多酚与蛋白质相互作用的荧光内滤效应校正方法的选择

用荧光猝灭法研究猝灭剂与荧光供体的相互作用时,内滤效应会使分析结果不准确,需加以校正,其中物理与化学方法存在操作复杂、耗资大等缺点,而数学方法简便快捷,较易推广使用。采用荧光光谱法分析酚类物质与蛋白质的相互作用时内滤效应明显,然而目前针对酚类物质与蛋白质作用的荧光校正,国内外鲜见报道。以柿单宁级分(PT40)、A型连接ECG二聚体和EGCG为多酚化合物的代表,以中华眼镜蛇磷脂酶A₂(PLA₂)为蛋白模型,比较了四种数学公式的校正结果,以经典Stern-Volmer回归方程的K值、线性相关性及截距为评价标准,优选一种适用于多酚物质与蛋白质作用的荧光校正方法,并以PT40-PLA₂为例,分析校正前后的差异。结果表明,用Gauthier等建立的数学公式进行校正后,K值有所降低,线性相关性变好且截距更接近于1,此外用该式对PT40-PLA₂体系进行荧光校正后PT40与PLA₂相互作用的结合常数仅为校正前的60%,且对两者相互作用力类型的判断更加准确,推断该式更适合于多酚与蛋白质作用的荧光内滤效应校正。     

X射线荧光测井谱漂校正技术研究

X射线荧光测井技术是一种可以在井下原位进行元素定量(半定量)分析的测井技术,对矿产勘查具有重要意义。受井下温度影响,X射线荧光测井仪容易发生谱漂。X射线测井仪采用硬件进行稳谱,采用软件实现微小谱漂校正。X射线荧光测井的谱数据量大,难以采用人工校正的方法实现。文章在总结了X射线荧光测量专业人员进行谱漂校正经验的基础上,结合专家系统研究了X射线荧光测井谱漂的校正方法。在谱漂校正过程中,采用对散射本底变化不灵敏的对称零面积法进行自动寻峰,并用标准方差进行指示峰判别。利用先验知识(上一次能量刻度)和高斯概率密度函数对当前指示峰进行定性分析,确定指示峰能量。将指示峰峰位和定性分析获得的能量值采用最小二乘法进行拟合,获得能量刻度系数,并对偏离较大的数据进行筛选,达到能量自动刻度目的,实现X射线荧光测井仪器谱谱漂校正。文章采用所述的谱漂校正方法对某次X射线测井仪温度实验的322条谱线进行校正,结果表明该方法能够有效地自动校正X射线荧光测井仪谱漂。     

基于矩阵分析的STR荧光解谱技术

用多种荧光标记物进行STR检测时,由于荧光光谱的谱带展宽特性,各个荧光光谱之间有重叠部分,如何实现将相互重叠的各个波长上的能量有效利用起来,对提高荧光利用效率至关重要。本文给出了一种基于矩阵分析的数据处理方法,该方法在进行荧光探测前首先要对荧光谱进行光谱校正,即要得到每种所用标记染料受激发射荧光的光谱分布,根据光谱分布建立染料组合荧光信号矩阵,然后对矩阵进行归一,利用归一后的矩阵对所探测的荧光谱进行解谱,从而得到所期望的荧光谱图。理论分析和实验结果表明,该方法可以有效的利用各个波长的荧光光谱能量,并实现对不同荧光重叠谱的有效光谱解谱。     

光谱校正对溶解有机物三维荧光光谱特征影响

在三维荧光光谱(EEM)测定中,由仪器直接记录的光谱(称为未校正光谱)由于受荧光光度计光源灯或探测器等波长特性的影响,并不是荧光物质本身的真实光谱,研究了光谱校正对腐殖酸和色氨酸EEM光谱特征以及传统寻峰法和新兴FRI分析法结果的影响,结果表明：校正后,Ex/Em=220～450/250～500 nm范围内荧光强度降低,Em<250 nm范围内荧光强度增大,腐殖酸荧光峰明显“蓝移”。基于寻峰法的荧光指数(FI)和腐殖化指数(HIX)明显减小,自生源指数(BIX)略增;基于FRI分析法的反映各区域标准体积百分比P_{Ⅰ, n},P_{Ⅱ, n}和P_{Ⅲ, n}明显上升,而P_{Ⅳ, n}和P_{Ⅴ, n}显著下降。因此,进行光谱校正是获得真实光谱谱图及光谱特征不可或缺的一部分。     

晚期糖基化终末产物荧光测量及其预校正技术研究

分析了检测晚期糖基化终末产物的必要性,利用晚期糖基化终末产物特定的激发谱和荧光发射谱,设计了皮肤晚期糖基化终末产物荧光测量装置。采用370 nm的单色光作为激发光源,分别对30例志愿者(糖尿病患者11人和对照组19人)的皮肤前臂内侧组织进行了荧光光谱检测。发现同一测试对象在前臂内侧不同部位的测试结果存在差异,肤色对测试结果也会产生很大的影响。利用光谱预校正技术消除了测量位置和皮肤肤色对测试结果的影响,结果表明该预校正技术具有一定的校正效果,重复性较好。     

软X射线荧光吸收谱测试方法的建立与应用

提出了一种软X射线荧光吸收谱测试方法。该方法克服了软X射线荧光产率低的问题,消除了荧光自吸收效应,采用部分荧光产额模式获得了材料的软X射线近边吸收结构。使用部分荧光产额模式对钙钛矿太阳能电池的埋藏元素、催化剂的低浓度元素,以及宽禁带半导体进行软X射线近边吸收谱研究。相比全电子产额模式,基于荧光产额模式的软X射线近边吸收结构在材料体相特性、不良导体和低浓度样品测试中更具优势。     

基于多粒子LIBS谱线的自吸收校正方法研究

为克服自吸收效应对炉渣样品定量分析结果的影响,基于快速模拟退火算法的优化过程,结合等离子体发射光谱的基本理论,发展了一种基于多种粒子发射谱线的自吸收校正算法,给出了该算法的流程图。利用前述自吸收校正算法分别对精炼渣和高炉渣样品的激光诱导等离子体发射光谱强度进行校正,并结合无标分析法,对比分析了自吸收校正算法对样品成分定量分析结果的影响。对比自吸收校正前后的Boltzmann图可以看出,经自吸收校正后,等离子体中各粒子的温度均稳定在11600K左右,结果明显趋于一致。利用自吸收校正后同种粒子的等离子体光谱构建的Boltzmann图中,除一组数据外,其他数据在Boltzmann图中的截距基本一致。利用经自吸收校正后的谱线,对两种炉渣样品成分进行定量分析的结果表明：对于精炼渣,MgO的定量分析结果精度不高,若不分析MgO的含量,则CaO,Al₂O₃和SiO₂等成分定量分析结果的相对误差会明显降低;对于MgO含量为8.49%的高炉渣样品,Al₂O₃定量分析结果的精度最高,相对误差为2.38%,MgO最低,相对误差为28.27%,但基本可以反映出该成分在样品中的含量。     

钛钒铁间吸收增强效应研究及其校正

利用X射线荧光分析方法,采用电制冷Sic(PIN)探测器,对配制的Ti-V,Ti-Fe,V-Fe三种伪二元体系样品进行测量,得到了元素计数率归一系数(RK)与含最(WK)之间的关系曲线,对各组元素间的吸收-增强效应程度进行了定性分析.结果表明,Ti-V二元系中所表现的吸收增强效应较明显,Ti-Fe,V-Fe两种二元系中吸收增强现象不明显.同时,采用指数拟合的数学校正方法,对RK-WK关系曲线进行了拟合,从而获得元素X射线荧光计数率与含垦的函数方程.利用三组Ti-V二元系样品对此方法进行检验,与实际结果相比,对Ti,V元素的相对分析误差均在0.2%以内.     

NO分子双光子诱导荧光的自吸收现象

以皮秒Nd:YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发光源,获得了在452.4 nm波长激光激发下,NO分子的双光子激光诱导色散荧光光谱(LIDFS)。并由此得到了NO分子基电子态的振动基频和振动非谐性系数分别为ω″_e=(1 904.7±7.3) cm-1, ω″_eχ″_e=(14.2±1.2) cm-1, ω″ey″_e=-(0.021 8±0.009 1) cm-1。在NO分子双光子LIDFS实验研究中,首次观测到了NO分子强烈的自吸收现象,在较高样品气压条件下,色散荧光光谱图中对应A 2Σ(v′＝0)→X 2Π(v″＝0)跃迁的谱线消失。实验结果表明,自吸收现象导致的该跃迁谱线强度的变化,随样品气压、激光场和样品作用区到荧光接收窗口距离的减小而减小。     

三维荧光结合三阶校正算法快速检测水中酚类化合物

苯酚和麝香草酚等酚类化合物对人体和动植物有着严重危害,且这些酚类化合物往往同时存在于水体。由于苯酚和麝香草酚的激发和发射光谱重叠严重,常规荧光方法不能实现直接快速测定。基于三维荧光光谱结合四维平行因子（4-PARAFAC）算法,对存在未知干扰物的湖水中苯酚和麝香草酚进行定性和定量分析。利用三维平行因子和四维平行因子算法分解光谱数据,探索三阶校正算法的“三阶优势”。通过引入温度维来构建四维数据阵,将不同温度下扫描得到的激发发射矩阵沿样本维叠加得到四维数据阵,结合基于四维平行因子的三阶校正算法对目标分析物进行定性定量分析。为避免溶剂散射和仪器的影响,需要对扫描得到的激发发射矩阵信号进行预处理。通过空白扣除法和Delaunay三角内插值法去除激发发射矩阵中散射信号,再进一步进行激发发射校正,得到真实光谱。然后分别使用基于平行因子的二阶校正算法和基于四维平行因子的三阶校正算法对光谱数据进行分析,对比两种算法的分析结果。结果表明,四维数据阵并不是三维激发发射矩阵简单的叠加,得到的四维数据可能含有丰富的高维信息,有助于改善对分析物的测量结果。四维平行因子算法解析得到的湖水中苯酚和麝香草酚的平均回收率分别为97.7%±9.2%和96.5%±8.8%,预测均方根误差为0.047和0.057 μg·mL-1,预测相对误差低于10%,分析结果优于三维平行因子（平均回收率分别为105.7%±15.3%和111.0%±3.6%,预测均方根误差为0.090和0.056 μg·mL-1,预测相对误差高于10%）。实验表明,样本中存在复杂干扰背景和数据共线性严重时,三阶校正算法能够得到比二阶校正算法更满意的结果,为复杂体系中苯酚和麝香草酚的检测提供了可靠方法。     

紫外照射下正丁醇溶液的吸收光谱及荧光光谱研究

分别从实验和理论上对紫外光激励下正丁醇溶液的吸收光谱和荧光光谱及其特性进行了分析研究,发现正丁醇对190～250 nm的紫外光都有很好的吸收,在210～250 nm激发下会发射出明显的荧光;以220 nm激发不同体积比混合的正丁醇和正己烷溶液,发现随着正丁醇体积比的增加,荧光强度逐渐增强,且基本成线性关系;同时还测量了正丁醇溶于乙醇后的荧光光谱,发现在不同波长紫外光照射下,不同配比的正丁醇乙醇溶液的荧光强度变化规律也有所不同。另外,文章给出了混合溶液荧光峰值位置的数学表达式,其计算值与实验值相比误差较小,这或许将对醇类物溶液荧光光谱的进一步研究有一定参考意义。     

浮游植物吸收光谱特征分析

文章选取了东海9个典型浮游植物赤潮种、优势种,在实验室2个温度(20,15 ℃)和2个光照(7 000, 1 100 lux)条件下进行培养,对不同温度、光照和生长周期条件下9种浮游植物的吸收光谱进行了研究。首先,将归一化的光谱数据组成的矩阵进行奇异值分解,采用第一特征值与所有特征值的和之比来衡量浮游植物吸收光谱的相似性,选取了25条能够表征9种浮游植物吸收光谱基本特征的代表谱。其中,等鞭金藻和柔弱角毛藻各1条,岛国大扁藻和旋链角毛藻各2条,裸甲藻3条,塔玛亚力山大藻、东海原甲藻、中肋骨条藻和聚球藻各4条。然后,进一步提取代表谱中具有较大判别能力的波长点,总共得到7个特征波长段(点),它们是340.5～420.5 nm波段、423.5～431 nm波段、440.5～525.5 nm波段和760.5,763.5,769.5,856.5 nm波长点;由此形成的特征谱,对量测光谱判别分析正确率达到80%。     

乙二醇和丙三醇的吸收光谱和荧光光谱研究

对乙二醇和丙三醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行了实验研究和理论分析,发现两者的最大吸收波长均位于198 nm,且在适当的紫外波长激励下均能发射出荧光,文章中给出了相应的荧光光谱图,但荧光相对强度和激发波长间似乎没有明显变化规律,其原因有待进一步探索。从乙二醇的一阶导数荧光光谱,得知在210 nm激发下荧光相对强度随时间变化最快,在225 nm激发下的绝大多数时间内变化速率最慢。另外,文章还从量子计算出发,采用一维势阱模型,根据电子从HOMO到LUMO的跃迁,计算出了两者的吸收波长值。比较分析了计算值与实验值之间的误差,考虑到将分子直链化后其键长与实际情况有所差别,结果认为理论计算有一定的参考价值。     

7-羟基喹啉在二甲基亚砜中的荧光光谱

7-羟基喹啉(7-HQ)是一种具有激发态质子转移(ESPT)效应的有机分子。它溶于乙醇溶剂中,在紫外光的激励下,将发生ESPT反应,荧光光谱出现2个荧光带。7-HQ溶于二甲基亚砜(DMS)溶剂中,则不能发生ESPT反应,其荧光光谱只出现单一荧光带。但样品被强紫外光照射后,其荧光光谱也出现2个荧光带。文章首次报道了这一现象,并通过对7-HQ的乙醇、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺溶液的吸收光谱和荧光光谱的研究,探讨产生这一现象的机理。认为7-HQ溶于DMS中被强紫外光照射后荧光光谱的变化是由于DMS被光解并生成水而使7-HQ发生ESPT反应的结果。     

洋河蓝色经典系列酒的三维荧光光谱研究

测定了当前市场上比较流行的洋河蓝色经典系列白酒梦之蓝, 天之蓝和海之蓝的吸收光谱及三维荧光光谱。吸收光谱表明,三种酒在212和275 nm有较强烈的吸收,但吸收强度不同;荧光光谱表明,在245 nm的近紫外光激发下,三种酒在310, 420和610 nm附近都有明显的荧光发射,但强度各自不同;当激发波长增大为310和345 nm时,依然有两个荧光峰产生,强度差别依然很大。对5个典型荧光峰的产生机理进行了分析,给出了合理的解释。研究结果可以快速准确地区分三种洋河酒及其品质,为白酒的品质检测和品牌识别提供了一种新的途径。     

四取代酞菁金属配合物的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱研究

报道了16种含哌嗪或含哌啶四取代酞菁金属配合物{R4PcM,R=2-[4-(2-磺基乙基)哌嗪-1-基]乙氧基(SPEO—)、2-(哌啶-1-基)乙氧基(PEO—);取代位置分别在α位和β位;M=Zn(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ), Cu(Ⅱ)}的UV-Vis吸收光谱和荧光发射光谱的测定,探讨了中心金属离子、取代基种类及其取代位置、溶剂等因素对酞菁金属配合物UV-Vis吸收光谱和荧光发射光谱性质的影响。结果表明:R4PcM的Q带λ_max落在681～718 nm范围内,与相同中心金属离子的无取代酞菁金属配合物(669～671 nm)比较都发生了不同程度的红移,荧光发射光谱与UV-Vis吸收光谱呈镜像关系,特别的是两种β位取代中心金属离子为Zn(Ⅱ)的酞菁金属配合物[β-(SPEO)₄PcZn,β-(PEO)₄PcZn]具有极高的摩尔消光系数、较大的荧光量子产率和较长的荧光寿命,有望开发成新型的光动力诊疗用光敏剂。     

阴阳离子菁染料J-聚集体的荧光光谱研究

采用荧光光谱技术,研究了两种阴阳离子菁染料及对应的阴离子和阳离子菁染料在溴碘化银立方体颗粒上形成的J-聚集体的荧光光谱特性,并与其在溴碘化银立方体上的光谱增感率进行了实验对比。结果表明：阴阳离子菁染料的荧光光谱峰值明显低于阴离子、阳离子菁染料,说明其吸收光子后,大部分电子转移到溴碘化银表面。因此具有较高的光谱增感效率。     

醇类溶液的紫外吸收和荧光光谱研究

采用UV-240紫外分光光度计及Sp-2558多功能光谱测量系统,研究了正丙醇、异丙醇的紫外吸收光谱及荧光光谱,并对它们进行了比较。研究结果表明,使用紫外吸收光谱和荧光光谱很容易鉴别正丙醇与异丙醇,同时也对正丙醇与异丙醇间光谱有差异的原因做出了解释。并进而对甲醇、乙醇、正丙醇与异丙醇4类醇类物质的光谱进行了对照研究,研究结果为醇类物质的识别提供了一种新而有效的测量方法,对量子化学计算也有理论上的参考价值。     

橄榄油的聚集荧光猝灭及吸收光谱特性的研究

素有“液体黄金”之称的橄榄油已成为健康食用油的代名词,不仅身价陡增,而且在非产地市场也已成为一种畅销油。在橄榄油检测技术中光谱法与其他技术相比具有快速、无损、无样品处理等优势而备受关注,而不同的光谱检测方法在检测的物质成分上各有侧重,例如红外光谱法侧重于脂肪酸含量的检测、拉曼光谱法侧重于分子的检测、荧光光谱法侧重于光敏物质的检测以及吸收光谱法侧重于光敏物质和不饱和脂肪酸的检测等。荧光及吸收光谱对光敏物质反应极其灵敏,而橄榄油富含叶绿素等光敏物质,因此荧光及吸收光谱成为一种鉴别橄榄油的有效技术手段。叶绿素是一种含有环卟啉结构的有机分子,该类分子结构具有吸光特性,且不同的叶绿素吸收光谱各异,其中绿色植物的叶绿素a含量最多。为深入研究叶绿素的吸收光谱及荧光特性在橄榄油鉴别中的应用,将特级初榨橄榄油中掺入不同比例的玉米油,已达到间接调控橄榄油中叶绿素含量的目的,测量不同掺伪比例橄榄油的荧光及吸收光谱并研究与叶绿素浓度的相关性,以此来研究叶绿素浓度与掺伪量对橄榄油吸收光谱及荧光特性的影响。取10份同批次的特级初榨橄榄油,将其中9份按照等比例稀释,并对10份样品按照掺伪量依次排序;依次采集这10份样品的荧光及吸收光谱,比较叶绿素浓度与掺伪量的相关性及对这两种光谱技术在橄榄油鉴别中的影响。随着叶绿素浓度的上升,荧光强度由弱变强,并在某一时刻后会出现荧光强度急剧减弱的现象,即聚集荧光猝灭。这种现象主要是由于叶绿素的环卟啉分子结构引起的分子间π-π作用,使未被激发的低能分子与高能分子堆叠在一起,能量的辐射跃迁（荧光）也转变为分子间的能量转移（热能交换）。对于吸收光谱,随着叶绿素浓度的上升,吸收光谱的强度也逐渐增强。橄榄油中叶绿素吸收的能量主要去向包括镁电子辐射跃迁产生荧光以及分子间热能交换两部分,而橄榄油的吸收光谱并未出现类似于聚集荧光猝灭的现象,且吸收光谱强度与掺伪浓度间存在近似线性相关的关系。结果表明：当聚集荧光猝灭出现时,叶绿素吸收的能量仍然与浓度呈线性相关,此时高、低能分子堆叠引起的热能交换效率提高。     

叶黄素聚集体吸收光谱的实验分析与理论模拟

分子聚集体表现出单分子所不具备的特有功能,利用吸收光谱对聚集体分子结构特性的研究是理解其电子和能量转移功能的基础。实验中利用紫外-可见分光光度计,检测了叶黄素在乙醇溶液中的单体吸收谱和在1∶1乙醇水溶液中的聚集体吸收谱。并通过对叶黄素单体吸收谱的高斯分解,获得了激发态的振动能级结构参数。理论上采用时间相关函数描述的吸收谱线和Frenkel激子模型,通过模拟单分子吸收光谱,获得了叶黄素分子的激发能、特征模振动频率、Huang-Phys因子等参数。再利用这些参数进行了聚集体分子光谱的模拟,分析了叶黄素聚集体的分子结构影响光谱变化的原因。结果表明,(1) 分子间的相互作用是决定吸收光谱峰位移动的主要原因,实验中叶黄素H-聚集体的吸收光谱较单体蓝移了77 nm,模拟显示相互作用在2 000 cm-1附近;(2) 聚集体分子个数越多,聚集协作效应越大,吸收光谱半高宽变小,同时吸收峰进一步蓝移;(3) 环境的无序度对吸收光谱的半高宽也存在较大的影响,无序度越大,吸收光谱半高宽越大。实验结果为进一步研究聚集体在生物系统和材料系统中的功能提供了理论依据。