化学计量学结合拉曼光谱在生物材料检测中的应用

综述化学计量学结合拉曼光谱在生物材料检测中的应用。报道利用基线校正方法(导数、曲线拟合、小波变换)、归一化方法(矢量归一化、峰高归一化)、复合预处理等方法,可以提高信噪比,恢复失真的信号,实现谱图峰位的正确识别;基于主成分分析、偏最小二乘、聚类分析、目标因子分析、人工神经网络、支持向量机等算法构建化学计量模型,利用模型对拉曼光谱定性或定量分析,分别得到可信的结果;提出未来化学计量建模的方向。     

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。     

基于主成分分析结合拉曼光谱快速识别血液归属的研究

以3种不同的动物(3×10)血样以及21个人血液作为分析对象,采用主成分分析(PCA)结合拉曼光谱进行血液定性识别检测,通过矢量归一化对拉曼信号进行预处理,以及杠杆值与残差值得分图剔除异样点,使得人与动物血样的识别率均高于95%,并在此基础上进一步采用PCA进行动物血样之间的识别,使得个体的识别率高于90%。实验结果表明PCA在血液识别检测中具有较好的应用前景和可行性,该方法也可以为刑侦、生命科学等应用领域提高借鉴。     

基于拉曼光谱技术的猪瘦肉新鲜度快速无损检测方法研究

猪肉是我国主要肉类消费产品,其新鲜度与居民健康息息相关。目前感官检测、理化检测、微生物检测是其新鲜度的通用检测方法,但感官检测存在可靠性、可比性差,理化检测和微生物检测存在耗时长、操作繁琐、破坏样品等问题,因此建立猪肉快速无损检测方法应用意义重大。拉曼光谱作为一种检测技术,具有快速、无损的特点,仅用激光探头照射样品就可获得样本拉曼谱图,便携式拉曼光谱更是为食品现场检测提供了新途径,有望实现加工业快速实时大批量检测。目前未见拉曼光谱技术快速检测猪肉新鲜度理化指标的研究,因此采用便携式拉曼光谱仪对冷藏猪瘦肉新鲜度进行快速检测。对随时间变化的样本进行拉曼光谱采集并同时监测其对应的新鲜度指标,如挥发性盐基氮(TVB-N)、 pH、颜色L^*值、 a^*值、 b^*值,采用标准正态变量变换(SNV)、曲线平滑(SG)、归一化(NL)、多元散射校正(MSC)、基线校正(BL)、去趋势化处理(DFA)等单方法对拉曼光谱进行预处理,采用偏最小二乘回归(PLSR)建立基于全波段光谱的猪瘦肉新鲜度指标定量预测模型。结果表明,各指标全波段PLSR模...     

基于拉曼光谱的危险液体快速识别研究

快速准确识别不明危险液体在公共安全领域需求明显.拉曼光谱技术因具有快速、灵敏、可非接触式检测等优点,成为近年来此领域的研究热点.以沙林、梭曼、塔崩、维埃克斯、芥子气等化学毒剂,磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸二异丙酯等化学毒剂模拟剂,亚磷酸二甲酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、甲基膦酰氯乙酯、...     

基于共聚焦拉曼光谱技术的油菜菌核病早期判别分析

油菜菌核病是一种真菌性病害,可造成油菜产量严重减少,而快速准确地进行病原物的早期侵染对于植物病害防治意义重大。采用共聚焦拉曼光谱(500～2 000 cm-1波数范围内)技术结合化学计量学方法对油菜菌核病早期侵染进行判别分析。采用共聚焦拉曼光谱仪采集健康和接种12 h核盘菌的油菜叶片表面拉曼光谱,应用小波变换(wavelet transform,WT)进行拉曼光谱预处理以去除荧光背景。并利用基于全谱范围的偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)的回归系数(regression coefficient,RC)进行特征峰的识别,选出983,1 001,1 205,1 521,1 527,1 658,1 670和1 758 cm-1共八个特征峰用于建立PLS-DA模型进行油菜菌核病的早期侵染判别,其识别准确率为100%。结果表明：拉曼光谱技术结合化学计量学方法能够实现油菜叶片中菌核病早期侵染的检测,这为后续探究核盘菌与油菜叶片互作过程以及为进一步的病害早期监测和预防提供理论参考。     

付里叶变换拉曼光谱及其应用

付里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)是近年来发展的新技术。本文介绍了其发展概况、结构、特点及其应用。     

甲状腺癌组织的傅里叶变换拉曼光谱研究

利用傅里叶变换拉曼光谱仪得到了甲状腺癌和甲状腺正常组织样品的拉曼光谱,这2种组织样本的拉曼特征峰主要出现在400～3 500 cm-1的波长范围内。在甲状腺正常组织的拉曼光谱中位于503和758 cm-1处有两个特征峰,758 cm-1处峰指认为苯环的环振动,503 cm-1处的拉曼峰经分析初步指认为C—Ⅰ伸缩振动,这2个特征峰在甲状腺癌的拉曼光谱中均消失。在甲状腺正常组织的拉曼光谱中位于3 062和1 003 cm-1处酪氨酸的特征峰,在甲状腺癌组织的拉曼光谱中,这2处峰的相对强度明显降低。因此,拉曼光谱法有望成为甲状腺癌诊断的有效方法。     

矿石拉曼光谱模型拟合分类方法

拉曼光谱因具有简单、快速及无损等特点,非常适合矿石的分类与鉴别。拉曼光谱模型拟合分类方法无需构建参考光谱库且避免了复杂的逐项光谱匹配,具有明显的优势。然而,已有的基于机器学习及深度学习的矿石拉曼光谱分类研究所采用的学习模型比较单一,缺乏具有参考意义的综合比较。对基于机器学习及深度学习的矿石拉曼光谱模型拟合分类方法进行综合评估验证,对比了KNN, XGBoost, SVM, RF四种传统机器学习方法和CNN, DNN, RNN三种深度学习模型在RRUFF矿物拉曼光谱数据集上的分类效果,验证了4种数据预处理方法和样本量对模型分类效果的影响。为提升机器学习模型的分类性能,本文还提出了一种拉曼光谱强度曲率的数据预处理方法,对经基线矫正后的拉曼光谱序列强度计算曲率作为构造特征,使模型更有效的提取出拉曼光谱的特征峰位置。实验结论：数据预处理对提升机器学习模型的分类性能效果明显,而对深度学习模型不敏感;样本量为影响模型分类效果的关键因素,当样本量较大时,深度学习模型的分类效果优于传统的机器学习模型;对于微小样本,深度学习模型难以发挥其优势,而辅以预处理的机器学习具有更优的分类性能。     

光导纤维拉曼光谱技术及其在化学中的应用

本文综述了光导纤维拉曼光谱法的研究近况,主要介绍其实验技术及其应用于化学中常规拉曼光谱、表面增强拉曼光谱和近红外富里叶变换拉曼光谱等领域的工作,讨论了该领域存在问题和应用前景.     

人血红细胞傅里叶变换红外和近红外拉曼光谱

通过人血红细胞傅里叶变换近红外拉曼光谱和红外光谱研究,基本上确定了人血红细胞中特征官能团的归属, 发现不同拉曼频移的拉曼信号强度随激发光功率呈非线性变化规律。近红外激光拉曼光谱结合红外光谱信息,可作为研究人血红细胞结构的有效测试手段。     

Pure Rotational Raman Spectra of Vapor Phase Methanols

Abstract

The rotational Raman spectra of four vapor phase isotopic methanols, CH₃OH, CH₃OD, CD₃OH and CD₃OD, have been reported for the first time in the wavenumber regions from 5 to 100–120 cm^?1. The major parts of the spectra consist of bands equispaced at 3.19, 3.04, 2.56 and 2.46 cm^?1 intervals, respectively, and have been interpreted as the pure rotational S-branch transitions.     

单个血小板的拉曼光谱分析

利用波长为785 nm的激光束构建光镊拉曼光谱系统,俘获悬浮在生理盐水中的人和三种动物(家猪、大鼠、家兔)的单个血小板,激发并收集其拉曼光谱。单个血小板的平均拉曼光谱信号清楚地反映了血小板的生化组成特点,人血小板的拉曼光谱与三种动物的明显不同,1 524 cm-1是人类血小板所特有的拉曼信号峰,而1 157 cm-1在人类中显著高于三种动物的,人类血小板的平均I_{1 157}/ I_{1 003}为0.795,而家猪、大鼠、家兔的分别为0.532,0.502,0.485。多元统计分析结果显示,不同物种血小板的拉曼信号落入不同的空间,可以判别区分。上述结果表明,单个血小板的拉曼光谱基本反映了血小板的主要组成成分,结合多元统计分析可以用于辨别不同的物种的血小板,光镊拉曼光谱系统是实时研究细胞生理、生化变化的快速简便而有效的工具。     

C60的拉曼谱及其分子晶体的相变

C60 在 2 87K— 1 0 K的拉曼光谱 ,观测到 2 5 0 K及 1 0 0 K附近的拉曼谱线的位移及强度的突变。其中 Ag模的强度及其变化都较 Hg模的大 ,且不同振动模式谱线强度呈现不同的变化形式 ,由此探讨分子键极化率随温度的变化 ,推断 C60 晶体的相变特点     

利用拉曼光谱对短链烷烃的相变过程及旋转相的研究

利用激光拉曼光谱研究了二十六烷的凝结相变过程。在冷却过程中,二十六烷经历了从液相→旋转相→固态单斜晶相的相变过程。主要研究了烷烃分子碳链上CH₂弯曲振动、CH₂剪式振动、C—C伸展振动和CH₃平面摇摆等振动模式的变化过程,包括这些模的频率、半宽和强度变化等,研究在相变过程中不同振动模式的的演变顺序和过程,反映各种振动模式与分子结构的相关性,并了解反式构象和歪曲构象在相变过程中的变化,从而更深入的理解烷烃等非晶体物质的相变过程。此外,通过分析800～1 500 cm-1波段各个拉曼波峰在降温过程中的变化过程,得到了二十六烷的旋转相的温度区间,证明可以利用拉曼光谱来观察烷烃相变过程中出现的旋转相。     

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.     

傅里叶变换红外光谱和近红外傅里叶变换拉曼光谱法无损鉴定中国字画

利用傅里叶变换红外(FTIR)和近红外傅里叶变换拉曼(NIR FT-Raman)光谱法鉴定了中国字画,结果表明：与荧光光谱法相比,根据谱峰的强度和位置可更容易地将真伪字画区别开来。拉曼光谱和红外光谱相互印证,互相补充,在鉴定中具有快速、准确、操作简单、重复性好、不需对样品进行预处理的优点,适于珍贵字画的无损鉴定。     

紫膜菌紫质的拉曼光谱测试

菌紫质是一种可进行光信息存储与能量转换的生物膜蛋白分子。在光化学循环中 ,它包含的视黄醛产生快速的全反——— 1 3顺式异构化并去质子 ,然后又重新质子化并在反应循环终了转为全反式构型。了解菌紫质的分子构造及光化学反应机制是很有意义的事 ,但由于菌紫质是紫色膜蛋白 ,加之光反应时的荧光问题 ,用普通拉曼技术获得菌紫质的特征峰有一定困难。一般都用时间分辨付里叶变换红外光谱来进行它的测试工作。文本采用传统拉曼技术 ,分别用 5 3 2、785和 1 0 64nm波长激光作激发光源 ,测试了菌紫质的拉曼光谱 ,并得到了菌紫质的大部分特征拉曼谱带。     

环丁醇温致相变的原位拉曼光谱研究

采用拉曼光谱和红外光谱解析了常温条件下环丁醇的各个振动模式及其与分子构象间的关联,结果表明液态环丁醇以赤道–反式构象为主,并含有少量的赤道间扭式构象。在此基础上结合差示扫描量热技术和变温拉曼光谱,原位研究了环丁醇的温致相变过程和分子构象随温度的变化。结果表明,冷却至140 K的过程中,环丁醇并未结晶固化,而是保持亚稳定的无序液体状态,即出现过冷现象,继续降温至138 K出现玻璃化转变。升温过程中,在170 K时出现放热峰,同时有新的拉曼峰出现,并且拉曼峰的半高宽和强度发生明显的突变,表明环丁醇由无序结构转变为有序的结晶相。因此,我们获得了环丁醇的温致相变序列： 液态→过冷液体→玻璃态→结晶态→液态。通过对环丁醇不同分子构象的拉曼特征峰的定量分析,证实环丁醇在降温过程中,反式构象和间扭式构象的比例未发生明显改变,即没有发生构象变化。然而升温时,伴随170 K时结晶态的转变,反式构象特征峰的相对强度减小,表明部分分子由赤道–反式构象转变为赤道–间扭式构象。该研究结果对进一步理解和研究其他有机小分子的温致相变和构象变化具有指导意义。     

激光拉曼光谱法无损分析鉴别川贝母

利用激光拉曼光谱技术快速、准确鉴定川贝母与其混淆品。根据药材所含的化学成分不同,致使药材的拉曼峰不同,测定多个川贝母样本及混淆品的拉曼图谱。川贝母的拉曼光谱图在442,480,863,941,1 083, 1 129,1 342,1 463,2 910 cm-1处出现强峰,在111,302,360,409,527,579,618,718,767,1 052, 1 083, 1 207,1 261 cm-1处出现了较明显的拉曼峰;构建了川贝母的拉曼指纹图谱,可与其混淆品土贝母、平贝母、光慈姑、草贝母进行区分;采用激光拉曼光谱技术可快速无损分析鉴别川贝母。