[發(fā)明專利]采用近紅外光譜-偏最小二乘法定量檢測(cè)DNA堿基的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810051493.6
• 申請(qǐng)日: 2008-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN101408501A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田堅(jiān);金麗虹;趙麗輝;申炳俊;王一郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G06F17/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 曲 博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種近紅外光譜(NIR)法與偏最小二乘法(Partial?Least?Squares，PLS)相結(jié)合定量檢測(cè)DNA堿基的方法，屬于近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)是DNA的重要組成部分，對(duì)其分離和分析方法較多，目前普遍采用的是高效液相色譜法(HPLC)。該方法根據(jù)試樣組分在色譜柱中的流動(dòng)相(淋洗液)和固定相之間的分配系數(shù)不同實(shí)現(xiàn)DNA堿基的分離和分析。當(dāng)試樣隨著流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱中后，組分就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次(10³～10⁶)地分配，即吸附-脫附-放出。由于固定相對(duì)各種組分的吸附能力不同，即保存作用不同，因此，各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，順序離開色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器，產(chǎn)生的離子流信號(hào)經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰，從而得到各組分的含量。高效液相色譜法具有速度快、效率高、靈敏度高、操作自動(dòng)化的特點(diǎn)。

近紅外光譜波長分布在1100～2500nm內(nèi)，近紅外光譜法是測(cè)定樣品中復(fù)雜化學(xué)成分的方法。其光譜特性穩(wěn)定，具有樣品前處理簡(jiǎn)捷、無需化學(xué)試劑、環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、穩(wěn)定性好及可實(shí)現(xiàn)在線分析等優(yōu)點(diǎn)。在該方法中，近紅外光譜的產(chǎn)生，主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性。在近紅外光譜范圍內(nèi)，測(cè)量含氫基團(tuán)X-H(X＝C、N、O、S等)振動(dòng)的倍頻及合頻吸收。由于倍頻和合頻躍遷幾率低，而有機(jī)物質(zhì)在近紅外光譜區(qū)為倍頻與合頻吸收，所以消光系數(shù)弱，譜帶重疊嚴(yán)重。因此，從近紅外光譜中提取的有用信息屬于弱信息和多元信息，通常借助于化學(xué)計(jì)量學(xué)方法如偏最小二乘法完成定性定量分析。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)中的高效液相色譜法其檢測(cè)設(shè)備昂貴，費(fèi)用較高，操作較復(fù)雜，試驗(yàn)耗時(shí)較長，試驗(yàn)數(shù)據(jù)變異較大。而目前尚未見到近紅外光譜法與偏最小二乘法相結(jié)合定量檢測(cè)DNA堿基的報(bào)道。本發(fā)明的目的是以近紅外光譜法與偏最小二乘法相結(jié)合的方法取代高效液相色譜法，快速、簡(jiǎn)便定量檢測(cè)DNA堿基，為此，我們發(fā)明了一種采用近紅外光譜-偏最小二乘法定量檢測(cè)DNA堿基的方法。

本發(fā)明之方法的特征在于，采用近紅外光譜-偏最小二乘法檢測(cè)DNA四種堿基的含量，其步驟如下：

1、檢測(cè)DNA堿基混合物的近紅外漫反射光譜

對(duì)樣品進(jìn)行近紅外掃描，掃描波長范圍為1100～2500nm；

2、用偏最小二乘法分析所檢測(cè)到的近紅外漫反射光譜

(1)采用偏最小二乘法建立DNA堿基定量分析模型，即：首先采用一階導(dǎo)數(shù)光譜法對(duì)所測(cè)得的紅外漫反射光潛進(jìn)行光譜預(yù)處理；然后，采用交互檢驗(yàn)法選擇最佳主成分?jǐn)?shù)，用預(yù)測(cè)殘差平方和(PRESS)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證；

(2)用所述的定量分析模型對(duì)參加建模的每個(gè)樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)，求出每個(gè)樣品的預(yù)測(cè)值和已知參考值的差。

本發(fā)明其技術(shù)效果在于，建立DNA堿基定量分析模型，因而不需要對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，其預(yù)測(cè)精度能夠滿足檢測(cè)微量樣品的定量分析的要求，以及檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單。所測(cè)得的紅外漫反射光譜重疊嚴(yán)重，采用通常的光譜分析方法難以進(jìn)行定量分析，而采用偏最小二乘法則可以實(shí)現(xiàn)分析。最佳主成分?jǐn)?shù)的選擇直接關(guān)系到DNA堿基定量分析模型的實(shí)際預(yù)測(cè)能力，主成分?jǐn)?shù)過少，就不能充分反映樣品光譜信息，主成分?jǐn)?shù)過多則會(huì)將一些噪音的信息也摻入計(jì)算，降低模型的預(yù)測(cè)能力，而采用交互檢驗(yàn)法，用預(yù)測(cè)殘差平方和(PRESS)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定了所需的最佳主成分?jǐn)?shù)。

附圖說明

圖1是四種DNA堿基混合物的預(yù)處理原始光譜。圖2是四種DNA堿基混合物的預(yù)處理光譜一階導(dǎo)數(shù)曲線圖，該圖兼作為摘要附圖。圖3是腺嘌呤主成分?jǐn)?shù)與PLS定量分析模型PRESS值的關(guān)系圖。圖4是胸腺嘧啶主成分?jǐn)?shù)與PLS定量分析模型PRESS值的關(guān)系圖。圖5是鳥嘌呤主成分?jǐn)?shù)與PLS定量分析模型PRESS值的關(guān)系圖。圖6是胞嘧啶主成分?jǐn)?shù)與PLS定量分析模型PRESS值的關(guān)系圖。圖7是腺嘌呤標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系校正集曲線圖。圖8是腺嘌呤標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)報(bào)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)測(cè)集曲線圖。圖9是胸腺嘧啶標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系校正集曲線圖。圖10是胸腺嘧啶標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)測(cè)集曲線圖。圖11是鳥嘌呤標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系校正集曲線圖。圖12是鳥嘌呤標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)測(cè)集曲線圖。圖13是胞嘧啶標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系校正集曲線圖。圖14是胞嘧啶標(biāo)準(zhǔn)濃度與預(yù)測(cè)濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)測(cè)集曲線圖。

具體實(shí)施方式