珈白丽珍珠属于近年来研发出的三角帆蚌外套膜位淡水有核珍珠。本文以该类珍珠为研究对象,辅以类胡萝卜标样(β-胡萝卜素和虾青素)为参照物,采用激光拉曼光谱仪及显微红外光谱仪重点针对该类珍珠的致色机理进行研究,旨在为该类珍珠的品质评价和养殖技术提供科学的理论依据。研究结果表明:对于淡水彩色有核珍珠的珍珠层,由类胡萝卜素结合蛋白的ν₁(C=C)和ν₂(C—C)伸缩振动引起的拉曼较强锐峰分别出现在1509 cm ^-1和1126 cm ^-1附近,1017 cm ^-1处的拉曼弱峰与CH₃的平面摆动振动(ν₃)有关,在2100~3800 cm ^-1拉曼位移范围内出现的强弱不等的5组拉曼峰是由ν₁、ν₂、ν₃的倍频和组合频振动引起的。类胡萝卜素分子中共轭双键的数量及其结合蛋白复合体与淡水有核珍珠颜色之间存在一定的关系,是导致该类有核珍珠颜色多样性的缘由之一。

为提高甜樱桃果实的品质和产量, 中国南方地区普遍采用了避雨栽培甜樱桃果树来避免其坐果率低、 落果以及果实畸形等问题, 但同时也导致了其光合作用受到影响。 植物或藻类中的叶绿素和类胡萝卜素等光合色素在光收集和介导对各种内源性刺激的应激反应中起着不可替代的作用。 为便捷快速检测果树光合作用中叶片的光合色素变化, 采用拉曼光谱（Raman spectra）和傅里叶红外光谱（FTIR）对避雨和露地栽培的甜樱桃叶片进行了研究。 经测定和分析甜樱桃叶片200~3 500 cm-1范围的Raman光谱, 对400~800, 800~1 250和1 250~1 650 cm-1三个波数段特征峰值的标定和指认, 结果表明: 甜樱桃叶片对拉曼散射较敏感区主要在500~1 700 cm-1波段内。 960~1 800 cm-1范围类胡萝卜素（番茄红素、 β-胡萝卜素和叶黄素）的Raman光谱包含4条主要峰, 分别为1 526, 1 157, 1 005和960 cm-1; 露地栽培的甜樱桃叶片Raman强度明显低于避雨栽培。 1 157和1 526 cm-1同样还是叶绿素的Raman光谱特征峰, 总体分析表明露地比避雨栽培甜樱桃叶片中的光合色素含量更低。 1 157, 1 520和1 526 cm-1特征谱线对应C—C单键和CC双键的对称伸缩振动, 其相对强度可以作为甜樱桃叶片内叶绿素、 类胡萝卜素等光合色素以及纤维素含量的判断依据。 FTIR表征叶绿素的振动峰位振动强度弱, 振动耦合复杂, 难以指认。 通过对甜樱桃叶片化学组分FTIR光谱图进行二阶导数求导处理凸显了峰的位置, 提高了图谱的分辨率。 峰位在1 437和1 551 cm-1的β-胡萝卜素的特征峰明显, 露地栽培相比避雨栽培甜樱桃叶片这两个特征峰的吸光度偏小, 表明露地栽培甜樱桃叶片中的β-胡萝卜素含量比避雨栽培要少。 该研究为不同栽培模式下植物叶片光合色素的光谱学研究提供了参考。Raman and FTIR

基于2016—2018年渤海、黄海和东海7个航次中采集的实测遥感反射率和浮游植物色素浓度数据,利用静止海洋水色成像仪(GOCI)遥感反射率产品建立中国近海水体中总叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素c、光保护类胡萝卜素和光合有效类胡萝卜素浓度的反演模型,并进一步得到2014—2018年渤海、黄海和东海各色素浓度分布图。研究结果显示:采用遥感反射率波段组合建立的反演模型可实现色素浓度的定量反演,建立的模型反演精度较高(R2>0.72)。由卫星反演结果可以看出,浮游植物色素浓度整体呈由近岸向离岸水域递减的趋势,并存在显著的季节变化特征。本文建立的浮游植物色素浓度反演模型,可为深入认识我国近海水体浮游植物种群结构及时空变化规律提供方法支撑。

叶片中类胡萝卜素是植被环境胁迫、 光合能力和植被发育阶段的指示器。 基于叶片的原位拉曼光谱响应特性对龙井43叶片的类胡萝卜素含量进行了研究, 建立了两者之间的定量模型。 本文共对315个龙井43叶片样本进行了拉曼光谱采集和分光光度检测。 为排除检测过程中受噪声、 基线漂移等因素的干扰, 运用和比较了五种光谱数据预处理方法提取原始拉曼光谱中与茶叶中类胡萝卜素含量有关的有效信息。 基于预处理后的数据建立了偏最小二乘（PLS）回归模型, 拉曼光谱与类胡萝卜素含量的建模集和预测集的相关系数（r）分别为0.817和0.786。 为进一步研究类胡萝卜素的拉曼光谱响应机理, 本文采用连续投影算法（SPA）优选了17个拉曼特征波数建立相应的特征波数模型, 模型的建模集和预测集的相关系数（r）分别为0.808和0.777。 根据已建立的模型, 探究了茶树四个不同叶位的叶片类胡萝卜素含量的变化。 发现茶树叶片随着叶龄的增加, 类胡萝卜素浓度呈先增后减的趋势。 以第2位叶的类胡萝卜素含量最高。 进一步验证了模型的可行性以及探索了将该模型应用于茶树叶片树龄和叶位探测的可能性。 采用拉曼光谱技术可以实现茶树叶片中类胡萝卜素含量的原位、 无损、 定量检测。

运用高光谱技术进行植物叶片探测具有快速、 无损、 高精度等特点, 在叶片色素等生化成分含量估算方面应用前景广阔。 类胡萝卜素作为叶片中重要光合色素之一, 因其在可见光区域与叶绿素的光谱吸收特征存在重叠, 且其含量远低于叶绿素, 导致利用光谱信息估算叶片类胡萝卜素含量存在困难, 国内外少有针对类胡萝卜素含量的植被指数。 利用高光谱数据光谱信息丰富的特点, 提出一种以波段组合遍历与相关分析为基础, 通过多指数协同来构建组合式的植被光谱指数的新方法。 在PROSPECT叶片辐射传输模型模拟出大量具有不同生化和生物物理特征的叶片光谱的基础上, 成功构建了一种在叶片水平下具有良好稳定性的类胡萝卜素含量估算新指数RVIDNDVI。 结果表明, 该方法构建的叶片类胡萝卜素光谱指数由两部分组成: 由532和405 nm构建的窄波段NDVI(与类胡萝卜素、 叶绿素均强相关)和由548和498 nm构建的窄波段NDVI(仅与叶绿素强相关)进行比值组合, 能较好消除叶绿素含量对指数的干扰; 通过减去对叶片结构高敏感的916 nm处反射率, 能消除叶肉结构参数的影响, 进一步提高指数的抗干扰能力。 该研究得到的指数RVIDNDVI仅对叶片类胡萝卜素具有高敏感性, 相关系数达到-0.94, 对其进行指数拟合的R2达到0.834 4。 经与模拟数据和实测数据的验证, 该指数有较好的估算效果。

结合薄层色谱、柱色谱、以及高效液相色谱对虾青素高产菌株—法夫酵母JMU-MVP14中的类胡萝卜素成分进行初步研究。研究结果表明, 硅胶柱层析和氧化镁柱层析相结合的方法对法夫酵母JMU-MVP14菌体中的类胡萝卜素成分有很好的分离效果。经过柱层析分离纯化后, 各组分中类胡萝卜素的种类单一, 有利于进一步通过各种波谱技术对其进行定性。此方法弥补了单纯依靠高效液相色谱(ODS柱)对法夫酵母JMU-MVP14菌体中类胡萝卜素分离效果不佳, 可供选择的商业化类胡萝卜素标准品少, 液相保留时间漂移等因素给法夫酵母JMU-MVP14菌体中类胡萝卜素定性带来的不足。

雨生红球藻是一种适于生产虾青素的单细胞绿藻, 虽然已有研究报道了藻细胞内类胡萝卜素的合成代谢途径, 但是对类胡萝卜素及虾青素的具体形成过程以及它们在显微尺度上的含量和分布变化还缺乏直接的观测数据和证据。本研究运用高空间分辨率的傅里叶变换红外光谱显微成像技术, 对不同时期的单一雨生红球藻细胞中的类胡萝卜素的空间分布和含量进行了观测, 根据红外光谱成像数据证实了β胡萝卜素为虾青素合成的前体, 并且分析和探讨了细胞中的脂质和蛋白质与虾青素合成及积累的关系。

采用时间分辨瞬态吸收光谱技术研究了假根羽藻外周天线寡聚体的光保护机制.分别以667 nm飞秒激光脉冲和白光脉冲作为泵浦光和探测光,探测光与泵浦光之间的延时范围和准确度分别为340 ps和134 fs.实验结果表明在泵浦光激发之后外周天线对探测光的吸收是动态变化的.对瞬态吸收光谱进行多指数拟合, 并结合外周天线的荧光发射谱和激发谱进行分析, 结果表明: 500~600 nm的瞬态吸收谱主要来源于类胡萝卜素分子, 外周天线寡聚体至少包含四种具有光保护作用的类胡萝卜素分子, 对应的S0→Sn跃迁光谱为511 nm和554 nm, 522 nm和541 nm, 530 nm和563 nm(对应管藻黄素), 536 nm和575 nm；类胡萝卜素分子以两种方式参与到光保护过程中: 一种是直接方式, 在几皮秒范围内猝灭叶绿素三重态；另一种是间接方式, 在几百皮秒范围内猝灭从叶绿素分子获得能量的单线态氧.

建立了一种利用显微拉曼光谱原位定量技术筛选平板培养基上类胡萝卜素高产突变株的方法。为了消除培养基背景信号对定量结果的影响，采用矢量校正算法对光谱数据进行预处理，得到了不含培养基干扰的菌落净信号。比较了不同光谱收集方式对光谱重现性的影响，发现扫描方式较定点检测能获得重现性更好的菌落净信号。利用共焦显微拉曼光谱分析了平板培养基上红酵母菌落中的类胡萝卜素，并用光镊拉曼光谱法进行验证，两种方法所得类胡萝卜素1512 cm-1拉曼峰值呈现良好的线性关系，说明了共焦显微拉曼光谱定量检测平板培养基上菌落内类胡萝卜素的可行性。用该方法对红酵母诱变菌进行筛选，筛选出两株类胡萝卜素高产菌株。研究结果表明该菌种筛选方法比传统方法更客观、高效。

采用密度泛函理论计算了两种类胡萝卜素(β-胡萝卜素和叶黄素) 和几种短链(n=2~5)多烯烃的Raman光谱, 用波数线性校正（WLS）方法对计算频率进行了校正, 并与常用的几种校正方法作了比较。 最常用的单一参数校正（UFS）方法只适用于个别频率的校正, 对于所有振动频率的综合校正效果并不理想。 WLS方法对于多烯烃和类胡萝卜素的校正结果明显优于UFS方法, 校正公式分别为νobs／νcalc=0.999 9－0.000 027 4νcalc和νobs／νcalc=0.993 8－0.000 024 8νcalc, 这些结果说明WLS方法可以用于类胡萝卜素这样的大分子的频率校正。 WLS方法对多烯烃和类胡萝卜素的校正参数非常接近, 证明WLS方法对多烯烃的校正结果可以用于类胡萝卜素的频率校正, 这为类胡萝卜素频率校正提供了一种新的方法。