利用三维荧光光谱与平行因子分析法测定细胞培养基中多类代谢成分的含量

作者：宋晓康; 赵强^*; 张元志; 王贻坤; 邓国庆; 朱灵^*

来源：中国激光, 2022, 49(09): 28-39.

• 光谱学
• 三维荧光光谱
• 平行因子分析
• 代谢类荧光团
• 正交试验设计
• 内滤校正
• 拆半分析

将三维荧光光谱技术与平行因子分析法相结合，实现了细胞培养基样本中色氨酸(TRY)、还原烟碱腺嘌呤二核苷酸(NADH)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和维生素B6(VB6)含量的定性和定量分析。首先制备了25个细胞培养基样本，使用六因素五水平正交试验确定每个样本中四类荧光组分的混合方式和浓度梯度；采用荧光分光光度计扫描各样本的激发-发射矩阵，依次进行波长差异性校准、水拉曼和瑞利散射去除、内滤效应校正、光强标准化以及高杠杆点去除等预处理，然后采用水拉曼谱峰面积作为光强的当量单位，将荧光光强进行标准化；采用核一致矩阵确定模型的最佳组分数为4,最后使用平行因子分析法对三维荧光光谱数据集进行三线性分解，得到上述种荧光团的平均回收率分别为100.2%±15.5%、107.4%±37.1%、100.5%±6.4%、99.5%±6.5%,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.124、43.312、1.601、0.639μg/mL,相对平均偏差分别为13.216%、36.937%、6.112%、6.331%,检测限分别为0.013、52.628、0.003、0.012μg/mL。TRY的发射光谱与NADH的激发光谱重合，且FAD的激发光谱与NADH的发射光谱重合，因此出现了荧光共振转移现象，该现象导致模型对NADH浓度的预测能力低于对其他三种荧光团的预测能力。模型在各荧光团的定性分析方面表现良好，均通过了S4C6T3的拆半分析校验。实验结果表明，三维荧光光谱结合平行因子分析法能够快速测定细胞培养基中多种代谢类荧光组分的含量，在细胞能量和物质代谢检测方面具有广阔的应用前景。

• 单位
  中国科学院合肥物质科学研究院; 安徽建筑大学