[發明專利]雨生紅球藻類胡蘿卜素及蝦青素可視化分析方法

在審

• 申請號: 201810325469.0
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108572166A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 邵詠妮;朱亦鳴;張慧萍
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發明涉及一種雨生紅球藻類胡蘿卜素及蝦青素可視化分析方法，采用拉曼光譜儀，獲取蝦青素標準品和雨生紅球藻類待測樣本的譜線，利用多元曲線分辨MCR方法并結合交替最小二乘ALS經過數次迭代后解析出待測樣本的幾種主要成分，將解析出的主要成分光譜與蝦青素標準品的拉曼光譜進行對比分析，確定出樣本內蝦青素的成分，解決了現有檢測方法需要對樣本進行染色或復雜的化學處理，操作相對繁瑣、耗時、耗力的問題。實現了基于拉曼光譜技術的微藻色素分布的化學成像，不需要配制任何溶液以及化學測定，大大簡化了操作步驟，縮短了檢測時間，也避免了由于操作人員操作不熟練或者主觀因素帶來的測量結果不準確等后果。

技術領域

本發明涉及一種化學圖像技術，特別涉及一種基于拉曼光譜技術的雨生紅球藻類胡蘿卜素及蝦青素可視化分析方法。

背景技術

微藻是一類系統發生各異、個體較小、通常為單細胞或群體的、能進行光合作用（少部分為異養生長）的水生（或陸生、氣生、共生）低等植物。它是能夠進行光合作用的微生物，可以利用陽光、水和CO₂合成自身所需要的物質。目前，對藻類的識別分類及其生化分析已經成為海洋生物學的研究熱點之一。

作為天然蝦青素含量最高的生物，雨生紅球藻用來提取蝦青素已經成為國內外蝦青素研究的熱點。雨生紅球藻在受到應激脅迫條件時，DNA、蛋白質及細胞膜就會受到產生活性氧的損傷，從而就會觸發次級類胡蘿卜素的產生以減少活性氧的形成。也有研究推測β-胡蘿卜素通過葉綠體膜運輸，轉化為蝦青素，并在葉綠體外的脂質囊泡中形成積累。初級和次級類胡蘿卜素積累途徑的研究雖然取得一定的進展，然而能夠直接在活體細胞中證明這個空間位置的運輸過程研究仍然缺乏，用于合成和積累次級類胡蘿卜素的分子和細胞機制仍然難以捉摸。認識次級類胡蘿卜素的積累規律對于雨生紅球藻的研究和利用具有十分重要的意義。因此，雨生紅球藻細胞中成分空間分布及變化研究變得十分有意義。

拉曼成像是表征化學信息的有力手段。拉曼技術能夠實現樣品不同位置的逐點掃描，并且獲取相應的拉曼光譜，基于拉曼信息生成偽彩圖像，從而顯示出材料或成分的結構信息和分布。拉曼光譜學和顯微光譜學最近得到了擴展到微生物研究，這兩種技術的結合使分子信息微觀分辨率拉曼光譜技術對微生物的研究成為可能。

發明內容

本發明是針對雨生紅球藻細胞中成分空間分布及變化重要性的問題，提出了一種雨生紅球藻類胡蘿卜素及蝦青素可視化分析方法，解決了現有檢測方法需要對樣本進行染色或復雜的化學處理，操作相對繁瑣、耗時、耗力的問題。

本發明的技術方案為：一種雨生紅球藻類胡蘿卜素及蝦青素可視化分析方法，具體包括如下步驟：

1）采用拉曼光譜儀，獲取蝦青素標準品的譜線；

2）采用步驟1）相同的拉曼光譜儀，相同的操作獲取雨生紅球藻類待測樣本的拉曼光譜原始信息；

3）將步驟2）中獲得的拉曼光譜原始信息進行預處理得到譜圖信息，在拉曼峰對應的鍵位C=C拉伸振動處作為類胡蘿卜素化學結構的主要敏感標記；

4）利用多元曲線分辨MCR方法并結合交替最小二乘ALS經過50次迭代后解析出幾種主要成分，將解析出的主要成分光譜與步驟1）得到的蝦青素標準品的拉曼光譜進行對比分析，確定出待測樣本內蝦青素的成分；

5）結合MCR-ALS算法計算出步驟4）中確定的待測樣本內蝦青素成分的濃度，通過計算出的比例再結合步驟3）預處理后待測樣本拉曼光譜在對應C=C伸縮鍵處的拉曼峰值強度，計算出待測樣本中蝦青素應占的強度值，利用得到的強度值進行蝦青素成分在細胞內的空間可視化分析；

6）不同時間段，重復步驟1）～5）得到蝦青素在細胞內不同時間的成分濃度和空間可視化分析。