【摘 要】
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藻蓝蛋白作为一种稀有的水溶性蓝色色素-蛋白复合物,在食品饮料着色、保健食品等产业中具有广泛的应用前景,市场估值不断提高。钝顶螺旋藻可以大量合成藻蓝蛋白,目前已作为保健食品被开发,具有作为藻蓝蛋白产业原料的潜力。本文研究了使用人工污水条件下螺旋藻的藻蓝蛋白生产能力及最优环境参数,以及基于高光谱、拉曼光谱等光谱技术的藻蓝蛋白含量快速检测。主要结论如下:（1）对使用人工配制含氨氮及含磷废水的螺旋藻培养和
【基金项目】
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国家自然科学基金（31402318）,基于显微拉曼光谱技术的活体微藻油脂含量快速无损检测研究；
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藻蓝蛋白作为一种稀有的水溶性蓝色色素-蛋白复合物,在食品饮料着色、保健食品等产业中具有广泛的应用前景,市场估值不断提高。钝顶螺旋藻可以大量合成藻蓝蛋白,目前已作为保健食品被开发,具有作为藻蓝蛋白产业原料的潜力。本文研究了使用人工污水条件下螺旋藻的藻蓝蛋白生产能力及最优环境参数,以及基于高光谱、拉曼光谱等光谱技术的藻蓝蛋白含量快速检测。主要结论如下:（1）对使用人工配制含氨氮及含磷废水的螺旋藻培养和藻蓝蛋白生产进行研究,观察螺旋藻生物量与藻蓝蛋白含量的变化规律。以氮源与磷源为因素设计全面试验,通过方差分析得到最适合螺旋藻养殖的氮磷源条件组合,即NH4Cl浓度0.1 g/L、K2HPO4浓度0.42 g/L。实验说明螺旋藻能有效吸收培养液中氨氮形式的氮元素并支持生长,而利用率也显著高于正常SP培养基所使用的硝态氮。（2）基于高光谱技术对水体中藻蓝蛋白含量进行快速检测研究,建立含量回归模型实现快速定量检测;可见-短波近红外波段模型结果优于近红外波段,最优模型为前者的CARS-LSSVM模型。为了建立预测能力更好的回归模型,引入CARS方法提取特征变量分别建立两种波段的LSSVM和BPNN模型,结果均非常成功,可见-短波近红外波段模型均优于近红外波段。最佳模型为可见-短波近红外波段的CARS-LSSVM模型,其建模集、验证集和预测集R2分别为0.999、0.989、0.986,RPD值为8.305。使用高光谱成像技术对水体中藻蓝蛋白含量的快速检测结果良好,可见-短波近红外波段数据结合基于CARS特征波段提取的LSSVM建模方法效果最优。（3）基于显微拉曼和405 nm便携拉曼对水体中藻蓝蛋白含量进行快速检测研究,分别建立含量回归模型以分析定量检测可行性。使用CARS方法对显微拉曼数据提取特征波段后建立的CARS-LSSVM模型一般成功。本研究首次使用405 nm便携式拉曼光谱仪对藻液样本进行测试并获得良好的光谱结果。最佳模型为特征峰LSSVM模型,其建模集、验证集和预测集R2分别为0.908、0.908、0.907,RPD值为3.357。总体来说,显微拉曼能检出藻蓝蛋白及其他色素的信号,但并不适合做定量分析;405 nm便携拉曼对藻蓝蛋白含量的快速检测研究是可行的,推荐使用特征峰LSSVM的建模回归方法,但还需要对回归模型及分析过程进行进一步的研究。
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