单细胞拉曼光谱结合多元统计方法分析不同酿酒酵母菌株的成分差异

应用单细胞拉曼光谱技术结合多元统计方法分析比较了六株不同来源的酿酒酵母菌株的同步化细胞,从而获知菌株间细胞成分的差异。利用连续密度梯度离心法分离酿酒酵母同步化细胞,分别对六个酵母菌株的同步化单细胞进行拉曼信号收集,并结合主成分分析(PCA)、辨别函数分析(DFA)两种多元统计分析光谱差异。结果表明,细胞的拉曼光谱表征其物质的基本组成与结构,六个菌株的拉曼光谱比较发现菌株间细胞的蛋白质、脂类的差异较大,而核酸类物质相差较小。六个菌株的拉曼光谱经多元统计分析可以在一定程度得到区分,辨别函数分析结果显示影响菌株间光谱差异最大共有14个峰:706,862,918,997,1 073,1 127,1 269,1 291,1 305,1 429,1 465,1 591,1 602和1 652cm-1,其中10个峰归属为蛋白质,3个峰归属为脂类,1个峰归属为核酸。根据DFA载荷,从1 340个谱线中提取出上述的14个谱峰进行新的DFA结果,与前面的结果是一致的。此方法能在单个活体细胞中进行,无需复杂前处理,能较好地研究遗传本质相差较小的酿酒酵母菌株间的成分差别。

基于单细胞拉曼光谱的酵母乙醇发酵动态过程研究

应用光镊拉曼光谱技术以15%葡萄糖为乙醇发酵底物,在发酵过程中定时取样,收集发酵液及酵母单细胞的拉曼光谱,通过分析胞内主要生物大分子及葡萄糖、乙醇的特征性拉曼信号变化来监测酵母发酵乙醇的动态过程。结果显示,酵母细胞在进入发酵培养基后代谢很活跃,表征线粒体呼吸水平的1600cm-1信号在0h^3h很强,但在乙醇开始大量产生后迅速减弱;葡萄糖在第3h^18h大量消耗,乙醇在第3h开始产生,第4h^18h大量生成;RNA在3h后迅速增加,同时蛋白质和脂类物质的特征峰亦增强,在8h、9h后基本达到较高水平;酵母细胞蛋白质二级结构在发酵前6h以α螺旋为主,之后稳定以无规则卷曲为主。结果表明,利用光镊拉曼光谱技术可便捷获取胞内外信息,能有效地监测乙醇动态发酵过程,获取底物消耗、产物生成及胞内其他成分变化等。

光镊捕获金福菇孢子的拉曼光谱分析

使用光镊拉曼光谱系统俘获悬浮在生理盐水中的单个金福菇孢子,激发并收集其拉曼信号,结果显示单个金福菇孢子的拉曼光谱基本能呈现其内含物的组成和结构信息,脂类物质是其主要成分。同种栽培方式的3个不同菌株单个金福菇孢子的平均拉曼光谱信号基本一致,分别对其进行多元统计分析(PCA),无法区分其拉曼光谱信号;同一菌株不同栽培方式的单个孢子平均拉曼光谱的差异光谱表明其主要成分相同,都以脂类物质为主;而源自于脂类1743、1655、1442、1125、1080、1070、876、728cm-1等峰的信号强度基本一致,说明其脂类的含量基本相同。从单细胞拉曼光谱角度初步分析金福菇孢子,为光镊拉曼光谱技术研究食用菌孢子萌发机理提供有意义的参考。

拉曼光谱分析有机氮源促进乙醇发酵的机制

应用拉曼光谱和单细胞分析技术监测有机氮源尿素和酵母粉、无机氮源硝酸铵和硫酸铵对酿酒酵母乙醇发酵的影响及发酵过程胞内主要生物大分子的变化动态,以期从光谱学角度获知有机氮源促进乙醇发酵的机制。结果表明,利用酵母粉和尿素的乙醇发酵速度最快,14～18 h即可达到乙醇浓度的最大值；在有机氮源下,酵母细胞的RNA合成无明显的迟滞期,发酵前期,782 cm-1峰平均强度比无机氮源的高,其最大峰强是初始强度的1.9～2.1倍,而无机氮源仅为1.2～1.4倍；以酵母粉为氮源的不同发酵阶段,部分细胞的蛋白质二级结构以β折叠为主,而其它氮源的细胞则是以α螺旋为绝对主导。因此,尿素、酵母粉等有机氮源促进乙醇发酵的可能原因是缩短酵母的迟滞期,促进胞内RNA的快速合成,促进相关基因的快速转录和表达。

基于96孔板与拉曼光谱的发酵乙醇高通量快速检测

发酵液中乙醇含量是实验室研究和工业生产的必检项目。应用拉曼光谱在倒置显微镜上建立一种用96孔板高通量快速检测发酵液乙醇含量的新方法,通过最小二乘法拟合标准乙醇溶液与内标物的拉曼信号比值,得到回归方程,根据回归方程计算乙醇溶液和发酵液中的乙醇含量,与气相色谱法的检测结果进行对比。用本方法检测了菌株筛选、三角瓶发酵和500L发酵罐发酵过程的乙醇含量。t-检验表明,与气相色谱法结果吻合较好(p=0.05)。本方法只需要10～15s的拉曼光谱收集时间,应用自编程序实时读取检测值,准确度高;结合96孔板可以实现大量样品的实时快速检测。

拉曼镊子结合多元统计方法分析两种人体滴虫的差异性

应用单细胞激光拉曼光谱分析技术,对不同来源的阴道毛滴虫和口腔毛滴虫的拉曼光谱数据进行减背景、平滑、基线校正、归一化等处理后做主成分分析(PCA)和辨别函数分析(DFA)等多元统计分析。平均光谱和PCA分析结果表明,阴道毛滴虫和口腔毛滴虫差异最为明显是1002 cm-1峰,其次,差异相关性最大的还有9个拉曼谱峰785,888,979,1127,1287,1317,1364,1446和1465 cm-1,其中4个峰来自核酸,6个峰归属于蛋白质信号峰,反映两种滴虫的蛋白质、核酸的相对含量差异较大,可以通过PCA方法鉴别两种毛滴虫的差异。由于口腔毛滴虫或阴道毛滴虫虫株间差异并不明显,应用PCA结合DFA多元统计学方法,在保留原有数据信息基础上,通过扩大组间差异,缩小组内差距,同种毛滴虫虫株间在一定程度得到区分。口腔毛滴虫4个虫株之间有12个峰是差异最大的谱峰,阴道毛滴虫4个虫株之间有14个峰是差异最大,反映了两种毛滴虫虫株之间核酸、蛋白质、脂类及糖类等生物大分子组成相对含量差异。此外,根据DFA中虫株间欧氏距离聚类,可以确知虫株之间的差异。

拉曼光谱测定单个细菌芽孢吡啶二羧酸浓度及机理研究

应用激光镊子拉曼光谱技术(LTRS)测定19株芽孢杆菌的单个细菌芽孢吡啶二羧酸(DPA)浓度,并验证了系统的重现性。一束30mW,785nm的近红外激光导入倒置显微镜,形成光镊,随机俘获水溶液中的单个芽孢,同时收集其拉曼光谱信号。细菌芽孢的DPA是以与钙离子形成的鳌合物(Ca-DPA)形式存在,收集到的芽孢拉曼光谱信号反映的是Ca-DPA信息,选用信号最强、与Ca-DPA浓度成线性关系的1017cm-1作为其定量的谱峰。通过1017cm-1的峰强,推算出Ca-DPA的浓度。结果显示,单个芽孢的拉曼光谱能够很好地反映出单个芽孢的特征信息,不同种、同种不同菌株之间的芽孢的DPA浓度有所不同,同一菌株的不同芽孢个体之间DPA浓度也存在差异。该方法不需要复杂的分离、纯化过程,可在水溶液中直接俘获单个芽孢并收集其拉曼光谱信号,便可得到单个芽孢的信息,读出DPA的浓度水平。

溪黄草总二萜提取工艺及抑制亚硝化反应的研究

According to the orthogonal design,the extraction technology of diterpenoids from Rabdosia serra(Maxim.) Hara was studied.To determine the content of diterpenoids by UV-spectrophotometry,oridonin was used as a standard.The optimum extraction conditions of diterpenoids and its inhibition on nitrosation were obtained.The results showed that the 1:8 ratio of 60% ethanol to Rabdosia serra(Maxim.) Hara weight was used for 1.5h at 80℃ for two times and the average extraction rate was as high as 99.6%.The diterpenoids had remarkable inhibition on nitrosation such as nitrosodimethylamine synthesis and sodium nitrite.

头梗霉属的一个中国新记录种

在对广西丝孢类真菌的资源调查研究中,发现我国头梗霉属一个新记录种,即不规则头梗霉Cephaliophora irregularis。本文对其形态特征进行描述,并附显微插图。

酵母同步细胞的Percoll连续密度梯度改良方法分离及其单细胞拉曼光谱鉴别

利用改良后的Percoll连续密度梯度分离方法,分离不同酵母菌株稳定期的同步细胞,并在单细胞水平上,应用激光光镊拉曼光谱对分离的同步细胞进行鉴别。采用高速离心机角式转头和2mL聚丙烯离心管,20℃,19 320g离心15min,将大约1.75mL Percoll溶液形成1.00～1.31g·mL^-1连续密度梯度;将样品均匀铺加在离心管连续密度梯度液顶层,20℃,400g离心60min,酵母分成明显的2层细胞带;微分干涉差显微镜（DIC）、相差显微镜以及同步生长曲线分析显示,下层酵母细胞以单个细胞为主,大小均匀、致密,折光性强,生长呈现阶梯式增长,具有同步细胞生长的特性,确定其为同步的G0细胞。利用单细胞光镊拉曼光谱系统对所分离的G0同步细胞与非G0细胞进行分析,结果显示G0同步细胞和非G0细胞的特征峰位置基本一致,但G0细胞对应的蛋白质、糖类、核酸等生物大分子特征峰强度大于非G0细胞,说明G0细胞大分子物质含量要比非G0细胞的高;对G0细胞和非G0细胞进行主成分分析,结果显示,分离的同步化G0细胞之间成分含量差异少,比较均一,而非同步细胞之间内含物质差异大,呈不均一性,说明单细胞光镊拉曼光谱系统可以鉴别同步和非同步细胞。改良后的Percoll连续密度梯度分离方法,能够分离多数酵母菌株同步化细胞,是一种易操作、成本低、效率高的细胞分离方法。

微波消解-分光光度法测定南美白对虾中总磷

本研究使用改良的分光光度法测定南美白对虾中总磷的含量,微波消解技术进行样品前处理,抗坏血酸作为还原剂。结果表明,该测定方法在磷含量为0～30μg时,工作曲线呈良好线性关系,加标回收率在98.1%～111.2%,变异系数CV小于5.00%,结果稳定,酸消耗量低,环境污染小,本方法适用于南美白对虾中总磷的检测。

光镊捕获单个金福菇孢子的拉曼光谱分析

利用光镊拉曼光谱系统能够对单个细胞的成份和生化过程进行有效分析。本研究使用光镊拉曼光谱系统俘获悬浮在生理盐水中的单个金福菇孢子。

光镊拉曼光谱对单个酵母细胞动态发酵的分析

光镊拉曼光谱是将光镊和拉曼技术结合的一门新技术,能够在单细胞水平进行单个酵母动态发酵研究。本文利用光镊拉曼光谱技术研究单个酵母细胞乙醇发酵过程。

不同初始pH值的乙醇发酵过程拉曼光谱分析

pH值是影响酵母乙醇发酵的重要因素。应用拉曼光谱初步分析不同初始pH值对乙醇发酵过程的影响。结果显示:1)在3.0、4.5、6.5三个不同初始pH值的培养基中,pH 4.5下乙醇产量最高,pH 3.0下最低。2)在发酵的前15h,不同初始pH值下的酵母细胞生物大分子的拉曼信号变化波动大;后期,pH 3.0下胞内脂类和蛋白质的拉曼信号最强,pH 6.5最弱;显示在低pH值环境下部分底物可能被转化为胞内储藏物质。3)主成分分析显示,pH值对酵母细胞生理状态的影响从发酵的初始阶段就开始;1440cm-1和1600cm-1峰一直是影响主成分PC1、PC2、PC3分值的主要特征峰;说明pH环境可能影响了酵母细胞的脂类物质合成和细胞的呼吸代谢,进而影响了底物的代谢方向和产物的合成。结果表明,拉曼光谱和单细胞分析可以用于剖析微生物发酵过程的生理机制,为乙醇发酵提供全新的参考信息。

浓醪乙醇发酵的单细胞拉曼光谱表征

应用激光镊子拉曼光谱技术收集500L发酵罐中木薯淀粉浓醪乙醇发酵过程底物、产物及酵母单细胞的拉曼光谱,以期从单细胞水平为乙醇发酵提供新的认识。结果显示:1)拉曼光谱可以实时监测浓醪乙醇发酵过程底物与产物的变化;2)酵母细胞胞内物质的变化存在类似于产物变化的前发酵期、主发酵期和后发酵期3个阶段,但出现的时间要比产物变化晚约4h;3)为适应浓醪发酵环境,酵母细胞的生理状态和胞内物质在不断地进行调整,随着环境乙醇浓度的升高,酵母细胞在胞内累积蛋白质和脂类物质,蛋白质二级结构逐渐变为以无规则卷曲为主;4)发酵后期,酵母细胞在胞内累积大量的嘌呤类物质,但细胞间含量存在异质性。上述结果表明,单细胞拉曼光谱技术提供了一种研究微生物发酵的新方法,可从新的角度获知乙醇发酵过程酵母细胞内外的变化信息。

拉曼光镊子鉴别芽孢杆菌初探

拉曼光镊子(Ramant weezers)是光学囚禁技术与显微拉曼光谱技术相结合,可以在接近自然的生理状态下研究单个细胞或细胞器。

基于激光镊子与拉曼光谱的发炎白细胞研究

当机体产生炎症时,大量的白细胞从血液中渗出并迁移募集于炎症部位,募集于炎症部位的白细胞对组织既有一定的防护作用又具有损伤效应。

四种嗜热真菌的分离与鉴定

目的:在对嗜热真菌的资源调查中,分离到嗜热真菌20株。方法:通过形态学比较研究并结合分子分析方法。结果:鉴定出嗜热真菌4种,即杜邦青霉Penicillium dupontii、疏绵状嗜热丝孢菌Thermomyceslanuginosus、嗜热子囊菌Thermoascus aurantiacus、嗜热革节孢Scytalidium thermophilum。此外,还分离到耐热真菌1种,鉴定为不规则头梗霉Cephaliophora irregularis,为中国新记录种。结论:这些研究结果新增了嗜热真菌在中国的分布记载,丰富了我国西南地区嗜热真菌的菌种资源库,另外对分离获得的嗜热真菌进行木聚糖酶活性测试,发现嗜热子囊菌为高产木聚糖酶活力的菌株。