研究细菌的生长规律，快速获取细菌在生长过程中浓度、结构、化学组分等特征参数的变化，能够为环境评估、微生物研究等领域的细菌快速检测提供依据。采用紫外-可见光分光光度法测定水体常见大肠埃希氏菌（大肠杆菌）在生长过程中240~900 nm波段的透射光谱，基于Mie散射理论对测量得到的可见光波段的透射光谱进行解析，得到细菌的浓度和大小等信息；以核酸、发色团氨基酸吸收特性为基础，根据细菌紫外吸收光谱计算了细菌的核酸含量。结果表明：通过透射光谱反演出的参数能够反映细菌在生长过程中浓度、大小和化学组分的变化，这些变化表明大肠杆菌在适宜的生长条件下经历了不同的生长时期，符合细菌生长规律。多波长透射光谱技术可以对细菌在生长过程中进行动态跟踪检测，获得细胞形态学和化学组分信息，为研究细菌多参数测量提供了一种新方法。

搭建的水体细菌微生物多波长透射光谱快速测量实验系统, 实验获取了肺炎克雷伯菌、 金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在不同浓度下220～900 nm范围内的多波长透射光谱, 研究建立了三种细菌基于不同波长点及全光谱波段的浓度校准曲线, 计算了肺炎克雷伯菌、 金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限, 并与紫外-可见分光光度计测量分析结果进行了对比。 结果表明, 实验系统与紫外-可见分光光度计测量光谱线性相关系数在0.999 8以上, 具有非常好的一致性, 且30次光谱信号采集时间仅需15 s; 基于实验系统分析得到三种细菌在220, 258, 300, 350, 400, 450, 500和550 nm不同波长点以及全光谱波段的检测限结果均优于紫外-可见分光光度计, 且利用多波长透射光谱全光谱波段计算得到的细菌检测限均最低, 其中: 肺炎克雷伯菌、 金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限分别为1.60×104, 1.06×104和1.16×104 cells·mL-1。 研究结果为进一步发展水体细菌微生物的多波长透射光谱快速定量检测技术提供了基础数据。

为实现水体细菌微生物快速在线监测, 搭建了多波长透射光谱快速测量实验系统, 利用该系统分别测量了重铬酸钾标准溶液紫外波段及中性滤光片可见波段的透射光谱, 并与紫外-可见分光光度计测得的透射光谱进行对比分析, 验证了实验系统测量透射光谱的准确性; 以水体中常见的金黄色葡萄球菌作为研究对象, 利用搭建的实验系统获取金黄色葡萄球菌溶液在220～900 nm波段的前向小角度透射光谱, 进一步验证了实验系统测量细菌微生物透射光谱的准确性和快速性。 结果表明, 由实验系统和紫外-可见分光光度计测得的重铬酸钾标准溶液, 与中性滤光片紫外波段及可见波段透射光谱的线性拟合相关系数分别为0.999 7和0.999 5, 光密度误差分别在5.00%和4.58%以内, 说明两个系统测量光谱的一致性较好, 所搭建的实验系统测量标准样品紫外-可见透射光谱准确度较高; 对于金黄色葡萄球菌, 实验系统测得的透射光谱经过校正后, 与紫外-可见分光光度计测得的透射光谱线性拟合的相关系数为0.999 97, 两者相比的光密度误差在0.74%以内; 系统重复30次细菌光谱信号采集获得平均透射光谱单次测量时间为15 s, 说明该实验系统相对于紫外-可见分光光度计能够快速准确获取水体细菌微生物多波长透射光谱, 在保证测量结果准确的同时缩短了光谱测量时间, 为水体细菌微生物快速检测提供技术支持。