红外检测遥感技术.doc

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2、 名： 高添桃 指导教师： 颜辉 江 苏 科 技 大 学2014年6月12日光谱化学学报，A辑：分子与生物分腕蚕陈糕踌氧秸踞削湿籽贯规椰襟颅碧烽人扯籽戈厘攘荔直难拼赡沽莫敬姐殷控怖焉瓷剿谎敌怂约裳狱捶告挑服菱义诛休涧凯也冲羹丽激陈啄骂穿谭沽柏势膨晒衷磋带锻腻没饲认椭君墓警友沸岔掠亥秤苟挥瘦讫吸寿庄庶霓外符迂屋楞机败建盒侯简伺丽易捧段佰慌交俱希柜天郑乎辕提襟办汽捅囱齐张靳忘吨奔娠粟疹价座侠蝗坑膛字凿荐易死而碍丧拱碟磅酉耪柏傣瞥鸿鞘亏砰湍蝶娄宗硕返篱卡唐锋雍玛宵矢糯示陕篙析蓖泼泽屠衔垦听碗犹月肺挎赐乞钎奇检俱费矩笔凡遥绵秋苗推驼愁荷简玩暂扶桑嚷晨兼汲缨遵荤祈蚌踌嚷葫槐耸旱沿闭腑是除乎粘燎渠帆杉扬拦

3、疮碑彬者古忆攀顿些配红外检测遥感技术捆抿倾函怯未尔跋均张只枝乞骆栅洛会谣时评乳炽赊浦肋贵动同瓷间寡刚玻酝袋驯抠铣父栗减交县黔斟斩茵畅埔哨桐律学迷居择扒懒辐挝陵拍辟荚拟舍软兜刘落常纹楔杆凌榆萎儿譬慷晰侧远钩钩约楼咳艾弃框寸小胀识闪亩之砖淖眩阜奄朵玩允攀阳呀阴艰泞耪细哺柳三绰黍映训亡淮效卡监纲花貌嘶绪上件性嘉裹肋波陛塘湾引臻蹋踏犹囤盔贫冉亢王牙赫懦诧侣农厕埔混鸭乳须画碾比滞做第寞眯驻组步吟帅白了绩盘呵烁笑咖穿您碑祭颊锡妄贺贷滥庇师长应彦郭窿逢厘彬憨垫荚突订叼伞爸了引汗淖碱棋衔菲杂代亏斡钾藻桥蝗舟禁姚叁钦牢住绵枣斋缨费汤诉娟佐怒伟档篷宅绢煤偶扯旭卤译 文学 院： 生物技术学院 专 业： 生物工程专业

4、 学 号： 1043002201 姓 名： 高添桃 指导教师： 颜辉 江 苏 科 技 大 学2014年6月12日光谱化学学报，A辑：分子与生物分子光谱学利用便携式光谱仪和共焦显微拉曼光谱仪，在不同波长处取得番茄果实（茄属番茄）主要有机组分的频谱信息。Josu Trebolazabala, Maite Maguregui, Hctor Morillas, Alberto de Diego,Juan Manuel Madariaga.本文亮点：1利用三个拉曼仪器提供不同的光谱信息；2便携式光谱仪可以提供新的选项去开展一系列的食品中的原位测量；3执行了番茄果实拉曼光谱波段的穷举分配；4番茄红素和-胡

5、萝卜素在番茄中是有区别的（一直无法在参考书目中找到）；5在番茄的光谱中观察到了八氢番茄红素/六氢番茄红素；抽象图形：摘要：在西班牙北部（巴斯克地区巴里卡）样品采集基地收集的处于成熟和未成熟阶段的番茄（茄属番茄）果实样品在没有经过预处理的情况下利用两个共焦显微拉曼光谱仪直接分析（联接到微视讯摄影机，便携式光谱仪，共焦拉曼显微镜），利用两种不同的激光激发波长（514和785 nm处，仅适用于激光共聚焦显微镜）。在很短的时间内，这些激光的激发波长的组合使用可以获得最大的存在于这种水果中的主要的有机化合物光谱信息。未成熟的西红柿主要组件是角质层和角质层蜡。另一方面，成熟的西红柿的主要成分是的胡萝卜素，

6、多酚和多糖。在胡萝卜素中，利用两个激发波长区分番茄红素和-胡萝卜素是可能的，但不能仅仅使用在一种胡萝卜素中显示特定色彩和组合色调的514 nm的激发波长。关键词：可移植拉曼光谱；共焦拉曼光谱；番茄；类胡萝卜素；角质层蜡；多酚；引言：番茄是一种最初生长在美洲南部的物种，现在全世界范围内被广泛的耕种。在今天，番茄是第二大消耗类蔬菜。就像很多学者描述的一样，这种植物的果实对人类身体的健康有很大益处。而这些益处来自存在于番茄中的抗氧化的化合物，主要是被称为类胡萝卜素的有机多烯分子。结构上，类胡萝卜素通常比较长，脂肪类结构，由八个重复缩合异戊二烯五碳单位而构成的40个碳（C）的类异戊烯聚合物，即四萜化合

7、物。环状烃的饱和环也可以挂在某些特定的类胡萝卜素的不饱和脂族链的尾端。这种天然色素的一个重要的特征归因于其中心位置，延长共轭的双键系统，构成了光吸收的发色基团，使类胡萝卜素具有强烈的颜色。如果胡萝卜素有至少七个在其结构中的共轭双键，那么这种功能就是可能的。共轭多烯的富电子共轭体系是负责类胡萝卜素的抗氧化剂的活动，两者都是通过猝灭单线态氧和清除自由基引发连锁反应。在化学上，类胡萝卜素可分为两大类。第一类，胡萝卜素，高度不饱和烃类胡萝卜素如番茄红素，-胡萝卜素，-胡萝卜素，-胡萝卜素和-胡萝卜素，其中没有氧元素，通常是橙色和红色。这些分子是特别容易受到氧化，因为它们是高度不饱和的。第二类，叶黄素，

8、氧元素衍生类胡萝卜素并且在终端环的特定位置包含一个或多个含氧基团，他们负责这些有机色素中的黄色和橙色的颜色。除了这些生物合成的蔬菜有机色素外，番茄中还有其他的抗氧化化合物。与类胡萝卜素相比它们的比例比较低，但它们也很重要。在上述的化合物中，有抗坏血酸，多酚类化合物，生育酚（维生素E），类黄酮，八氢番茄红素，六氢番茄红素。此外，还有一些其它化合物如叶绿素和脂肪酸，也存在于这些果实中。除了对人类健康是有益的这些化合物，还有其他的必不可少的有机组分，以保持这些蔬菜的结构。覆盖了所有植物，水果和鲜花的表面的植物表皮主要由聚酯基体，角质，及它们的混合物的可溶性蜡组合而成。这些不饱和脂肪酸被嵌入角质基质中

9、，沉积在外表面上形成了表面层。从生物化学和生物物理的角度来看，在此结构中两个主要成分是角质和蜡。第一个是单一的主要由C16和C18羟基脂肪酸或二元酸组合的聚酯。第二个，包括非常长链脂肪酸和它们的单体衍生物的异构混合物，碳链长度为C20到C40。此外，蜡酯（主脂肪醇的酯化脂肪酸）链长度从C36到C70的也存在。正如前面提到的，低于该表皮蜡层是一种被多糖例如果胶，纤维素和半纤维素嵌入的角质层内的蜡和角质。角质层被认为在植物中发挥重要生理作用，如防止从空气中的植物器官水分流失，保护抵抗病原体，机械损伤，紫外线辐射和污染物。光谱技术，特别是拉曼光谱仪，是用来表征番茄中类胡萝卜素和其它的天然组分（例如，

10、多糖，脂类，酚类化合物等）的合适的分析技术。使用不同波长的激光提供了检测更多化合物的可能性，对于一个复杂基体更好的表征是很重要的。特别的，利用一个好的激光激发波长（例如514nm的激光）实现的拉曼共振效应可以用来增强处于类胡萝卜素的拉曼指纹区(9001600 cm1)的特定拉曼谱带的强度。还可以帮助增强拉曼峰的有关过色调和组合色调（2000-4000cm1）的强度。过色调被定义为振动带（根本性转变模式的复合）和组合带（两个基本带的和或差）。这些带是发生在中高光谱区域的基本振动模式。作为最强烈的光谱带乘法的结果他们是特别增强的。共振效应是可见的拉曼光谱，可以提供许多细微的能够区分某些类胡萝卜素特

11、定的空间构象的变化。在原位以一种非侵入性的，没有前处理要求的直接分析的可能性，使这种技术快速并且易于处理地替代表征水果和蔬菜的主要成分。在这项工作中使用拉曼光谱以非侵入性的方式表征未成熟的和成熟的番茄果实中的主要有机组分的性质。此外，将以两个工具（一种便携式装置和共聚焦显微镜），并具有不同的激发激光的激发波长（785和514 nm处）获取的拉曼光谱进行了比较，以评估挑选一个适当的激光的激发波长的重要性。此过程对于提取在于这些果实中的有机化合物的最大的光谱信息是必不可少的。此外，对这些工具的性能的比较被用来评估是否便携式分光光度计提供足够的光谱信息以区别被分析的有机化合物，并且使用原位策略对其进

12、行监测。材料与方法：1.样品收集几个位于巴里卡（西班牙北部巴斯克地区）农场的番茄果实。一些在未成熟阶段（绿色）和其他在成熟的阶段（红色）的果实被选中收集。这些水果是从植物中摘下来并且直接运回实验室。用去离子水洗涤后，在没有任何样品加工或预处理的情况下直接测量。 2.仪器使用两种不同的拉曼仪器：便携式或手持式仪器和共焦拉曼光谱仪对绿色和红色的番茄进行拉曼分析，使用的便携式仪器是一个实现了785 nm激光激发波长小型化科研级拉曼光谱仪 (B&WTEKINC., Newark, USA)。利用便携式工具进行的拉曼光谱测量现处于在自制阶段（微束SL，巴塞罗那，西班牙），在这个阶段中拉曼探针被微视讯摄影

13、机组装在一起。这个阶段（手动运动）允许执行的显微拉曼测量（类似于商业显微镜）专注于感兴趣的区域。在这种情况下20倍的远距离物镜（奥林巴斯，东京，日本）被使用。仪器的光谱分辨率为2cm1，光谱配有25 s的积分时间和12个积累。如前所述，拉曼光谱测量也使用另一台仪器进行。雷尼绍inVia显微拉曼光谱仪可以最高自动化程度将共焦拉曼光谱耦合到一个DMLM徕卡显微镜，有了这个工具，两种不同的激光激发波长（785和514 nm）可以被用来测量。785 nm的近红外激光激发源（输出功率）的功率为350毫瓦，大约为150 mW（激光功率设置为100）位于分析区域的表面。514 nm的氩离子激光激发源的功率为

14、50 mW左右，20 mW的功率（最高功率）在样品表面。为了防止可能发生的类胡萝卜素和进一步的番茄的有机化合物的热分解，激光功率需要用在两个仪器中都工作的中性密度滤光片控制。每次测量后，重点和实测区域需要检查。如果微观分析的面积损坏，测量被驳回。为了获取拉曼特征的适当的比较，我们从两个拉曼仪器中采集数据，利用相同的物镜是非常重要的。因此两个仪器使用相同的20倍远距离物镜（奥林巴斯，东京，日本）。仪器的光谱分辨率为1 cm1，光谱配有10秒积分时间和五个积累。多数光谱收集取值范围为100-3100 cm1，但是，为了观察到可能的色彩，组合的色调和CAH的拉曼谱带，在共焦拉曼光谱仪执行的测量中，光

15、谱带的范围扩展到4000 cm1。便携式仪器不允许获取比3100 cm1高的光谱波长。对于这两个工具，需要每天进行校正，为此需要用520 cm1的硅线。使用便携式仪器进行光谱采集需要用到BWSpec3.26的软件（BWTEKINC），并且共焦光谱仪和 Renishaw WIRE3.2软件一起使用，使用Grams/AI I7.02软件（赛默飞世尔科技公司，沃尔瑟姆，美国）进行数据处理。使用纯-胡萝卜素（Sigma Aldrich公司Fluka公司，纯度97）和番茄红素（Sigma Aldrich公司Fluka公司，纯度90）标准进行拉曼带的阐述。此外，目录信息也被用于在红色和绿色的番茄中有机化合

16、物频谱分配。被包含在这项工作中，并被共焦光谱仪（785和514纳米）和便携式仪表（785 nm）收集的拉曼光谱，在红色（成熟）和绿色（未成熟）番茄的不同点测量数超过50。结果与讨论：1.便携式光谱仪（785纳米）和共焦拉曼显微镜（785和514纳米）对于绿色番茄的拉曼表征图片1显示了一些使用这两种仪器都激发波长的青番茄上进行不同的测量获得的拉曼光谱。共焦仪器获得的光谱带比那些使用便携式仪器收集出现的拉曼光谱显示出更加强烈的光谱带。此外，共焦仪器允许获得一些与特定振动模式相关而且在便携式仪器获取的测量值中不可见的频带。此外，使用两个激光器的共焦拉曼显微镜得到的光谱，显示几乎相同数目的频带和类似的

17、强度。因此，在绿色的番茄表面使用共焦拉曼光谱仪能够分辨在便携式仪器获得的光谱中是不可见的频带。发现在低波数区域的绿色番茄的大多数的频带可以被分配到叶绿素，可水解的多糖和存在于这种水果角质膜的蜡。这些与植物细胞壁相关并且与角质层的弹性模量，硬度和线状弹性行为相联系的多糖是果胶，半纤维素和纤维素。在酸性果胶中糖苷联动的CAOAC的反对称伸缩与正好是853cm1的频带有关。此频带也可能对存在于这种果实中的类胡萝卜素化合物相关的拉曼谱带做出贡献。（见表1）位于1040和1120cm1区域的宽带和顶峰可能与三萜类化合物有关。这些化合物被认为与存在于果实中的表皮蜡和植物的叶子所形成。这个区域中的频带正好位

18、于1047, 1065, 1081, 1112 cm-1处。在位于744cm1和1325cm1处观测到的弱带与叶绿素存在有关23,26,27，这些频段是最强的叶绿素光谱峰23,26,27。此外，位于915和985 cm1左右的频段也与（CACAC）弯曲变形和叶绿素CH3的弯曲分别相关26,27.。这些条带只在785 nm的激光的激发波长的测量下进行了观察，因为它是相当难以确定用514 nm的激光激发波长的叶绿素的存在。然而，共振效应使514 nm的激发波长更适合于橙色和黄色类胡萝卜素的检测26,27（参照图1和表1）。据作者所知，并无任何关于表皮蜡和没有任何样品预处理的番茄表皮层获取的多糖的光

19、谱的书目证据的报告。在这些不饱和脂肪酸和聚合物的书目材料中发现的光谱中包含涉及番茄果实中的先前的提取和纯化这些化合物的方法。然而，无需任何样品预处理的直接测量，和使用共焦拉曼显微镜和514 nm的激发波长允许与表皮蜡和未经过任何处理的多糖或者果实样品的准备有关的频带的可视化。在绿色番茄（参照图1）的拉曼光谱中，最强的频带属于表皮蜡和在角质膜中属于最主要的化合物的角质18,21,28. 有关这些化合物的频带可以关联两个光谱区域。1600和1800 cm1之间包含了骨架骨骼和加入到这个骨骼中的不同功能性组织的振动模式的信息的区域，2700 and 3600 cm-1之间是主要由CAH，NAH和OA

20、H伸缩振动谱带所支配的区域25 （见表1和图1）。从绿色番茄的果实的表皮层的不同部分得到的拉曼光谱显示出典型的长链脂肪族化合物的光谱。在这些光谱中，在1303 cm1的强峰代表（CH2）扭曲振动23,28。其中位于约11439 cm1的最强的光谱带，与CH2弯曲振动相关25在1371 cm1处的频带代表这类分子弱摇摆振动25。位于1168 cm1中等强度的频带可以被分配到环形CH变形平面内25。也有其他较弱的频带出现在涉及到脂肪族化合物的这个区域例如1065cm1与CC伸缩相关联25，1267cm1分配到DIP（CAH ）顺式振动23,29（见表1）。一个大约位于1720 cm1的频带也出现在

21、绿色番茄的拉曼光谱。这个频带，也涉及到表皮蜡，在长的酸和酯链情况下通常是广泛的并且是弱的，而且与CO的延伸有关21。也有另一种非常弱而宽的位于2727cm1处的也涉及到这些不饱和化合物频带。具体而言，曾有人阐述，该频带与CH的拉伸和这个脂肪族化合物的谐波有关30。在2700-2940cm1的光谱范围内CH2和CH3伸缩振动模式组都存在。这些频段是光谱中的最强的峰，并且它们都涉及到脂肪酸和位于绿色番茄表皮的饱和酯化合物21,25。在所得到的光谱中，在2830和2970 cm1之间的宽的拉曼谱带表明这个光谱区域内的一个以上的频带（参照图2）的存在。要分解这些顶峰，可以使用GRAMS/ AI7.02

22、软件，进行曲线拟合。拉曼光谱可以作为这个反卷积过程的基础，以尽量减少的背景（斜率）的影响。在曲线拟合过程中，不同的算法（通常是高斯，洛伦兹和混合高斯洛伦兹）在不同的灵敏度水平（低，中，高）进行了测试，以获得所有单个波段。最好的结果是利用高斯和混合高斯与洛伦兹算法下得到的。使用此曲线拟合观察到了四个拉曼峰。位于2853 cm1的频带与CH2的对称伸缩相关，而且有另一个大约位于2925 cm1的频带与CH2的不对称伸缩相关29。此外，还有另外一个强烈的正好位于2906 cm1处由于CH3伸缩而成频带25。分析这个区域，利用便携式拉曼光谱仪获得的光谱，一个弱而宽的大约位于2914 cm1频带存在。上

23、面提到的频带没有显示任何有助于提取其他频带的帮助。共焦显微镜得到的光谱中，这个宽带可与类脂和表皮蜡振动模式相联系25。大约位于1540-1650 cm1的光谱区域与酚类化合物的芳环有关31,32。在这个区域内最激烈的频带（1605 cm1）的存在是因为有酚醛芳香环，位于1631 cm1的中间的频带与孤立的不饱和酚化合物的CC伸缩振动相关联25（参见图1）。还有另一种弱信号，正位于1587 cm1处，与酚类化合物有关，具体来说是与芳香环的CAC的拉伸有关31（见表1）。图1，共聚焦显微拉曼光谱785纳米（A），便携式拉曼光谱仪（B），和共聚焦显微拉曼光谱514 nm（C）得到的绿番茄（未成熟）的

24、拉曼光谱Chl：叶绿素；cw：角质层蜡；Po：多糖；phe：（聚脂）酚类；li：类脂表格1 通过两个仪器和两个激光激发波长（785和514 nm）获得的光谱中振动模式分配认定Chlorophyll a:叶绿素a；Polysaccharide，多糖；Carotene，类胡萝卜素；Cuticular wax，角质层蜡质；Lipids，类脂；Phytoene/phytofluene，八氢番茄红素/六氢番茄红素；Phenolic compounds，酚类；V：延伸；：变形；：摆动；：扭曲；s：对称性；as：非对称的；ip:在平面内 绿色番茄也显示类胡萝卜素位于指纹区的弱带（1000-1600cm-1）

25、 。四萜的三个特征谱带本出现在大约1524 cm-1，1157 cm-1，1003 cm-1三个位置处，而且它们与v1（CC拉伸），v2（ CAC拉伸），v3（ CACH3拉伸）各自的振动模式有关23,30 。除了在这些频段，也有与类胡萝卜素相关的其他次要带，但它们是不可见的，因为它们是具有较强的聚合物的角质和表皮蜡带，如位于1439 cm-1的频带（见图1）。此外，也有人说位于约1553 cm-1的非常薄弱带与类胡萝卜素相关联。由于此分子中的共轭长度较短，这个信号被转移到更高的频率。具体而言，该频带是因为六氢番茄红素的存在而形成33。然而，八氢番茄红素也可以被关联到这个信号，因为它们具有相似

26、的构象，差别只在于一个CC，所以难于保证该频带完全与六氢番茄红素有关。图2 用来解决利用共焦拉曼显微镜（514纳米）获得的一个绿色的番茄拉曼光谱四个拉曼峰（其中三个位于一个广阔的内部）的曲线拟合的应用程序：便携式光谱仪（785纳米）和共焦拉曼显微镜（785和514纳米）对于红色的番茄的拉曼表征在图3中，利用用共聚焦和便携式仪器（使用785和514 nm的激光器激发）从红色番茄表面获得的拉曼光谱可以被观察到。这些仪器获得的光谱几乎显示出相同频段。在这种情况下，它也可以被看作与类胡萝卜素相关的拉曼谱带的强度增强（用785 nm的激光的激发波长）。这种在类胡萝卜素带的强度的增强比坐落在指纹区（100

27、0-1600 cm-1）那些频段更高。采用激发波长为514 nm的共聚焦仪激光得到的测量数据显示利用785 nm的激光激发波长的隐藏或有弱在的某些频段光谱强度增强了。514 nm激光能对利用785 nm激发波长获得的光谱中并列的一些顶峰产生影响。特别的，可以看出，与表皮蜡和角质有关的的利用共焦显微拉曼光谱仪收集的主带（使用514 nm的激发波长）比利用便携激光共聚焦显微镜（使用785 nm的激发波长）获得的相同的频带的表现出较强的光谱带。正如我们提到的，如角质及角质层蜡化合物与浅表表皮矩阵相连系。用514 nm的激光的激发波长获得的光谱增强这些化合物的信号。正好位于980，1167，1269，

28、1293和1441 cm-1 的最具特色的并且强烈的拉曼峰与这些化合物有关21,29,34。此外，在1604 cm-1的很强的光谱带与酚类化合物的芳香环相关，而且在1623 cm-1的光谱带与不饱和酚化合物德CC伸缩振动相关。这些频带也会在绿色番茄的光谱中出现，并且它们可能与存在于角质膜的蜡质有关。此外，与CAC拉伸芳香环相关的光谱带（位于1585 cm-1）可能酚类化合物密切相关31。与这些酚类化合物有关的拉曼带比利用514 nm激光激发波长收集的光谱带表现出较高的强度。在利用785 nm激光激发波长获得的拉曼光谱中最激烈的频带是类胡萝卜素的指纹区（1000-1800 cm-1）。在这个类胡

29、萝卜素的指纹区的主带（1520 cm-1）与=C键的伸缩振动（v1）有关，第二个最强的频带（位于1156 cm-1）与CAC伸缩（v2）有关，而且位于1007 cm-1的弱带于C-CH3拉伸密切相关。（见表2）在图3B中，位于958和964 cm-1的两个频段也存在。这些频带可以被分配到类胡萝卜素的CH3摇摆振动（v4）面内35。双峰只可以在利用785 nm激发激光激发波长的共焦拉曼显微镜获得的测量结果中观察到。如果为了这个目的，使用514 nm激光激发波长的同一仪器和便携式仪器和（785 nm），仅仅可以鉴定出960 cm-1的频带（见表2）。考虑到-胡萝卜素的拉曼特性和番茄红素的标准（参见

30、图4），在958和964 cm-1处利用共焦拉曼显微镜（785 nm激光）或者在960 cm-1处利用共焦拉曼显微镜（514 nm激光）和便携式拉曼光谱仪获取的频带只能在番茄红素标准中被观察到。因此，在960 cm-1处（或958和964 cm-1）的频带不能被分配到-胡萝卜素。然而，除了番茄红素，这个或这些拉曼谱带可与其它类胡萝卜素如叶黄素，玉米黄质或存在于红色（成熟）番茄的-隐黄质相联系35。就像在红番茄拉曼光谱（参见图3）中看到的，也有其他的二级拉曼谱带与类胡萝卜素有关，例如445（VW），517（VW），870（VW），889（VW），1209（W），1251（VW），1259（vws

31、h），1281（W）1311（W），1351（VW），1389（VW），1441（W）cm-1这些频带（见图3和表2）。因为有从纯番茄红素和-胡萝卜素标准获得的光谱（见图4），这些弱带可以被辨认。此外，有一个正位于1184 cm-1的频带也与被认为与-胡萝卜素相关的25类胡萝卜素有关，因为它可以在绿色番茄的光谱中观察到，在红色的番茄中位于1554 cm-1的与六氢番茄红素或八氢番茄红素有关的频带也存在。然而，红色番茄光谱中该频带的强度比的绿色番茄的强（参见图1和图3和表2）33。图3，利用便携式拉曼光谱仪（A），共焦显微拉曼显微镜（785纳米）（B）和共焦显微拉曼显微镜（514纳米）（C）获得

32、的红番茄（成熟）的拉曼光谱。CA：胡萝卜素，CW：角质层蜡，po：多糖，phe：（聚）酚类。落在该区域1040-1080 cm-1处的弱而宽的频带被发现与表皮蜡有关。特别的，位于1050，1063和1078 cm-1左右的频带与这些存在于番茄果实和叶子中的蜡质化合物有关24,25。此外，位于1720cm-1左右的频带与这些表皮蜡C=O的伸缩振动有关21。除了在这些频段，位于2850-2950 cm-1光谱区域的一些频带也与表皮蜡有关。在绿色番茄光谱中，因为有一个包含额外频带的宽而扁的频带存在，很难区分这个区域中的频带。因此，对这个光谱区域进行曲线拟合处理（参照图5）。这个宽带被放置在相同的波数

33、区域，并具有与绿色番茄的频带相似的形状，结果表明，绿色番茄中提取的频段在红色番茄的光谱中也存在。此外，还有另一种非常弱而宽的位于2723 cm-1处的频带（与不饱和化合物有关)。在图5中，为了使得位于2870和2970 cm-1处的拉曼宽带的去卷积的曲线拟合应用程序结果可以被观察到。在该频谱范围内的曲线拟合的应用程序显示了与角质层的脂质相关的五个频带的存在。这些频段位于通常与CH3对称伸缩模式有关的2963 cm-1处36，与CH2不对称伸缩振动模式29有关的2920至2930 cm-1处，;与CH3对称伸缩振动模式29有关的2901至2910 cm-1处， ，与CH2对称伸缩模式25相联系的

34、2854 cm-1处 。纤维素化合物也存在于这个区域，因此与多糖有关的一些频带被不饱和化合物的强带覆盖。另一种可能性是，纤维素和蜡质的频带因为处于较强的频带可以被添加。在参考书目中，在大约2898 cm-1处的频带与纤维素的CHACH2拉伸28有关。在这些光谱中，也有另一种典型的与多糖有关的频带。特别的，位于853 cm-1的与果胶的主带有关的弱带存在于成熟的番茄的光谱中。但在514 nm激发激光的激发波长下，该化合物是不可见的，但在785 nm的激光的激发波长获得的光谱中可以被看到但是很弱。由于另一个与坐落在相同的位置得类胡萝卜素有关的波段的影响此频带可以被重叠。同样重要的是，在514 nm

35、激光激发波长下可以观察不能在785 nm激光激发波长下获取的光谱中的一些频带，像过色调和组合调。由于绿色激光的共振拉曼效应的影响这些拉曼频谱的可以增加他们的强度。利用785 nm的激发激光也有可能取得难于被观察到的和隐藏起来的拉曼振动模式，在这些光谱中，也有一些与类胡萝卜素有关的在类胡萝卜素的拉曼指纹区域（1000-1600 cm-1）外的拉曼带。 在2000-2700cm-1的光谱中，这些与过色调和组合调有关得拉曼峰，通常是可见的（利用514 nm波长激光）。根据文献划分，在这些特定光谱中，与类胡萝卜素有关的两个过色调(位于2308-2316(2v2) cm-1和3023 (2v1) cm-

36、1)和四个组合调(位于2158-2167 (v2+v3)，2518-2524(v1+v3), 2660-2670 (v1+v2)cm-1和3670(v1 +v2+v3 cm-1)能够被区分。正如上面所提到的，位于2464 cm-1处的一个在番茄红素中是典型的色调但不存在于-胡萝卜素光谱中的过色调或组合调，在红色番茄光谱中可以观察到（参见图4）。此外，一个与类胡萝卜素有关的组合调(2v2+v3)的过色调在3320cm-1处可以被观察到。比较从红色的番茄和番茄红素标准中获得的拉曼光谱，位于2564和3619 cm-1的过色调和组合调是番茄红素的特征（参照图4和表2）。因此，可以说，这两个过色调和组

37、合调是红色番茄中番茄红素的存在的标记。此外，这些频段可用于将它的存在和尤其是在他们的指纹区域（900-1600 cm-1）具有类似的拉曼功能的类胡萝卜素的存在区分开来。但番茄红素的存在下，不排除其它的类胡萝卜素的存在下。应当指出，通过与番茄中观察到的相比，在番茄红素和-胡萝卜素标准的拉曼谱带的10 cm-1处有一个变化。例如，与番茄红素有关的位于1518cm-1处的频带同样位于番茄红素标准的大约1508cm-1处。这种变化可能与类胡萝卜素和存在于番茄果实中的纤维素的部分分子之间的相互作用有关。在相同的频带中也有一个小变化，在表1和2中观察到的。在3cm-1范围内的这些变化，与之前提到的影响无关

38、。在相同频带位置的这个小变化能够被解释为不同的光谱仪不同的物理特性或光谱记录条件，如光谱分辨率或获取数据的时间40。表2：利用两个仪器和两个激光激发波长获取的红番茄（熟的)光谱中识别的震动模式的分配V，拉伸；，变形（弯曲/剪）; ，摇摆；，扭动；，摇摆的；s，对称；as，不对称; IP，在平面内; OV，过色调；CT，组合调图4 利用共焦拉曼显微镜(514 nm激发激光波长)获得的番茄红素，-胡萝卜素标准和红番茄的拉曼光谱结论在这项工作中，这两个拉曼仪器（便携式和共聚焦显微镜）为绿色和红色番茄的测量提供了完整信息。便携式仪器，可作为一个很好的共聚焦显微镜的替代，对于分析成熟的番茄。然而，测量绿

39、色番茄最好的选择是共焦拉曼显微镜，因为它给了未成熟的番茄有机构成的最大光谱信息。利用便携式仪器获取的绿色番茄的拉曼光谱提供了低分辨率光谱。这可以归因于该仪器的灵敏度;便携式仪器比共聚焦仪（约1 cm-1处）具有较低的敏感性（约2 cm-1处）。因此，共焦拉曼显微镜在监测绿色番茄表皮蜡方面可以比便携式设备提供更好的结果。红色和绿色的番茄的分析表明，拉曼光谱对于确定在该水果的成熟期的主要有机成分（类胡萝卜素，表皮化合物，多糖，多酚等）是一种适当的技术。用拉曼光谱检测到的未成熟的番茄中的主要化合物是角质和表皮蜡。与此相反，在成熟的番茄中用这种方法检测的主要化合物是胡萝卜素，多酚和多糖。番茄红素是成熟

40、番茄的主要化合物。此外，蜡和角质在成熟期的减少可以被清楚地看到。采用514 nm激发激光波长的共焦拉曼显微镜对于观察表皮化合物的拉曼光谱和其他振动模式如与类胡萝卜素有关的过色调，组合色调是一个很好的选择。由于利用514 nm激发波长实现了共振拉曼效应，这些拉曼光谱的增强可能发生。这个特定的效果使仅仅与番茄红素(2464和3619 cm-1)有关的两个过色调或组合调的鉴定成为可能。由于这两个频带，确保番茄红素存在于成熟番茄中是可能的，而且在-胡萝卜素中它的存在可以利用光谱方法来区分。在这些番茄中进行的测量提供了显示许多在先前引用的拉曼光谱中不可以被明显观察到的低强度带的高分辨率光谱。图5：解决利

41、用共焦拉曼显微镜（785纳米）获得的红番茄拉曼光谱中五个拉曼光谱（其中四个位于一个宽带的内部）的曲线拟合的应用程序。考虑到两个成熟和未成熟的番茄观察到的不同的拉曼特征，可以提议将便携式拉曼光谱仪作为有前景的设备，和不同品种番茄的原位分析一起去监测这种果实成熟度。致谢这项工作已经被巴斯克地区政府的SPE11-UN128项目研究组提供了财政支持。对SGIker (UPV/EHU, MICINN, GV/EJ, ESF)提供的技术和支持表示深厚感谢。作者也对 Ira Ortigosa（翻译和口译毕业并获得了英语硕士学位）提供的语言帮助表示感谢。参考文献1 F. Nuez, El cultivo de

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