不同物态及单个杆菌芽孢中的2,6-吡啶二羧酸的拉曼光谱特征与结构分析

利用激光镊子拉曼系统(LTRS)测定了2,6-吡啶二羧酸(DPA)及其钙盐(Ca-DPA)的固体(粉末与晶体)和水溶液及单个细菌芽孢的光谱并进行了对比分析.不同物态的 DPA 及 Ca-DPA 的拉曼光谱有很大区别.分析导致光谱差异的结构上的原因可能有:(1)DPA 晶体产生的散射要大于 DPA 粉末所产生的散射,DPA 晶体的拉曼光谱所反映的 DPA 的特征信息比 DPA 粉末更为精确;(2)晶体状态的 DPA及Ca-DPA 中可能有水分子的存在,其与水分子间的相互作用是很强;(3)钙离子的存在影响吡啶环两边的羧基,从而使吡啶环产生一定的几何形变,羧基中的羟基也受到破坏;(4) DPA与Ca-DPA 溶液中主要存在的是DPA-2,在 Cla-DPA 溶液中钙离子主要是对吡啶环结构的稳定性产生影响.在测定单个杆菌芽孢内 DPA 的研究中发现,芽孢体内的 DPA 是以 Ca-DPA 晶体的形式存在的.     

氯化亚锡抑制吡啶分子表面增强拉曼光谱测定中的碳化现象

碳化是表面增强拉曼光谱中难以避免的干扰现象,特别是对于活性有机和生物分子的检测。作为一种最常用的探针分子,吡啶同样也存在碳化的问题。然而,作者发现通过引入SnCl2,可以有效地抑制表面增强拉曼光谱测定中吡啶分子的碳化现象。该方法操作简单,所引入的SnCl2只在谱图低波段处出现少而易区分的特征峰,不干扰被测样品的光谱分析。有别于文献中所采用的真空、惰性气氛、低温和低激光功率等物理方法,此法是解决碳化问题的一种崭新的化学方法,可望应用于其他易碳化的有机和生物分子的表面增强拉曼光谱检测。     

便携式拉曼光谱仪快速测定磷酸浓度

用便携式激光拉曼光谱仪测定磷酸浓度,利用P—O键对称伸缩振动峰(893—911cm-1)的峰值,以硝酸根特征峰为内标,建立了激光拉曼光谱法测定磷酸含量的模型,并对拉曼位移与磷酸浓度的关系进行了拟合。两种方法用于实际样品检测的结果准确度和精密度良好,均能够满足水体中磷酸含量测定的要求。     

细菌的拉曼光谱研究进展

微生物的分类与鉴定是其有效利用的基础。显微拉曼光谱技术具有空间分辨率和灵敏度高、免培养、无损、快速分析等优点,在微生物鉴别领域占据越来越重要的位置。本文详细介绍了该技术在细菌(包括极端微生物)的鉴定与分类及生理学等研究领域的进展。     

甲醛浓度的激光拉曼光谱检测研究

为了对甲醛的浓度进行快速、准确的测定,研究了甲醛的激光拉曼光谱激发机理,并对采集的标本进行了检测,并对结果进行了分析和论证。该方法不需辅助试剂,直接测量甲醛分子振动产生的拉曼光谱,根据甲醛特征谱的峰值,确定甲醛的浓度。得到一种低成本、快捷的甲醛浓度检测方法。     

人血单个红细胞的共振拉曼光谱研究

给出了人血单个红细胞在不同激发光源下的共振拉曼光谱。从实验谱中得到 ,构象不灵敏的苯丙氨酸的单取代基环的伸缩振动谱线 10 0 2cm-1和吡咯环的CN呼吸振动谱带中 16 2 0cm-1的谱线 ,对 782nm激发光源共振较强 ,呈现出强度大而半高宽小的尖锐谱线 ;而在 5 14nm激发光源下 ,该两条谱线较弱。其他谱线 ,高波数段 (大于 135 0cm-1) ,在 5 14nm激发光源下 ,谱线强度大且清晰 ;低波数段 (小于 135 0cm-1) ,对应 782nm激发光源的拉曼谱线强而明显。同时还给出了同一激光光源下 ,取血后不同时间单个红细胞的拉曼光谱。发现对 782nm激发光源 ,除 16 0 1cm-1谱线强度减小外 ,其他无明显变化 ;而对 5 14nm激发光源 :一是有许多条谱线强度减小 ,二是许多条谱线向低波数移动了 4～ 10cm-1波数左右。这些实验结果 ,可以为研究单个红细胞的结构、功能及进一步研究病变细胞的变异提供有力的实验基础。     

密度泛函理论研究过渡金属对吡啶的拉曼光谱强度的影响

本文采用杂化密度泛函理论计算了过渡金属M -Py分子的基态振动频率和拉曼光谱强度。计算结果表明过渡金属对Py分子的振动频率影响较小 ,但对Py分子的A1 振动模式的拉曼谱强度影响较大。对于A1 对称性的非C -H伸缩振动模 ,吡啶分子环呼吸振动和高频的C -C对称伸缩振动有较大的拉曼散射因子 ,我们还将此结果与典型的SERS活性金属 (铜族金属 )进行了比较     

表面增强拉曼光谱法研究铁吡啶类缓蚀剂

利用表面增强拉曼散射光谱技术和传统的电化学手段研究了４－甲基吡啶，２，４，６－二甲基吡啶在盐酸体系中对铁的缓蚀作用，结果表明，在该体系中，４－甲基吡啶对铁的缓蚀作用大于２，４，６－三甲基吡啶，并对其可能的吸附取向进行了讨论。     

活性污泥中抗性细菌筛选及拉曼光谱检测

抗生素制药废水是污水处理中比较难处理的废水。抗生素与微生物作用的机理研究对于解决抗生素废水处理问题具有重要意义。拉曼光谱作为一种对样品无损,非侵入型,并且对水不敏感的检测手段,已越来越多地用于生物、医学的研究。从普通污水处理反应器的活性污泥里通过涂布法和平板划线法分离得到了4株对头孢他啶具有抗性的菌株,研究了其对头孢他啶的降解效果,降解率最高达45.44%。采用16S rRNA基因测序进行菌种鉴定,得到这些菌种分别属于气单胞菌属,芽孢杆菌属和红球菌属。对筛选出的细菌进行不同条件下拉曼光谱测定,探讨了细菌拉曼光谱的测试条件,结果显示CaF₂是测定生物样品拉曼光谱时效果最好的基底。通过拉曼光谱技术和主成分分析法对菌种进行了差异分析,提取了三个主成分,累积荷载达到83.9%。其中,第一主成分主要包括 748,1 003和1 126 cm-1等比较明显的峰位,第二主成分包括1 661和1 448 cm-1,第三主成分只有855 cm-1。本研究利用拉曼光谱对活性污泥筛选的抗性菌株进行生物大分子的差异表征,通过拉曼光谱对抗性菌种进行了较好的区分,与基因测序的结果相吻合,证明了拉曼光谱用于抗生素废水生物处理作用机理研究的可行性及优越性。     

拉曼光谱在优化处理绿松石中的应用研究

优化处理绿松石的大量面市,给绿松石的鉴定带来了挑战。通过激光拉曼光谱测试分析、压制及人工注塑处理绿松石为研究对象,对优化处理绿松石的激光拉曼光谱特征进行了研究。结果表明,拉曼光谱技术是一种有效鉴别绿松石及其处理品的无损检测方法,OH,H₂O,PO₄ 及CH₂基团的振动模式和频率决定了优化处理绿松石的激光拉曼光谱特征。优化处理绿松石除具绿松石典型拉曼光谱特征外,在2 937和2 883 cm-1处普遍出现一组具鉴定意义的由外来添加物中CH₂伸缩振动及CH₂弯曲振动致拉曼谱带。依据这些特征拉曼谱带,有助于将天然绿松石与优化处理品区分开。该研究为快速、准确、无损鉴别绿松石提供了一种新思路。     

Probing the mechanism and Ca-DPA concentration of individual Bacillus spores using trapping and Raman spectroscopy

Measuring the levels of 2,6-pyridine dicarboxylic acid (DPA) in bacteria spores could provide the information about the DPA function, resistance mechanism and the mechanism of spore germination. The authors have measured levels of Ca-DPA of individual spores of different 19 kinds of Bacillus which from different sources, species, and strains by using laser tweezers Raman spectroscopy (LTRS). Also we have verified the reproducibility of the system simultaneously. To investigate the biochemical components and structure in single spore, a Raman tweezers setup was used to record the Raman spectrum of single spore. A NIR laser beam (30 mW, 785 nm) was introduced into an inverted microscope to form a tweezers for trapping the spore suspended in water, and the Raman scatter was excited by the same beam. Raman spectra of 30 spores of 19 bacillus strains which collected from different area in China were recorded, and 100 spores of B. subtilis ACCC10243 were measured. A spore of the same strain was probed 100 times for verifying the reproducibility of the LTRS system. A Matlab 7.0 edited program and Origin 8.0 were used to process the spectral data. Because Ca-DPA is the chelate of DPA and the calcium ion, and the strongest Raman bands at 1 017 cm(-1) was from Ca-DPA component of the spore, its intensity was linearly with the Ca-DPA concentration. Therefore, the 1017 cm(-1) bands of Ca-DPA could be used as the quantitative standard peak, and then calculated the concentration of Ca-DPA could be calculated according the intensity of 1017 cm(-1) peak. The results showed that Raman spectra of single spore can reflect the characteristics information of it. The diversity of Ca-DPA levels not only happened between different species and strains of bacillus, but also happened between different individual spores in the same strains of bacillus. Conclusion from these measurements is that there is heterogeneity in different individual spores. It is convenient to trapping and collecting its Raman spectrum in water directly, and then get the information of the level of DPA, without the complex preparation of separating, purifying spores and abstracting DPA, so we predict LTRS as a high sensitivity, high accuracy, rapid and effective method in the research of individual spores.     

傅里叶变换红外光谱对枯草芽孢杆菌的光学特性研究

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱,根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面,通过算出复折射率的虚部,再使用KK(Kramers-Kronig)关系,导出复折射率的实部,并对实验结果作了分析和讨论。通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法,对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法,具有重要的意义。     

基于Raman光谱的人、犬、兔血液鉴别

多物种血液鉴别对于进出口检验检疫、刑事侦检以及野生动物保护等领域尤为重要。传统的血液鉴别方法,在鉴别时常常会对血液样本造成破坏,而Raman光谱作为一种振动光谱可获得物质分子振动、转动信息,进而分析物质组成,为无损血液鉴别技术提供了可能。目前,已经有基于Raman光谱进行血液鉴别的报道,但存在如下两个问题：单一物种样本数量较少,易导致模型欠拟合;均采用线性分类模型,忽略了光谱中非线性因素的影响,降低了模型的分类性能。因此,将支持向量机沿用至Raman光谱血液鉴别中,克服了线性模型只能为光谱中线性关系建模的缺点,有效地吸收了Raman光谱中的非线性关系,实现了对人、犬及兔血液的三分类。实验通过激发波长为785 nm的海洋Raman光谱仪测得共326例样本数据(人110例、犬116例、兔100例),利用Savitzky-Golay平滑滤波、加权最小二乘多项式拟合基线以及矢量归一化等方法对Raman光谱数据进行预处理,并选择2/3的样本数据作为校正集用于模型训练,余下1/3作为测试集用于盲测。与线性分类模型对比实验结果显示,该模型的校正集分类正确率达100%,盲测集分类正确率达93.52%,均优于线性分类模型。实验结果表明,基于支持向量机的分类模型可以用于Raman血液光谱鉴别,具有重要的研究价值和广泛的应用前景。     

注射用针剂药物的拉曼散射光谱研究

本文从药品鉴别的角度出发,首先论述了拉曼光谱分析技术并测试了九种针剂药品的拉曼光谱,通过分析讨论相关药品的拉曼光谱得出了几点结论:(1)某些药品的拉曼峰较多,特征峰值较强,频移范围比较广,例如:氟尿嘧啶,依托泊苷,异烟肼,克林霉素磷酸酯。(2)某些药品拉曼峰较弱,或是没有明显的特征峰,例如:硫酸阿米卡星,甲氧苄啶,利巴韦林,葡萄糖依诺沙星,硫酸庆大霉素。(3)在分析频率及其相对强度时发现,在某一频率下正对的峰高和面积较大,则其相对强度较大,例如:氟尿嘧啶,异烟肼,硫酸阿米卡星,甲氧苄啶,葡萄糖依诺沙星。虽然得到的结论还不能满足对药品的品质鉴定,但通过拉曼光谱分析技术在药品鉴别中的应用,给出了一些药品的拉曼特征谱,为药品的鉴别提供了参考依据。可以说利用光谱分析技术对药品进行鉴别是完全可行的。     

拉曼光谱在宝玉石鉴定中的应用

:利用拉曼光谱鉴定宝石越来越受到宝石学界的关注。本文测定了许多宝石的拉曼光谱 ,其中包括宝石、玉石、人造宝石和一些贵重宝石的代用品。这些谱图可以作为宝石鉴定的标准对照谱。文中还讨论了宝石拉曼光谱鉴定的一些特点     

复合材料残余应力的拉曼测定

本文报道在拉曼光谱仪中用拉曼光谱术和荧光光谱术测定复合材料残余应力(应变)的方法和结果。复合材料组分中Al2O3的荧光R1峰、Si晶体和SiC纤维拉曼峰的位置(波数)随应变的偏移与应变值都有近似的线性关系。这种关系可用于确定复合材料中由外负荷力学作用或热学作用引起的残余应变。在显微拉曼系统中测定了ZrO2-Al2O3层状复合材料,Al-Si共晶体和SiC纤维增强玻璃复合材料的残余应变及其空间分布。     

人参皂苷Rg3的拉曼光谱研究

人参皂苷是人参的有效化学成分,其中人参皂苷Rg3因具有显著的生理活性而备受关注。运用拉曼光谱的方法,对人参皂苷Rg3的两种异构体20-(R)-Rg3和20-(S)-Rg3进行了测量和分析。因20位羟基空间位置不同,20-(R)- Rg3与20-(S)- Rg3相比,归属于亚甲基的振动峰发生了明显的变化,表明两种异构体的堆积方式不同。归属于CC振动的1 674 cm-1峰的强度明显降低,表明在20-(S)-Rg3中,C₂₇和C₂₈较20-(R)-Rg3处于分子内部。对比拉曼光谱还发现,这一对异构体中糖环的空间结构基本相同。两种异构体拉曼光谱的明显差异,使得拉曼光谱技术成为鉴别人参皂苷Rg3异构体的一种快速、简便的分析方法。     

乙烯基酯树脂光固化的拉曼光谱研究

文章利用理论计算(DFT,密度泛函理论)和实验两种方法得到了乙烯基酯树脂的拉曼光谱.通过对比分析,再结合相关文献,对其光谱的振动模式进行初步的指认,拉曼光谱中苯环平面内的变形振动在1598 cm-1、C=C的伸缩振动和C=O的伸缩振动分别在1628 cm-1和1702 cm-1.3007 cm-1和3062cm-1的振动归属于=C-H的伸缩振动和苯环上C-H的伸缩振动,而-C-H的伸缩振动在2800 cm-1~3000 cm-1.并且对比了可见光固化树脂固化前后的拉曼光谱图,可见光固化树脂的固化,主要由于1630cm-1C=C的交联反应产生.     

喇曼光谱对血糖的半定量分析

血糖检测一般采用酶化和生化方法,但这些方法都是有损破坏性的检测方法.本文利用喇曼光谱技术来检测血糖浓度,并且建一种新的数据分析方法来分析血糖的含量,以探索一种无损、快速的血糖检测方法.以小白鼠为实验模型,麻醉的小白鼠在注射葡萄糖后半个小时开始抽取小鼠尾巴处的血液进行喇曼光谱的获取,此后每间隔15 min对小鼠尾巴进行抽血并获取血液的喇曼光谱,在每次测量小鼠血液喇曼光谱的同时用血糖仪来监测血糖浓度的变化情况以用来做参比.1 125 cm^-1是葡萄糖的喇曼特征峰,血液中的葡萄糖称为血糖,因此我们把血液光谱中的1 125 cm^-1作为血糖峰,1 549 cm^-1为血红蛋白的喇曼特征峰,人体中的血红蛋白是稳定的,所以本文以血红蛋白的峰1 549 cm^-1作为内标来研究血液喇曼光谱中血糖峰的强度.结果表明1 125 cm^-1/1 549 cm^-1的变化可以很好地与血糖变化相对应,并且具有良好的线性关系.利用喇曼光谱技术可以无损地对血糖进行半定量分析.