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基于拉曼光谱生物样品中乳糖的检测及其应用

李梅梅  
【摘要】:乳糖是广泛存在的天然双糖,在微生物培养中经常使用,其含量影响着微生物的生长及代谢,此外乳糖在诸多领域中也应用广泛。因此,生物样品中乳糖含量的快速测定意义重大。目前,快速检测的方法很多,其中拉曼光谱检测具有简单、快速、实时等许多优点。本论文通过对乳糖拉曼特征峰的寻找,以结晶紫为内标物实现生物样品中基于拉曼光谱的乳糖的快速检测。同时,论文也探讨了基于表面增强拉曼光谱(SERS)的高灵敏度乳糖检测的方法:包括制备出形态均一、稳定性好的银纳米溶胶,寻找适用于乳糖测定的SERS活性分子探针。本实验首先开发了内标校准的常规拉曼光谱法测定乳糖的含量,该方法实现了生物样品中利用普通拉曼光谱快速、特异地检测乳糖:即在排除了其他糖类、氮源、维生素和无机盐的干扰的基础上,利用乳糖拉曼光谱中特征峰(1085 cm-1),以内标结晶紫的特征峰(1173 cm-1)计算相对强度,直接快速测定溶液中的乳糖含量。该方法:乳糖线性范围为0.028~0.1 mol/L,检出限为0.019 mol/L,相对标准偏差(RSD)不大于3.38%,向溶液中添加0.05 g乳糖测得回收率为89.64~109.82%。利用该方法测定实际样品,结果表明:测得培养基实际样品中乳糖的含量为1.01%,回收率在89.81~104.53%,RSD为1.92%;牛奶样品中乳糖的含量为4.70%,回收率在90.59~110.00%,RSD为2.89%。其次,论文也探讨了基于表面增强拉曼光谱(SERS)的高灵敏度检测乳糖的方法。首先采用柠檬酸三钠作为还原剂制备银纳米溶胶,通过透射电子显微镜和粒度分布仪可知,制备出的银纳米溶胶粒度分布均匀、浓度较高、形状较为规则,平均粒径在50 nm左右,且该基质具有较高的增强效应。通过紫外可见光谱对反应温度和还原时间条件研究可知,银纳米溶胶制备的最佳还原温度为140℃,最佳的还原时间为15分钟。其次,选择了苯甲酸、苯硼酸、对苯二酚和水杨酸四个含苯环芳香烃的化合物作为潜在的乳糖检测的SERS探针分子,在深入分析各自SERS光谱的基础上,探讨了这4种化合物作为乳糖检测SERS探针的可能性。该部分的研究为开发生物样品中乳糖含量快速、低廉和在线的高灵敏检测方法提供新的思路。


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