基于加权平均法的活体藻类三维荧光标准光谱构建

针对活体荧光光谱不稳定引起的蓝藻门活体藻类定量误差问题,以实验室培养的4种类6个生长期的48个蓝藻样品为研究对象,通过测量样品叶绿素a和藻蓝蛋白的含量,结合藻类活体三维荧光光谱,研究了不同藻种种类、生长期和生长环境下蓝藻细胞色素组成和色素荧光效率的差异;定量分析不同条件对藻类活体荧光光谱不稳定性的影响,获得了不同条件下的光谱不稳定性权重谱;在此基础上,构建基于加权平均方法的蓝藻门活体藻类加权荧光光谱;比较了加权荧光光谱与不同条件下归一化荧光光谱对样品集的测量结果。结果表明:加权荧光光谱能有效降低荧光测量法对藻种种类、生长期、生长环境的依赖性,提高蓝藻门叶绿素浓度的测量准确性;测量结果的相对误差为0.1%~30.4%,平均相对误差为12.8%,相对误差最大可降低104.1%。     

异型双功能交联剂SPDP对C-藻蓝蛋白的光谱影响

一步阴离子交换层析法由钝顶螺旋藻中高效制备高纯度的C-藻蓝蛋白,纯化的C-藻蓝蛋白最大吸收峰位于620 nm,室温最大荧光发射峰位于640 nm。用异型双功能交联剂SPDP对C-藻蓝蛋白进行蛋白质交联,不同摩尔比的SPDP对C-藻蓝蛋白溶液的吸收光谱和室温荧光发射光谱有显著影响。随着SPDP/C-藻蓝蛋白摩尔比的增加,C-藻蓝蛋白的吸光度和相对荧光强度均不同程度降低,且室温荧光发射峰由640 nm蓝移至630 nm。光谱研究结果表明用SPDP对C-藻蓝蛋白进行蛋白质交联时SPDP/C-藻蓝蛋白的摩尔比应小于100,否则荧光强度和荧光特性将发生显著改变。     

太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征分析

以藻蓝蛋白标准品和室内培养的铜绿微囊藻、鱼腥藻为参照,于2011年春、夏、秋三季在太湖采集75个水样,分析太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征,及其与标准品、单一藻种光谱特征的区别和联系。结果表明：太湖水体中藻蓝蛋白的吸收光谱形态可根据500～700 nm的吸收峰个数划分为无峰型、单峰型和双峰型三类。无峰型光谱在500～700 nm间变化平缓,620 nm附近无藻蓝蛋白的特征吸收峰出现。根据300～450 nm的吸收差异,无峰型可划分为无峰Ⅰ和无峰Ⅱ两个亚类。峰型Ⅰ仅在260 nm附近出现吸收峰,250～800 nm的谱型更接近于有色可溶性有机物(CDOM);峰型Ⅱ在260和330 nm处均有吸收峰出现。单峰型光谱在620 nm的藻蓝蛋白特征吸收峰明显,受藻种差异和提取纯度的影响,其在250～300,300～450和500～700 nm的吸收峰出现位置和峰值比与标准品、单一藻种不同。双峰型光谱在620和670 nm附近各具一个吸收峰,同时在350～450 nm出现吸收肩,兼具藻蓝蛋白和叶绿素复合蛋白的吸收特征。     

捕光天线LHCⅡ的荧光光谱特性研究

采用稳态荧光光谱技术在低温83 K下用波长为436 nm和507 nm的连续光激发对LHCⅡ进行研究,得到两种波长光激发下LHCⅡ的荧光光谱,并采用高斯组分光谱解析的方法,分别解析出四个谱带,结合吸收光谱和发射光谱分析,认为各自其中两个反映了两种光谱特性：Chl a683.6680/681、Chl a694.0690.0和Chl a/b671.4670.0和Chl a683.8680/681,其余两个长波长组分可能是Chl a分子主发射峰的振动副带.另外还将两种波长光激发下得到的荧光光谱特性做了比较,436 nm光激发下LHCⅡ发出的荧光强度要高于507 nm光的激发,这是由于接收436 nm光的Chl a分子数目多于接收507 nm光的类胡萝卜素分子,且436 nm下Chl a的吸收率也大于507 nm下类胡萝卜素的.从峰值上看,436 nm较507 nm光激励下的荧光光谱峰值产生红移,表明在不同波长光激励下,色素分子之间的能量传递途径是不同的.     

基于色素特征荧光光谱的浮游植物分类测量方法

光合作用色素组成是浮游植物分类的重要依据。通过对蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻和隐藻等5个门类浮游植物三维荧光光谱的差异性分析,提取了与叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、类胡萝卜素、藻蓝蛋白和藻红蛋白等光合色素相关的36个特征荧光光谱点,提出了基于色素特征荧光光谱的不同门类浮游植物分类测量方法。对铜绿微囊藻、小球藻、桅杆藻、光甲藻和卵形隐藻的实验结果表明:色素特征荧光光谱法对5种藻类纯种样品的测量误差分别为5.15%、5.63%、7.90%、4.85%、6.55%,对优势藻类(质量分数高于50%)的测量误差分别为7.96%、8.69%、5.44%、10.78%、15.57%,对劣势藻类(质量分数低于30%)的测量误差分别为18.29%、17.52%、20.01%、29.11%、20.14%,测量结果准确度达到了三维荧光光谱法水平,但数据量和计算时间仅是三维荧光光谱法的1.1%和2.2%,是一种快速有效的浮游植物分类测量方法。     

不同磷浓度培养条件下铜绿微囊藻高光谱特征研究

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是国内湖泊蓝藻水华中的常见藻种,在实验室光照培养箱中对其进行培养,使用GER1500光谱仪在自然光照下采集藻液的光谱数据,研究了不同磷浓度培养基条件下铜绿微囊藻的生长规律以及培养周期内藻液的光谱变化特征,结果表明,其他条件相同情况下,低磷浓度(≤10μg.L-1)成为铜绿微囊藻生长繁殖的限制性因素,随着培养时间的不断增加,铜绿微囊藻藻液的光谱曲线在550,610,660,700～710,760nm附近等一些波段呈现出明显的变化特征。     

鱼腥藻辐射特性实验研究

微藻的辐射特性参数是进行光生物反应器内光线传输、微藻生长及生物质量预测的基础物性参数。本文实验研究了鱼腥藻的不同浓度下的吸收系数和散射系数,并给出了鱼腥藻的吸收截面和散射截面以及散射反照率辐射特性参数。研究表明:鱼腥藻的吸收系数和散射系数随浓度的增加而增大,吸收截面和散射截面与浓度无关,散射反照率在可见光谱大于0.7。吸收截面在435 nm和676 nm波长下的吸收峰对应于叶绿素a,450 nm和637 nm处的吸收峰相应于叶绿素c,485 nm波长下的吸收峰对应于类胡萝卜素。     

巢湖蓝藻藻蓝蛋白纯化过程中紫外-可见吸收光谱特征分析

以巢湖新鲜蓝藻为处理对象,采用冻融破壁方法获得藻蓝蛋白粗提液,采用两步盐析结合两步柱层析的方法纯化藻蓝蛋白粗提液,以最终获得试剂级藻蓝蛋白。分别将纯化过程中各阶段得到的藻蓝蛋白溶液和杂质液进行紫外-可见光谱扫描。经光谱扫描发现：藻蓝蛋白溶液经一步盐析、二步盐析、一步柱层析和二步柱层析的四步纯化实验过程中,在250～300 nm吸收谱带中,吸收峰从260 nm红移至280 nm;在500～700 nm吸收谱带中,吸收峰从617 nm红移至620 nm,并表现为最大特征吸收峰。对四步纯化工艺过程中分别得到的不同杂质液同样进行250～700 nm全波段光谱扫描,分析判断得出：一步盐析杂质液成分主要含有杂蛋白和部分藻蓝蛋白;二步盐析的杂质液中主要成分为核酸和维生素类物质;一步柱层析分离的先出组分主要成分为藻红蛋白;二步柱层析分离的后出组分主要成分为别藻蓝蛋白。经四步纯化工艺后,最终得到了纯度大于4以上的试剂级藻蓝蛋白。由此可见,两步盐析的工艺主要作用在于去除杂蛋白、核酸和维生素类物质;两步柱层析工艺主要作用在于分离出和藻蓝蛋白性质接近的藻红蛋白和别藻蓝蛋白。     

浮游植物活体三维荧光光谱分类判别方法研究

选取中国东海6种分属于4个门类的赤潮藻种、优势种在实验室进行扩大培养,测量了2个温度(20和15℃)、3个光照(7000,4100和1100Lux)、不同生长期浮游植物的三维激发／发射荧光光谱,对浮游植物活体三维荧光光谱分类判别方法进行了研究。结果表明：基于主成分的判别分析法是利用三维光谱数据判别浮游植物种类的有效方法,对于金藻is,绿藻pl,中肋骨条藻sk三个物种,区分识别率理想;可以将中肋骨条藻(硅藻)与甲藻al和pr分开。     

PSⅡ颗粒复合物低温荧光光谱特性

为了获得低温下PSⅡ颗粒复合物色素分子间的能量传递信息,运用荧光激发谱及荧光发射谱对273 K温度时不同波长光激发下菠菜的PSⅡ颗粒复合物的荧光光谱特性进行了研究,分析得出荧光强度的大小与激发光的波长有关,在实验所采用的激发波长中,436 nm的光激发产生的荧光强度最大,520 nm的最小.在能量传递过程中Chl a分子的荧光效率最高,Chl b分子次之.结合吸收谱分析还发现在PSⅡ颗粒复合物中至少存在四种具特征吸收的Chl分子： Chl a661660, Chl a/b672669,670,Chl a682680,Chl a690687.对436 nm光激发所得到的荧光发射谱进一步经高斯解析后得到五个光谱组分：661 nm,672 nm,682 nm,690 nm,730 nm,所占的比例分别为4.75%,9.89%,43.18%,22.08%,20.10%.     

核黄素与NADH在紫光波段的激光诱导荧光光谱研究

基于细胞代谢荧光体的激光诱导荧光探测,在生物反应过程监测与生物活性物质探测中具有广泛的应用.本文利用波长可调谐激光光源,结合液体射流进样装置,研究了核黄素与NADH等生物荧光体在紫光波段(389 nm～404 nm)激发的荧光光谱,并考察了激光强度、样品浓度等参数对荧光光谱特性的影响.实验观察到核黄素的激发光谱在402.5 nm处出现"波谷",具有特征性,选择403.5 nm激光激发,核黄素的浓度灵敏度约为NADH的八百分之一.这些结果为发展生物荧光探测与识别技术提供了新的基础数据.     

核黄素与NADH在紫光波段的激光诱导荧光光谱研究

基于细胞代谢荧光体的激光诱导荧光探测,在生物反应过程监测与生物活性物质探测中具有广泛的应用.本文利用波长可调谐激光光源,结合液体射流进样装置,研究了核黄素与NADH等生物荧光体在紫光波段(389nm～404nm)激发的荧光光谱,并考察了激光强度、样品浓度等参数对荧光光谱特性的影响.实验观察到核黄素的激发光谱在402.5nm处出现“波谷”,具有特征性,选择403.5nm激光激发,核黄素的浓度灵敏度约为NADH的八百分之一.这些结果为发展生物荧光探测与识别技术提供了新的基础数据.     

不同波长激发光诱导奶牛血液荧光光谱特性

实验样品取自正常奶牛静脉血液并用枸橼酸钠抗凝。实验结果表明:激发光波长不同,激发的荧光光谱线的强度和峰值不同;实验中用220～270nm波长的光激发荧光时,在317,367nm荧光主峰强度出现竞争现象;比较多种激发光激发的荧光光谱的实验结果知:用220,230,240,290,350,480,500nm波长的激发光激发下的荧光强度较强,而用其他波长的激发光激发下的荧光强度较弱,且在317,365,367,388,348,463,467,607,638nm波长附近出现比较强的峰值;合适波长的激发光对奶牛血液会有比较强的生物学效应。     

掺Yb3+激光玻璃光谱特性研究

采用高温熔融工艺制备了Yb3 掺杂激光玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和发射光谱,计算了Yb3 的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命等参数.玻璃光谱曲线表明:吸收主峰位于975.35 nm,在900～962 nm范围内有一较为弥散的吸收次峰,中心波长为939.17nm;荧光主峰位于977.15 nm,荧光次峰位于997.42 m;随着样品厚度的增加,荧光次峰强度和荧光主峰强度在增大,荧光次峰波长和荧光主峰波长向长波方向移动;荧光有效线宽从34.64 nm增大到54.50 nm;荧光寿命由1.04 ms减小为1.00 ms.     

不同波长激发光对血清荧光光谱影响的实验研究

采用日本岛津荧光光度计RF5301,研究了血清的荧光光谱与激发光波长的关系。实验结果表明：在不同波长的紫外光激励下,血清产生的荧光光谱线型及峰值波长基本相同,与激励光波长无关,但荧光峰强度随激励光波长变化而变化。血清的荧光光谱有两个较强的荧光发射区,其中第一个发射区处于300～410 nm,第二个发射区处于410～530 nm。当激发光波长小于310 nm,荧光主要集中在第一发射区,荧光峰位于330和370 nm处,并产生竞争现象。当激发光波长大于250 nm时,只出现330 nm处的荧光峰,其最佳激励光波长为300 nm;当激发光波长大于320 nm,第一发射区的荧光变弱,在第二发射区的荧光变强,荧光峰位于452 nm。此研究为血液的光谱特性研究提供了实验依据,对光诱导荧光光谱诊断技术中激发光波长的选择具有一定的参考价值。     

三种品牌牛奶的荧光光谱特性研究

应用FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪,对三种品牌不同脂肪含量的纯牛奶和鲜奶（共9种）进行了荧光光谱的测量。9种牛奶样品的三维荧光光谱显示,牛奶的荧光峰值波长为349 nm左右,半高宽为66 nm左右,最佳激发波长为291 nm左右,平均寿命为4.6 ns左右,实验表明9种牛奶的荧光光谱除荧光强度外基本一致。实验测得酪蛋白溶液的荧光峰值波长为344 nm,半高宽为66 nm,最佳激发波长为295 nm,荧光寿命为4.1 ns。酪蛋白的荧光峰值波长和荧光寿命与牛奶基本一致,对比牛奶中其他荧光物质后,推断牛奶的主要荧光物质为酪蛋白。进一步探究9种牛奶荧光强度的差别,对比9种牛奶最佳激发波长下的荧光发射光谱,相同品牌的全脂牛奶荧光强度明显低于脱脂牛奶。对比全脂牛奶、脱脂牛奶和离心处理的全脂牛奶归一化后的荧光光谱,离心后的全脂牛奶荧光强度介于全脂和脱脂之间,离心使得脂肪减少,散射降低,从而导致荧光强度的增强。牛奶的荧光发射全谱显示全脂牛奶的瑞利散射强度明显高于脱脂牛奶,全脂牛奶的脂肪含量高,散射强,激发光入射全脂牛奶后更多地被散射,导致全脂牛奶的瑞利散射强度高于脱脂牛奶。光透过率曲线显示全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶,入射光通过全脂牛奶时,除了一部分被酪蛋白吸收以外,还有一部分因脂肪的散射而损失,透过率减小,使得全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶。使用荧光光谱技术在不进行预处理的情况下对牛奶进行检测,确定了牛奶的主要荧光物质,并对全脂牛奶和脱脂牛奶荧光强度存在差别的原因进行了解释。     

吡唑啉类新型荧光化合物的合成及其红外光谱和荧光性能

哟唑啉荧光化合物可用于许多技术领域，据著名的Ｓｃｈｅｌｌｈａｍｍｅｒ经验，在吡唑啉基的１－和３－位上必须引入苯基才能产生荧光，而５－位影响不大，但５－位引入苯基等助色基团可使荧光谱红移。增加其荧光性，我们设计合成了五种目前在国内外均未见报道的苯并噻唑基吡唑啉类荧光化合物，经红外光谱和元素分析确定了其结构。找出了此类化合物的典型特征吸收峰，并 方法推断合成的产物是否已合环形成苯并噻唑基吡唑啉类化合物     

甲醇分子荧光光谱的研究

采用Roper Scientific SP_2558多功能光谱测量系统对色谱纯甲醇溶液在紫外光激励下产生的荧光光谱进行了实验研究。实验结果表明,甲醇溶液能吸收紫外光并向外发射峰值位于340nm附近的荧光光谱,同时得到了能产生荧光光谱的最长激励光波长的临界值为245nm左右。对甲醇分子发射荧光的机理进行了讨论,给出了与实验结果相一致的理论分析。研究甲醇的荧光光谱可为其作为有机溶剂和催化剂时对其他有机大分子相关光谱的影响提供理论和实验上的参考,并可直接为荧光探针技术的发展提供服务。     

新型吡唑啉类荧光化合物的合成及光谱分析

吡唑啉衍生物作为荧光增白剂具有优良的性质,已被广泛应用于染料工业。根据Schellhammer化学结构与荧光性的经验,在吡唑啉环的1-位引入苯并噻唑基,3-位引入吲哚基,5-位引入苯基衍生物,设计并合成了六种新的吡唑啉衍生物,并且通过红外光谱、1H NMR谱、质谱和元素分析进行了确证。化合物的荧光性能测定结果显示此类化合物具有良好的荧光性,均可吸收353 nm左右紫外光,最大发射波长在430～443 nm之间,是一类很有发展前途的蓝紫色荧光化合物。荧光最大发射波长和荧光强度与取代基有关,在苯并噻唑上引入6-Br基团,化合物的荧光发射波长发生蓝移,且强度增大;而引入CH₃基团,化合物的荧光发射波长发生红移,且强度降低。取代基和溶剂极性对荧光量子产率的影响较小。荧光相对强度与荧光量子产率没有直接关系。