基于激光共聚焦显微拉曼技术的藻种鉴别研究

微藻种类的鉴别和分类是研究微藻生理生化特性的基础和前提。微藻细胞中主要包含五种生物分子，包括蛋白质、糖类、油脂、核酸和色素，在不同藻种会有不同的比例含量，常常作为藻种鉴别的一种依据。文章探讨了采用激光共聚焦显微拉曼技术快速鉴别普通小球藻（Chlorella sp.）、莱茵衣藻（Chlamydo‐monas s p.）两种不同藻种的可行性。通过在相同光照时间、强度和相同培养基的条件下培养的两种微藻，利用琼脂固定法固定微藻细胞，在514.5 nm的激光下采集了不同藻种及其不同生长时期的拉曼光谱曲线，并通过rolling circle filter（RCF）算法去除荧光背景，然后采用去基线、卷积平滑等预处理方法得到两种藻种各40个样本的曲线。从80个样本中随机抽取50个样本训练建模，剩下的30个样本作为独立的验证集。对光谱数据采取不同的预处理方法，采用偏最小二乘（partial least squares ，PLS ）全波段建模建立光谱响应特征与普通小球藻、莱茵衣藻的关系模型，比较了不同预处理程度的效果。结果表明：利用激光共聚焦显微拉曼技术，基于不同藻种色素含量比的差异，同时结合化学计量学方法，可以快速、有效地将两种藻种鉴别出来。所提出的最大谱峰比值标准化法处理样本，当阈值为±0.5时，预测正确率达到100％，当阈值为±0.2时，预测正确率达到86.67％，表明所提出的新方法能在藻种鉴别和分类领域具有较高的可行性。