1 广西科学院生物物理实验室, 广西 南宁 530007
2 广西大学行健文理学院, 广西 南宁 530004
3 广西职业技术学院食品与生物技术系, 广西 南宁 530226
4 美国东卡罗来那大学物理系, 北卡罗来那州格林维尔 NC27858
应用拉曼光谱学结合奇异值分解方法在单细胞尺度上对杀虫贪铜菌(C. necator) H16 菌株在不同的氮源下合成聚β-羟基丁酸(PHB)的代谢动态进行分析。结果显示，硫酸铵是PHB 发酵的理想氮源，对应PHB 发酵速度、效率和产量在测试氮源中表现最好。奇异值分解结果显示，源自RNA、DNA、蛋白质和PHB 的拉曼峰是发酵的主要特征，随着发酵进程的延伸，菌体细胞差异、产物含量差别逐渐增大。分析PHB 产物快速合成过程，可见表征核酸、蛋白质和PHB 的782、1574、1660、1732 cm-1 等峰的强度变化活跃；不同氮源下，782 cm-1 峰与1660 cm-1 峰的强度呈正相关，而1660 cm-1 峰与1732 cm-1 峰的强度呈负相关。因此，不同氮源可能影响细胞的RNA 代谢和蛋白质代谢，从而间接影响PHB 的合成。拉曼光谱结合数据挖掘技术可以分析微生物发酵过程中的代谢信息，从分子光谱的角度为寻找最佳的发酵条件提供新的信息。
生物光学 拉曼光谱 奇异值分解 氮源 聚β-羟基丁酸 单细胞分析
1 广西科学院 生物物理实验室，南宁 530007
2 广西大学 行健文理学院，南宁 530004
应用喇曼光谱和单细胞分析技术监测非发酵底物形成的不同高渗透压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酵母细胞乙醇耐受的分子机制.结果显示，渗透压的升高明显延缓酵母细胞的生长、底物消耗和产物生成，但在2.0 mol/L山梨醇下乙醇的最终产量高于对照组.主成分分析显示，不同渗透压主要影响酵母细胞光谱的1 300～1 306和1 443 cm－1等源自脂类物质的喇曼峰，说明渗透压影响了胞内脂类物质的合成.主特征峰强度的动态变化显示，高渗透压会显著影响782、1 301、1 602和1 657 cm－1峰所表征物质的合成时间和强度，进而影响细胞的代谢方向.结果表明耐高渗菌株能适应高渗环境，调整胞内组分含量，实现高产发酵.
喇曼光谱 渗透压 乙醇 酵母 单细胞分析 Raman spectroscopy Hyperosmosis Ethanol Yeast Singlecell analysis
1 广西师范大学物理科学与技术学院, 广西 桂林 541004
2 广西大学行健文理学院, 广西 南宁 530004
3 广西科学院生物物理实验室, 广西 南宁 530007
4 河北省科学院生物研究所, 河北 石家庄 050051
应用激光镊子拉曼光谱实时监测杀虫贪铜菌(Cupriavidus necator) H16菌株在特定氮源、不同果糖浓度下生物塑料聚β-羟基丁酸(PHB)的合成过程及其生化动态，以期获知碳源浓度对PHB 合成的影响机制。结果显示：1) 2.0%果糖浓度(质量分数)下的PHB 产量获得最佳发酵效果；2) 发酵启动及发酵前期胞内物质的合成速度基本相同，但果糖浓度影响对数生长期的长短；3) 782、1574、1656和1732 cm-1等峰信号强度变化动态显示，高碳源浓度下核酸物质的拉曼信号长时间维持在较高的水平，这可能是影响细胞合成PHB 的重要因素；4) 单个细胞在1732 cm-1峰处的平均强度与发酵液PHB 总含量线性相关，可用于定量监测发酵过程中PHB 总量动态。发现了C. necator H16 菌株在不同碳源浓度下PHB 合成代谢过程中胞内主要生物大分子的变化动态，为PHB 发酵提供全新的光谱学信息，也为基于单细胞拉曼光谱快速分选高产优良菌株提供实验依据。
光谱学 拉曼光谱 单细胞分析 聚β-羟基丁酸
1 广西师范大学物理科学与技术学院, 广西 桂林541004
2 广西科学院生物物理实验室, 广西 南宁530007
基线漂移是目前光谱仪收集拉曼光谱时难以避免的现象, 基线校正是光谱数据处理中一个不可或缺的重要步骤。 针对传统的基于多项式拟合的基线校正方法存在的不足, 本工作采用线性拟合的方法分段拟合背景基线, 与计算机相结合, 实现快速、 准确、 自动的基线校正; 经聚苯乙烯小球、 红细胞和酿酒酵母等多批次拉曼光谱数据处理的验证, 表明该改进方法可以有效地对拉曼光谱进行基线校正, 为进一步分析光谱数据提供更准确的信息, 是一种可行的基线校正方法。
拉曼光谱 基线校正 线性拟合 Raman spectroscopy Baseline correction Linear fitting
1 广西科学院 生物物理实验室， 广西 南宁 530007
2 广西师范大学物理科学与技术学院， 广西 桂林 541004
3 广西大学生命科学与技术学院， 广西 南宁 530004
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15 h，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；1440 cm-1和1600 cm-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。
光谱学 乙醇发酵 拉曼光谱 pH值 单细胞分析
1 广西师范大学 物理科学与技术学院，广西 桂林 541004
2 广西科学院 生物物理实验室，南宁 530003
3 广西肿瘤防治研究所,南宁 530021
血糖检测一般采用酶化和生化方法，但这些方法都是有损破坏性的检测方法.本文利用喇曼光谱技术来检测血糖浓度，并且建一种新的数据分析方法来分析血糖的含量，以探索一种无损、快速的血糖检测方法.以小白鼠为实验模型，麻醉的小白鼠在注射葡萄糖后半个小时开始抽取小鼠尾巴处的血液进行喇曼光谱的获取，此后每间隔15 min对小鼠尾巴进行抽血并获取血液的喇曼光谱，在每次测量小鼠血液喇曼光谱的同时用血糖仪来监测血糖浓度的变化情况以用来做参比.1 125 cm－1是葡萄糖的喇曼特征峰，血液中的葡萄糖称为血糖，因此我们把血液光谱中的1 125 cm－1作为血糖峰，1 549 cm－1为血红蛋白的喇曼特征峰，人体中的血红蛋白是稳定的，所以本文以血红蛋白的峰1 549 cm－1作为内标来研究血液喇曼光谱中血糖峰的强度.结果表明1 125 cm－1/1 549 cm－1的变化可以很好地与血糖变化相对应，并且具有良好的线性关系.利用喇曼光谱技术可以无损地对血糖进行半定量分析.
喇曼光谱 血糖 无损 Raman spectroscopy Blood glucose Noninvasive
