[发明专利]雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素可视化分析方法

说明书

本发明涉及一种雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素可视化分析方法，采用拉曼光谱仪，获取虾青素标准品和雨生红球藻类待测样本的谱线，利用多元曲线分辨MCR方法并结合交替最小二乘ALS经过数次迭代后解析出待测样本的几种主要成分，将解析出的主要成分光谱与虾青素标准品的拉曼光谱进行对比分析，确定出样本内虾青素的成分，解决了现有检测方法需要对样本进行染色或复杂的化学处理，操作相对繁琐、耗时、耗力的问题。实现了基于拉曼光谱技术的微藻色素分布的化学成像，不需要配制任何溶液以及化学测定，大大简化了操作步骤，缩短了检测时间，也避免了由于操作人员操作不熟练或者主观因素带来的测量结果不准确等后果。

技术领域

本发明涉及一种化学图像技术，特别涉及一种基于拉曼光谱技术的雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素可视化分析方法。

背景技术

微藻是一类系统发生各异、个体较小、通常为单细胞或群体的、能进行光合作用（少部分为异养生长）的水生（或陆生、气生、共生）低等植物。它是能够进行光合作用的微生物，可以利用阳光、水和CO₂合成自身所需要的物质。目前，对藻类的识别分类及其生化分析已经成为海洋生物学的研究热点之一。

作为天然虾青素含量最高的生物，雨生红球藻用来提取虾青素已经成为国内外虾青素研究的热点。雨生红球藻在受到应激胁迫条件时，DNA、蛋白质及细胞膜就会受到产生活性氧的损伤，从而就会触发次级类胡萝卜素的产生以减少活性氧的形成。也有研究推测β-胡萝卜素通过叶绿体膜运输，转化为虾青素，并在叶绿体外的脂质囊泡中形成积累。初级和次级类胡萝卜素积累途径的研究虽然取得一定的进展，然而能够直接在活体细胞中证明这个空间位置的运输过程研究仍然缺乏，用于合成和积累次级类胡萝卜素的分子和细胞机制仍然难以捉摸。认识次级类胡萝卜素的积累规律对于雨生红球藻的研究和利用具有十分重要的意义。因此，雨生红球藻细胞中成分空间分布及变化研究变得十分有意义。

拉曼成像是表征化学信息的有力手段。拉曼技术能够实现样品不同位置的逐点扫描，并且获取相应的拉曼光谱，基于拉曼信息生成伪彩图像，从而显示出材料或成分的结构信息和分布。拉曼光谱学和显微光谱学最近得到了扩展到微生物研究，这两种技术的结合使分子信息微观分辨率拉曼光谱技术对微生物的研究成为可能。

发明内容

本发明是针对雨生红球藻细胞中成分空间分布及变化重要性的问题，提出了一种雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素可视化分析方法，解决了现有检测方法需要对样本进行染色或复杂的化学处理，操作相对繁琐、耗时、耗力的问题。

本发明的技术方案为：一种雨生红球藻类胡萝卜素及虾青素可视化分析方法，具体包括如下步骤：

1）采用拉曼光谱仪，获取虾青素标准品的谱线；

2）采用步骤1）相同的拉曼光谱仪，相同的操作获取雨生红球藻类待测样本的拉曼光谱原始信息；

3）将步骤2）中获得的拉曼光谱原始信息进行预处理得到谱图信息，在拉曼峰对应的键位C=C拉伸振动处作为类胡萝卜素化学结构的主要敏感标记；

4）利用多元曲线分辨MCR方法并结合交替最小二乘ALS经过50次迭代后解析出几种主要成分，将解析出的主要成分光谱与步骤1）得到的虾青素标准品的拉曼光谱进行对比分析，确定出待测样本内虾青素的成分；

5）结合MCR-ALS算法计算出步骤4）中确定的待测样本内虾青素成分的浓度，通过计算出的比例再结合步骤3）预处理后待测样本拉曼光谱在对应C=C伸缩键处的拉曼峰值强度，计算出待测样本中虾青素应占的强度值，利用得到的强度值进行虾青素成分在细胞内的空间可视化分析；

6）不同时间段，重复步骤1）～5）得到虾青素在细胞内不同时间的成分浓度和空间可视化分析。