基于非接触式拉曼光谱分析人血与犬血的PCA-LDA鉴别方法.pdfVIP

V0I_38 高等 学校 化 学 学报 No．4 2017年4月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 575～582 doi：10．75o3／cjc 基于非接触式拉曼光谱分析人血与 犬血的PCA-LDA鉴别方法 郑祥权 ，廖 鑫 ，徐 溢 ，洪明坚 ， (1．重庆大学新型微纳器件与系统技术重点学科实验室，2．化学化工学院， 3．光电工程学院微系统研究中心，4．软件学院，重庆 400030) 摘要 将拉曼光谱分析法与数理统计方法有机结合 ，构建人血与犬血种属判别模型，实现了不同种属血液 样本的高效无损鉴别．采用拉曼光谱的无损测试模式对血液样本进行测试 ，考察了抗凝管管材、聚焦位置及 曝光时间等对血液样本拉曼光谱的影响，在激发波长为632．8am，光谱扫描范围为200—1800cm～，功率衰 减率50％，曝光时间5S及累加次数为2次的优化条件下，获得了无损检测条件下的血液样本拉曼光谱图． 针对血液样本组分复杂、拉曼光谱信号基底背景高等问题，提出了基于小波变换去噪，进行分段多项式基线 校正的预处理方法 ，有效解决了血液样本拉曼光谱谱图的高噪音和基线漂移问题．实验选择 30例正常人血 和33例比格犬血为样本训练集，5例正常人血和5例比格犬血为测试集，基于主成分分析法 (PCA)联合线 性判别法 (LDA)模型，训练集分类正确率达到95．23％，盲测集分类正确率达90．0o％．这种基于非接触式血 液样本拉曼光谱和PCA—LDA判断模型的测试方法在进出口检验检疫等涉及血液无损鉴别的领域具有广泛 的应用价值和前景． 关键词 人血；犬血；非接触式拉曼光谱测试 ；主成分分析法一线性判别法 中图分类号 0657．37 文献标志码 A 血液制品中包含重要的遗传信息和基因资源．在进出口检验检疫中，我国目前仍无针对人和动物 血液快速无损甄别的有效方法 ，因此研发血液样品快速无损甄别方法 ，对保护我国人 口基因资源流失 具有重要的现实意义和重大的战略意义．传统的血液种属鉴定方法包括沉淀反应、凝集反应、酶免疫 分析、等电聚焦、高效液相色谱技术以及纤维蛋白溶解实验等 J，现代仪器分析的进步为血液种属 鉴别方法提供了一些新颖有效的途径，如：DNA及基因检测技术、生物质谱、紫外．可见吸收光谱和红 外吸收光谱等 J．这些技术大多通过检测不同种属血液包含的特异性蛋白来对血液种属进行甄别 ，在 其应用中均存在对血液样本造成不可逆转的破坏及分析周期较长等缺陷，难以达到进出口检验检疫、 刑侦检测等特殊领域中对血液样本快速和无损检测的要求．拉曼光谱分析法具有反映样本结构特征信 息、无需样品前处理、不受水的干扰以及可直接在近似 自然状态或活性状态下对生化样本进行快速无 损测试的特性，近年来在生化样本分析鉴定中备受关注 J．但是，由于血液样本具有组分复杂、荧光背 景信号较强及拉曼光谱信号弱等问题 ，因此如何提高检测灵敏度和准确性成为研究的重点． 本课题组前期开展了血液样本的拉曼光谱检测研究工作 ，为了获取有效灵敏的拉曼光谱信号， 主要通过研制表面增强拉曼散射 (SERS)基底进行血液样本的高效分析和鉴别，但是其对血液样本有 破坏性，难 以达到无损检测的要求．潘建基等 叫和Zhou等 分别对 胃癌患者的血浆和食道癌患者的 血红蛋 白进行拉曼光谱检测，基于主成分分析法结合线性判别法，将患者和正常人分开，使得拉曼光 收稿 日期：2016—09-23．网络出版 日期 ：2017-03—16． 基金项 目：国家 自然科学基金 (批准号、重庆市科委基础科学与前沿技术重点项 目(批准号：cstc2015jcyjBX0010)和国 家 “八六三”计划项 目(批准号：2015AA021104)资助． 联系人简介 ：徐 溢，女，博士，教授，博士生导师，主要从事分析化学、应用化学和微型集成生化分析系统等方面的研究． E—mail：xuyibbd@