乳样本为研究对象,建立了基于傅里叶变换中红外光谱技术的牛乳中α_s1和κ-酪蛋白含量的无损快速检测模型。首先对牛乳的原始光谱进行预分析,发现水对牛乳的光谱吸收具有很强的干扰,对水的两个主要吸收区域1 597~1 712和3 024~3 680 cm-1进行分析,发现水的吸收区域1 597~1 712 cm-1和蛋白的部分吸收区域1 558~1 705 cm-1（酰胺Ⅰ）基本重合,通过对比去除1 597~1 712 cm-1前后的效果,最终选择925.92~3 005.382 cm-1的光谱区域作为敏感波段用于后续分析。选取的全光谱经手动降维,利用MCCV剔除异常样本,分别采用标准正态变量变换（SNV）、多元散射校正(MSC)等8种预处理算法和竞争性自适应重加权算法（CARS）、无信息变量消除法（UVE）等3种特征选择算法联合建立支持向量机回归模型（SVR）。经检验,对于α_s1-酪蛋白,一阶导数和CARS算法结合建立的SVR模型效果最优,训练集相关系数Rc和测试集相关系数R_p分别为0.882 7和0.899 8,训练集均方根误差RMSEC和测试集均方根误差RMSEP分别为1.136 3和1.372 6;对于κ-酪蛋白,一阶差分和UVE算法结合建立的SVR模型效果最优,训练集相关系数R_c和测试集相关系数R_p分别为0.880 8和0.890 3,训练集均方根误差RMSEC和测试集均方根误差RMSEP分别为0.534 5和0.535 4。研究结果表明,基于傅里叶变换中红外光谱技术建立的SVR模型可以对牛乳中的过敏原α_s1和κ-酪蛋白含量进行无损检测,预测效果良好,此研究弥补了国内利用光谱技术对牛乳中的酪蛋白进行无损快速检测的空白。     

硒化锌基底2～16μm超宽带硬质红外增透膜的研制

硒化锌材料具有较宽的透光区,使其在红外区有着广泛的应用,然而其作为基底,镀制超宽带增透膜却有相当大的难度,尤其是膜层强度问题。设计出了硒化锌基底上2～16μm的多层超宽带增透膜,并采用离子束辅助沉积工艺在硒化锌基底上进行了多次实验,并对所使用的氟化钇(YF_3)和硒化锌膜料进行了分析,发现YF_3在3400和1640 cm~(-1)两个波数处的吸收峰。通过将低折射率层改为氟化钡和氟化钇的组合层后,在硒化锌基底上成功镀制出了多层宽带增透膜并采用脉冲电弧离子镀技术在多层薄膜的表面镀制了一定厚度的类金刚石(DLC)薄膜,增强了膜层的强度。最终使硒化锌基底上镀制的超宽带增透膜在2～16μm范围内的平均透射比大于93%,峰值透射比大于97%,并且膜层的强度较好。     

碲化铋红外透明导电薄膜的制备与光电性能（特邀）

采用射频磁控溅射法在石英衬底和硒化锌衬底上制备了碲化铋薄膜,分别研究了薄膜厚度、退火温度对薄膜微观结构和光电性能的影响。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和冷场发射扫描电子显微镜,分析了薄膜结构、成分和形貌。结果表明,退火有利于薄膜的结晶,且不改变晶体的择优取向。傅里叶变换红外光谱测试结果表明,在石英衬底和硒化锌衬底上沉积的薄膜,光学透过率随着薄膜厚度和退火温度的增加而减小,在硒化锌衬底上沉积的薄膜透过波段比石英长,且光学透过率更加稳定。霍尔效应测试结果表明,随着薄膜厚度和退火温度的增加,薄膜的电阻率逐渐减小,最小为1.448×10^-3Ω·cm,迁移率为27.400 cm²·V^-1·s^-1,载流子浓度为1.573×10²⁰ cm^-3。在石英衬底上沉积的15 nm厚的Bi₂Te₃薄膜,在1～5μm波段的透过率达到80%,退火200℃后透过率达到60%,电阻率为5.663×10^-3Ω·cm。在...     

蒙药嘎日迪-15中多糖的研究

用热水提取蒙药嘎日迪-15中水溶性多糖,经SephadexC-25进行提纯精制得纯糖,采用硫酸-苯酚法测定了其水溶性多糖含量。方法的平均回收率为100.50%,RSD为0.82%。用GC测定了蒙药嘎日迪-15中水溶性多糖主要由木糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖组成,其摩尔比为1.03∶1.26∶0.77∶2.30 。用溴化钾压片法测得的红外谱图显示多糖的特征吸收峰为3 417.46,2 928.65,1 742.86,1 643.69,1 149.78, 1 078.19, 1 022.56,834.57 cm-1,其中1 078.19和1 022.56 cm-1为吡喃糖特征峰,834.57 cm-1是α-吡喃糖苷键的特征吸收峰。紫外谱图在280 nm处有明显的糖吸收峰,说明有CO键存在。     

中药三七不同部位和组织的红外光谱分析

采用溴化钾压片法及傅里叶变换红外光谱技术对中药三七(Panax notoginseng)的剪口、主根、筋条、绒根等不同部位以及表皮、韧皮部、形成层和木部等不同组织的红外光谱及其二阶导数谱进行了研究。三七不同部位及组织红外光谱的整体峰形相似;在3 400,2 930,1 645,1 155,1 080和1 020cm-1附近有淀粉的特征吸收峰,其主体成分均为淀粉。但各部位和组织的红外光谱及其特征性化学成分有差异。剪口在1 077和1 152cm-1处峰的强度比大于其他部位,皂苷的含量最高。剪口及其表皮在1 317和780cm-1特征峰明显,含草酸钙;并且剪口表皮中草酸钙的含量比剪口中的含量高。绒根在1 384和825cm-1处有硝酸盐的特征峰,说明绒根富含硝酸盐类成分。主根表皮在2 926,2 854和1 740cm-1处的吸收峰较强,酯类成分的含量较高。形成层的红外光谱中酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带峰明显,富含蛋白质。由此可见,三七不同部位和组织的红外光谱及其二阶导数谱各有特征,不仅揭示了整体化学成分,还能提供有机大分子、无机小分子等特征性成分信息。红外光谱可用于三七及其不同部位和组织的准确、快速鉴别及质量评价。     

几种不同产地高岭土的漫反射傅里叶红外光谱分析

分别采用压片法与漫反射法测得几种不同产地高岭土的红外吸收谱图,解析了各高岭土的结构特征与吸收峰值的关系,发现利用漫反射傅里叶红外光谱技术,经K-M函数校正的红外谱图较压片法灵敏度高,也更准确,解析更简单;依据对高频区3700～3600cm-1波数段高岭石OH基特征吸收峰的吸收情况,可快速判断高岭石结晶度,结果与X射线衍射技术所测Hinckley指数(Hi)一致。     

红外光谱法测定农药中吡虫啉含量

通常使用高效液相色谱法检测农药中有效成分吡虫啉的含量。文章采用红外光谱法直接测定农药中吡虫啉含量,样品使用KBr压片法。吡虫啉标准品和商品吡虫啉农药的红外光谱对照实验表明：吡虫啉在939.2 cm-1处的吸收峰不受农药中其他成分的干扰,可以选择此峰为定量分析波数;吡虫啉红外光谱在947～925.8 cm-1处的峰面积与其净含量满足线性方程：Area=1.3665×10-1+2.37×10-2×c,相关系数r=0.999 53。结论：利用红外光谱快速检测农药中有效成分吡虫啉含量的方法是可行的,可以替代常规的理化分析, 能够满足快速分析的需要。     

FTIR spectroscopy applied to woodflour

The features of infrared spectra of woodflour obtained by transmission and diffuse reflectance (DRIFT) are discussed. Intrinsic differences between the two techniques, as well as differences in sample preparation for transmission (pressed pellet) or DRIFT (simple mixing with powered KBr), affect the appearance of the spectra recorded. Other important differences arise from the water content in the sample, as well as in the KBr powder utilized as reference and dilution. Some of these differences are discussed since they occur in regions usually utilized to check modifications in the wood. The effect of sample concentration is investigated for both techniques. In transmission, the opacity of the pellet limits the sample concentration to about 2 wt% in KBr in order to obtain useful spectra. While no concentration limitations are present for DRIFT, distortion of the intensities of bands occur, mainly at low wavelengths. Finally, the use of DRIFT subtraction to detect small surface variations in the woodflour (chemical and physical adsorption of a modifier) is illustrated.     

Investigations into the mid-infrared Christiansen effect of the dispersive materials

The mid-infrared Christiansen effect was found to occur in the KBr pellets in which powder of the dispersive material -SiC was dispersed. The KBr pellet technique is commonly used for infrared transmission (or absorption) spectroscopy of powders, and when we dispersed in KBr powder a moderate amount of a dispersive material, such as -SiC, and pressed them into a pellet, a transmission spectrum with a sharp peak was obtained. The phenomenon is very interesting, and can be explained with the well-known Lorentz dispersion model accurately. Also, it is very useful for making a new type of mid-infrared band-pass filter, e.g. a mid-infrared Christiansen filter. After performing combinations of some other dispersive materials, such as MgO, with some transparent refractive index matching matrices, such as KCl etc, another aspect of the application of this important classical effect is shown, that is, determining the refractive indices of some mid-infrared transparent materials accurately.     

红外光谱分析中样品处理方法的改进

介绍了液体和固体样品的常规制样方法 ;指出了其中最常用的方法———压片法和液膜法的不足之处 ;提出了一种改进的制样方法 ,即以廉价的空白KBr压片作片基 ,通过液膜法或浸渍法制样。对于低沸点液体样品 ,以两片空白KBr压片代替晶体盐窗 ,模拟液体池窗片液膜法制样 ;对于高沸点液体样品 ,将样品用挥发性有机溶剂稀释 ,采用浸渍法制样 ,即把空白KBr压片在稀释后的溶液中浸渍后挥发掉有机溶剂制样 ;对于固体样品 ,将其溶解于挥发性有机溶剂 ,浸渍法制样。与按常规制样方法所获得的红外光谱图进行比较 ,这种改进的制样方法所得谱图 ,能达到定性分析的要求 ,且弥补了常规液膜法和压片法的不足     

溴化钾质量对红外光谱测试结果的影响

溴化钾(KBr)在中红外区段没有吸收峰,所以常作为红外光谱测试样品的载体。如果溴化钾试剂中混有杂质,则杂质产生的吸收峰会对样品测试的红外光谱形成干扰和影响。对国内外多家厂商的溴化钾试剂分别进行了红外光谱测试,就溴化钾试剂质量对红外光谱测试的影响进行了分析和论述。分析表明,红外光谱实验所选用的溴化钾纯度至少应当在99%以上。     

在溴化钾粉末中掺入大量α-炭化硅压片的异常红外透射光谱研究

在光谱学实践中，通常由于带测样品颗粒在本征吸收峰附近产生可观的附加散射消光，致使表观吸收峰偏离实际位置，从而得到不的光谱，这就是我们常要采取措施尽量避免的克里斯坦森（Christiansen）效,这一就是在制作压片（例如溴化钾）时，待测样品含量要少（少于2％）。在一次实验中，当在KBr粉末中掺入大量（而非正常要求的少许）的α-SiC微粉后，得到了一个在1052.33cm^-1处有一个尖峰的中红外透射谱。我们发现，这个新现象非常有趣，它与克里斯坦森效应表面上相反，但都可用Lorentz色散模型给予精确地解释。于是称它为反克里斯坦森效应，在该效应出现的频率处两种材料的折射率相等，且吸收系数都非常小。这个新现象也非常有意义，它可用来制造新型的带通滤波器以及准确测定某些材料的折射率等。     

The technique of high-pressure powder pressing with polyester film covering for XRF of geochemical samples

The method of determination of major (Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Mn, P, Ti) and trace elements (As, Ba, Br, Ce, Cl, Co, Cr, Cu, F, Ga, Nb, Sr, La, Ni, Pb, Rb, S, U, Th, V, Y, Zn, Zr) in geochemical samples by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer with a new sample preparation technique-high pressure pressed pellet and covered with a 3.6 μm polyester film is proposed. The pellet was pressed at 2,000 kN, which was particularly meaningful for the sample with high silicon content and ideal pellet was formed without binder. Coating with a polyester film prevented the variation of chlorine content after multiple analyses of the same pellet, which was caused by the vacuum and long-time irradiation. And 62 rock, soil and sediment reference materials were applied to create calibration curves. The accuracy of the method was evaluated with another eight certified reference materials that were not used in the regression curve. In most cases, the relative error between the certified value and the calculated value was <10% for major elements and <25% for trace elements, except for those approaching the limit of detection. The limit of detection obtained using this pellet preparation technology is suitable for geochemical analyses.     

A new method to study the infrared trichroism of strongly absorbing crystalline materials,application to ferroelectric triglycine selenate

A new epitaxial process to make very thin single crystal plates (the GETS method) is applied to study the infrared trichroism of ferroelectric TGSe. The spectra show dramatic improvements upon the KBr pellet or nujol mulls methods widely used up to now.     

硅酸钠与乙烯基三乙氧基硅烷的二维相关近红外光谱分析

关于超疏水涂层的制备有许多研究,其中硅衍生物涂层是一个重点,然而硅衍生物形成机理的研究还鲜有报道。以硅酸钠和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)作为硅衍生物的反应物,利用近红外光谱(near infrared, NIR)和二维相关分析(2D-correlation analysis, 2DCorr)方法探讨硅衍生物的反应机理。首先,采用德国Bruker公司的MPA型傅里叶近红外光谱仪采集样品的光谱信息,分析了17 Wt%硅酸钠、 97 Wt%VTES以及两者1:5摩尔比混合体系的分子结构变化特征,结果发现:混合体系在5 176~4 250 cm^-1范围内出现了Si-O-H和Si-O-Si基团的吸收峰,说明溶液中两者混合后发生了水解缩合反应;并发现10 262 cm^-1处的游离羟基减少并向低频方向偏移, 8 905 cm^-1处以氢键缔合的羟基增加;含氢键的醇从7 203 cm^-1偏移到6 846 cm^-1。将硅酸钠和VTES按照7种不同摩尔比混合并搅拌成溶胶凝胶状,采集这些样品的光谱信息,并且对吸收峰进行归属,结果发现:随着VTES的比例增加,游离羟基以及含氢键的醇减少,结合羟基增加,含硅基团也在增加。最后,对不同摩尔比的混合体系的光谱数据进行基线校正,运用软件Matlab 6.5计算基于摩尔比例扰动的二维相关光谱,提高近红外光谱的分辨率和分析不同官能团之间的变化顺序。结果发现:10 262 cm^-1处吸收峰的变化先于8 905 cm^-1处吸收峰的变化, 7 026(6 846) cm^-1处吸收峰的变化晚于5 859 cm^-1处吸收峰的变化, 5 264(5 176) cm^-1处吸收峰的变化晚于4 397 cm^-1处吸收峰的变化, 4 667 cm^-1处吸收峰的变化晚于4 397 cm^-1处吸收峰的变化。不同波数的吸收峰变化顺序对应其归属的官能团的变化顺序,进而揭示了近红外光谱中基团变化的原因。硅酸钠和VTES两种溶液混合后形成的溶胶凝胶是具有三维网状结构的硅-聚合物,这种聚合物具有疏水性质能被广泛应用。研究结果将有利于更深刻地理解硅酸钠和VTES混合体系水解缩合反应过程以及分子结构变化,为其进一步的研究和使用提供参考。     

中国山东方山与缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉的谱学特征

为对比研究中国山东昌乐方山矿区与缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区所产暗蓝色刚玉的光谱学特征,并确定方山矿区和Le-shuza-kone矿区刚玉中铁元素的价态及致色机理,采用X射线粉晶衍射（XRD）、显微拉曼光谱（RAMAN）、显微傅里叶红外光谱（FTIR）测试、电子探针（EPMA）及穆斯堡尔谱（CEMS）等方法,对产于方山矿区和Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉的物相、光谱学特征及成分开展深入研究。X射线衍射结果表明,两个矿区所产的刚玉在2θ=25°～45°之间以3.408 8 Å（012）,2.551 8 Å（104）, 2.380 7 Å（110）和2.085 0 Å（113）四个衍射峰为特征。缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区刚玉在2θ=22°～23°之间有3.981 5 Å（110）的弱衍射峰,在2θ=38°～40°之间有2.314 9 Å（111）的弱衍射峰,分别为硬水铝石和勃姆矿（一水软铝石）的特征。拉曼光谱散射峰主要分布于350～450和550～850 cm-1两个区间。416和378 cm-1为刚玉的特征峰,测试结果中415和377 cm-1的强峰属于内部结构变形导致的拉曼位移,749 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al-O伸缩振动。方山矿区刚玉的793和811 cm-1拉曼峰和Le-shuza-kone矿区刚玉707, 793, 1 239和1 247 cm-1拉曼峰可作为区分产地的依据。红外光谱表现为两个矿区样品共有指纹区451,603,640, 779和1 088 cm-1的吸收峰,缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区刚玉在官能团区有结构水（-OH）1 981, 2 110和3 311 cm-1的吸收峰,可作为特征峰与中国山东昌乐方山矿区刚玉相区别。缅甸抹谷Le-shuza-kone矿区暗蓝色刚玉含结构水,其形成过程中有水的参与,而山东昌乐方山矿区的刚玉中没有结构水。经电子探针测试和电价差法计算,中国山东昌乐方山矿区刚玉中铁元素的存在形式为Fe2+,Fe3+的含量为0,Le-shuza-kone矿区刚玉中Fe2+占Fe总量的91.9%,Fe3+占Fe总量的8.1%。创新性的在刚玉中铁元素的研究中引入了穆斯堡尔谱仪测试测得中国山东昌乐方山矿区刚玉内铁的赋存形式为Fe2+,而非Fe2++Fe3+,其深蓝色的体色是由Fe2+致色的,而非前人推测的Fe2++Fe3+或Fe2++Ti4+价间电荷转移致色。     

基于ZnSe/Ag/ZnSe可见区透明导电薄膜

利用红外光学材料ZnSe和金属Ag在室温下采用电子束蒸发镀膜技术研制了透明导电薄膜ZnSe/Ag/ZnSe,该薄膜的电子浓度为1.208×1020 cm－3,电子迁移率和电阻率分别为17.22 cm2 V－1 s－1和2.867×10－5 Ω·cm,功函数达到5.13 eV,在可见区的平均透过率理论模拟值超过80%,而测量结果为63.8%,测量的最高透过率为83%.结果表明,该透明导电薄膜具有良好的光学和电学性能,可作为透明电极应用于发光二极管等光电子器件中.