基于傅立叶变换红外光谱和化学计量技术的致病微生物鉴别系统研究
【摘要】：建立有效而快速的病原微生物的分类、鉴定及检测方法是保障食品卫生安全和人类健康的重要的技术手段。随着科技的进步和学科交叉发展,病原微生物的分类、鉴定及检测方法已不仅仅局限于传统的形态观察及生化鉴定方法,一些高效快速的方法相继被开发出来,如分子生物学方法、免疫方法、蛋白芯片方法、生物传感器技术等方法。
本论文利用傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)技术,以食品中常见致病微生物为研究对象,首先对FT-IR技术用于微生物分类鉴定的影响因素进行探讨；其次,采集各种致病微生物的FT-IR光谱,构建标准化致病微生物FT-IR光谱／导数谱数据库；最后,结合分级聚类分析(hierarchical cluster analysis, HCA)、主成分分析(principal component analysis, PCA)等化学计量学方法,建立用于分类、鉴定及检测病原微生物的FT-IR技术体系。取得了多项重要的研究结果：1.探讨了FT-IR技术用于微生物分类鉴定的影响因素,确定了微生物的样品制备条件。以大肠杆菌ATCC10536为研究对象,分别探讨了细菌培养时间、细菌浓度、细菌灭活等因素对FT-IR技术用于微生物分类鉴定的影响,在此基础上确定了用于进行FT-IR技术分析的微生物样品的培养与制备条件。
2.应用FT-IT技术结合化学计量学运算(PCA和HCA),在国内首次建立了病原细菌属内种水平上的光谱数据库和导谱数据库,包括沙门氏菌属5种菌的光谱数据库、李斯特氏菌属内3种菌的导数谱数据库、葡萄球菌属内2种菌的FT-IR光谱数据库、克雷伯氏菌属内2种菌的FT-IR光谱数据库。针对以上菌种建立了在细菌属内种水平上的FT-IR分类方法。
3.应用FT-IT技术结合化学计量学运算(PCA和HCA),在国内首次建立了副伤寒沙门氏菌内亚种水平的导数谱数据库及亚种水平上的微生物分类鉴定FT-IR方法。
4.应用FT-IT技术结合化学计量学运算(PCA和HCA),以不同来源的两株大肠杆菌44102和44103为研究对象,建立了FT-IR技术在不同株型(strains)上的分类鉴定方法。
5.应用FT-IT技术结合化学计量学运算(PCA和HCA),在国内首次建立了13种常见食源性致病菌的导谱数据库和微生物分类鉴定FT-IR方法。
本论文以FT-IR技术结合化学计量学运算方法为主要研究手段,建立的FT-IR技术体系,不仅为FT-IR技术用于微生物分类鉴定提供了重要的方法依据,也为一些致病菌的FT-IR检测提供了归类数据库,具有重要的推广应用价值。本项研究对食品中致病菌的快速有效检测,对于提高食品安全质量,促进国际贸易发展将具有重要的现实意义。
【关键词】：傅立叶变换红外光谱 化学计量学 主成分分析 分级聚类分析 食源性致病菌 【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：Q93-331
【目录】：
- 摘要10-12
- Abstract12-14
- 縮写符号14-15
- 第一章 绪论15-27
- 1.1 食源性致病菌及其污染现状16-18
- 1.2 食源性致病菌的检测方法概述18-21
- 1.3 傅立叶变换红外光谱技术结合化学计量学在食源性致病菌检测中的应用21-25
- 1.4 立题依据25-27
- 第二章 傅立叶变换红外光谱技术用于微生物分类鉴定及检测的影响因素27-41
- 2.1 材料与方法27-28
- 2.1.1 材料、试剂与仪器27-28
- 2.1.2 细菌培养28
- 2.1.3 光谱采集28
- 2.1.4 光谱处理及数据分析28
- 2.2 结果与分析28-37
- 2.2.1 不同浓度对FT-IR技术用于微生物分类鉴定及检测的影响28-31
- 2.2.2 不同培养时间对FT-IR技术用于微生物分类鉴定及检测的影响31-34
- 2.2.3 加热灭活对FT-IR技术用于微生物分类鉴定及检测的影响34-37
- 2.3 讨论与小结37-39
- 本章小结39-41
- 第三章 傅立叶变换红外光谱技术对微生物在种水平上的分类鉴定41-57
- 3.1 材料与方法41-43
- 3.1.1 材料、试剂与仪器41-42
- 3.1.2 样品制备42
- 3.1.3 光谱采集42
- 3.1.4 光谱处理及数据分析42-43
- 3.2 结果与分析43-54
- 3.2.1 细菌浓度43-44
- 3.2.2 FT-IR光谱或导数谱数据库的建立44-47
- 3.2.3 PCA和HCA分类结果47-54
- 3.3 讨论与小结54-56
- 本章小结56-57
- 第四章 傅立叶变换红外光谱技术对微生物在亚种水平上的分类鉴定57-64
- 4.1 材料与方法57-59
- 4.1.1 材料、试剂与仪器57-58
- 4.1.2 样品制备58
- 4.1.3 光谱采集58
- 4.1.4 光谱处理及数据分析58-59
- 4.2 结果与分析59-62
- 4.2.1 细菌浓度59
- 4.2.2 导数谱数据库的建立59-60
- 4.2.3 PCA和HCA分类结果60-62
- 4.3 讨论与小结62-63
- 本章小结63-64
- 第五章 傅立叶变换红外光谱技术对两株大肠杆菌的分类鉴定64-70
- 5.1 材料与方法64-65
- 5.1.1 材料、试剂与仪器64-65
- 5.1.2 样品制备65
- 5.1.3 光谱采集65
- 5.1.4 光谱处理及数据分析65
- 5.2 结果与分析65-68
- 5.2.1 细菌浓度65-66
- 5.2.2 光谱采集66
- 5.2.3 PCA和HCA分类结果66-68
- 5.3 讨论与小结68-69
- 本章小结69-70
- 第六章 傅立叶变换红外光谱技术对13种常见食源性致病菌的分类鉴定70-77
- 6.1 材料与方法70-72
- 6.1.1 材料、试剂与仪器70-71
- 6.1.2 样品制备71
- 6.1.3 光谱采集71
- 6.1.4 光谱处理及数据分析71-72
- 6.2 结果与分析72-74
- 6.2.1 细菌浓度72
- 6.2.2 导数谱数据库的建立72-73
- 6.2.3 PCA和HCA分类结果73-74
- 6.3 讨论与小结74-75
- 本章小结75-77
- 全文总结与展望77-79
- 参考文献79-85
- 致谢85-86
- 本论文完成期间取得的成果86-87
- 附件87
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