拉曼检测农作物国内外研究综述

拉曼检测农作物国内外研究综述
农作物癌变一直以来都是影响粮食产量的主要病害之一。

传统的高抗品种
连续种植几年后，就达不到癌病的预防作用了。

因此，这一病害至今仍困扰着
农业技术人员。

与此同时随着拉曼技术的发展，拉曼光谱已不是单单测定物质
结构的工具，其在作物病害检测研究中形成了一些行之有效的检测方法。

国内外研究综述
（1）国外研究动态
2010年，Stephan Richter等人利用拉曼光谱成像方法对植物细胞壁的组织进行了研究。

对一个新西兰麻叶样本进行了微米级的不同部位不同组织类型的拉曼光谱采集。

在厚壁高变MFA进行检测，发现与木质素的变化有关[1]。

2011年，Pradeep N.Perera等人利用一种新的成熟的、非侵入性的激光拉曼光谱法分析了天然木质素的结构。

通过检测杨树中的木质素、拟南芥、芒草的4-香豆酸酶A 在其结构差异中抑制成分的变化，得出杨树中的紫丁香愈创木基率下降35%的突变。

[2]2012年，Wenhsi Chua等人利用表面增强拉曼光谱技术对植物油润滑的金属表面进行研究。

检测出在银表面形成的脂肪酸肥皂层是甘油三酯。

表明精制菜籽油的结构紧凑且垂直于表面[3]。

2013年，F.Castiglionc等人根据聚合物环糊精纳米海绵（CDNS）具有显着的纳入/释放这一特性。

利用傅里叶振动变化红外光谱中衰减全反射几何和拉曼光谱技术，对O-H伸缩区域进行定量分析，获得关于O-H基团聚合物的结构信息。

即氢氧键连接所起的作用的[4]。

2014年，Andrzej Skoczowski等人引根据拉曼光谱仪可对活体植物组织中有价值的物质进行原位分析这一特性，再结合对植物代谢热量生理学的认知，应用等温量热法和拉曼光谱对植物中生物和非生物应力进行研究，更好的认识植物生理学[5]。

2015年，Ismail Hakki Boyaci等人首先利用拉曼光谱仪对132种样品进行了拉曼检测，其中样品包括鱼、家禽、山羊、水牛及意大利腊肠等产品；其次对采集到的光谱应用主成分分析方法（PCA）进行分析，最后得出七种肉类和意大利腊肠可以成功的区分开来的结论[6]。

2016年，Rafael J.G Rubira等人对阿特拉津在水溶液中进行拉曼光谱的采集，对拉曼光谱的阿特拉津掺入银纳米颗粒胶体进行检测。

通过对剧毒除草剂的检测，降低到5×10—12米，达到监测饮用水的质量，即使按照最严格的国际法规[7]。

2017年，Guluzar Gorkem Buyukgoz等人引用表面增强拉曼光谱检测饮料中的阿斯巴甜。

对矿泉水样品中添加不同浓度的阿斯巴甜试剂进行拉曼光谱的采集。

绘制校准曲线在拉曼峰强度在1002cm-1对阿斯巴甜的浓度。

通过测定呈现出良好的线性关系（R
）水、矿泉水、水果味矿泉水，即0.969、
2
0.977、0.977的差异[8]。

2018年，Jason S.Lupoi等人利用拉曼光谱数据和木质
素S组成的偏最小二乘模型对S/G（S：木质素紫丁香；G：愈创木）进行未知数据集的预测量的比。

根据植物物种预测出S/G的平均比值，可发现该种方法比率的95%置信区间内平均值的不同。

可以准确的从269样本中预测出相思和核树原料的S/G比值[9]。

2019年，Chetan Shende等人在了解到20-50%的农作物是通过使用农药保存后。

开发了一个采样
装置，包括表面增强拉曼光谱来检测、识别和量化农药每百万在约10分钟使用
拉曼分析仪的浓度。

整个方法包括溶剂提取、固相萃取、SERS检测。

[10]（2）国内研究动态
2010年，刘培培等人利用拉曼光谱技术分析经过分离的血红蛋白溶液的不同PH浓度中的H+“对血红蛋白-氧结合状态与能力的变化[11]。

2011年，邹乔等人利用拉曼光谱技术对31种饱和一元醇分子的振动峰进行了研究，得出直链饱和一元醇分子的拉曼特征峰中的C-O键的伸缩振动引起的特征峰尤为明显[12]。

2012年，刘蒸德等人用共焦显微拉曼光谱仪对农药氧乐果进行定量分析研究，得到共焦显微拉曼光谱仪可用于浓度范围为10的标准氧乐果溶液的定量分析研究[13]。

2013年，李金金等人利用激光镊子拉曼光谱技术实时监测铝胁迫细胞凋亡的变化过程和其线粒体的生理生化变化过程。

随着时间的增加处理后的铝浓度在细胞和线粒体中与核酸，蛋白质和脂类相关的特征峰强度反而逐渐降低[14]。

2014年，倪艺榕等人利用拉曼光谱技术对过氧化氢对关节软骨Ⅱ型胶原进行深入研究。

得出过氧化氢使关节软骨Ⅱ型胶原分子中的氢键发生变化，脯氨酸和羟基氨酸的羟基变化程度降低，从而引起主链及侧链构象的改变，甚至导致三螺旋结构遭到破坏[15]。

2015年，窦颖等人对2013和2014年生产的面粉中的100种古船面粉进行拉曼光谱的采集。

对采集到的光谱数据运用偏最小二乘法进行建模，通过面粉中水分，灰分和湿面筋这三个指标之间的差异性，来判断出过期的面粉[16]。

2016年，王巧华等人在了解到三聚氰胺对人体有害是基础上，提出了结合表面增强拉曼仪与化学计量学方法对134个蛋清样本进行定量检测。

得到较为准确的预测效果，即仅需15min就可检测一个样本[17]。

2017年，汪峰等人利用表面增强拉曼光谱技术对镍基合金在高温高压水环境下的腐蚀行为以及表面生成
氧化膜行为进行了深入研究。

随着合金中铬含量的增加，表面氧化膜中cr
20
3
的
含量也在增加[18]。

2018年，满奕等人得出受激拉曼散射显微技术可以探测分子的振动模式，来实现活细胞与新型非荧光标记成像的科学研究结果。

得到此项技术可以检测出脂类，核酸和蛋白质等物质的组织结构[19]。

2019年，董鹃，饶之帆，杨晓云等利用便携式拉曼仪，对四种醛类分子进行采集，之后运用密度泛函理论对分子模型进行构建，对理论拉曼光谱进行模拟计算[20]。

综上所述，无论是国外还是国内对于拉曼光谱技术与农作物癌病的研究与
应用都高度重视。

对于新兴技术拉曼光谱效应对样本要求的随意性、简单性，以及数量要求也比较宽泛等特点，受到各个领域的专家学者的学习。

由于拉曼光谱技术可无损伤的检测活体中的物质的这一特点，人们将拉曼技术越来越多的投入到有机物中的检测。

但从上述的介绍中也可以发现，无论是国内还是国外，人们对于农作物癌病的早期检测方法研究还有待继续深入研究。

近几年来人们虽然也开始借助先进仪器对农作物癌病的早期检测进行深入研究，但由于仪器本身的特点，在做早期检测方法研究时，对于样本的数量、质量以及后期的样本处理都比较复杂。