红外光谱在微藻领域的应用研究进展

摘要：

微藻富含类胡萝卜素、维生素、蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种人体和动物所必需的营养成分,同时在水生态系统的维持和保护中也扮演着重要的角色,因此开展微藻生物学的研究具有十分重要的实际应用价值.传统的微藻成分的检测分析需要经过微藻细胞研磨破碎、有机溶剂分离提取、液(气)相检测等一系列的繁琐的操作步骤,有费时、需要高昂的仪器设备、操作过程复杂等缺点,因此需要发展更加快速高效的微藻细胞组分检测分析技术.红外光谱作为一种高效的物质检测和分析手段可以实现对微藻样品中的蛋白、脂类、核酸、多糖、叶绿素、类胡萝卜素等多种成分同时分析,具有简单、快速和无损检测等优势,特别是结合显微镜技术的红外光谱成像可以在微空间尺度上研究单一细胞或组织中各组分的变化.近年来,尤其是随着同步辐射技术的迅速发展,为红外光谱仪器提供质量更好、能量更高的同步辐射光源,使得红外光谱显微光谱及成像检测技术具有更高的灵敏度和空间分辨率,实现了能够在细胞和亚细胞尺度上对个体进行高空间分辨的原位观测,这在一定程度上解决了许多常规的检测分析技术不能同时兼顾高通量测量和高空间分辨率观察之间的矛盾.首先介绍了红外光谱技术的原理及其特点并分析了显微红外光谱及成像技术在生物样品检测中的独特优势,特别介绍红外光谱结合化学计量学的分析方法在生物学研究领域的应用.接下来综述了此项技术在分类鉴定、生长代谢监测、育种、水环境、食品医药等与微藻相关领域国内外的应用研究进展.比如,结合化学计量学方法红外光谱能够进行微藻的快速鉴定、判别和分类.利用红外光谱多组分快速检测的优势,可以实现微藻生长代谢的研究.基于红外光谱无损、高效检测的特点,可以实现油脂、β-胡萝卜素、虾青素等高产藻株的快速筛选.另外,微藻还可以有效地吸附废水中的重金属和有机活性染料,利用红外光谱可以对其吸附和降解环境污染物的机理进行研究.红外光谱还能够快速高效地实现微藻成分的分析和鉴定,因而可以用于微藻食品药品质量的检测和真伪的鉴定.然而,红外光谱在微藻的研究和应用方面还处于发展阶段,尚存在着一定的缺点和不足,对此进行了讨论和分析并提供了相应的解决方案.最后,对红外光谱在微藻的规模化养殖、高产藻株的筛选、微藻的生理、细胞器的结构和功能的研究等领域进行了展望.

关键词：红外光谱技术、中红外光谱、近红外光谱、显微光谱成像、同步辐射、微藻

所属期刊栏目：39

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目11475217,11775272,11635013

在线出版日期：2019-03-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：79-86