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2020年48卷2期

目录
分析化学 2020年第48卷第2期 封面及目次
2020, 48(2): 0-0.
[摘要](373) [FullText PDF](57)
摘要:
评述与进展
鸟嘌呤四链体在生化分析中的应用进展
刘卓靓 , 陶呈安 , 王建方
2020, 48(2): 153-163. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191399
[摘要](486) [FullText PDF](89)
摘要:
鸟嘌呤四链体(G-四链体)是一种特殊的核酸二级结构,它可与高铁血红素结合,形成具有过氧化物酶活性的核酶;也可增强特殊结构染料的荧光强度。G-四链体作为功能核酸中的一种,具有性质稳定、特异性好、功能多样等特点,被广泛应用于各种生化分析中。本文对近年来G-四链体在生化分析中的研究和应用进展进行了评述,对其应用前景进行了展望。
聚二乙炔囊泡的制备及其在医疗检测领域的应用
郝瑜佳 , 朱光明
2020, 48(2): 164-173. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191562
[摘要](418) [FullText PDF](42)
摘要:
聚二乙炔(Polydiacetylene,PDA)因具有独特的光学及电子特性而受到广泛关注。两亲性共轭二乙炔(Diacetylene,DA)单体在一定条件下可以自组装成囊泡结构,紫外线辐射后,经1,4-加成聚合得到聚合物PDA囊泡。PDA在环境刺激下经历颜色和荧光变化,而PDA囊泡的类细胞膜结构使其具有很好的仿生特性,因此PDA囊泡可以用于细菌、病毒、酶等的检测以及疾病诊断和药物控释。本文介绍了PDA囊泡传感系统的制备以及固相聚合和颜色变化的机理,综述了PDA囊泡传感系统在医疗检测领域的研究和应用进展,并对PDA囊泡传感系统存在的问题和未来发展方向进行了总结和展望。
仪器装置与实验技术
三维超分辨荧光和形貌显微镜联用系统的研制
周露露 , 蔡明军 , 王慧利 , 王宏达
2020, 48(2): 174-179. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191502
[摘要](416) [FullText PDF](90)
摘要:
搭建了一种联用超分辨荧光和三维形貌显微成像系统(Correlative super-resolution fluorescence and three-dimensional topography imaging microscopy),以聚合纤维状肌动蛋白(F-actin)为例,评价了此联用系统的性能。实验结果表明,此联用仪器具有纳米级分辨率的三维形貌及具体成分的定位分布成像功能,可实现在形貌图中定位具体成分的功能,表明此联用仪器可应用于研究分析细胞骨架及细胞亚结构(如细胞膜蛋白质聚集体的组成和分布特性等)方面,此联用系统在生命科学和材料科学等领域具有广泛的应用前景。
研究报告
基于氧气梯度共培养芯片的肿瘤细胞抗药性研究
孙威 , 陈雨晴 , 汪明芳 , 王月荣 , 张敏 , 章弘扬 , 胡坪
2020, 48(2): 180-186. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191580
[摘要](371) [FullText PDF](24)
摘要:
肿瘤微环境是一个复杂的体系,对肿瘤的发展、侵袭和转移起至关重要的作用。本研究利用一个简单的氧气梯度芯片构建了体外肿瘤缺氧微环境模型。此芯片由产生氧气梯度的蛇形通道和用于小鼠肝癌细胞(Hepa1-6细胞)与肝星状细胞(JS-1细胞)共培养的3个平行通道组成,通过在肿瘤细胞生长的区域制造氧气梯度模拟肿瘤缺氧微环境。利用此芯片,开展了Hepa1-6细胞对紫杉醇和替拉扎明(TPZ)的抗药性研究,并从分子机制上分析导致抗药性的可能原因。结果表明,芯片所产生的氧气梯度的浓度范围为2.3%~16.7%。在缺氧条件下,共培养的Hepa1-6细胞在TPZ作用下存活率显著下降,但对紫杉醇产生抗药性。免疫荧光分析结果表明,缺氧及共培养可提高细胞因子TIMP-1与TGF-β的表达,促使JS-1细胞活化,进而增强Hepa1-6细胞对紫杉醇的抗药性。
Label-free定量蛋白质组学揭示GATA6调控胃癌细胞对曲妥珠单抗耐药的信号通路
刘文虎 , 袁江北 , 常晋霞
2020, 48(2): 187-196. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191612
[摘要](321) [FullText PDF](26)
摘要:
肿瘤细胞对曲妥珠单抗耐药是导致其化疗失败的主要原因。前期研究表明,在曲妥珠单抗耐药胃癌细胞(NCI N87/R)中,转录因子GATA6与DNA的结合活性显著增强,这与其耐药是否有关尚不清楚。本研究以NCI N87/R为研究对象,采用Crispr/Cas9技术构建GATA6敲除细胞系(NCI N87R/GATA6)。在此基础上,基于Label-free定量蛋白质组学技术并结合生物信息学分析GATA6调控曲妥珠单抗耐药的信号通路。蛋白样品经还原烷基化,FASP酶切,肽段经液相色谱分离,LC-MS/MS定量分析,通过差异倍数及t检验筛选差异表达蛋白;采用WebGestalt数据库进行基因本体分析,利用GeneAnalytics数据库进行通路富集分析。结果表明,敲除GATA6增强了曲妥珠单抗对NCI N87/R的抑制作用,降低其侵袭。采用质谱定量检测出5792种蛋白质,其中305种在NCI N87R/GATA6细胞中表达上调,182种表达下调。通路富集分析显示,线粒体转运、细胞凋亡、DNA损伤、葡萄糖代谢、丙酮酸代谢及TCA循环、Wnt/β-catenin降解通路在NCI N87R/GATA6细胞中显著改变。蛋白免疫印迹实验(Western blot)表明,线粒体动力蛋白OPA1和DNM1L、凋亡蛋白Caspase-9、TCA循环代谢酶SUCLG2和MDH1、糖原代谢酶PYGL在NCI N87R/GATA6中显著改变,表明GATA6敲除导致NCI N87/R细胞线粒体功能障碍、能量代谢异常,进而诱导其凋亡,提示抑制GATA6转录活性可能是逆转胃癌曲妥珠单抗耐药的有效途径。
蛋白质介导硫化铜键合的介孔硅纳米载体的构筑及其用于癌症的光热和化疗协同治疗的研究
何若曦 , 王琦 , 李贝 , 贾晶 , 路雯婧 , 双少敏
2020, 48(2): 197-205. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191615
[摘要](326) [FullText PDF](28)
摘要:
将牛血清白蛋白介导的硫化铜纳米复合物(BSA/CuS)通过酰胺键修饰在负载了化疗药物阿霉素(DOX)的介孔二氧化硅(MSN)表面,制备了新型药物载体MSN-DOX@BSA/CuS。此复合物中BSA作为封闭剂,其二硫键与谷胱甘肽发生氧化还原反应后断裂,导致MSN孔隙暴露,使DOX从中释放;CuS作为光热试剂,可将光能转化为热能,具有光热治疗的作用。利用紫外-可见-近红外吸收光谱考察了其光吸收性质。结果表明,此药物载体在近红外区800~1100 nm范围内具有较强的吸收,可在近红外光照射下实现光热转换。另外,将未负载DOX的载体MSN@BSA/CuS与癌细胞孵育,此载体表现出低细胞毒性;加入负载药物的MSN-DOX@BSA/CuS后,细胞的存活率降为49%;经过额外的激光照射后,细胞存活率仅为18%。以上结果表明,所合成的纳米药物载体可同时实现光热治疗与化疗的协同治疗,有效提高对癌症的治疗效率。
纳米金标记液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定人血清中转铁蛋白
韩亚琛 , 冯流星 , 李红梅 , 熊金平
2020, 48(2): 206-214. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191394
[摘要](348) [FullText PDF](45)
摘要:
建立了基于纳米金(AuNPs)标记并结合高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子质谱(ICP-MS)的联用技术,通过测量转铁蛋白(Tf)上标记的AuNPs的量,实现了标准Tf及人血清中Tf的准确定量分析。在本研究中,将Tf与过量的AuNPs在磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中孵育,形成AuNPs-Tf标记物,之后通过HPLC分离AuNPs-Tf,标记后Tf分子上附着的AuNPs上的Au原子可起到增强信号的作用,通过ICP-MS在线检测AuNPs-Tf上Au的信号,实现复杂血清样品中Tf的准确定量分析。本方法中Tf浓度与AuNPs-Tf上的Au信号强度之间线性关系良好(R2=0.9959),线性范围宽(3个数量级),方法检出限低至6 ng/mL。本方法经标准Tf验证后,用于人血清标准物质(ERM-DA470/IFCC)中Tf的检测,测量结果在标准物质不确定度范围内,回收率在95.2%~102.6%之间。由于AuNPs的信号增强效应和ICP-MS的灵敏检测,相比于传统的以吸光度为检测方式的酶联免疫法,本方法在检出限和灵敏度方面均有明显提升。
花旗松素、槲皮素和桑色素与丙二胺桥联β-环糊精的包合作用及抗氧化活性
迟绍明 , 杨松霖 , 晋文 , 杨惠文 , 王宇飞 , 雷泽 , 朱洪友 , 赵焱
2020, 48(2): 215-223. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191554
[摘要](354) [FullText PDF](26)
摘要:
黄酮类化合物花旗松素(TFL)、槲皮素(QCT)和桑色素(MH)具有抗氧化、抗炎、抗过敏、抗肿瘤等多种生物活性,但这些化合物水溶性差,口服利用率低,影响其药效的发挥。桥联β-环糊精(bis(β-CD) s)可通过两个环糊精空腔对客体分子的协同键合,增强环糊精对药物分子的键合能力,从而显著改善药物分子的水溶性。本研究考察了TFL、QCT和MH在溶液和固相中与丙二胺桥联β-环糊精(H2)的包合行为。通过紫外-可见吸收光光谱(UV-Vis)、一维核磁共振氢谱(1H NMR)、二维核磁共振氢谱(2D NMR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对3种包合物(TFL/H2、QCT/H2和MH/H2)进行表征。结果表明,3种黄酮类化合物的A环和C环分别从环糊精的小口端包结到H2的两个空腔中,形成1∶1夹心式的包结模式。3种包合物的稳定常数(KS)大小顺序为KMH/H2 > KTFL/H2 > KQCT/H2。主-客体的尺寸、形状匹配关系和氢键相互作用力,是影响包合物稳定的重要因素。形成包合物后,TFL、QCT和MH在水中的溶解度分别提高了130.2、180.4和210.1倍。此外,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法抗氧化活性实验结果表明,包合物TFL/H2、MH/H2的抗氧化活性显著增强了游离药物的活性。本研究为高水溶性、较好抗氧化活性的黄酮类化合物药物的开发提供了重要参考。
纳米铁氰化钴电化学传感器检测细胞释放的超氧阴离子
崔敏 , 温晓芳 , 任聚杰 , 张聪 , 李娜 , 韩元元 , 余旭东 , 籍雪平
2020, 48(2): 224-232. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191600
[摘要](370) [FullText PDF](19)
摘要:
采用共沉淀方法制备的铁氰化钴(Co3[Fe(CN)6]2)和Hummers法制备的还原氧化石墨烯(RGO)共沉积修饰玻碳电极(GCE),制备了无酶型超氧阴离子(O2·-)电化学传感器(Co3[Fe(CN)6]2-RGO/GCE)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗法(EIS)、循环伏安法(CV)等研究了复合材料Co3[Fe(CN)6]2-RGO的特征及其对水中O2·-的电化学检测的可行性,分析了Co3[Fe(CN)6]2-RGO/GCE检测O2·-的作用机理。传感器对O2·-浓度的检测范围为0.5~30 μmol/L,灵敏度为91.8 μA L/(μmol cm2),检出限为0.071 μmol/L(S/N=3),而且具有良好的选择性,H2O2、O2及其它体内电化学活性物质均不干扰O2·-的测定,成功地应用于MCF-7细胞中释放的O2·-的电化学检测。此传感器在病理和生物学领域定量测定O2·-方面具有潜在的应用价值。
新型锆离子固定化亲和磁纳米粒子的制备及在磷酸化肽高效捕获中的应用
赵艳艳 , 张丽华 , 张丽媛
2020, 48(2): 233-239. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191681
[摘要](249) [FullText PDF](21)
摘要:
蛋白质磷酸化是最常见、最重要的翻译后修饰之一,在细胞信号传导、细胞凋亡等生物学过程中起关键的调控作用。但是,磷酸化蛋白/肽具有低丰度和负电荷的特点,在生物质谱常规的正离子模式下,易受到高丰度非磷酸化蛋白/肽的信号抑制,难以直接对其进行直接分析。因此,有必要在质谱分析前对生物样品中的磷酸化蛋白/肽进行选择性富集。本研究基于三磷酸腺苷(ATP)配基,制备了新型锆离子固定化亲和磁纳米粒子(Zr4+-ATP-MNP)。扫描电镜和元素分析的表征结果表明,Zr4+-ATP-MNP制备成功。采用所制备的Zr4+-ATP-MNP材料对磷酸化肽进行富集,以磷酸化蛋白β-酪蛋白(β-casein)的酶解液为选择性实验模式样品,采用质谱法可鉴定出9条磷酸化肽;以β-casein和非磷酸化蛋白牛血清白蛋白(BSA)酶解液(1∶100,n/n)混合物为干扰实验模式样品,采用质谱可鉴定出5条磷酸化肽。富集后,磷酸化肽的质谱信号强度显著提高,可有效去除非磷酸化肽。Zr4+-ATP-MNP在牛奶酶解产物中的应用进一步表明,其对复杂生物样品中的单磷酸化肽和多磷酸化肽具有广谱性的捕获潜力。
基于氮掺杂石墨烯量子点/硫化镉纳米晶电化学发光传感器检测硫化氢
杜方凯 , 张慧 , 谭学才 , 冯德芬 , 罗燕妮
2020, 48(2): 240-247. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191559
[摘要](382) [FullText PDF](22)
摘要:
以柠檬酸和氨水为原料,用水热法制备了氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs),与硫化镉纳米晶(CdS NCs)复合,构建了固态电化学发光(ECL)传感器,用于硫化氢(H2S)的检测。采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对NGQDs和CdS NCs进行了表征,同时对传感器的ECL和电化学行为进行了系统研究。结果表明,以H2O2为CdS NCs的共反应试剂时,NGQDs可增强CdS NCs的ECL信号,并且NGQDs/CdS NCs的稳定性增加。H2S存在下,S2-与过量的Cd2+发生键合作用,ECL值降低。在最优条件下,ECL变化值与H2S浓度(2.0×10-10~2.0×10-5 mol/L)的对数呈良好的线性关系,检出限为6.7×10-11 mol/L。采用本传感器测定血清中H2S浓度,加标回收率为92.7%~103.8%。
基于核酸外切酶Ⅲ及DNAzyme的铅离子荧光传感器的研究
刘涛 , 李丹 , 梁杰 , 汪秀妹
2020, 48(2): 248-254. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191491
[摘要](278) [FullText PDF](22)
摘要:
利用DNAzyme及核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)构建了荧光生物传感器用于检测铅离子(Pb2+)。DNAzyme与底物探针结合并在Pb2+辅助作用下切割底物,使发夹结构的底物探针在环上修饰有RNA碱基处断裂,切割断裂底物探针后,DNAzyme被释放,继续与下一个底物探针结合并切割,利用DNAzyme可循环反复催化裂解底物的特性实现循环反应。底物探针被切割断裂后,形成的Y字形探针可与信标探针结合并打开其发夹结构,产生荧光信号,同时在Exo Ⅲ的作用下降解,从3'端开始切割水解被打开的信标探针,释放出底物探针,继续与下一个信标探针结合切割,形成第二步的循环信号放大。经过两步的循环反应,荧光信号得到不断增强,从而达到高灵敏检测的目的。200 μL反应体系在37℃反应60 min后,其荧光信号与Pb2+浓度在0.05~200 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.01 nmol/L。用于实际样品中Pb2+的检测,加标回收率为96.3%~108.3%。本方法具有简单、快速、高选择性、高灵敏的特点,在Pb2+检测方面有良好的应用潜力。
超高效合相色谱法同时检测塑料食品接触材料中11种双酚类化合物
邱月 , 李根容 , 龙梅 , 阮燕 , 谭超兰 , 张璐 , 夏之宁
2020, 48(2): 255-261. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191346
[摘要](415) [FullText PDF](67)
摘要:
建立了基于超高效合相色谱(Ultra performance convergence chromatography,UPC2)快速检测塑料食品接触材料中11种双酚类化合物的分析方法。食品接触塑料材料样品用甲醇进行超声萃取,过0.22 μm有机滤膜,采用超临界CO2为主要流动相,甲醇为改性助溶剂,进行梯度洗脱,经ACQUITY UPC2 Torus DIOL色谱柱(150 mm×3.0 mm,1.7 μm)分离,采用紫外检测器进行检测,外标法进行定量分析。在最优色谱条件下,5 min内可实现11种双酚类化合物的有效分离,11种目标化合物在各自浓度范围内线性关系良好,标准曲线相关系数(R2)>0.998,3个加标水平(1.0、25.0和50.0 mg/kg)下的回收率为75.7%~122.0%,相对标准偏差为0.6%~7.3%,检出限(LODs)为0.1~0.3 mg/kg。本方法操作简便、结果准确、绿色高效,可用于塑料食品接触材料中11种双酚类化合物的快速检测。
基于液相色谱-飞行时间质谱联用和质量亏损过滤技术的黄葵黄酮类成分系统分析
高芯 , 万瑶瑶 , 李长印 , 段徐彬 , 丁选胜 , 居文政
2020, 48(2): 262-268. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191570
[摘要](313) [FullText PDF](33)
摘要:
采用液相色谱-飞行时间质谱联用(High-performance liquid chromatography time-of-flight mass spectrometry,LC-TOF-MS)分析黄葵总黄酮(Total flavones of Abelmoschus manihot L.Medic,TFA)提取物,采集其正负离子模式下的LC-TOF-MS分析数据。借助质量亏损过滤(Mass defect filter,MDF)技术提取原始数据中黄酮类相关特征离子,通过TOF-MS精确分子量归属各离子的元素组成及离子类型,根据元素组成和离子类型的相关性合并可能源自同一个化合物的准分子离子和碎片离子,依据不少于2个准分子离子的出现筛选确认目标化合物。借助标准品比对、文献查阅、数据库搜索等手段解析选定的目标化合物的母离子和子离子图谱,对其结构进行鉴定或合理归属。最终从TFA中筛选并初步鉴定出49种黄酮类化合物。鉴定结果表明,TFA中黄酮类化合物的形成主要涉及糖基化、甲基化、甲酰化、乙酰化和葡萄糖醛酸化等转化反应。本研究丰富了对黄葵化学物质基础的认识,可为全面评价黄葵制剂质量、深入开展黄葵药效学研究提供重要参考;同时也表明LC-TOF-MS分析结合MDF技术是一种适用于中药化学成分的系统筛选方法。
波谱形变定量理论结合核壳型颗粒用于生物样本中6-硫鸟嘌呤的检测
王颖琦 , 陈瑶 , 陈增萍
2020, 48(2): 269-274. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191400
[摘要](217) [FullText PDF](6)
摘要:
制备了Au-core@4-巯基苯甲酸@Ag-shell核壳型纳米颗粒,结合波谱形变定量分析理论,采用表面增强拉曼光谱(SERS)定量分析了尿液和红细胞样本中6-硫鸟嘌呤(6-TG)。实验结果表明,核壳型纳米颗粒和波谱形变定量分析理论相结合可以有效消除SERS增强基底表面的"热点"数目及其分布等因素的变化对SERS信号的乘子效应影响,从而实现尿液和红细胞样本中6-TG的灵敏、准确定量分析。本方法对6-TG的检出限(3σ)和定量限(10σ)分别为1 nmol/L和3 nmol/L,加标回收率在95.6%~106.7%之间。相较于传统的6-TG分析方法(如高效液相色谱法),本方法具有简单、灵敏、快速等优点,为复杂体系中6-TG的常规定量分析提供了参考。
基于近红外光谱的水泥生料氧化物含量快速测定方法研究
杨振发 , 肖航 , 张雷 , 张法业 , 姜明顺 , 隋青美 , 贾磊
2020, 48(2): 275-281. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191299
[摘要](396) [FullText PDF](25)
摘要:
采用近红外光谱分析技术快速测定了水泥生料中4种氧化物含量。以漫反射方式采集不同水泥生料样品的近红外光谱,采用X射线荧光光谱法测定氧化物含量作为参考值,根据马氏距离去除异常样品,然后利用SPXY(Sample set partitioning based on joint X-Y distance)法将样本集划分为校正集和验证集,应用向后间隔偏最小二乘和遗传算法选择最优波数变量,采用偏最小二乘算法建立了4种氧化物的定量校正模型,显示出了良好的预测效果,CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3模型的验证集相关系数分别为0.9411、0.9337、0.8612和0.7351,预测均方根误差分别为0.0994、0.1044、0.0693和0.0387,平均绝对误差分别为0.075%、0.083%、0.051%和0.025%。与瞬发γ射线中子活化分析、激光诱导击穿光谱分析法对比,近红外光谱分析耗时短、精度最高:单次测量时间仅需3 min,测定CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3的平均绝对误差均比瞬发γ射线中子活化分析法小一个数量级,分别比激光诱导击穿光谱分析减小了0.335%、0.137%、0.069%和0.025%。结果表明,近红外光谱分析技术可快速准确地测定水泥生料中4种氧化物的含量,为水泥生料的质量监测提供了新思路。
表面增强拉曼光谱活性基底的制备与性质研究
赵博儒 , 沈劲松 , 孙志 , 陈峰 , 陈智栋 , 赵健伟
2020, 48(2): 282-288. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191352
[摘要](305) [FullText PDF](20)
摘要:
建立了无氰电沉积粒径约20 nm的银颗粒制备表面增强拉曼光谱活性银基底的方法,考察了基底的相关性质。利用电化学循环伏安法在不同的扫描速度下研究此沉积体系的电化学行为,结果表明,银的电沉积过程受扩散控制,当扫描速度增大时,氧化峰位略正移,但还原峰明显负移。扫描电镜表征结果表明,沉积银层的结晶形状规则,分布均匀,粒径为(20 ±10) nm。以甲基橙为探针,考察了沉积银基底对拉曼光谱信号的增强作用,其增强因子为5.2×105。沉积银基底对罗丹明6G(R6G)分子检测的线性范围为1×10-12~1×10-6 mol/L,相关系数为0.98,检出限低于1×10-12 mol/L。拉曼光谱Mapping图表明,沉积银活性基底在大范围内的增强效果均匀。
不同品种鸡蛋贮期S-卵白蛋白含量分析及其可见/近红外光谱无损检测模型研究
付丹丹 , 王巧华 , 高升 , 马美湖
2020, 48(2): 289-297. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191329
[摘要](314) [FullText PDF](14)
摘要:
利用可见/近红外光纤光谱采集罗曼粉壳和海蓝褐壳两个品种的鸡蛋在349-1000 nm的透射光谱,对270枚鸡蛋的天然卵白蛋白的S-型空间构象异构体(S-卵白蛋白,S-ovalbumin,S-ova)含量进行了定量分析,实现了不同品种鸡蛋中S-卵白蛋白含量的快速无损检测。通过比较贮期不同品种鸡蛋的平均光谱发现,两个品种鸡蛋的光谱吸收峰位置相同,仅可见光范围内的光谱吸收能量值有所不同。通过标准正态变量校正(SNV)对原始光谱进行预处理,并利用无信息变量消除算法(UVE)从500~950 nm的全光谱中提取了67个特征波长,建立的偏最小二乘(PLS)回归模型可以很好地预测不同品种的S-卵白蛋白含量。为了更进一步消除特征波长之间的多重共线性,利用逐步回归(Stepwise regression)算法对特征波长进行二次筛选,最终筛选出了16个特征波长,建立多元回归模型,其校正集的决定系数(R2)为0.9511,均方根误差(RMSE)为0.0478,预测集的R2为0.8380,RMSE为0.1116,预测集相对分析误差(RPD)为2.2620。此模型对预测集中50个罗曼粉壳鸡蛋和40个海蓝褐壳鸡蛋样本的R2分别为0.8119和0.9116,RMSE分别为0.1298和0.0834,模型适用性更佳。本研究结果表明,可见/近红外光谱能够对不同品种的S-卵白蛋白含量进行无损检测,建立的通用预测模型为开发便携式蛋白含量无损检测装置奠定了基础。
拉曼光谱结合稀疏非负最小二乘算法用于混合物组分识别
颜凡 , 朱启兵 , 黄敏 , 刘财政 , 张丽文 , 张恒
2020, 48(2): 298-305. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191256
[摘要](280) [FullText PDF](29)
摘要:
拉曼光谱数据含有与被测物质组分相对应的指纹谱信息,是混合物组分识别的有效方法。传统的拉曼光谱法用于混合物组分检测时,存在光谱特征提取困难、搜索比对算法性能容易受数据库大小影响、识别精度难以保证等问题。针对此问题,本研究提出了一种基于稀疏非负最小二乘算法的混合物组分拉曼光谱识别方法。本方法将待识别的混合物光谱数据看作是各种纯净物光谱数据的线性表示;考虑到混合物组分数量相对于数据库中纯净物数量具有稀疏特性,利用稀疏最小二乘算法获得混合物光谱在纯净物光谱数据中的线性表示系数;并根据统计学中的2δ准则确定疑似组分;在此基础上,利用迭代最小二乘算法并结合T检验方法,实现混合物组分的最终识别。本研究基于自建的500种纯净物拉曼光谱数据库,对组分等体积比混合的19个混合物样本和不同体积比的81个样本进行了组分识别。结果表明,在等体积比情况下,本算法的查准率为90.24%,查全率为88.10%;对于不同体积比的混合物样本,整体查准率为93.22%,查全率为83.65%,表明此算法具有良好的稳定性和准确度。