基本密度是评估木材制浆造纸性能的重要指标。 采用近红外光谱技术检测造纸木片基本密度, 实时掌握原料材性变化, 能够为制定和优化制浆生产工艺提供基础理论数据。 但在实际生产中, 原料来源的复杂性造成木片水分含量波动较大, 光谱中的水分干扰信息严重影响模型预测效果, 成为制约近红外技术实际应用的主要因素。 以杨木片为研究对象, 通过对木片失水过程的近红外光谱动态监测, 结合主成分分析明确光谱中水分吸收信息的特征响应, 揭示了木片水分中结合水和自由水的变化规律。 分别采用不同水分条件下的木片光谱建立偏最小二乘回归(PLS)模型预测木片基本密度, 通过对比分析模型预测性能, 探究木片水分变化对近红外预测木片密度的影响, 并采用外部参数正交化算法(EPO)消除光谱中水分的干扰, 提高模型对水分变化的抗干扰能力。 研究结果表明, 基于饱水木片光谱的模型具有最好的预测精度, 模型的建立主要依靠近红外光谱对木片纤维结构特征信息的获取。 而光谱中大量的水分吸收信息对建模是冗余无用的, 并且会导致模型对样品水分高度敏感, 当测试集水分含量变化时, 模型预测出现严重偏差。 通过EPO算法对木片失水过程动态光谱的解析, 提取水分校正因子, 能够有效消除水分变化引起的光谱差异。 基于水分校正的基本密度预测模型对不同水分条件下的测试集均表现出稳定的预测性能, 均方根误差、 决定系数和预测相对标准偏差分别为12.23 kg·m-3、 0.883 4和2.93。 该研究将EPO算法引入对木材材性的近红外光谱分析, 构建了抗水分干扰的稳健型基本密度预测模型, 较好地解决了水分含量波动对原料材性快速检测的影响, 为近红外光谱技术在制浆造纸领域的推广应用提供了依据。

稀酸预处理可打破木质纤维原料天然抗降解屏障, 提高后续酶解和发酵效率, 从而使其更高效地转化为生物燃料, 然而在亚细胞水平上纤维细胞壁的解构机理仍有待深入研究。 采用共聚焦显微拉曼光谱技术与主成分聚类分析法结合, 研究了稀酸预处理前后马尾松细胞壁区域化学变化特点。 结果表明, 累计贡献率高达94.61%的第一与第二主成分空间中光谱样本散点呈现规律性分布; 聚类分析可准确提取细胞壁不同形态区域平均拉曼光谱。 结合拉曼成像分析发现, 细胞角隅木质化程度高, 含有较多木质素, 次生壁木质化程度低, 含有较多碳水化合物。 稀酸预处理导致马尾松细胞壁发生了不均一解构, 其致密空间结构被破坏, 次生壁中碳水化合物典型特征峰2 890 cm-1处信号强度降低了26.9%, 表明碳水化合物从该区域大量脱除; 碳水化合物在复合胞间层少量脱除, 而细胞角隅则出现了其轻微富集。 木素在稀酸预处理后发生了重新分布, 细胞角隅区拉曼信号显著增强。 碳水化合物(主要为半纤维素)的溶出及木质素的重新分布削弱了生物质原料的抗降解性, 有利于后续酶解糖化。 该研究不仅提供了一种快速、 高效的纤维细胞壁区域化学分析方法, 还为林木生物质高值转化的研究奠定了重要的理论基础。

共聚焦拉曼显微光谱技术可有效用于木质纤维生物质细胞壁的区域化学研究。 利用该技术探索稀酸预处理过程中奇岗纤维细胞壁木质素和羟基肉桂酸的区域化学变化规律。 研究发现预处理前木质素在细胞壁各区域的浓度不同, 木质素浓度较高的区域羟基肉桂酸的浓度也较高。 稀酸预处理后1 600 cm-1(木质素)和1 170 cm-1(羟基肉桂酸)的峰值强度降低, 表明二者被部分溶出, 且溶出率为次生壁>复合胞间层>角隅胞间层。 预处理过程中次生壁和复合胞间层的特征峰强度比值(I1 170/I1 600)呈现上升趋势, 表明在这两个形态区域中木质素比羟基肉桂酸更易溶出; 而在角隅胞间层没有明显变化, 表明该形态区域对二者的溶出没有倾向性。 通过本研究可以更加深入了解稀酸预处理中化学组分在亚细胞水平的变化规律, 同时也进一步拓展了拉曼光谱技术在植物细胞壁研究领域的应用。

木质纤维生物质资源的开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题, 为了提高木质纤维的利用效率、 降低开发成本, 人们亟需掌握木质细胞壁抗降解机理, 深入了解细胞壁复杂的化学组成和分子结构。 红外显微光谱作为一种可进行微区分析和无损检测的新技术, 具有检测速度快、 灵敏度高、 制样简单等优点, 已经被广泛运用在生物质原料及生物质预处理过程分子结构变化等的研究中。 它能够快速准确地提供木质纤维细胞的化学组成和分子结构等信息, 可用于植物细胞壁的区域化学研究。 本文在简述红外显微光谱技术原理及具体实验方法的基础上, 综述了红外显微光谱技术在探究木质纤维细胞壁化学组成及结构方面的应用进展, 对细胞壁主要组分的原位分布、 经预处理后组成的变化以及分子排列方向三个方面进行了总结。 并对其在木质纤维细胞壁研究的应用前景进行了展望: 提高显微镜的放大倍数、 提高化学成像图的空间分辨率、 与其他检测手段和仪器联合使用等。 以期为木质纤维细胞壁的组分研究提供新手段。

人类巨细胞病毒(Human cytomegalovirus, HCMV)是一种机会性感染疱疹病毒, 在人群中感染比较常见, 但在免疫缺陷个体与新生儿中可引起严重的疾病。HCMV Pp65是HCMV活动感染的主要标志, 也是临床检验检测HCMV感染的重要靶标。为研发抗HCMV Pp65蛋白单克隆抗体作为临床免疫检测HCMV感染的关键原料, 本研究采用重组表达的HCMV Pp65蛋白免疫BALB/c小鼠, 将免疫小鼠淋巴结细胞与sp2/0细胞融合, 采用间接ELISA法筛选阳性克隆与效价测定, 再用Western blotting 进行抗体特异性鉴定, 最后用免疫捕获PCR和免疫荧光法评价其应用前景。最终获得了1株能稳定分泌高效价的抗HCMV Pp65单克隆抗体的杂交瘤细胞株, 命名为8D6。Western blotting及间接ELISA检测其效价分别达1∶4 000 和1∶105; 细胞免疫荧光与免疫捕获PCR实验结果说明, 该杂交瘤细胞株分泌的单克隆抗体具有良好的亲和力和特异性, 具有作为外周血细胞免疫荧光细胞化学和免疫捕获PCR检测HCMV临床感染的关键原料, 也可作为双抗体夹心法检测HCMV临床感染的关键原料, 为建立HCMV感染快速灵敏的临床诊断试剂打下了重要的基础。

芦竹作为一种多年生的能源植物, 具有广阔的开发利用前景。以傅里叶变换拉曼光谱技术对苯醇抽提前后芦竹原料、 磨木木质素以及不同碱处理时间获得的碱木质素进行了无损分析。研究结果表明, 原料中苯醇抽出物的存在会降低芦竹拉曼特征峰的强度, 但不产生新的拉曼特征峰。芦竹磨木木质素的拉曼光谱图表明芦竹木质素为SGH型木质素。相比于木材磨木木质素, 芦竹磨木木质素在1 173 cm-1处的特征峰更强。通过对羟基肉桂酸标准物的拉曼光谱分析, 进一步证实了该特征峰可能由草类原料中的羟基肉桂酸引起。此外, 碱木质素拉曼光谱分析结果表明, 碱处理40 min获得的木质素中羟基肉桂酸特征峰最强, 松柏醛/芥子醛特征峰最弱, 而松柏醇/芥子醇的特征峰几乎消失。可见, 该碱木质素中酚酸含量最高, 潜在的抗氧化性最好, 利用价值最高。二维异核单量子碳氢相关谱进一步验证了所得结果, 证实了傅里叶变换拉曼光谱技术可作为一种安全、 快速、 准确、 无损的分析手段鉴定木质素结构。

在能源紧缺和环境恶化的双重压力下, 农林生物质替代化石资源生产生物燃料、 化学品及生物基材料的研究和开发, 已成为国内外众多学者关注的热点。 全面了解农林生物质原料的化学组成及其结构特性是高效利用农林生物质的基础。 作为一种无损的检测技术, 现代拉曼光谱能够在原位状态下提供植物细胞壁区域化学和主要组分结构特性信息。 本文简述了拉曼光谱成像技术原理, 概括了拉曼光谱在植物细胞壁主要组分的结构分析、 纤维素和木质素的微区分布及其分子排列等方面的研究进展, 以促进该技术在植物细胞壁研究中的应用。

为获得分泌抗人β-actin蛋白单克隆抗体(McAb)的杂交瘤细胞, 通过在大肠杆菌中原核表达人β-actin蛋白, 以纯化的人β-actin蛋白作为抗原免疫BALB/c小鼠。经过细胞的融合及筛选获得1株能稳定分泌抗人β-actin蛋白McAb的杂交瘤细胞, 命名为2B4。采用间接ELISA和Western blot方法对McAb的特异性、稳定性和适用范围进行鉴定。结果显示: 蛋白的相对分子质量为43 kDa, 可溶于8 mol/L尿素; 杂交瘤细胞上清的抗体效价为1×105, 腹水的抗体效价为1×107; 间接ELISA结果表明, 杂交瘤细胞在体外传20代或液氮冻存3个月后, 分泌的抗体效价不变; 37 ℃保存24 h后, 抗体的效价开始下降。Western blot结果显示, 单克隆抗体识别人、鼠、兔和鱼的β-actin蛋白, 与其发生特异性反应。2B4分泌的单克隆抗体可以广泛的应用于细胞生物学和免疫学试验, 具有良好的应用价值。

动物胃肠道中普遍存在大量共生微生物群, 对于它们的研究一直受制于纯培养技术。随着分子生物学的快速发展及其在微生物学及生态学上的应用, 针对未培养微生物研究的一门新型学科——宏基因组技术应运而生并迅速发展。通过提取胃肠道粘膜表面以及内容物中微生物DNA, 构建总DNA文库的方法, 利用基因组学的研究策略, 来研究胃肠道中微生物遗传组成及群落功能。宏基因组技术在胃肠道微生物研究中广泛的应用, 对于医学、生态学、生物能源利用等领域的研究具有重大的价值。

显微激光拉曼光谱技术可以实现纤维素与木素在木材细胞壁中原位状态分布规律的观察研究。 首先采用透射电子显微镜（TEM）研究了结香细胞壁的超微结构。 进而采用显微激光拉曼光谱技术对细胞壁各层中纤维素与木素分布特点进行了原位分析测定， 拉曼图像及光谱分析结果表明， 纤维素与木素在细胞壁各形态区分布不均一， 纤维素的分布情况与木素相反。