在过去的几年里，过敏性疾病的发生率急剧上升：在过去的15-20年里，全世界过敏性疾病的发病率翻了一番。
据估计，在西方国家，15%到25%的人患有呼吸道过敏（俗称花粉症）。在许多情况下，当大气中过敏性花粉增多时，尤其是在花期，就会引发这些过敏。
花粉的致敏性因种而异，因此，对空气中的花粉进行鉴定、表征和量化以获得过敏原暴露的清晰图像至关重要。显微拉曼光谱提供了一个选择性，快速，非破坏性的花粉粒鉴定。yabo214
花粉的拉曼光谱表征
花粉粒（根据花粉类型，直径为10至200µm）是种子植物的雄配子体，是有性生殖周期的一部分。它们被认为是季节性的空气污染物，因为花粉只在开花时散布到大气中。
花粉结构、外壁模式（谷粒外壁）和形态提供了很好的分类学参数。目前，这些形态参数，通过电子或光学显微镜获得，通常用于花粉鉴定。然而，谷物的化学成分水平有着巨大的差异：根据花的来源，蛋白质的数量——主要导致过敏性疾病的化合物——可能在干重的10%到40%之间。
拉曼光谱受样品分子组成变化的影响，因此拉曼光谱成为鉴定和表征花粉的有趣工具。
由于拉曼光谱具有快速、高化学选择性、非破坏性和能够量化单个晶粒的特点，因此它为纯光学鉴定技术或涉及可能导致样品变性的纯化步骤的化学表征方法提供了一种替代方法。不同花粉种类的光谱差异如图1所示。
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图1。该物种5种花粉的拉曼光谱：玉米（玉米，蓝色）、栎（栎，红色）、多年生黑麦草（黑麦草，黑色）、犹太木薯（铺展花粉，粉红色）和柳（灰柳，绿色）。
对光谱特征的深入研究揭示了在1650cm处存在酰胺I带的蛋白质和氨基酸-1或1005厘米处典型的环形呼吸模式-1苯丙氨酸的特征，在每个光谱中都有表现。相比之下，类胡萝卜素的光谱特征，由1160cm处的两个强烈共振峰表示-1和1530厘米-1在多年生黑麦草、黑柳和玉米中也有发现，而栎属中也有发现，但在犹太裔群体中不存在。
这表明了不同花粉种类的化学成分的多样性，以及在拉曼光谱中捕捉这些差异的能力。此外，如图2所示，在同一科的不同物种之间可以观察到差异，这显示了属于木犀科的花粉类型的光谱。这意味着鉴定可以在一个科的物种水平上进行。
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图2。白蜡（蓝色）、女贞（绿色）、木犀（红色）花粉的拉曼光谱均属于木犀科。
利用图书馆检索识别空气样本
由于花粉的光谱和化学检测变得越来越重要，因此需要建立包含大气中不同花粉类型的拉曼光谱库。
为此，我们记录了34种花粉类型的拉曼光谱，并收集到一个光谱库中。花粉类型的列表包括在大气中发现的灌木、树木以及杂草和草的不同科。
为了测试通过文库搜索进行光谱识别的能力，对2012年夏季和春季采集的10组空气花粉光谱进行了测试。如表1所示，对这10个样本的正确物种的鉴定是准确的，其中排名最高的参考光谱与查询光谱匹配。如果命中率越高，查询谱与库谱的匹配越好。
| 查询频谱 |
击中 |
名称（命中质量） |
查询频谱 |
击中 |
名称（命中质量） |
| 1-Acer negundoèu air（四月） |
1.圣 |
宏碁negundo（888.2） |
6-Acer negundoèu air（五月） |
1.圣 |
宏碁negundo（795.4） |
| 2.钕 |
宏碁negundo（888.2） |
2.钕 |
犹太巴黎会（746.9） |
| 3.研发 |
球果栎（821.6） |
3.研发 |
酸模属（732.3） |
| 2-垂桦（四月） |
1.圣 |
垂桦（876.1） |
7-Acer negundoèu air（五月） |
1.圣 |
宏碁negundo（892.5） |
| 2.钕 |
板栗（851.1） |
2.钕 |
球果栎（827.4） |
| 3.研发 |
榛子（819.8） |
3.研发 |
犹太巴黎会（793.1） |
| 3-悬铃木x针叶树（四月） |
1.圣 |
悬铃木x针叶（906.2） |
8-悬铃木x针叶树（5月） |
1.圣 |
悬铃木x针叶（756.8） |
| 2.钕 |
宏碁negundo（742.9） |
2.钕 |
车前草（728.5） |
| 3.研发 |
犹太巴黎会（710.1） |
3.研发 |
宏碁negundo（692.4） |
| 4-车前草（四月） |
1.圣 |
车前草（909.2） |
9-悬铃木x针叶树（5月） |
1.圣 |
悬铃木（726.3） |
| 2.钕 |
悬铃木x针叶（720.9） |
2.钕 |
犹太巴黎会（718.5） |
| 3.研发 |
犹太巴黎会（675.8） |
3.研发板栗（957.1） |
| 5-Acer negundoèu air（五月） |
1.圣 |
宏碁negundo（891.7） |
10-板栗（八月） |
1.圣 |
板栗（957.1） |
| 2.钕 |
球果栎（830.8） |
2.钕 |
垂桦（893.3） |
| 3.研发 |
板栗（828.8） |
3.研发 |
球果栎（853.2） |
结论
所给出的例子表明显微拉曼光谱可成功应用于气载花粉的鉴定和分析。拉曼显微光谱法不需要样品制备，快速，化学选择性高，因此它提供了一种仅依赖于形态参数的光学显微镜方法的替代方法。此外，其他光谱技术（如SPRi）为检测过敏原提供了补充分析。由于花粉症已成为一个主要的健康问题，需要先进的分析表征工具，因此对此类鉴定方法的需求正在增加。
来源和进一步阅读
- A.盖德斯，H。里贝罗，M。费尔南德斯·冈萨雷斯，M.J.艾拉，I。塔兰塔Abreu，119473-478（2014）
- F舒尔特，J。美国林戈特。潘恩，J。Kneipp，肛门。《化学》，809551-9556（2008）。
- 空气中桦树花粉变应原的检测，霍里巴科学应用说明。
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