基于同步辐射X射线荧光光谱与机器学习的非靶标金属组学预测PVC纳米塑料对水稻毒性的浓度依赖性

环境中的微/纳米塑料污染引起了人们极大关注。土壤中的微/纳米塑料不可避免对植物产生影响,因此预测微/纳米塑料的植物毒性可为土壤中微/纳米塑料治理提供抓手。以水稻为研究对象,发展了基于同步辐射X射线荧光(SRXRF)光谱与机器学习的非靶标金属组学方法,以预测聚氯乙烯纳米塑料(nPVC)对水稻的毒性。首先将水稻暴露于不同浓度(500 ng/g与500μg/g)nPVC中,培养35 d后,收集水稻叶;其次,利用SRXRF研究暴露nPVC后水稻叶中金属组的变化;然后,利用机器学习方法区分暴露不同浓度nPVC水稻样品。对SRXRF光谱进行主成分分析(PCA)非监督聚类,发现500μg/g组能够良好聚类,而500 ng/g组与对照组无明显差异,表明500 ng/g的nPVC暴露对植物的毒性远低于500μg/g nPVC。对SRXRF全光谱,利用线性模型k近邻算法(kNN)和非线性模型支持向量机(SVM)建立预测模型,区分不同组别的准确率可达94.12%。为了提升运算速度,减少模型计算量,使用竞争性自适应加权重采样算法(CARS)挑选特征光谱建立预测模型,区分不同组别的准确率为89.51%。相对全光谱模型,特征光谱预测模型虽然预测准确率下降了4.61%,但模型输入参数减少了99.38%,因此同样具有良好潜力。研究表明,基于SRXRF和机器学习的非靶标金属组学可准确预测不同浓度nPVC对水稻金属组的干扰程度,从而反映nPVC对水稻毒性的浓度依赖性。方法同样可用于预测其他微/纳米塑料毒性的浓度依赖性。

应用同步荧光光谱对比研究天麻粉与伪品

精加工后的天麻粉与伪品难以肉眼区分,应用同步荧光光谱技术有助于对比研究天麻粉与伪品。使用爱丁堡公司FLS920荧光光谱仪获得天麻粉、伪品天花粉和紫茉莉粉的3维同步荧光光谱及等高线图谱,发现不同种类物质的光谱图像具有显著差异。通过进一步分析天麻粉中分别掺入不同伪品时的同步荧光光谱和等高线图谱,发现纯天麻粉溶液与掺入伪品的天麻粉溶液光谱图像有明显区别,有助于研究者轻松分辨天麻粉中是否掺入伪品。该方法操作简单,无需繁杂预处理与提纯,可实现实时在线检测。同时,3维同步荧光光谱从中药材的整体特征、全局视角研究荧光特性,降低了光谱分析难度,其等高线图谱具有指纹图谱特征,可完善我国中药材指纹图谱库信息,并为多组分的中药材鉴定提供参考依据。

肌红蛋白的同步荧光光谱

首次对肌红蛋白的同步荧光光谱进行了研究，并对肌红蛋白的荧光峰予以归属。当 为８０ ｎｍ时，３３５ｎｍ处的荧光峰来自肌红蛋白分子中色氨酸残基； 为２０ｎｍ时，３０８ｎｍ处的荧光峰主要为酪 氨酸残基的贡献，很小一部分是由色氨酸残基贡献的； 为４０ｎｍ时，分别在３２２和５９６ｎｍ处观察到两 个荧光峰，３２２ｎｍ的荧光峰为酪氨酸和色氨酸残基的共同贡献，５９６ｎｍ的荧光峰则归属为肌红蛋白分子 中血红素的贡献。

煎炸食用油质量变化的同步荧光光谱研究

利用同步扫描荧光光谱法,并结合红外吸收光谱法对经过高温煎炸的几种食用油进行了分析和研究.实验发现,与新油相比煎炸后的食用油在370～380 nm附近的荧光峰消失,表明一些营养物质（如维生素E）的挥发或分解;而461 nm和479 nm附近出现的新荧光峰,和红外光谱区1745 cm附近的红外吸收增加表明油样中含有羰基C＝O基团的物质的增加.从而表明荧光光谱方法可以用来对煎炸食用油进行检测.

基于同步-导数荧光光谱法的多组分农药残留测定的研究

多组分农药残留物的荧光检测中。由于组分间结构与化学性质相似，导致荧光光谱相互重叠，常规荧光光谱法难以同时进行测量。利用同步一导数荧光光谱法对西维因与克百威这2种常用农药的荧光光谱进行了研究，并试验了pH值对两者荧光特性的影响。在pH为7．8的条件下，选择Δλ=60nm，在250～450nm的波长范围内对两者混合溶液进行了同步荧光光谱扫描，并做一阶导数处理。实验结果表明，两者的同步导数荧光光谱完全得到了分离，消除了彼此间的干扰，能够对两者的混合溶液进行同时测定。西维因与克百威的线性范围分别为0．013～1．156μg·ml^-1与0．025～1．042μg·mL^-1，检出限分别为0．013μg·mL^-1与0．025μg·mL^-1，回收率分别为98％～104％与96％～103％；相对标准偏差均低于2．25％。

导数同步荧光光谱法同时测定食品中的合成色素

建立了测定食品中胭脂红和日落黄的一阶导数同步荧光光谱法。研究了胭脂红和日落黄在不同pH值溶液中的同步荧光光谱特征，确定了同步荧光光谱的最佳波长差。当Δλ＝130 nm时，胭脂红和日落黄导数同步荧光光谱的零交点位于313.6和302.8 nm ，可分别测定日落黄和胭脂红的含量。胭脂红在0.1～4.0 mg·L -1、日落黄在0.1～2.0mg·L -1范围内浓度与导数同步荧光值呈线性，相关系数（R2）为0.9992和0.9966；检出限为0.041和0.019 mg· L -1；相对标准偏差（RSD ）为4.8％和4.6％。回收率在91.0％～110％之间。测定结果与导数-分光光度法的结果相一致，具有简便、快捷等特点，能够同时测定食品中胭脂红和日落黄的含量。

同步荧光光谱法研究丹参素-牛血清白蛋白体系的荧光增强效应

采用紫外光谱法和同步荧光光谱法研究了丹参素与牛血清白蛋白的结合特性。体系的紫外光谱显示,丹参素与牛血清白蛋白(BSA)之间发生了相互作用并生成新的复合物,同步荧光光谱则表明,丹参素对BSA存在荧光增强效应。随着丹参素浓度的增加,Δλ=15 nm时体系荧光强度明显增强,最大发射波长为285 nm,且不随浓度增加而发生变化。Δλ=60 nm时发射光谱出现蓝移,体系荧光强度无明显增强,说明丹参素的加入改变了BSA酪氨酸残基附近的微环境,BSA腔内疏水环境的极性增大,肽链的伸展程度可能有所增加。该文首次以体系的同步荧光光谱为源数据对小分子药物与血清白蛋白的结合参数进行计算。求得25、35、45℃时丹参素与BSA体系的结合常数分别为1.43×106、1.25×106、5.00×105 L/mol;热力学参数ΔH=-10.28 kJ/mol,ΔS>0,表明丹参素与BSA之间的相互作用主要是静电作用力。

同步荧光光谱分析法在海面溢油鉴别中的应用研究

为了实现海面溢油快速筛选和鉴别,文章提出了应用同步荧光光谱技术结合系统聚类分析方法鉴别海面溢油的方法,并应用于不同原油样品及风化油样的分析。结果表明,选择波长差为25nm,采用300～500nm范围内数据进行聚类分析,可以将原油样品和风化样品完全区分开,不同海区、不同采集时间的原油样品可大致分开。作为溢油鉴别的一种辅助方法,同步荧光光谱分析法能够对可疑油源及溢油样品实现初步筛选。

基于主成分和支持向量机浓度参量同步荧光光谱油种鉴别

基于浓度参量同步荧光光谱技术,对不同溢油类型不同油源原油样品集、引入外扰相似油源样品集进行光谱数据采集,获取其浓度同步荧光光谱矩阵Concentration-Synchronous-Matrix-Fluorescence(CSMF),利用主成分分析方法对两套不同层次的原油相关样品集进行了多类分类识别。结果表明:主成分载荷图可以很好地反映各个原油相关样品在油源上的相似程度,结合支持向量机可以实现不同溢油类型及不同油源原油的准确分类,对于引入风化和海水外扰相似油源溢油样品集,两类分类区分的结果远远高于多类分类识别的结果。通过详细的主成分分析讨论,为溢油油种鉴别提供了一种利用多类分类识别,逐步缩减嫌疑样本数量,最后通过两两分类实现溢油样品准确识别的新思路。

六味地黄丸三维同步荧光光谱特性的研究

应用英国Edinburgh公司FLS920P荧光光谱仪,实验测定了六味地黄丸组分中熟地黄、山茱萸、山药、泽泻、茯苓、牡丹皮等六味中药的三维同步荧光光谱,并提取荧光特征参数,发现六味中药均为荧光物质,谱图线形各不相同,具有指纹特性,且与药理相吻合。进一步,实验测定六味地黄丸的标准水煎剂及非标准水煎剂的三维同步荧光光谱,发现两者差异明显,可用于区分不同组方的中成药水煎剂。实验与理论均表明:将三维荧光光谱分析方法与同步荧光光谱分析方法相结合,可以进一步提高荧光光谱技术的灵敏度和选择性,在多组分复杂混合物的荧光光谱分析中有明显的优势。因此,本文的工作为建立完整信息中药材指纹图谱提供了一种方便快捷可靠的方法,也可为中成药的品质鉴别和成分分析提供帮助。

应用同步荧光光谱和支持向量机快速鉴别油茶籽油真伪

为快速鉴别油茶籽油真伪,采用同步荧光光谱和支持向量机建立油茶籽油真伪鉴别模型。结果表明,原始同步荧光光谱通过标准归一化(SNV)预处理,经过主成分分析提取5个主成分,选用径向基函数(RBF)作为核函数,采用经网格搜索和交叉验证优化得到的两个建模参数惩罚因子C=0.5和核参数γ=0.0313,建立的模型最佳。该模型对训练集和预测集的判别率均可达到100%。说明采用同步荧光光谱结合支持向量机可以快速、准确地鉴别油茶籽油真伪。

等能量同步荧光光谱测定多环芳烃

本文以恒定能量差的同步荧光光谱对ＢａＰ、ＢｅＰ、ＡＮ、ＰＥ和ＰＹ五种组分的多环芳烃混合物进行分析研究，结果表明，选择合适的能量差，能同时定量分析出其中四种组分，特别是对致癌性强，而在常规荧光光谱中干扰严重的ＢａＰ不必预分离就直接测定有重要意义。该方法简单，快速，灵敏。本文还将此方法用于十七种ＰＡＨＳ的混合物，及大气样、底泥和柴油机尾气样的研究，获得良好的效果。

基于三维同步荧光光谱确定原油样品浓度的新方法

在对胜利油田原油样品进行不同浓度时的△λ为40nm的同步扫描荧光光谱的测量中，发现不同的浓度时的光谱不仅表现为峰高变化，峰位也有显著变化。综合整个光谱的峰高峰位等多因素，文章建立基于同步三维荧光光谱确定原油样品浓度的新方法，即采取二维三次卷积插值的方法获得连续的浓度三维荧光图谱，并与待测样品的同步光谱进行最小二乘法的谱线识别方法以确定其浓度，在10^-4～1．0g·L^-1浓度范围内误差小于3％。与传统的石油荧光录井中所采用的二维发射荧光方法相比，文章提出的确定原油样品含油量的光谱方法的适用测量范围和测量精度均有大幅度的提高，可望在石油录井中得到应用。

竹红菌甲素与肌红蛋白和血红蛋白相互作用的同步荧光光谱研究

利用同步荧光光谱方法研究了竹红菌甲素(HA)对肌红蛋白和血红蛋白构象的影响。结果表明,HA能够使肌红蛋白和血红蛋白的构象发生改变,导致蛋白质分子中色氨酸和酪氨酸残基所处微环境由原来的疏水环境不同程度地向亲水环境转变。

西维因和蝇毒磷的同步荧光光谱解析及应用研究

研究了西维因、蝇毒磷的荧光行为，发现在pH3．0的Britton-Robinson缓冲介质中，两种农药均能产生较强的的荧光，但光谱相互重叠，当以波长差△λ=60nm进行同步荧光扫描，它们的同步荧光光谱得到较好的分离，同步荧光峰（以激发波长表示）分别位于280和322nm，可同时分别对其进行定量测定。西维因和蝇毒磷的线性范围分别为0．016-0．384μg·mL^-1和0．016～0．320μg·mL^-1；检出限分别为0．015和0．010μg·mL^-1。混合样本分析无需分离，方法简单、快速，用于蔬菜、水果、大米和水样等测定，结果满意。

同步-导数荧光光谱法测定尿样中的痕量氧氟沙星

尿样中内源激素等物质发射强的荧光 ,严重干扰氧氟沙星的测定。经过同步和一阶导数处理 ,很好地分辨了尿样背景和氧氟沙星的荧光信号。据此提出了尿样中痕量氧氟沙星含量测定的同步 导数荧光光谱法。测定样品的线性范围为 :0 36～ 3 6 μg·mL-1,检测限 0 30 μg·mL-1,回收率 10 1%～ 10 3% ,相对标准偏差小于 2 5 %。

同步荧光光谱多点函数拟合确定原油样品浓度技术

目前油田使用的定量荧光录井中存在二维发射光谱单一峰值浓度的定量测量范围小、多次稀释增大了人为误差和浪费的问题。利用同步扫描荧光光谱技术,在10-4g/L至10g/L浓度范围内获取胜利油田原油样品在不同浓度下波长差为40nm的正己烷萃取液的同步光谱,发现不同的浓度下同步光谱不仅表现为峰高变化,峰位也有显著变化。选取了最具代表性的7个峰值,将光谱数据在非线性范围内进行多峰值的最小二乘法浓度响应函数拟合,多点同时定量,所得误差小于5%,重复率和准确率较高。

减压渣油组分中芳环数分布的同步荧光光谱研究

减压渣油组分的同步荧光光谱能够较好地反映出各极性和芳香度不同的组分的芳香环系大小。平均来说，减压渣油的芳香分中的芳香结构以２～４环为主，胶质中的芳香结构以３～５环为主。

导数－同步荧光光谱法同时测定三种B族维生素的研究

研究了维生素Ｂ_１的氧化产物（硫色素）、维生素Ｂ_２和Ｂ_６混合物体系的导数－同步荧光光谱，提出了混合物体系荧光光谱被分辨开的同时测定方法。该法可不经分离直接测定复合维生素片剂中维生素Ｂ_１、Ｂ_２及Ｂ_６，其线性范围均为０～１．０μｇ／ｍＬ，检出限分别为０．５、１．５及４．０ｎｇ／ｍＬ．

活体浮游植物同步荧光光谱特征分析研究

测量了东海五种常见浮游植物在3个温度(25,20,15℃)、3个光照(7000,4100,1100 Lx)下的不同生长期的同步扫描荧光光谱,对其进行了多项式平滑和归一化处理,考察了同种藻的光谱相似性,并运用主成分分析确立了其标准谱。分析结果表明,中肋骨条藻(Skeletonema costatuma,Sk)、等鞭金藻(Isochrysis galbana,Is)、岛国大扁藻(Platymonas helgolanidica,Pl)的特征光谱相似度高,塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)和裸甲藻(Gymnodiniumstein)的光谱相似度稍差。实验所用的硅藻中肋骨条藻与甲藻塔玛亚历山大藻、裸甲藻的标准光谱明显不同。