拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展-5-1239
拉曼光谱技术结合深度学习算法在中药材质检过程中的应用
拉曼光谱技术结合深度学习算法在中药材质检过程中的应用摘要：随着我国进入信息技术高速发展时代，制造业的智能化转型正在不断升级，信息技术为中药生产的智慧化发展指明了方向。
利用云平台超强的计算能力和存储能力，将拉曼光谱分析技术和深度学习等人工智能算法进行融合，能够实现对中药材外源性有害残留物的检测。
首先，介绍了拉曼光谱分析技术的原理及优势、预处理方法、峰归属、特征波段提取和深度学习算法。
在此基础上，对近年来拉曼光谱分析技术在中药材鉴别、外源性有害残留含量测定进行归纳。
最后，对未来拉曼光谱分析技术在中药智能制造中的应用进行展望。
关键词：拉曼光谱；人工智能；深度学习算法；中药材；外源性有害残留物0引言近年来，中药材农药残留、重金属超标等问题备受关注，人们对中药材品质与安全标准要求也越来越高，已成为社会关注的热点。
中药材质量安全问题已经成为影响中医药治疗效果制约中医药发展的重要因素。
传统中药材质检方法如高效液相色谱法、质谱法、化学法等必须在实验室使用，使用场景受限，且对待测物具有破坏性，检测效率低，深度学习和拉曼光谱分析技术具有快速、无损、可靠等优点。
我国拉曼光谱技术在中药材质检领域仍处于摸索阶段，本文从拉曼光谱的图谱预处理、峰归属、特征波段提取及深度学习算法等角度，总结了拉曼光谱分析技术在中药材从收购到加工等领域对外源性有害残留物检测的应用，并对人工智能视域下拉曼光谱分析技术在中药材外源性有害残留物检测中的应用进行展望。
1拉曼光谱原理与优势当一束频率为v0的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射，并非所有的光都发生瑞散射，有一小部分的光会因为被照射物体中分子振动和转到而改变发射波长，这部分改变波长的光形成的光谱图就是拉曼光谱。
利用拉曼谱图的特征峰进行快速定性分析，通过人工智能算法进行准确定量分析。
与液质联用、近红外光谱相比拉曼光谱检测技术具有无损、快捷和便捷等优点，在保证待测样品完整性的同时，又节省检测时间。
拉曼光谱技术在植物细胞壁中的应用以及展望
光照射到物质上时会发生非弹性散射，散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外， 还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼（Raman）效应。
从理论到技术—拉曼散射效应的进展
➢1928年，印度物理学家拉曼（C.V.Raman）首次发现拉曼散射效应，荣获1930年的诺贝尔物 理学奖，拉曼也成为自然科学亚洲诺奖第一人。 ➢1928-1940年，拉曼光谱成为研究分子结构的主要手段。因为拉曼光谱频率及强度、偏振等 标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是拉曼 光谱具有广泛应用的原因。 ➢1940-1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的106），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等。40年代中期，红外技术 的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。（原始的拉曼光谱以汞弧灯为光源,用常规摄 谱仪做色散系统,出现的谱线极其微弱,限制了拉曼光谱的发展。） ➢1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性 等优点，成为拉曼光谱的理想光源。而过滤器的发展过滤掉瑞利散射，计算机技术的发展使 大数据分析成为可能。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、生 物、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。并且形成了一门 光谱学的分支——拉曼光谱学。
结香纤维素与木素分布的显微激光拉曼光谱研究
引 言
细胞壁在植 物生 长、细胞分化 、 分运输 和植 物体支 撑 水
防护中发挥 着 重要 的 作用 ，是植 物生 长 发展 中 心 ，也是 纺
显微镜结合能谱仪 、荧光 显微 镜 、及紫外显 微镜等 技术 ，这 些传统技术 的主要缺点是样品制备繁琐 、化学处理导致样 品
受 到严重破坏 ，无法获得纤 维素与木素原 位分布 的信息 。近 年来 ， 随着激光 、 微信 号检测及纳 米技术 的广泛 应用 ，显微 激光拉曼光谱技术 已广泛应用于材料科学 、生物 医学 及药物
点。
聚糖组成 ， 是多分枝 的低分子 聚合 物。而木 素是 由苯 丙烷结
构单元通过醚键和碳一 碳键联接而成的芳香族高分子化 合物 。
纤维素 、 半纤维 素及 木素在细胞 壁 中分布 规律不 同，纤维 素
构成细胞壁的骨架 ，由一层层排列方 向不 同的微 纤丝交错排 列组成 。 半纤维 素填 充在微纤 丝之 间。木素是结 壳物 质 ， 将 纤维素与半纤维素粘结在一起 ， 成类似 钢筋混泥土式坚 实 形 的细胞壁结构 。植物细胞 壁这种复杂的结构 严重阻碍 了木 质
１ 实验部分
１ １ 原 料 ．
结 香（ ａ ｈ Ｔ ｕ ｂ ） 树 取
科技 大学植 物 园，选 择 有代 表性 的试样 ，风 干后 人 工切 成
４ｃ ｍ长的小段 ， 沸 １ｈ后在 真空条 件下 存 放于 甘油一 精 煮 酒 （ ３混合溶液 中。 １： ）
等 ， 而对其纤维细胞壁超微结构 的研究未见报道 。 在透射电子显微镜下观察发现 ， 结香 纤维细胞 的细胞壁
微共焦拉曼光谱仪 ， 配备 Ｏｙ ｐ ｓ Ｘ １ 聚焦显 微镜及 三 ｌ ｕ ５ 共 ｍ Ｂ 维微 动平台 ， 平台精度为 ＸＹ轴 （ 向） 横 扫描步 长为 ０ １ ． ｍ，
拉曼光谱技术在微生物学中的应用_孙美娟
quickness, sensitivity, non-destructiveness and Real-time detection. In this paper, we first introduce the principles and characteristics of confocal Raman microspectroscopy, resonance Raman spectroscopy, surface-enhanced Raman, Raman imaging, coherent anti-Stokes Raman, laser tweezers Raman and Raman-FISH respectively, and then focus on the application advantages of different Raman spectroscopy technologies employed to study the structure, chemical composition and metabolism of microbes. The proper use of these technologies in basic microbiology, microbial fermentation, diagnostic microbiology and other related aspects is very potential, especially in application. Key words: Raman spectroscopy Microbe Application
。Lee 等
［17］
通过表面增强共振拉曼散射检测了经 pH 诱导变性 的酵母异 -1-细胞色素 C 蛋白的光谱变化，他们发 现 当 pH<3 时， 酵 母 异 -1-细 胞 色 素 C 中 甲 硫 氨 酸 和组氨酸配体解离，引起分子结构的明显改变。在 中碱性条件下，氧化标志峰 1 375 cm-1，1 498 cm-1， 1 592 cm-1 和 1 640 cm-1 出 现， 表 明 在 低 自 旋 态 下 酵母异 -1-细胞色素 C 与血红素 Fe 结合。在 pH<3 时这些峰分别红移到 1 372 cm-1，1 489 cm-1，1 571 cm 和 1 602 cm ，表明在高自旋态下，酵母异 -1细胞色素 C 的第 80 位甲硫氨酸和第 18 位组氨酸配 体破裂。试验结果显示在低浓度的检测中，SERRS 比普通的共振拉曼光谱具有更高的灵敏度。
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展
ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｍａ ｊ ｉ ｎ ｇ ６ ７ ８ ＠ｈ ｏ ｔ ｍ ａ ｉ ｌ ． ｃ ０ ｍ
＊通讯联 系人
１ ２ ４ ０
光谱学 与光谱分 析
第３ ３ 卷
苷键联接 而成的线性 高分子均聚物 ， 在 自然界 中 以高度 结晶
第３ ３ 卷， 第５ 期
２ ０ １
光
谱
分
析
Ｖｏ ！ ． ３ ３ ， Ｎｏ ． ５ ， ｐ ｐ １ ２ ３ ９ — １ ２ ４ ３
Ｍａ ｙ，２ ０１３
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
的纤 维形 式存 在 。 半纤维素 由非结 晶 的复 合聚糖组 成 ，是多 分枝 的聚合物 。 而木质素是 由苯丙烷结构单 元通过醚键 和碳
系列重要的研究成果 。在简述拉曼光谱成 像技术原 理的基
础上， 重点介绍了拉曼光谱在植物细胞壁主要组分结构分 均是高分子化合物 ， 其 中纤维素是 由 Ｄ － 葡萄糖基通过 ｌ ， ４ 一
收稿 日期：２ ０ １ ２ — １ ０ — ０ ８ 。修订 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 Ｏ １ — ２ ２
快速 、简单 、可 重复 、且无损 的获得 分子 、原子水 平上 的信 息 。目前拉曼光谱技 术 已广 泛应用 于材料 、石 油化 工、生 物
研究进展 ，为农林 生物质高效转化利用中细胞壁化学 结构与 超微结构 的原位分析提供 了新思路 、 新方 法。
拉曼光谱成像技术原理
拉曼光谱是研究分 子振动 和转动能级 跃迁 的光谱方法 ， 是 由分子极化率变化诱导产生的 。 分子 的振 动和转动能级不 同， 拉曼 光谱 的谱线 数 目、位 移大 小和谱 线 强度则 不 同［ ２ ３ 。 通过对拉曼光谱谱带 的分析 ，可 判定被 测物质 的化学 组成 、 含量和结构特性 。 通过 与显微技 术的结合 ， 可分析 被测样 品 中成分的微区空间分布 ，即激光束经显微镜物 镜聚焦在样 品
拉曼光谱在生命科学领域的应用
800
1000
1200
1400
1600
Wavenumber (cm-1)
图 4 不同甲状腺病变的拉曼光谱（感谢法国兰斯大学 Manfait 教授及其同事提供的数据）
对于骨组织的愈合过程，由于新生骨的骨胶原含量更高，且与成熟骨存在成分上的差异， 所以拉曼可提供新生骨和成熟骨的分布，如图 5，从而可以判断骨组织的愈合程度。如果对 愈合过程的不同时间阶段进行拉曼分析，还可以对愈合过程进行实时监测。
Scores on PC 2 Cross Validation Predicted
2,5 2
1,5 1
0,5 0
-0,5 -1
-1,5 -2
-2,5 25
PCA plot - PC 1 vs PC 2- capsules
Capsules form 1 Capsules form 2
25,5
26
26,5
由于拉曼光谱是无损的检测方法，它还可以用于药物与细胞之间相互作用的研究。如药 物与细胞作用的位点、在细胞中的分布、药物在细胞内的动力学研究等等。因此，拉曼光谱 也在药物的筛选等工作中有着广泛应用。图 8 是药物作用于细胞后的拉曼成像结果，其中绿 色是纯药物的分布位置，紫色、蓝色和粉色分别是药物作用于细胞膜、细胞质和 DNA 形成 复合物后的成分分布图。最后一张是所有成分分布的叠加。
图 2 细菌的三维拉曼成像
可以清晰地分开微小的细菌（感谢英国 CEH Oxford 的 Wei Huang 博士提供数据）。
另外，细胞种类繁多，如细菌有不同的菌种。通常，采用一些多元统计学方法，如聚类 分析、主成分分析、判别分析等可以更好地对研究对象进行评价。图 3 是对 3 种不同的细菌 在不同生长时间下获得的拉曼结果进行的统计分析，结果显示对于同一细菌，尽管生长时间 不一样，但是它们都被归属于同一类，证明拉曼可以很好地鉴别不同种类的细胞。
植物细胞壁拉曼光谱成像数据分析方法构建及其应用
03
拉曼光谱技术在植物细胞壁研 究中的应用
拉曼光谱技术用于检测细胞壁组成
总结词
拉曼光谱技术能够检测细胞壁中的化学成分，如纤维素、木 质素、果胶等，有助于了解细胞壁的化学组成和结构特征。
详细描述
拉曼光谱技术利用光与物质相互作用产生的散射效应，对细 胞壁进行无损检测。通过对散射光谱的分析，可以确定细胞 壁中各种化学成分的存在和相对含量，从而揭示细胞壁的组 成和结构特征。
拉曼光谱技术用于分析细胞壁功能
总结词
拉曼光谱技术能够监测细胞壁在生理过程中的变化， 如水分的吸收和释放、化学物质的渗透等，有助于理 解细胞壁的功能和作用机制。
详细描述
拉曼光谱技术可以实时监测细胞壁在生理过程中的化学 变化和结构变化。例如，通过观察水分吸收和释放过程 中光谱的变化，可以了解细胞壁的吸水性能和膨胀行为 ；通过分析化学物质渗透过程中光谱的变化，可以揭示 细胞壁对化学物质的吸附和传输机制。这些信息对于理 解细胞壁的功能和作用机制具有重要意义，并为植物生 理学、植物病理学和农业科学等领域的研究提供有力支 持。
植物细胞壁的主要组成成分
纤维素
细胞壁中的主要成分，由葡萄 糖分子通过β-1,4糖苷键连接而 成，具有较高的结晶度和刚性
。
半纤维素
由多种单糖分子通过复杂的方 式连接而成，具有较高的化学 和物理多样性。
木质素
由苯丙烷类化合物通过醚键和 酯键连接而成，具有刚性和耐 久性。
果胶物质
主要存在于胞间层中，由半乳 糖醛酸通过糖苷键连接而成，
通过拉曼光谱成像技术，可以研 究植物抗病机制中的细胞壁变化 ，有助于深入了解植物抗病机理 和提高抗病育种水平。
在植物生长调控研究中的应用
生长激素作用机制研究
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展-5-1239
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展
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摘!要!在能源紧缺和环境恶化的双重压力下农林生物质替代化石资源生产生物燃料化学品及生物基 材料的研究和开发已成为国内外众多学者关注的热点全面了解农林生物质原料的化学组成及其结构特 性是高效利用农林生物质的基础作为一种无损的检测技术现代拉曼光谱能够在原位状态下提供植物细 胞壁区域化学和主要组分结构特性信息本文简述了拉曼光谱成像技术原理概括了拉曼光谱在植物细胞 壁主要组分的结构分析纤维素和木质素的微区分布及其分子排列等方面的研究进展以促进该技术在植 物细胞壁研究中的应用 关键词!拉曼光谱纤维素木质素微区分布分子排列 中图分类号 & 9 3 3 6 & ) * " D ! C . ) 8!!!% & ' ) & ! D + E , ) ! " * ) , ! D * " !!文献标识码 F 析纤维素和木质素的微区分布及其分子排列方向等方面的
引!言
!!拉曼光谱又称拉曼效应是研究分子振动和转动的一种 光谱方法由于拉曼光谱具有样品制备无特殊要求可检测 微克级样品对样品可进行原位成分和结构分析等优点能 快速简单可重复且无损的获得分子原子水平上的信 息目前拉曼光谱技术已广泛应用于材料石油化工生物
) 特别是在珍贵样品和 医学地质考古宝石鉴定等领域
苷键联接而成的线性高分子均聚物!在自然界中以高度结晶 的纤维形式存在"半纤维素由非结晶的复合聚糖组成!是多 分枝的聚合物"而木质素是由苯丙烷结构单元通过醚键和碳 碳键联接而成的芳香族高分子化合物" 学者们研究了针叶木& 黑云杉$铁杉$柳杉$花旗松$雪 松$黄松$落叶松$赤松' $阔叶木& 桦木$枫木$橡木$椴树$
拉曼光谱技术在林业中的应用
到显著的提高。
２．１ 表面增强拉曼光谱（ＳＥＲＳ）１９７４年Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ等人发现吸附在粗糙化的Ａｇ电极表面的吡啶分子具有巨大的拉曼散射现象，被称为表面增强拉曼散射（ＳＥＲＳ）。
ＳＥＲＳ技术是一种新的表面测试技术，具有极高的灵敏度和选择性等多种独特的优点。
它可以在分子水平上研究材料分子的结构信息。
２．２ 共振增强拉曼光谱（ＲＲＳ）当激发光的频率接近或等于被测分子的电子吸收频率（紫外－可见光）时，某一条或几条特定的拉曼线强度会急剧增加（增强１０２￣１０６倍），甚至可以出现正常拉曼效应中观察不到的泛频及组合振动频率的谱峰。
共振拉曼光谱具有灵敏度高，可检测低浓度和微量样品，可研究大分子聚集体的局部结构，成为研究有机分子、离子、生物大分子甚至活体组织的有利工具。
２．３ 共焦显微拉曼光谱（ＣＲＭ）共焦显微拉曼光谱技术是将拉曼光谱分析技术与显微分析技术结合起来的一种应用技术。
其特征是入射激光通过显微镜聚焦后，照射到被测样品上，从而可以在不受周围成分干扰的情况下，精确获取微区内的化学信息，如化学成分、晶体结构、分子取向及分子间相互作用等。
近几年共聚焦显微拉曼光谱在成分检测、文物考古、公安法学、催化剂研究等领域有着广泛的应用。
２．４ 傅立叶变换拉曼光谱（ＦＴ－Ｒａｍａｎ）傅立叶变换拉曼光谱一般采用波长１０６４ｎｍ的为近红外激光作为激发光源，分子的荧光不被激发，可以避免许多样品拉曼光谱中的荧光干扰，近９０％的化合物可获得拉曼光谱。
以迈克尔逊干涉仪和傅里叶变换实现光谱多通道同时检测，具有仪器装置体积小、分辨率高、波数精度及重现性好、测量速度快、近红外光可穿透生物组织获取其内部分子的信息等特点。
拉曼光谱技术在林业中的应用邓利１，２ 黎良财１１、广西生态工程职业技术学院 ５４５００４２、广西大学化工学院 ５３０００１１ 拉曼光谱技术及其特点１９２８年印度物理学家拉曼（ＲａｍａｎＣＶ）在研究物质对光的散射时发现：在光散射过程中，除了与入射光频率相同的瑞利散射光外，还发现有一系列其它频率的光，这些散射光对称地分布在瑞利散射光的两侧，但其强度通常只为瑞利光强度的１０－６－１０－９。
典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展
2022年6月第4卷第2期Jun.2022Vol.4,No.2智慧农业（中英文）Smart Agriculture典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展高振1，2，赵春江1，2，杨桂燕2，董大明2*（1.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；2.北京市农林科学院国家农业智能装备工程技术研究中心，北京100097）摘要：拉曼光谱是一种散射光谱，具有快速、不易受水分干扰、样品无需预处理和在体检测等特点，可作为分析、测试物质分子成分和结构强有力的表征手段。
随着拉曼光谱技术的不断发展，其在农业检测领域中逐渐发挥出极其重要的作用。
本文概述了拉曼光谱的检测原理，从共聚焦显微拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、针尖增强拉曼光谱、共振拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、移频激发拉曼差分光谱、基于非线性光学的拉曼光谱等8个方面介绍了拉曼光谱技术，重点总结了拉曼光谱技术在植物检测、土壤检测、水质检测、食品检测等方面的应用研究进展，并提出了其在农业检测领域中应用需要解决的难题和未来的发展方向，以期对未来农业生产和研究带来启发。
关键词：拉曼光谱；植物表型；植物胁迫；土壤检测；农药残留检测；水质检测；食品检测中图分类号：O657.37；S-1文献标志码：A文章编号：SA202201013引用格式：高振,赵春江,杨桂燕,董大明.典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展[J].智慧农业(中英文),2022,4(2):121-134.GAO Zhen,ZHAO Chunjiang,YANG Guiyan,DONG Daming.Typical Raman spectroscopy technology and re‐search progress in agriculture detection[J].Smart Agriculture,2022,4(2):121-134.(in Chinese with English abstract)1引言农业是与人类生活息息相关的产业，是国民经济的重要支柱。
拉曼光谱用于细菌快速药敏检测的研究进展
㊃综述㊃D O I:10.3969/j.i s s n.1672-9455.2024.04.025拉曼光谱用于细菌快速药敏检测的研究进展*杨文旭,张心宇,刘旭综述,刘禹ә审校哈尔滨医科大学附属第四医院检验科,黑龙江哈尔滨150000摘要:致病菌对人类健康构成重大威胁,抗菌药物的滥用导致了细菌耐药性的发展和传播㊂目前,临床微生物室常用的药敏试验,如纸片扩散法㊁浓度梯度纸条扩散法㊁肉汤稀释法和全自动药敏分析等都是基于细菌生长的方法,且操作流程繁琐,需要8~16h才能出结果㊂该文从快速药敏检测(R A S T)的研究出发,重点叙述了拉曼光谱在R A S T领域的研究进展㊂利用拉曼光谱对细菌进行基于代谢表型的药敏检测,检测时间明显缩短,优于常规基于细菌生长的药敏方法㊂但该方法缺少大规模的临床分离株验证,而且难以实现临床标本中细菌的免分离检测㊂该文对R A S T技术的临床验证㊁可重复性评估㊁临床适用性评估㊁准确性评估㊁拉曼光谱与电阻抗及微流控技术的创新结合及其在复杂临床标本中直接药敏检测等方面进行展望㊂关键词:拉曼光谱;快速药敏检测;细菌;光学;微流控中图法分类号:R446.5文献标志码:A文章编号:1672-9455(2024)04-0542-06A d v a n c e s i n R a m a n s p e c t r o s c o p y f o r r a p i d d r u g s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g*Y A N G W e n x u,Z HA N G X i n y u,L I U X u,L I U Y uәD e p a r t m e n t o f C l i n i c a l L a b o r a t o r y,t h e F o u r t h A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f H a r b i nM e d i c a l U n i v e r s i t y,H a r b i n,H e i l o n g j i a n g150000,C h i n aA b s t r a c t:P a t h o g e n i c b a c t e r i a p o s e a m a j o r t h r e a t t o h u m a n h e a l t h,a n d t h e a b u s e o f a n t i b i o t i c s h a s l e d t o t h e d e v e l o p m e n t a n d s p r e a d o f b a c t e r i a l r e s i s t a n c e.A t p r e s e n t,t h e c o mm o n l y u s e d a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g i n c l i n i c a l m i c r o b i o l o g y l a b o r a t o r y,s u c h a s d i s k d i f f u s i o n m e t h o d,c o n c e n t r a t i o n g r a d i e n t s t r i p d i f f u s i o n m e t h o d,b r o t h d i l u t i o n m e t h o d a n d a u t o m a t i c a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i t y a n a l y s i s a r e b a s e d o n b a c t e r i a l g r o w t h m e t h o d s,a n d t h e o p e r a t i o n p r o c e s s i s c u m b e r s o m e,w h i c h t a k e s8-16h o u r s t o g e t t h e r e s u l t s.T h i s r e v i e w f o c u s e s o n t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o f R a m a n s p e c t r o s c o p y i n t h e f i e l d o f r a p i d a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g(R A S T).T h e d e t e c t i o n t i m e o f m e t a b o l i c p h e n o t y p e-b a s e d a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g b y R a-m a n s p e c t r o s c o p y i s s i g n i f i c a n t l y s h o r t e r t h a n t h a t o f t h e c o n v e n t i o n a l g r o w t h-b a s e d a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i-t y t e s t i n g.H o w e v e r,t h i s m e t h o d l a c k s l a r g e-s c a l e v a l i d a t i o n o f c l i n i c a l i s o l a t e s,a n d i t i s d i f f i c u l t t o a c h i e v e t h e i s o l a t i o n f r e e d e t e c t i o n o f b a c t e r i a i n c l i n i c a l s a m p l e s.I n t h i s p a p e r,t h e c l i n i c a l v a l i d a t i o n,r e p e a t a b i l i t y e v a l u a-t i o n,c l i n i c a l a p p l i c a b i l i t y e v a l u a t i o n,a c c u r a c y e v a l u a t i o n,i n n o v a t i v e c o m b i n a t i o n o f R a m a n s p e c t r o s c o p y w i t h e l e c t r i c a l i m p e d a n c e a n d m i c r o f l u i d i c c o n t r o l t e c h n o l o g y,a s w e l l a s i t s d i r e c t a n t i m i c r o b i a l d e t e c t i o n i n c o m-p l e x c l i n i c a l s a m p l e s a r e p r o s p e c t e d.K e y w o r d s:R a m a n s p e c t r o s c o p y;r a p i d a n t i m i c r o b i a l s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g; b a c t e r i a;p h o t o l o g y; m i c r o f l u i d i c c o n t r o l细菌感染每年导致全球800多万人死亡,占所有报告的与感染有关的死亡人数的50%以上[1]㊂在得到准确的药敏结果前,30%~50%的细菌感染患者接受的一线抗菌药物治疗无效,而且每延迟1h给予正确的抗菌药物治疗,患者的存活率就会下降10%[2-4]㊂为了缩短药敏检测时间,各种快速药敏检测(R A S T)方法被开发出来,如基于光学㊁电阻抗㊁微流控㊁质谱及拉曼光谱等原理的技术,这些技术主要是基于细菌生长或代谢表型的药敏检测㊂但由于不同细菌繁殖速度存在差异,基于细菌生长的技术可能受限,在抗菌药物作用下,细菌代谢表型的变化会更快㊂以细菌代谢表型检测为目的的基于拉曼光谱的药敏检测技术已被证明是有前途的R A S T替代方案[5-7]㊂本文分析细菌耐药性的流行病学现状和R A S T发展现状,进一步讨论基于细菌代谢表型检测的拉曼光谱在R A S T方面的研究进展,为R A S T的研究提供新㊃245㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第4期 L a b M e d C l i n,F e b r u a r y2024,V o l.21,N o.4*基金项目:国家自然科学基金项目(82272389)㊂ә通信作者,E-m a i l:r a i n f a l l1982@163.c o m㊂思路㊂1 R A S T发展现状1.1基于光学原理的R A S T方法 Z H A N G等[8]通过大体积溶液散射成像(L V S I)系统直接对临床尿液标本成像,并使用单细胞分裂跟踪方法分析尿液病原菌图像,在60m i n内就得到了药敏结果,与金标准药敏结果完全一致㊂C A N S I Z O G L U等[9]开发了一种快速超灵敏探测器(R U S D)药敏检测平台,可以检测到极低细胞密度的细菌,在2~4h内可测得常用抗菌药物对金黄色葡萄球菌㊁铜绿假单胞菌和大肠埃希菌的最低抑制浓度(M I C)㊂1.2基于电阻抗原理的R A S T方法H A N N A H 等[10]用琼脂糖基水凝胶沉积物修饰丝网印刷电极,将敏感和耐药的金黄色葡萄球菌菌株置于含有抗菌药物的电极上,利用电化学阻抗谱(E I S)和差分脉冲伏安法(D P V)监测细菌生长并建立生长曲线,在45m i n 内即可区分敏感菌和耐药菌㊂P I T R U Z Z E L L O等[11]基于电阻抗可直接检测活细菌代谢的原理,研究抗菌药物处理下单个细菌的电反应,可在30~60m i n内测得药敏结果㊂1.3基于微流控技术的R A S T方法 L I等[12]开发了一种在单细胞水平进行快速病原体分类和药敏试验的适应性微流控系统,通过结合可调微流体阀和实时光学检测,细菌被捕获并根据其物理特征进行分类,在单细胞水平监测它们在抗菌药物作用下的生长,最短30m i n就可以确定细菌的耐药性㊂K A N-D A V A L L I等[13]也提出了一种在微流控芯片中基于单细胞水平的药敏检测方法,该研究使用4种抗菌药物和7种细菌的混合标本进行检测,可在2h内确定混合标本中各种细菌的药敏谱㊂1.4其他R A S T方法 Z H A N G等[14]通过核苷酸胶体染料(S Y B R G r e e nⅠ)和碘化丙啶(P I)染色,在30~60m i n内检测到100株肺炎克雷伯菌临床分离菌株对4种不同抗菌药物的耐药性㊂KÁL L A I等[15]提出了一种基于流式细胞术的R A S T方法,在培养4 h后就能观察到细菌的生长,药敏结果的准确率在87%以上㊂L I等[16]采用基质辅助激光解吸/电离时间飞行质谱法(MA L D I-T O F M S)检测了大肠埃希菌在有无黏菌素条件下的生长状况,大肠埃希菌与抗菌药物孵育2h后,根据敏感株和耐药株之间的相对生长值测定了黏菌素的M I C㊂Y A N G等[17]以肺炎克雷伯菌和环丙沙星为细菌-抗生素模型,采用R N A测序技术确定了细菌暴露于抗菌药物后的R N A标志物用于药敏检测,肺炎克雷伯菌暴露于环丙沙星10m i n 就可检测到R N A标志物的变化,然后通过实时定量P C R在11株肺炎克雷伯菌分离株中进行验证,准确度良好㊂2拉曼光谱的基本原理及优势拉曼光谱基于非弹性散射原理,是一种非侵入性光谱技术,可用于分子表征和成像,具有高空间分辨率㊂在生物学中,它特别适用于生物分子的鉴定和细胞的光谱特征分析[18]㊂传统的拉曼光谱信号强度低㊁抗干扰能力弱,检测时需要较长的积分时间[19-20],限制了其在R A S T中的应用㊂表面增强拉曼光谱(S E R S)相比于自发拉曼光谱,有高灵敏度的优点[21],其基于离域电子集体相干振荡导致的激光与电磁场耦合,在金属纳米结构之间的间隙连接处或纳米间隙处通过局部表面等离子体共振产生 热点 ,从而产生强大的局部电磁场聚焦增强[22],可以将吸附在金或银纳米粒子上分子的拉曼信号增强1010~1014倍[23]㊂共聚焦拉曼光谱(C R S)能有效消除焦平面外的信号干扰,其空间分辨率㊁信噪比㊁精度等性能均高于普通拉曼光谱,它与显微技术联用,结合可移动的扫描平台,可在三维空间中精确定位样品和成像[24]㊂受激拉曼光谱(S R S)是一种无损的㊁无标记的振动光谱学方法,通过相干激发分子键振动并保留光谱指纹,克服了传统的自发拉曼散射固有缺点,可实现高速㊁高化学特异检测[25-26]㊂此外,S R S成像比传统自发拉曼成像速度快1000倍以上,且不受样品自发荧光干扰[27]㊂3拉曼光谱技术在R A S T领域中的应用3.1基于单细菌分子表型的R A S T 基于单细菌分子表型的R A S T可以省去细菌增殖所需时间㊂目前,基于单细胞水平的快速分子表型的药敏检测,主要依赖于活细菌对重水(D2O)的代谢摄入,生成细菌内部的生物分子,比如脂质和蛋白质等,通过检测C-D峰的强度可以实现抗菌药物M I C的快速检测㊂C-D峰位于拉曼光谱的2040~2300c m-1波段,该波段通常在未进行D2O标记的细菌中无可检测到的拉曼峰,具有高特异性㊂见图1[28]㊂此外,在含有D2O的培养基中生长的细菌C-D峰的强度变化与活细菌的代谢活性呈正相关[5,7,29-31]㊂任何活细菌的代谢都需要水,因此,在含有D2O 的培养基中生长的活细菌都会生成代谢表征的C-D 峰,这决定了C-D峰可作为分辨单细菌细胞代谢活动的通用生物标志物㊂在基于培养的药敏检测方法中,细菌增殖一代的时间比开始出现代谢表征的时间长,而且不同种细菌的生长时间差异也会使药敏时间难以缩短,因此,基于C-D峰的单细胞拉曼药敏检测方法在R A S T领域中有着极好的应用前景㊂在目前的研究中,运用单细胞拉曼技术进行M I C 的快速测定大致分为3步:(1)细菌在含有不同浓度梯度抗菌药物的培养基中先孵育1~2h;(2)按体积㊃345㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第4期 L a b M e d C l i n,F e b r u a r y2024,V o l.21,N o.4比向培养基中加入D 2O (目前报道30%~100%D 2O浓度),同时保证培养基浓度和药物浓度与初始一致,继续孵育30m i n 左右;(3)根据耐药组和敏感组的相对C -D 比,即C -D /(C -H+C -D )来设定c u t o f f 值以测定M I C㊂图1 铜绿假单胞菌在正常和含D 2O 的培养基中培养3h 后的S R S 光谱3.1.1 运用C R S 技术进行R A S T T A O 等[32]证明了基于D 2O 活菌代谢标记的单细胞拉曼光谱可以检测细菌对抗菌药物的反应,2040~2300c m -1波段的C -D 拉曼带可作为单细菌代谢活性的通用生物标志物㊂Y A N G 等[5]开发了适用于临床尿液标本直接药敏检测的单细胞拉曼光谱技术,基于活菌的D 2O代谢掺入,通过相对C -D 比设置S /R 截止值用于药敏结果判读,达到了从接收尿液标本到结果读取总检测时间缩短至2.5h ,且准确度高的效果㊂Y U A N 等[33]将31株伊丽莎白菌分别与8种不同浓度抗菌药物和40%D 2O 共孵育,4h 即可测定抗菌药物的M I C ,除头孢吡肟外,其他7种抗菌药物的单细胞拉曼药敏结果与金标准药敏结果一致率为94%㊂在该研究中,头孢吡肟所测药敏结果与金标准结果不一致可能是因为不生长但代谢活跃的细菌存在,这种特性可能会影响药敏结果的准确性,也会成为细菌感染治疗后复发的根源[33]㊂因此,临床可以通过单细胞拉曼药敏检测技术来评估抗菌药物疗效,更好地指导临床给药㊂3.1.2 运用S R S 技术进行R A S T 快速准确的药敏试验对于多药耐药菌的安全㊁有效和环境友好型治疗至关重要[34]㊂Z H A N G 等[20]利用飞秒受激拉曼散射成像对经过70%D 2O 培养基和不同浓度抗菌药物孵育后的细菌进行单细胞成像,在不到2.5h 测定了14种抗菌药物对临床常见8种病原菌的M I C 值,与金标准药敏结果的符合率为94.6%㊂此外,该研究制备了模拟尿液和血液标本,通过直接过滤的方法分离细菌进行药敏检测,准确度良好㊂此外,Z H A N G 等[28]在单细胞水平上,通过S R S 成像监测抗菌药物作用下的D 2O 活菌代谢掺入,在2.5h 内测得抗菌药物的单细胞代谢失活浓度㊂该方法还适用于尿液或血液等复杂生物标本的直接R A S T ㊂3.2 基于多细菌分子表型的R A S T 虽然基于单细菌分子表型的R A S T 方法具有一定优势,但由于细菌是活体,同种菌的不同个体状态在不同时间或空间可能不同,这会影响药敏结果的准确性㊂因此,有研究者开发了基于多细胞水平分子表型检测的R A S T 方法,这种方法主要依赖于S E R S 技术㊂C H A N G 等[35]开发了集成膜过滤和S E R S 活性衬底的微流控系统,微通道内腔室的膜可过滤和浓集细菌,注射泵将培养基㊁抗菌药物和洗涤液等注入其中,在过滤室中培养细菌,细菌释放的代谢物被输送到附着S E R S 衬底的微通道中进行检测,药敏检测时间明显缩短㊂F U 等[36]筛得一种带负电荷的适配子,与细菌特异性结合,利用粗糙金属纳米颗粒的信号放大作用,测定了大肠埃希菌O 157ʒH 7和金黄色葡萄球菌在不同浓度抗菌药物作用下的拉曼光谱,首次发现735c m -1可作为标志峰位置,基于此峰强度的变化,在1h 内可测得药物的M I C ㊂H I L T O N 等[37]将纳米银颗粒印在S E R S 纸传感器上,利用便携式拉曼光谱仪对不同β-内酰胺类抗菌药物耐药的大肠埃希菌进行检测,在2.5h 内即可完成大肠埃希菌的耐药分析㊂新型R A S T 技术汇总见表1㊂表1 新型R A S T 技术汇总方法简述标本类型时间细菌特点是否为单细胞生长/代谢参考文献光学大体积溶液散射成像和单细胞分裂跟踪法尿液1h大肠埃希菌准确度高,灵敏度高;缺乏临床标本验证是生长[8]光学R U S D纯培养菌落2~4h金黄色葡萄球菌㊁铜绿假单胞菌和大肠埃希菌可测定M I C ,灵敏度高,成本低;缺乏临床标本验证否生长[9]E I S +D P V含抗菌药物的琼脂糖基水凝胶沉积物修饰丝网印刷电极纯培养菌落45m i n 至2.5h金黄色葡萄球菌㊁大肠埃希菌灵敏度高,成本低㊁重复性好;不适于生长慢的细菌否生长[10]E I S +微流控电阻抗可直接检测活细菌代谢纯培养菌落30~60m i n大肠埃希菌可测定M I C ,灵敏度高;缺乏临床标本验证是代谢[11]㊃445㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第4期 L a b M e d C l i n ,F e b r u a r y 2024,V o l .21,N o .4续表1新型R A S T技术汇总方法简述标本类型时间细菌特点是否为单细胞生长/代谢参考文献微流控在微流控芯片中基于单细胞水平的药敏检测尿液㊁全血㊁不同细菌混合样品2h大肠埃希菌㊁肺炎克雷伯菌㊁铜绿假单胞菌㊁奇异变形杆菌㊁鲍曼不动杆菌㊁金黄色葡萄球菌等设备简单,混合细菌标本直接检测;对初始菌量有要求是生长[12][13]化学染色S Y B R G r e e nⅠ和P I的活细菌染色纯培养菌落30~60m i n肺炎克雷伯菌操作简单,准确度高;缺乏临床标本验证否生长[14]流式细胞术监测抗菌药物作用下细菌的生长纯培养菌落4h大肠埃希菌㊁肺炎克雷伯菌㊁铜绿假单胞菌㊁金黄色葡萄球菌等可测定M I C,成本低,重复性好,准确度高;缺乏临床标本验证否生长[15]质谱监测细菌在有/无黏菌素条件下的生长纯培养菌落2h大肠埃希菌可测定M I C,操作简单,灵敏度高;成本高,仅研究了多黏菌素耐药基因(m c r)阳性或m c r阴性大肠埃希菌否生长[16]R N A测序确定细菌暴露于环丙沙星后的R N A标志物纯培养菌落10m i n肺炎克雷伯菌可测定M I C,准确度高;流程复杂,需要高接种量否代谢[17]C R S/C R S显微技术细菌代谢掺入D2O,检测C-D带强度纯培养菌落㊁尿液0.5~4.0h常见口腔感染细菌㊁尿路感染细菌和血流感染细菌可测定M I C,可区分活菌和死菌,准确度高㊁灵敏度高㊁可以成像;缺乏临床标本验证是代谢[5][31][32]S R S/S R S显微技术细菌代谢掺入D2O,检测C-D带强度纯培养菌落㊁尿液㊁全血2.5~3.0h常见尿路感染细菌和血流感染细菌可测定M I C,灵敏度高㊁可飞秒成像;缺乏临床标本验证是代谢[34][35]S E R S技术检测特定拉曼峰强度变化纯培养菌落1.0~2.5h大肠埃希菌㊁金黄色葡萄球菌㊁伤寒沙门菌可测定M I C,成本低,灵敏度高,护理点检测;缺乏临床标本验证否代谢[36][37][38]4结论与展望基于细菌生长和代谢表型的R A S T技术相较于传统药敏方法的检测时间明显缩短,其中,运用拉曼光谱技术在细菌代谢表型水平进行R A S T具有很好的应用前景㊂虽然微流控㊁电阻抗和S Y B R G r e e nⅠ活菌染色等技术平均药敏检测时间为1h左右,但适用的细菌和抗菌药物都比较局限,也无法识别菌群中的异耐药菌,而且检测结果的准确性缺乏大标本量的验证㊂此外,这些基于生长的药敏检测对细菌的初始接种量有要求,而且细菌在刚接种到培养基中会经历1~3h的迟缓期,很难检测到数量上的微弱变化,还易受到细菌本身状态和环境等因素的影响㊂基于R N A测序的药敏检测目前只对环丙沙星作用于大肠埃希菌有研究,虽然其属于细菌代谢表型检测的R A S T,但操作复杂,初始菌量要求高,难以满足临床要求㊂基于单细菌和多细菌代谢表型的R A S T 技术准确度高㊁灵敏度高,但仍有许多不足之处:(1)缺乏大规模临床分离株和抗菌药物的验证;(2)缺乏标准化的检测流程㊁不能做质控和室间比对等;(3)细菌个体的异质性会影响单细菌药敏检测的准确性;(4)对于S E R S的药敏检测,增强基底合成复杂,容易受到残留培养基和其他成分的干扰,可重复性低等;(5)适用的标本类型局限于纯培养菌落㊁尿液和全血标本,而对于复杂的痰液㊁粪便等标本的直接药敏检测鲜有研究㊂未来还需要对基于细菌生长和代谢表型检测的R A S T技术进行大量的临床分离株和抗菌药物验证,并对检测结果的准确性进行评估;其次是标本处理流程的标准化,做好质控和室间比对,提高检测的可重复性和临床适用性;进行拉曼光谱药敏检测时要引入合适的内标,消除复杂因素对检测的影响,也可以将拉曼光谱与电阻抗㊁微流控㊁化学染色等技术相结合,开发更快㊁更准确㊁重复性更好的R A S T方法,实现在复杂标本中直接进行细菌快速鉴定及药敏检测㊂㊃545㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第4期 L a b M e d C l i n,F e b r u a r y2024,V o l.21,N o.4参考文献[1]F U R S T A L,F R A N C I S M B.I m p e d a n c e-B a s e d d e t e c t i o n o f b a c t e r i a[J].C h e m R e v,2019,119(1):700-726.[2]L I Y Y,Y A N G X,Z HA O W A.E m e r g i n g m i c r o t e c h n o l o-g i e s a n d a u t o m a t e d s y s t e m s f o r r a p i d b a c t e r i a l i d e n t i f i c a-t i o n a n d a n t i b i o t i c s u s c e p t i b i l i t y t e s t i n g[J].S L A S T e c h n-o l,2017,22(6):585-608.[3]K UMA R A,R O B E R T S D,WO O D K E,e t a l.D u r a t i o n o fh y p o t e n s i o n b e f o r e i n i t i a t i o n o f e f f e c t i v e a n t i m i c r o b i a l t h e r a p y i s t h e c r i t i c a l d e t e r m i n a n t o f s u r v i v a l i n h u m a n s e p t i c s h o c k[J].C r i t 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表面增强拉曼光谱技术在外泌体检测中的研究进展
激光生物学报ACTA LASER BIOLOGY SINICAVol. 30 No. 1Feb. 2021第30卷第1期2021年2月表面增强拉曼光谱技术在外泌体检测中的研究进展林慧晶，吴 琼，陈冠楠，陈 荣，林 多*（医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建师范大学，福州 35000 ）摘 要：外泌体是一种含有蛋白质、核酸和脂质等物质的小囊泡，与细胞间通信和肿瘤微环境的调节有关，因而成为一种新兴的无创早期癌症诊断标志物。
目前用于外泌体分析的技术较复杂，并且耗时久、成本高。
近年来，表面增强拉曼光谱（SERS ）技术由于其灵敏度高、样品制备简单、快速无损等优点，在生物医学领域表现出了巨大的应用潜力。
本文首先简要介绍了外泌体以及目前主要检测方法的优缺点，其次，阐述了SERS 的基本原理及其在外泌体检测中的优势，重点介绍了非标记和标记SERS 在外泌体检测中的应用进展。
系列研究表明，基于SERS 的外泌体检测技术有望成为一种无损、便捷、准确的临床诊断新方法。
关键词：表面增强拉曼光谱；外泌体；非标记；标记；早期癌症诊断 中图分类号：Q 631 文献标志码：A DOI ：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.01.002Advances in the Application of Surface Enhanced Raman Spectroscopyin Exosome DetectionLIN Huijing , WU Qiong , CHEN Guannan , CHEN Rong , LIN Duo *(Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Provincial Key Labo-ratory for Photonics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)Abstract: Exosomes are small vesicles containing proteins, nucleic acids and lipids, which are associated with intercellularcommunication and regulation of the tumor microenvironment, thus becoming an emerging noninvasive marker for early cancer diagnosis. Current techniques for exosome analysis are complex, time-consuming and costly. In recent years, surface enhanced Raman scattering (SERS) has shown great potential in biomedical field due to its high sensitivity, simple sample preparation, rapid and noninvasive advantages. In this review, the exosomes are introduced and the merits and drawbacks of the main detec-tion methods are compared. The characteristics of SERS as well as its advantages in exosome detection are described, with em-phasis on the application progress of label-free and label SERS in exosome detection. Studies have shown that SERS-based exo-some detection technology is expected to become a noninvasive, convenient and accurate new method for clinical diagnosis.Key words: surface-enhanced Raman spectroscopy; exosomes; non-marker; marker; early cancer diagnosis （Acta Laser Biology Sinica , 2021, 30(1): 015-021）收稿日期：2020-07-08；修回日期：2020-09-14。
拉曼光谱在生物学领域的应用_李睿
关键词: 拉曼光谱 生物技术 应用进展
Application of Ram an Scattering Technology in B iology
L i Ru i1 Zhou J in ch i2 Lu Cun fu1
( 1 College of B io log ical Sciences and B iotechnology, Beijing Forestry University, Beijing 100083; 2Experim entC enter of F orest B io logy, Beijing Forestry University, B eijing 100083)
另外, 拉曼光谱类似于红外光谱, 在分子结构分 析中, 拉曼光谱与红外光谱是相互补充的 [ 2] 。分子 偶极矩变化是红外光谱产生的原因, 而拉曼光谱是
分子极化率变化诱导的, 它的谱线强度取决于相应 的简正振动过程中极化率的变化大小。凡是具有对 称中心的分子或基团, 如果有红外活性, 则没有拉曼 活性; 反之, 如果没有红外活性, 则拉曼活性比较明 显。一般分子或基团多数是没有对称中心的, 因而 很多基团 常常同时具有红外和 拉曼活性 [ 3] 。拉曼
表面增强拉曼光谱术在生命科学及单分子研究中的应用与进展
摘 要 本文介绍了表面增强拉曼散射的基本原理及其在生命科学研究中的应用；综述了最近十年来利用表面增强拉曼 散射进行单分子和活细胞检测的研究进展以及在活体检测中的应用；对表面增强拉曼光谱术在生命科学研究中的独特优 势及发展前景进行了介绍。 关键词 表面增强拉曼散射 生命科学 单分子
1 引言
拉曼光谱作为表征分子振动
能级的指纹光谱，在物理学、化学、
子生物学等方面得到了广泛的应 用。现在的生命科学研究已经进入 单分子单细胞阶段，希望可以从大
n驻n，称为斯托克斯线，在高频端为 n0垣驻n，…，n0垣n驻n，称为反斯托克 斯线；每一对拉曼谱线对应于物质
生物学以及材料科学等领域一直 分子水平上研究生命活动的规律、 的某对能级的能量差值。拉曼散射
Vol.42, No.10 Oct. 2005
在活细胞和生物大分子层面， 1990 年 ，Manfait 等 [26, 27] 将 银 溶 胶 引入活细胞，利用 SERS 监视药物 在细胞内的分布情况以及抗肿瘤 药物/核酸复合物。Efrima 等[28]将银 纳米颗粒选择性的吸附在 E. Coli 细菌中或壁上，可以观测到细菌壁 不同成分的 SERS 光谱 ，如 蛋 白 质、肽和氨基酸等。为了避免可见 光激发带来的自发荧光背景干扰 和细胞退化，2002 年，Kneipp 等[29] 利用金溶胶与生物细胞的相容性
曼光谱高特异性的优点外，SERS 技
术还具有独特的优点，非常适合于
生命科学研究，尤其是分子水平上的
非标记无损体检测研究。(1) SERS技
术具有超高的灵敏度，可以进行单
分子水平的检测。在液体检测环境
中，检测限可以达到 10-14M；(2) 可
植物细胞壁的研究进展
文献标识码 ：Ａ
Ｄ ０ １ ：１ ０ ． １ １ ９ ７ ４ ／ ｎ ｙ ｙ ｊ ｓ ． ２ ０ １ ５ １ ２ ３ ２ ０ 源自 ０ １ 细胞壁 的组成
植 物 细胞 壁 可 以分 为所 有植 物 细胞 都 具有 的初 生 壁 ， 部 分 细 胞 所 具有 的次 生 壁 以及 在 相 邻 两个 植 物 细 胞 之 间 起 连 接 作 用 的 胞 间层 。纤 维 素 、半 纤 维 素 、果 胶 以及 一 些 蛋 白质 以 不 同 比例 结 合在 一 起 共 同构 成植 物 细 胞 初 生
壁。初生壁具有 可塑性 ，能够进行拉伸。使植物细胞分
离 需要 用 果胶 酶正 是 因为果 胶是 胞 间层 的主要 组成 物质 。
衡量饲料 的几个重要标准分别是秸秆和籽粒 中的粗 蛋 白的含量，可消化的干物质的总量 ， Ｎ ＤＦ ， Ａ Ｄ Ｆ的含量 ， 粗蛋白的含量决定玉米秸秆的营养价值 ， 数值越高越好。 Ｎ Ｄ Ｆ决定秸 秆 的适 口性 ，值越 低 越好 。Ａ Ｄ Ｆ的含 量 决定 饲料的体 内消化率，值越低越好 。将玉米整株根据不 同 的器官分成几个部位：茎部，雄穗，苞叶，籽粒，并将 茎部根据不 同的高度分成几个 部分。分别测量不同时期 这几个部位的粗蛋白， 可消化干物质的含量， 体外消化率 ， Ｎ Ｄ Ｆ ， Ａ Ｄ Ｆ的数值进而确定最优 的采收时间。
参 考 文献
［ １ ］ 中国农业 统计 年鉴 【 Ｍ］ ． 北 京 ： 中国农 业 出版 社 ，２ ０ ０ ０ 。５ ２ ．
它也不会被糖甙酶所分解， 可能是对酸性水解、 碱性水解、 酶 分 解 都 具 有 抗 性 的原 因 。缩 醛键 也 较 为 稳 固是 木 素 能 稳 定 存 在 的 原 因 之 一 。木 素上 酚 键 的存 在 使 木素 的结 构 单 元 内部 能 形 成较 多 的分 子 间氢 键 而 使 木 素 和 半纤 维 素 能够稳 定 的存 在 。
拉曼光谱在微生物研究中的应用
2.1 用于细菌代谢产物的检测 与显微技术结合的拉曼显微光谱学（Raman microspectroscopy）
能够在 0.5-1μm 单细胞水平检测全细胞拉曼光谱指纹图谱（wholecell Raman spectroscopic fingerprints），故而能够在较少量的样本中
1 什么是拉曼光谱
当 光 线 透 过 物 质 时，会 发 生 散 射，大 部 分 的 散 射 光 线 与 入 射 光线能量一致，称为弹性散射，而如果散射后光子能量发生变化， 则为非弹性散射。这一现象在 1982 年由印度物理学家拉曼首次 报道，将之命名为拉曼散射，该散射光线的光谱称为拉曼光谱 [1]。 根据散射后光子能量的变化情况，拉曼散射可以分为斯托克斯拉 曼散射（Stokes Raman scattering）和反斯托克斯拉曼散射（antiStokes Raman scattering）。斯托克斯拉曼散射的能量较入射光线 低，反斯托克斯拉曼散射则从被照射分子中获得能量。斯托克斯 散射光线强度更大，更容易被接收。拉曼光谱反应的是物质分子 内部化学键的情况，故而能够通过测定代谢分子情况确定微生物 的种类、生理特征、营养情况和突变表型等。
峰，这是阴性菌所没有的。
类胡罗卜素是一种细菌产生的色素，因结构不同而在共振拉 曼光谱 1 157cm-1 和 1 500-1 550cm-1 的波谱上表现出特征性变 化。德国科学家 [8] 通过这一原理成功从混合菌群种将 5 种不同的 细菌分离出来。我国陶站华等 [9] 通过测定金黄色葡萄球菌拉曼光 谱，发现 1 523cm-1 处的峰值强度与紫外可见光分光光度法所测得
0 引言
微生物与人类生活息息相关，在食品制造、食物安全、医疗卫 生、生物能源等领域都有重要的价值。微生物研究的基础是分离 和鉴定。以病原微生物为例，早诊断早治疗对于感染性疾病的诊 治至关重要，直接影响患者预后。然而在实际的临床工作中，微生 物的分离、鉴定依赖于培养，往往需要数天，甚至数周的时间。还 有很多病原微生物的培养条件苛刻，甚至无法被培养。另外，抗生 素应用、标本污染、多种病原菌混合感染等因素的影响，使得培养 结果判断起来更加复杂。所以，加快微生物的培养、鉴定一直是微 生物相关行业的努力方向。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。