拉曼光谱技术在农产品质量安全检测中的应用

农产品的质量安全与我们老百姓的身体健康和生命安全密不可分。传统的化学检测方法具有需要样品前处理,操作过程复杂以及破坏样品等诸多缺陷。拉曼光谱技术作为一种分析、测试物质分子结构强有力的表征手段,可以快速实现样品的无损伤、定性定量检测分析。随着拉曼光谱技术的不断完善和应用范围的逐渐拓宽,拉曼光谱技术在农产品的质量安全检测中发挥着极其重要作用,并且具有广阔的应用前景。目前,已经有大量的基于拉曼光谱技术检测农产品质量安全的相关研究报道,为了解拉曼光谱技术的检测原理以及发展现状,并跟踪国内外最新研究进展,简述了拉曼光谱技术的基本原理及其发展、拉曼光谱检测装置,深入综述了拉曼光谱技术在果蔬、禽畜、粮食质量安全检测中的最新研究进展,指出了拉曼光谱技术应用在农产品质量安全检测中的现存的技术问题。另外,还简要介绍了国内外部分拉曼光谱仪的部分信息和便携式拉曼光谱仪专利申请状况,展望了该项技术的研究方向和应用前景。     

基于振动光谱成像技术的聚合物共混体系研究进展

振动光谱可以提供分子的振动信息,对于聚合物分子链的构象和链间的相互作用非常敏感。分子振动光谱成像作为一种原位无损检测技术,广泛应用于聚合物共混体系结晶、相态分布、界面扩散等性质的研究。本文综述了拉曼(Raman)光谱和红外(IR)光谱成像技术以及其衍生的具有高空间分辨率的红外-原子力联用技术(IR-AFM)、拉曼-原子力联用技术(Raman-AFM)以及针尖增强拉曼光谱技术(TERS)在聚合物共混体系研究中的最新应用进展,以探索并扩展振动光谱成像技术在高分子领域中的应用。     

拉曼光谱技术在病原微生物检测中的应用

病原微生物是指可侵犯人体,引起感染的微生物,临床上由病原微生物感染引发的疾病极为常见。传统的临床病原菌诊断主要依赖于细菌培养,但此方法耗时长,往往需要2～5 d才能得到检测结果,并且存在部分细菌培养困难甚至无法培养的问题。在无法鉴别菌种以及药物敏感性的情况下医生凭借经验使用广谱抗生素,加速了细菌耐药性的产生。因此,病原微生物的高灵敏快速检测方法研究成为重要研究方向。拉曼光谱技术是一种对待测样品进行原位、非侵入性检测的技术,可在单细胞水平上提供微生物细胞中不同生物分子的指纹图谱信息,通过这些信息可以确定微生物的种类、生理特征和突变表型等,实现对微生物样品的快速检测。随着激光光谱学的快速发展以及临床需求的不断增加,促使了以拉曼光谱检测技术为核心的亚技术诞生（如：表面增强拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、共聚焦显微拉曼光谱技术、相干反斯托克斯拉曼光谱以及受激拉曼光谱等相关技术）,同时改善了以往拉曼光谱技术信号强度弱的不足,以实现对微生物高精度的快速检测分析。凭借着其具有对样本的状态没有限制以及能够检测物质成分微小变化的优势,近年来对拉曼光谱在病原微生物领域的研究日渐增多。对微生物检测的研究现状进行了调查和分析,围绕着拉曼光谱技术原理对其在微生物检测中的应用进行了具体阐述,其中主要对该技术在病原微生物鉴定以及药敏检测中的研究进展展开讨论,并就其与传统检测技术之间的差别和优势进行分析,展示了拉曼光谱技术作为病原微生物的快速检测新方法的前景。     

激光光镊拉曼光谱技术在生物医学上的应用及进展

激光光镊拉曼光谱技术(LTRS)是一种将激光光镊与共聚焦拉曼光谱技术相结合的产物。该技术能够保证在生理条件下捕获、操控、测量在悬浮状态下单个活性细胞并对其进行生物学分析研究。这种在单细胞研究上的独特优势使其越来越受到人们的关注。本文以激光光镊拉曼光谱技术在生物医学上的应用及其技术发展历程为主线,围绕拉曼光谱技术在细胞分选及细胞的特性研究,多光镊拉曼光谱系统,微流控传输系统,多模式分析系统四个方面综述了近些年来光镊拉曼光谱技术如何通过其他技术联用及其技术的改进实现在多数据采集与整合,高效率,高通量和自动化的传输方面的发展,并概述了LTRS技术生物医学上的应用。最后,对其未来的发展前景进行展望。     

不透明高密度聚乙烯覆盖下硝酸钠的拉曼光谱研究

空间偏移拉曼光谱技术(SORS)作为一种新型拉曼光谱技术,其光谱收集系统与激光入射点在空间位置上有一定的偏移距离~([1]),具有很好的抑制表层成分拉曼光谱及荧光光谱的能力,能够实现不/半透明材料覆盖下内部成分拉曼光谱的无损、快速检测~([2-4])。研究团队基于建立空间偏移拉曼光谱探测系统,已成功实现了不透明介质覆盖下隐藏成分的探测,针对偏移距离对于空间偏移拉曼光谱探测信号强度的影响进行了实验研究及分析。     

光谱成像技术在作物病害检测中的应用进展与趋势

病害作为影响农作物生长的主要因素之一,平均每年造成农作物产量损失高达12%以上。病害不仅直接导致农作物产量减少,而且也严重降低了农产品的品质,甚至引发食品安全事故。光谱成像作为一种融合图像处理和光谱学的信息获取技术,能同时获取目标的图像信息和光谱信息,从而更直观表达目标的特征。光谱成像技术可以获得图像上每个点的光谱数据,从而实现对作物病害的颜色、形状和纹理特征及光谱特征的分析,具有快速、直观和无损等特点,近些年在作物病害检测领域的应用取得了较大研究进展。综述了近六年来国内外关于光谱成像技术在作物病害检测领域应用的相关文献,分析了光谱成像技术的优势和局限性,重点阐述了光谱成像作物病害检测中关键的第三个技术:(1)光谱图像分割技术,重点分析了四种常见分割算法的优点和适用范围;(2)光谱特征和空间特征提取技术,重点对比了空间特征、光谱特征和二者加权组合对病害信息表达的准确性;(3)检测模型,重点介绍了光谱植被指数和机器学习模型在作物病害检测中的稳定性和前景。最后,根据上述分析展望了光谱成像技术在作物病害检测领域中应用的研究趋势,为相关研究提供全面且系统的参考。     

拉曼技术应用于雌激素检测的研究

应用RM-200型便携式拉曼光谱仪,对17β-雌二醇(C18 H24 O2)、雌三醇(C18 H24O3)和乙烯雌酚(C18 H20 O2)三种激素类药品进行拉曼光谱检测.并对三种雌激素进行了分析比对和模拟计算,对其中较难检测的乙烯雌酚,应用表面增强拉曼光谱技术获得了其拉曼光谱.结果表明,拉曼技术可以快速准确的定性检测...     

用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究

空间外差拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有光通量大、高分辨率、无移动部件等技术优势,非常适用于行星探测任务中,对行星表面的矿物及有机物进行分析,探寻可能存在的生命标志物。作者将这一技术运用于远程拉曼光谱探测中,对远程空间外差拉曼光谱仪的光谱分辨率、光谱范围及信噪比等主要特性进行了分析与实验验证。文章对远程空间外差拉曼光谱探测的基本原理进行了简述,设计搭建了一套实验平台,并进行了定标,验证了其性能参数。在此基础上,获取了10 m处部分无机固体样品、有机样品及天然矿物的拉曼散射信号,对系统信噪比进行了估计。由于装调精度不高、光学器件缺陷等原因,系统远非理想。但测试结果表明,对于大部分样品的主要拉曼散射峰,系统信噪比优于5,基本可以满足清楚分辨典型拉曼谱峰的要求,依然可以证明这一技术的可行性。空间外差拉曼光谱技术可以弥补色散型光栅光谱仪与傅里叶变换型光栅光谱仪的主要技术缺陷,在行星表面物质探测与分析领域具有较大的应用前景。作者对于这一技术的研究一定程度上证明了空间外差拉曼光谱技术在远程探测方面的潜力,可为远程空间外差拉曼光谱仪的工程实现提供参考。     

拉曼光谱技术研究男性生殖生育

拉曼光谱通过记录光与物质作用时频率的改变,进而获得物质分子振动、转动信息,从而实现物质分子结构及其变化的检测。相比于常规生化检测分析方法,拉曼光谱技术具有无损、非标记检测及对检测样品要求低等优点。 拉曼光谱技术已广泛应用于生物医学领域的研究,如人体组织、器官、细胞以及人体体液的各种疾病诊断、检测研究。本文主要综述了拉曼光谱技术在人体精液的研究进展,首先介绍了拉曼光谱技术(包含表面增强拉曼光谱)在法医学领域针对精液整体开展的研究及相关的数据处理方法,然后重点介绍拉曼光谱在男性生殖生育方面的研究,即分别介绍了可客观反映精液质量及男性生殖生育能力的基于精液(精浆)拉曼光谱的定性和定量检测分析;另外,介绍了基于显微拉曼光谱技术开展的单精子水平的精子质量的刻画和评估,以及目前研究初步获得的有望用于优质精子判别的拉曼光谱标记指标,最后展望了拉曼光谱技术在生殖生育领域的应用发展前景。     

拉曼光谱技术在食品质量安全检测中的应用

拉曼光谱技术具有样品无需前处理、操作简便、时间短、灵敏度高等优点,可获得样品的物理化学及深层结构信息,已广泛应用于石油化工、生物医学、地质考古、刑事司法、宝石鉴定等领域。拉曼光谱对水等极性物质极其不敏感,在食品质量安全检测方面具有良好的应用前景。论文简述了拉曼光谱技术的检测原理、分类以及系统的组成,综述了拉曼光谱技术在食品成分分析和农药残留检测中的最新研究进展,指出了该技术在食品质量安全检测中的关键技术并对今后的研究进行了展望。     

拉曼光谱在血红蛋白结构及功能研究中的应用进展

血红蛋白发挥多种重要生理功能,但对其结构及功能的认识尚不能满足疾病诊治的需求。拉曼光谱在血红蛋白结构及功能研究中具有很大应用潜力,不但可以检测血红蛋白中血红素及其周围分子结构变化,还可以反映血红蛋白反应动力学具体过程。同时,血红蛋白拉曼光谱在疾病状态下异常血红蛋白检测,血氧饱和度定量测定及血液代用品的高铁血红蛋白含量检测中突显优势。本文综述了拉曼光谱在血红蛋白结构及功能领域中的研究,简述了拉曼光谱在一些病变血红蛋白诊断中的研究进展,分析了影响血红蛋白拉曼光谱检测的因素,以促进拉曼光谱技术在血红蛋白结构和功能研究中的应用。     

气炮加载实验中拉曼光谱技术的发展及应用

拉曼光谱技术已经成为静高压实验中诊断物质微观结构的重要手段之一。本文主要综述拉曼光谱技术在动态加载实验中的发展及应用现状。拉曼光谱技术和气炮加载技术相结合,由于采集信号时间短、杂散光强等,其技术难度比较大。迄今,仅有少数几个气炮加载实验室具备冲击拉曼光谱诊断能力。本文首先介绍了气炮加载拉曼光谱技术的发展历程,然后通过对现有文献的分析,总结出当前该技术的瓶颈。最后陈述了拉曼光谱在研究动态加载过程中透明介质微观结构变化方面的优势。     

拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展

拉曼光谱是基于拉曼散射效应而发展起来的一种光谱分析技术,体现的是分子的振动或转动信息。由于拉曼光谱技术与常规化学分析技术相比,具有对样品无损、样品制备简单和所需样品量少等特点,广泛用于生物大分子结构变化的研究。拉曼光谱不仅可以用于蛋白质、核酸和脂类等生物大分子损伤的快速检测,而且可以用于癌症的诊断与手术治疗。通过对比正常组织与癌变组织的拉曼光谱,可以找到两种组织特征吸收峰的差异,从而为癌症的最终确诊和确定肿瘤切除范围提供重要信息。文章综述了拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用表面增强拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱和紫外共振拉曼光谱等技术在检测蛋白质二级结构、膜脂及DNA损伤中的应用,并展望了未来拉曼光谱技术的发展前景。     

水源性病原菌光谱检测技术研究进展

水源性病原菌污染会引发多种疾病,严重危害人类健康和公共卫生安全。水源性病原菌检测对人类医疗保健、水安全保障和疾病诊断等具有重要的意义。常规水源性病原菌检测技术,如人工培养法、分子生物法和免疫学法,其测量结果准确、有效,但样品预处理繁琐且费时,不利于病原菌实时在线检测。光谱检测技术以非侵入式获取病原菌发射、散射或吸收光谱特征,能够确定病原菌性质、结构和含量等信息。由于该技术具有易于操作、快速、便携、无损和便于实时监测等优点,在环境监测、生物分析中具有广泛的应用前景。文章介绍了现有水源性病原菌检测技术及其优缺点,指出开展病原菌快速、高效检测的必要性;讨论了光谱检测技术原理及数据分析方法,重点综述了紫外可见光谱、荧光光谱、红外光谱、拉曼光谱和太赫兹光谱在水源性病原菌检测的工作原理和研究进展;最后总结了各技术的优缺点。提出了光谱技术在病原菌检测的实际应用中面临的挑战及应对策略,为进一步发展基于光谱技术的水源性病原菌的快速检测提供参考。     

光谱分析技术在作物生长信息检测中的应用研究进展

获取作物的相关生长信息可以预测作物的生长和健康状态,是实现作物生产管理智能化的基础。植物的生长信息获取技术主要包括利用其电学特性、光学特性和机器视觉技术等,随着光谱技术的发展,近红外光谱技术、多光谱技术和高光谱技术在作物生长信息的获取应用上开始大量应用,并显示了其分析速度快、效率高、成本低、无需制备样品等优点,已成为一种快速、无损的现代分析技术。文章介绍了国内外运用光谱分析技术在作物生长信息获取上的研究情况,并分析了该技术应用于作物生长信息获取时尚存在的问题和今后的研究方向,提出了进行作物生长实时、智能化管理的必要性,需要加快研制相关的光谱自动分析设备,提高作物生长信息获取的速度,最后指出了结合机器视觉技术、红外成像技术、光谱分析技术等多种技术进行作物生长多种信息获取是未来发展的趋势。     

Spectroscopic techniques for the forensic analysis of textile fibers

A review has been conducted on the application of the spectroscopic techniques to the comparative study and identification of different textile fibers. Microspectrophotometry in the ultraviolet-visible range and Raman spectroscopy are the main techniques investigated with this aim in the forensic field. UV-Vis MSP is the first recommended technique, which is principally used to study the color of the fibers. A more complete approximation focused on determining the specific color of the fibers providing adding Raman spectroscopy to the analytical scheme. Sometimes, it also provided information about the polymeric nature of the fibers. Regarding FTIR spectroscopy, it is the recommended tool to determine the fiber nature. Raman and FTIR spectroscopy are complementary techniques and a frequent recommendation is a combination of both techniques, in order to get a comprehensive analysis of textile fibers. On the other hand, new and more informative analytical techniques are emerging to the analysis of textile fibers as traces related with criminal contacts, such as infrared chemical imaging spectroscopy and X-ray fluorescence spectroscopy.     

拉曼光谱在植物科学研究领域中的应用

拉曼光谱技术具有快速、灵敏、非破坏性等显著特点, 在植物科学研究领域得到广泛的应用。本文分析了拉曼光谱技术在植物科学研究领域应用的技术优势, 并重点总结和分析了该技术在植物生理生态学、植物遗传发育、植物化学分类学、植物天然产物分析以及植物产品的质量控制中的应用研究进展及前景。     

激光诱导击穿光谱与拉曼光谱技术在危险物检测中的研究进展

炸药、生物及化学危险物检测在反恐和公共安全领域具有重要应用价值,也是目前亟需解决的问题。激光诱导击穿光谱技术利用高能激光脉冲诱导材料产生等离子体,通过探测等离子体辐射光谱从而分析其组成成分。拉曼光谱技术是基于非弹性光散射的一种光谱检测方法,可以反映分子的振动信息。由于它们都具有快速和非接触遥测的优点,成为最有发展潜力和应用前景的危险物检测技术。介绍了激光诱导击穿光谱、拉曼光谱以及二者联合探测技术在危险物检测中的国内外发展现状,并对各自的优缺点进行了分析。激光诱导击穿光谱信号强、实时性好,但重复性差、基底效应影响显著,在判别组成元素相同而分子结构不同的危险物和干扰物时面临巨大挑战。拉曼光谱能够提供被测物的分子信息,适合于鉴别有机危险物,但信号弱、受荧光干扰大、检测低浓度样品及分析混合物的能力弱,外场使用时受周围杂散光以及环境变化的影响大。将这两种光谱探测技术相融合,发挥各自的优点,可以有效地提高探测危险物的准确度。但两种光谱联合探测系统结构和数据处理复杂,成本高,还有许多技术难点亟需解决。文章最后,对危险物激光诱导击穿光谱和拉曼光谱研究的前景进行了展望。     

重金属铜胁迫苹果砧木根系的显微拉曼光谱诊断研究

重金属污染会影响农作物的正常生长,如何快速准确的实现对农作物中重金属的检测已成为亟待解决的问题之一。传统植物中重金属检测依赖于化学方法,虽然可以实现重金属含量的精准检测,然而其操作过程繁琐,并且无法实现批量样本的检测,更无法实现重金属胁迫下植物组织的原位微观检测。拉曼光谱具备无损探测固体、液体和气体状态的分子振动信息、光谱分辨率高和对水分不敏感等优势,因此利用拉曼光谱技术检测农作物中重金属含量具有可行性。苹果砧木是苹果树幼苗嫁接的基础,能够保障后期的苹果树体健康以及苹果果品品质与产量,而苹果砧木根系受到重金属污染,阻碍其健康生长并影响苹果树幼苗的抗逆性,因此探明重金属与苹果砧木根系互作机理十分必要。该研究以5组不同浓度CuSO₄·5H₂O溶液胁迫下的苹果砧木为研究对象,首先采集不同铜离子（Cu2+）胁迫梯度下苹果砧木根系的拉曼散射光谱,利用自适应迭代重加权惩罚最小二乘法（Air-PLS）和S-G平滑方法对所获得的拉曼光谱数据进行预处理,去除荧光影响以及进行基线校正;其次建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型和支持向量机（SVM）判别模型,结果表明：基于显微拉曼光谱和SVM,PLS-DA判别模型对苹果砧木根系的铜离子胁迫进行判别,SVM模型准确率可达100%,PLS-DA模型准确率为96%,能够较好的预测出苹果砧木受重金属铜的胁迫程度;最后基于特征拉曼光谱峰1 096,1 329,1 605和2 937 cm-1进行苹果砧木根系横截面的化学成像可视化研究。研究结果表明,拉曼光谱技术结合Air-PLS和S-G平滑建立的SVM模型和PLS-DA模型可以快速、有效地进行苹果砧木根系受重金属胁迫程度的诊断,为重金属胁迫农作物检测提供新的思路,对农作物的重金属逆境胁迫互作机理诊断具有理论指导意义。     

鼻咽癌组织拉曼光谱研究进展

鼻咽癌是东南亚地区及中国南方地区高发的恶性肿瘤,具有独特的地理、种族分布特点,并且存在恶性程度高、预后差、早期诊断困难等问题。拉曼光谱技术是基于非弹性光散射基本原理的一种快速且无损的检测方法,能够在分子振动水平上提供生化成分等信息。综述基于拉曼光谱技术的鼻咽癌组织研究最新进展。主要介绍了国内外小组采用拉曼光谱及表面增强拉曼光谱(SERS)进行鼻咽癌组织检测研究的概况,其中重点介绍该研究小组近期在鼻咽癌组织的高波数拉曼光谱、鼻咽癌组织涂片的拉曼光谱,以及研发的人活体鼻咽癌组织内镜检测装置及其临床实验情况。最后,对鼻咽癌组织拉曼光谱研究的发展前景进行了展望。