基于表面增强拉曼光谱的牛肝菌主成分分析及快速鉴定

2021年《中国疾病预防控制中心周报》指出蘑菇中毒是我国最严重的食品安全问题之一,2021年发生蘑菇中毒事件327次,涉及923例患者,其中20例死亡,总死亡率为2.17%,事件中共鉴定出毒蘑菇74种。牛肝菌由于味道鲜美,是人们最喜爱的菌类之一。由于烹调不当或是混入有毒牛肝菌,就会发生牛肝菌中毒事件。如何快速得出牛肝菌的主成分并进行鉴定,成为了一个迫切需要解决的问题。该研究从楚雄市鸿福农贸市场上购买的10个新鲜牛肝菌样品,使用菌盖进行徒手切片,用微波法制备的纳米银溶胶制成银胶装片,置于DXR显微拉曼光谱仪的10倍物镜下,获得10个样品的表面增强拉曼光谱(SERS)。通过对SERS的分析发现10个样品中,样品7、8、10主成分相同,样品6、9主成分相同,其余样品主成分各不相同。以样品1为例,主成分有L-苯基丙氨酸(1583 cm^(-1)环内C—C伸缩振动、1199 cm^(-1)NH 2摇摆振动)、L-组氨酸(1572 cm^(-1)C C伸缩振动、COO-不对称伸缩、1229 cm^(-1)面内环变形振动)、异亮氨酸(1342 cm^(-1)C—H、N—H变形振动、486 cm^(-1)COOH摇摆振动、353 cm^(-1)骨架振动)、L-天冬氨酸(1136 cm^(-1)C—N伸缩振动)、甘氨酸(1386 cm^(-1)COO-变形振动、889 cm^(-1)C—C伸缩振动)、蛋氨酸(681 cm^(-1)C—S反对称伸缩振动)、吡喃糖化幌物(973 cm^(-1)对称环振动)。采用光谱软件OMNIC Specta的建库功能随机挑选10个样品的一条谱线进库,建库后可快速进行光谱匹配度的检索,通过匹配度的高低鉴定待测样品。在10个样品中,除2、10号样品的匹配度小于60%外,其余样品的匹配度都大于60%。样品7、8的匹配度接近且有交叉,说明样品7、8是同一品种,而样品6、9的匹配度接近而交叉项少,说明这两个样品是同一品种或相近品种。DNA检测结果表明样品7、8、10同为白牛肝菌,而样品6、9同为薄瓤假美柄牛肝菌。该实验为牛肝菌的主要成分检测和快速鉴定提供了一种简单可靠的方法。同时,该方法对野生蘑菇的物种鉴定具有很大的应用潜力,在野生菌中毒病例中,迅速确定毒蘑菇种类,从而为抢救病人赢得时间具有重要的意义。为此首次对野生蘑菇子实体进行SERS研究。

基于Raman的复方柳安咖注射液主要成分分析

本文应用拉曼光谱技术对复方柳安咖注射液的主要成分及含量进行了分析。首先测试分析了62个复方柳安咖注射液样品的拉曼光谱,结果表明62个注射液样品的拉曼光谱主要由水杨酸钠、安替比林和咖啡因的水溶液拉曼谱带组成;进一步利用密度泛函理论(DFT)计算了其主要成分的理论拉曼光谱和红外光谱,与实验测定的固体粉末光谱和溶液光谱进行比较分析,进而对复方柳安咖注射液拉曼光谱谱峰的振动模式进行了归属;最后利用水杨酸钠和安替比林浓度梯度溶液拉曼光谱特征峰的峰高和峰面积,分别建立定量分析模型,对62个复方柳安咖注射液样品中主要成分水杨酸钠和安替比林的含量进行预测,并与液相色谱法测试值进行了对比,结果显示预测值与液相色谱法测试值相近,得到了较好的主要成分含量预测结果。研究结果可为复方柳安咖注射液药剂的生产、药品质量的监控、药品光谱分析研究等方面提供参考。

存储5年的姜科药材傅里叶变换红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合技术研究存储5年的姜科药材,以探寻姜科药材存储五年的成分变化情况。结果显示,原始红外光谱整体相似,光谱反映出药材的主要物质有挥发油类、黄酮类、糖类、氨基酸等。对谱图差异较大的1300~1450 cm^(-1)进行原始谱图局部放大处理、二阶导数处理,明显看出1384 cm^(-1)、1410 cm^(-1)峰强、峰位差异明显,推断含异丙基和叔丁基化合物的含量及化合物内部结构发生变化。结合吸光度比值法和曲线拟合面积定量分析得出,22种姜科药材的挥发油含量随着储藏时间的变化呈下降趋势,糖类含量呈上升趋势。研究表明,傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合可为姜科药材的品质分析提供一种有效手段。

基于黑翅土白蚁翅膀的银膜制备及对有害物的SERS检测

基于磁控溅射系统制备银纳米薄膜的方法,在黑翅土白蚁(俗称飞蚂蚁)翅膀上沉积银膜制备了三维结构的表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底。所制成的基底是聚集了银纳米粒子且保留了黑翅土白蚁翅膀纳米结构的银膜基底。通过优化制备条件,得到在沉积时间为7.5 min时,所制备基底的增强效果最好。用FDTD仿真对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀银膜基底的增强效果进行了分析,结果清楚地表明溅射时间为7.5 min基底具有更强的电场分布,得到溅射时间为7.5 min基底具有最好的增强效果。这与用罗丹明6G(R6G)探针分子对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀基底研究的结果是一致的。利用该基底对R6G进行了检测,得到对R6G的检测浓度可达10^(-9)mol·L^(-1),表明该基底具有较好地增强效果。将该基底应用于检测福美双农药,实验结果表明黑翅土白蚁翅膀银膜基底对福美双的检测浓度可达5.0×10^(-8)mol·L^(-1),已经超过了2021年国家制定的福美双溶液残留(4.16×10^(-7)mol·L^(-1))的检测标准,可用于对福美双农药残留的快速检测。另外该基底也有望对其他有害物残留进行快速检测。

两种蜘蛛丝的拉曼光谱及力学性能的研究

蜘蛛丝是一种蛋白质纤维,有较高强度及韧性,其因良好的综合力学性能成为重点关注的天然材料之一,但研究对象多为园蛛科络新妇属,其他科属的蜘蛛丝鲜有科研者涉及。为扩展蜘蛛丝的研究范围,利用云南丰富的蜘蛛资源,早期工作便对各科属蜘蛛丝的光谱学性能进行探讨,该实验选用隶属于褛网蛛科的泰褛网蛛、园蛛科的黔美园蛛作为对象,对其骨架丝进行研究。通过获得两种丝的偏振拉曼光谱,从而分析其蛋白质结构与力学性能的关系,为后期合成高性能材料提供相应研究依据。

典型的三聚氰胺致幼儿肾结石红外光谱分析

从云南省第一人民医院得到经过医学证实的典型三聚氰胺肾结石，将2 mg肾结石与200 mg KBr一同放入玛瑙研钵中研碎，进行压片。用Perkin-Elemer公司生产的spectrum 100光谱仪得到了该结石的红外光谱。吸收峰在4 000～2 000 cm-1之间有3 487，3 325, 3 162, 2 788 cm-1，在1 700～1 000 cm-1之间有1 694，1 555，1 383，1 340，1 189，1 122 cm-1，在1 000～400 cm-1之间有993，782，748，709，624，585，565，476 cm-1。结石的红外光谱经过与文献报道的饲喂含氰尿酸、三聚氰胺宠物饲料后猫的肾结石的红外光谱图及普通人肾结石的红外光谱图对比，相差很大，说明该患儿结石与宠物结石及普通人肾结石的成分相同的可能性不大;分别与三聚氰胺与尿酸的红外光谱图对比，各有50%的相似性; 将三聚氰胺、尿酸按1∶1混合后，红外光谱出现的峰在4 000～2 000 cm-1 之间有3 469，3 419，3 333，3 132，3 026，2 827 cm-1， 在1 700～1 000 cm-1之间有1 696, 1 656, 1 555, 1 489, 1 439, 1 350, 1 311, 1 198, 1 124, 1 028 cm-1, 在1 000～400 cm-1之间有993，878，814，784，745，708，619，577，475 cm-1，将其与结石的红外光谱对比，发现两张图谱有83.3%的相似性，由此得出典型三聚氰胺尿结石的主要成分为三聚氰胺和尿酸。

电解法制备纳米银溶胶及其SERS活性研究

分别用柠檬酸三钠溶液、硝酸银和聚乙烯醇混合液作为电解液,用银棒作为电极,加上7V直流电压,通电1h,用电解方法得到了纳米银溶胶。为测试该纳米银溶胶是否具有表面增强拉曼散射1(SERS)活性,选用了阳离子型分子碱性品红(Fuchsine basic)、亚甲基蓝(Methylene blue),阴离子型分子苯甲酸(Benzoic acid),甲基橙(Methyl orange)、中性分子吖啶橙(Alcidine orange)、苏丹红(Sudan red)作为测试分子,进行SERS研究,结果发现用两种电解液制备的纳米银都具有很强的SERS活性,但用硝酸银和聚乙烯醇混合液作为电解液制备的纳米银溶胶具有更广泛的SERS活性。在该方法制备的纳米银上,得到了在常规方法制备的胶态纳米银上及用柠檬酸三钠溶液作为电解液制备的纳米银上得不到的甲基橙分子的SERS谱,对可能的原因进行了讨论。

两种蜘蛛蛛网框丝的蛋白质结构及力学性能研究

蜘蛛丝作为一种天然的蛋白质纤维,有较高强度及韧性,其因良好的综合力学性能与特性而备受关注。依托云南省丰富的蜘蛛资源,将褛网蛛科泰褛网蛛(Psechrus ghecuanus)、园蛛科黔美园蛛(Araneus gratiolus)作为对象,以纺自大壶状腺的蛛网框丝作为研究材料,采用单纤维强力机、拉曼光谱仪与X射线衍射仪对两种蜘蛛的蛛网框丝进行测试研究。结果显示,两种丝有相似的拉曼图谱,β-折叠均平行于丝的轴向。但两种丝由峰强比反映出的各结构含量却有一定差别,其中泰褛网蛛丝中络氨酸的氢键更强,β-折叠结构的含量更高,因而具有更高的强度;黔美园蛛丝中β-折叠的取向水平更低,因而具有更高的韧性。此外,X射线衍射图谱测得泰褛网蛛丝及黔美园蛛丝的结晶度分别为33%及20%。

姜科植物长柄山姜及茴香砂仁精油原位拉曼光谱研究

常温下,将制备好的长柄山姜及茴香砂仁的水装片放在显微拉曼光谱仪的载物台上,寻找油细胞,并分析其中精油。长柄山姜油细胞上获得的拉曼光谱,较强峰出现在1 638,1 600,1 555,1 203和1 001cm^(-1),次强峰出现在1 716,1 577,1 496,1 407,1 346,1 307,1 273,1 181,1 156,1 029,958,618和218cm^(-1)共获得26条光谱线,与肉桂酸甲酯拉曼光谱的29条谱线比较,长柄山姜油细胞有22条谱线与之有对应关系;茴香砂仁油细胞上获得的拉曼光谱较强峰出现在1 648,1 639,1 607,1 174,842和836cm^(-1),次强峰出现在1 292,1 244,1 235,1 204和631cm^(-1)共获得24条光谱线,与4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱在300~1 700cm^(-1)区间内的29条谱线比较,茴香砂仁油细胞有23条谱峰与之有对应关系。说明长柄山姜挥发油的主要成分是肉桂酸甲酯,茴香砂仁挥发油的主要成分为4-烯丙基苯甲醚。用密度泛函理论计算了肉桂酸甲酯、4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱,并对谱线进行了初步的归属。姜科植物油细胞中精油不需提取就可直接快速的检测,用此方法可对姜科植物精油的提取进行质量控制及开发研究。

关于氯离子对银胶体系SERS效应的进一步增强机理

在一些情况下添加氯离子能引起表面增强拉曼散射的进一步增强 ,本文提出了SERS效应中氯离子在银胶粒子和分子之间搭桥 ,从而促成吸附并引起进一步增强的观点。设计了实验 。

负电性纳米银的制备及性质研究

制备了一种表面带负电的胶态纳米银 ,用透射电镜、吸收光谱、SERS谱对该纳米银进行了研究。发现纳米银的粒径分布均匀 ,平均粒径为 11nm ,吸收峰为 4 2 2nm ,常温下放置 7个月仍具有较强的SERS活性。当阴离子型分子吲哚丁酸、阳离子型分子碱性品红、亚甲兰及中性分子邻菲罗邻分别吸附在其上时 ,观察到阳离子型分子碱性品红和亚甲兰及中性分子邻菲罗邻的SERS谱 。

姜油细胞原位拉曼光谱研究

提出一种用拉曼光谱原位分析新鲜姜油细胞中姜油主成分的方法。用徒手切片制备新鲜姜样品,该样品置于DXR激光共焦显微拉曼光谱仪下,用20倍物镜观察到油细胞,将激光聚焦在该油细胞上,获得了姜油细胞中姜油的拉曼光谱,共21条谱峰。不同油细胞上获得的拉曼光谱非常相似。获得了姜精油的拉曼光谱,与姜精油拉曼光谱的37条谱峰比较,油细胞有19条谱峰与之有对应关系。为了解释油细胞精油及姜精油的拉曼光谱,用密度泛函理论计算了姜烯的拉曼光谱。姜精油拉曼光谱有31条谱峰,油细胞中有19条谱峰与计算光谱有对应关系。该研究提供了一种拉曼光谱技术与密度泛函理论计算结合的快速容易的精油质量控制方法。

正电性胶态纳米银中加入凝聚剂后的表面增强拉曼光谱

在柠檬酸还原制备的正电性胶态纳米银中加入凝聚剂HNO3和NaNO3后,用波长为633 nm的激光激发,获得了较强的表面增强拉曼散射光谱(SERS谱),通过讨论及实验明确该SERS谱是来自于还原剂中的柠檬酸根离子,并说明该方法制备的纳米银的吸附层是带正电的银离子,扩散层是带负电的柠檬酸根离子。

正、负电性纳米银吸附阴、阳离子型分子的SERS比较

使用表面带负电的胶态纳米银 ,分别进行阴、阳离子型分子的SERS效应研究 ,并与表面带正电的胶态纳米银比较。当阳离子型分子盐酸副玫瑰苯胺吸附在正、负电性纳米银表面上时 ,后者SERS较强 ,当阴离子型分子吲哚丁酸分别吸附在这两种胶态纳米银上时 ,后者无SERS效应。

纳米银粒子表面吸附染料分子的荧光增强及荧光猝灭现象

本文通过阴、阳离子型染料分子荧光素钠（FS）及若丹明6G（Rh6G）吸附在银胶体系内纳米银颗粒表面上，首次发现了FS的荧光增强谱及Rh6G的荧光猝灭谱．引起荧光增强及荧光猝灭的因素，除局域场和分子到金属表面能量转移这两个方面外，还与纳米银表面与被吸附分子之间的距离有关．

顶空及SERS结合快速检测葱属植物-大葱挥发物

建立了常温常压下快速检测新鲜葱属植物-大葱主要挥发性气体的方法。采用顶空瓶在常温常压下收集大葱的挥发物,将挥发物用注射器注入纳米银胶中,进行SERS测量。结果表明大葱的挥发物SERS光谱重现性非常好;将大葱挥发性物的SERS谱与1-丙硫醇(1-Propanethiol)和烯丙基甲基硫醚(allyl methyl sulfide)混合气体的SERS谱相比,具有较好的相似性,说明大葱的挥发物主要由1-丙硫醇和烯丙基甲基硫醚气体组成。利用Gaussian 03软件获得1-丙硫醇-银(1-Propanethiol-Ag)的Raman光谱,计算结果与1-丙硫醇的SERS实验结果对应较好,说明1-丙硫醇在纳米银基底上的增强为化学增强。顶空与SERS结合可直接用于对葱属植物挥发性物的研究。

一种具有较强表面增强喇曼散射效应的纳米银粒子

制备出一种新的纳米银溶胶，与传统银溶胶相比，不仅可见光透过率高，而且还有较强的表面增强喇曼散射（ＳＥＲＳ）效应当阴、阳离子型分子分别吸附于其表面上时，喇曼与传统银胶相比表观增强分别约为４００ 倍、７０

基于顶空及表面增强拉曼散射(SERS)结合的葱属植物挥发性物质研究

为了在常温下鉴定新鲜植物样品的挥发性物质,且避免繁杂前期样品的制备过程,将新鲜样品切细后置入顶空瓶中,用注射器抽取顶空瓶上方的挥发性物质注入用微波法制备的纳米银溶胶中,用R-3000便携式拉曼光谱仪进行SERS的测量。获得了葱属植物大蒜、韭菜、葱的挥发性物质的表面增强拉曼光谱(SERS)。大蒜的SERS谱中较强的峰出现在307,399,569,711,1 182,1 287,1 397,1 622cm-1处。韭菜的SERS谱中最强的峰出现在672cm-1,较弱的峰出现在274,412,575,1 185,1 289,1 396,1 618cm-1处。葱的SERS谱中最强的峰出现在693cm-1,次强峰出现在372,888,1 023cm-1处,较弱的峰出现在1 088,1 211,1 322cm-1。获得二烯丙基二硫(diallyl disulfide)、烯丙基甲基硫醚(allylmethyl sulfide)、1-丙硫醇(1-Propanethiol)的液态、气态的SERS谱。经对比研究得出:吸附在银表面的大蒜、韭菜、葱的主要挥发性物质分别是二烯丙基二硫(diallyl disulfide)、烯丙基甲基硫醚(allyl methyl sulfide)、1-丙硫醇(1-Propanethiol)。同是葱属植物但不同种大蒜、韭菜、葱其吸附在银表面的主要的挥发性物质不一样,吸附在银表面的各种葱的主要挥发性物质都是1-丙硫醇。该实验结果表明顶空与SERS结合,不需要复杂的提取过程,可直接用于新鲜植物的挥发性物质快速检测。

在酸、碱条件下甘氨酸酐在正电性纳米银上的SERS研究

测定了甘氨酸酐的Raman谱以及甘氨酸酐在酸、碱环境条件下在正电性纳米银上的表面增强拉曼散射光谱(SERS),用B3LYP/6-31g(d)计算了甘氨酸酐的Raman光谱,借助理论计算的结果对实验得出的Raman光谱及酸性环境条件下的SERS进行了指认,得知在此条件下分子物理吸附在纳米银上;碱性环境条件下的甘氨酸酐的SERS与酸性环境条件下的甘氨酸酐的SERS谱及甘氨酸酐的Raman谱相比有了较大的变化,经过分析,可以认为甘氨酸酐可能在银表面发生水解反应成了为甘氨酸二肽。

碱性品红分子在正、负电性纳米银上的吸附取向

制备了两种不同电性的纳米银粒子的胶体 ,发现当碱性品红分子分别吸附在这两种纳米银上时 ,其表面增强拉曼谱在谱线的强度及谱线数目上均有有明显的不同。在正电性纳米银上 ,主要是面内模式得到增强 ,且碱性品红特征峰的强度是I1589>I152 4 >I13 71。而在负电性纳米银上 ,面内伸缩模式及面外弯曲模式均得到增强 ,且碱性品红特征峰的强度是I1588<I152 0 =I13 71,通过分析增强谱的差异表明 。