拉曼光谱在生物医药等领域的应用
随着人们对拉曼光谱技术研究的深入，拉曼光谱在许多领域中得到越来越多的应用。本文介绍了拉曼光谱检测技术的基本原理及特点，介绍了傅立叶变换拉曼光谱、共焦显微拉曼光谱、表面增强激光拉曼光谱、固体光声拉曼光谱的原理及其应用。综述了拉曼光谱在食品检测中的应用。主要介绍了拉曼光谱在生物、医药、材料化学、食品领域的应用。在许多领域快速检测、质量控制、无损检测等方面，拉曼光谱必将发挥越来越大的作用。
1. 拉曼光谱技术在生物学领域的应用
随着当代科学技术的迅猛发展，对核酸、蛋白质、磷脂等生物大分子的研究已经不能满足于一般性质的描述，而在分子水平上探讨其具体的化学结构则成为新的研究课题，以进一步揭开生命的奥秘。
例如，人们利用表面增强拉曼技术解决了生物化学、生物物理和分子生物学中的许多难题，包括分子的特殊基团，如氨基酸中的氨基、羧基、苯环等与界面的相互作用，生物分子与金属表面的键合方式，dna、rna、卟啉在银溶胶上的吸附状态等。用常规的方法难以检测多肽及蛋白质的结构，或者是方法过于复杂，不易操作。拉曼光谱可以提供丰富的关于蛋白质结构的信息。蛋白质拉曼光谱不仅可以反映肽链的骨架振动，而且可以反映侧链周围微环境的变化。
近年来，拉曼光谱已应用于研究蛋白质或多肽的一级结构，非折叠蛋白质，蛋白质装配的特征描述，基于蛋白质制药的流程监控和质量控制，动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等诸多方面的研究均有文献报道。
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。在生物的遗传、变异、生长发育、以及繁殖起至关重要作用的dna承载了生命体的遗传信息，是现代分子生物学研究的热点。对于维持生命体正常活动的生物大分子的研究，拉曼光谱是被*的有效的方法之一。
拉曼光谱技术在测量生物大分子时，具有样品需要量小、结构信息量大、测量速度快、操作方便、对样品无损伤和实时监测等优点，尤其是在测定水溶液时，几乎不受水的干扰。由于许多生物大分子电子吸收位于紫外区，所以特别适用于生物样品的检测。如果再与 sers 相结合检测水平已经达到了单分子水平。利用拉曼光谱的变化推测生物大分子的结构及其变化有利于研究遗传信息的特性，并为基因突变、转基因、诱变育种等提供有力技术保证。
2. 拉曼光谱技术在临床医学及制药方面的应用
拉曼光谱在医学和药学上的应用主要有以下几个方面：一是利用拉曼光谱进行体内和体外的医学诊断；二是研究人体内部的和由外部吸收的外部试剂，其中包括有意摄入的(如药物和探测物)和无意感染的(如病毒和污染物)物质与人体的相互作用；三是药物成分和结构鉴定。
由于检测技术的非侵入性和非破坏性，近十几年内，拉曼光谱在医药学上的发展十分迅速。拉曼光谱对白内障、硅肺、动脉粥样硬化等疾病的诊断已见报道，在癌症诊断方面的巨大潜力尤其受到众多研究者的重视。拉曼光谱具有很强的分辨相似分子(药物及其代谢物)的能力，对药材和药物有效组分成分、浓度和细微结构的无损分析和鉴定非常有效，特别是近表面增强拉曼光谱的发展，使探测药物及其它有意义的化学物质的药理特性成为可能。拉曼光谱可以对生物材料样品进行测定而不会改变样品的性状 ，为此应用这项技术对动物组织和细胞进行研究可用于医学诊断为癌症诊断和机理分析提供重要的信息和数据。这对于癌症的诊断具有重要的临床意义。
3. 拉曼光谱技术在食品中的应用
食品的种类十分丰富，其成分因品种不同而有所差异，但综合各种食品，其营养成分主要是糖分、油脂、蛋白质和维生素。常规的化学分析方法，如液相色谱法(lc)、气相色谱法(gc)等，操作步骤繁琐、消耗化学药品、需制备试样，而拉曼光谱技术能够克服这些缺点，因此在食品成分的分析及食品安全监测研究中得到广泛应用。
拉曼光谱可用于分析检测食品中糖类、蛋白质、脂肪、dna、维生素和色素等成分，还可应用于食品工业快速检测、质量控制、无损检测等方面。如奶粉中三聚氰胺的快速检测；水果蔬菜表面农药残余量检测；酒制品的乙醇、含糖量检测，产地及真假鉴别；酱油、果汁等产品的品质、真假鉴定；肉制品中的蛋白质、脂肪、水分等含量分析以及新鲜及冷冻程度、产品种类鉴别；加工过程(如混合、加热及胶凝等)中对结构变化敏感的各个独立组分的检测。近年来，食品安全成为人们关注的焦点，在食品安全检测及非法添加物检测中，拉曼光谱技术，因其快速，敏度高等特性，得到了进一步的发展。
随着社会的进步和人民生活水平的提高，食品安全已成为关注的热点话题，农药残留污染是制约食品营养与安全的首要因素之一。2008年爆发的毒奶粉事件曾在食品界引起轩然大波，人们对于食品安全的关注也越来越多。农产品检测中心配备的检测仪器灵敏度高、专业性强、检测方法复杂，价格昂贵；常规的检测方法拥有许多不足。由于不同农药的分子结构不同，其振动谱也会不同，因此利用拉曼光谱来识别食品中不同农药残留、食品污染检测是可行的。
国外应用拉曼光谱技术检测了在粮食、蔬菜、水果中普遍使用的杀虫剂和杀菌剂，取得一定进展。便携式拉曼光谱仪因能快速的辨别出容器内的液体是水、酒精还是汽油，应用于安检的事例也有人报导过。拉曼光谱还在水果、蔬菜农药残留、掺假等检测中发挥着积极作用。便携式拉曼光谱仪成本较低，方便快速，将逐渐成为食品检测中的关键技术之一。
4.拉曼光谱技术在化学和材料学的应用
拉曼光谱法是一种研究物质结构的重要方法，在化学和材料的研究方面，主要是分子定量、定性结构分析，以及物质的物理化学性质测定上。在材料研究和应用方面，拉曼光谱可以用以分析半导体、超导体、陶瓷、晶体材料等固体材料。
已有的应用包括：化合物的结构和某些官能团的确定、聚合物和有机化合物的测试、电化学研究和腐蚀研究、化学反应中催化剂作用的研究、对半导体芯片上微小复杂结构的应力及污染或缺陷的鉴定、金刚石镀膜和复合材料的测试、超导体测试、晶体的振动和结构等。由于拉曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品和方便快速等优点，所以利用拉曼光谱可以对纳米材料进行分子结构分析、键态特征分析和定性鉴定等；在催化领域中，大量不同结构的分子筛被合成出来，但是人们并不很清楚它的合成机理。
在公安部门拉曼光谱可用于笔迹、指纹、文件和印章的鉴定等侦探工作。例如，对不同的书写笔迹进行检验；对含碳素成分的笔迹进行检验；对打印文件、复印文件、印刷文件、传真文件进行检验；对印文、指纹上的印泥、印油进行检验；在纳米材料的研究方面，拉曼光谱可以帮助考查纳米粒子本身因尺寸减小而产生的对拉曼光谱的影响以及纳米粒子的引入对玻璃相结构的影响。特别是对于研究低维纳米材料，它已经成为方法之一。在文物鉴定方面，傅立叶变换近红外拉曼光谱法、傅立叶变换红外光谱法等既能分析出字画的物质成分，又不会对文物有任何损伤。拉曼光谱技术还可以准确地鉴定宝石内部的包裹体，提供宝石的成因及产地信息，并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别(天然宝石、人工合成宝石或优化处理宝石)等。
拉曼光谱分析因其灵敏度高、快速、无损伤及分析效率高的特点而越来越受到关注。它将在食品安全检测、医药、材料、环境保护、考古、宝石鉴定等各个领域越来越受到重视。对文物样品的无损分析研究。使文物的鉴定、年代的测定及文物的恢复和保存的方法更安全可靠；对爆炸物、毒品、墨迹等的痕迹无损检测为法庭提供科学证据的有力手段：对宝石的光谱分析研究认识各地宝石中的包含物差异性。并使宝石的鉴别与评价有了科学依据。近年来该技术在细胞和组织的癌变方面的检测也取得了很大的进展，随着分析方法完善和研究病例的增多以及对于病变组织差异性的规律性认识深化。拉曼光谱发展成诊断肿瘤方法的可行性将得到确认。总之，随着激光技术的发展和检测装置的改进，拉曼光谱技术在当代工业生产和科学研究中必将得到越来越广泛的应用。
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1. 拉曼光谱技术在生物学领域的应用
随着当代科学技术的迅猛发展，对核酸、蛋白质、磷脂等生物大分子的研究已经不能满足于一般性质的描述，而在分子水平上探讨其具体的化学结构则成为新的研究课题，以进一步揭开生命的奥秘。
例如，人们利用表面增强拉曼技术解决了生物化学、生物物理和分子生物学中的许多难题，包括分子的特殊基团，如氨基酸中的氨基、羧基、苯环等与界面的相互作用，生物分子与金属表面的键合方式，dna、rna、卟啉在银溶胶上的吸附状态等。用常规的方法难以检测多肽及蛋白质的结构，或者是方法过于复杂，不易操作。拉曼光谱可以提供丰富的关于蛋白质结构的信息。蛋白质拉曼光谱不仅可以反映肽链的骨架振动，而且可以反映侧链周围微环境的变化。
近年来，拉曼光谱已应用于研究蛋白质或多肽的一级结构，非折叠蛋白质，蛋白质装配的特征描述，基于蛋白质制药的流程监控和质量控制，动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等诸多方面的研究均有文献报道。
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。在生物的遗传、变异、生长发育、以及繁殖起至关重要作用的dna承载了生命体的遗传信息，是现代分子生物学研究的热点。对于维持生命体正常活动的生物大分子的研究，拉曼光谱是被*的有效的方法之一。
拉曼光谱技术在测量生物大分子时，具有样品需要量小、结构信息量大、测量速度快、操作方便、对样品无损伤和实时监测等优点，尤其是在测定水溶液时，几乎不受水的干扰。由于许多生物大分子电子吸收位于紫外区，所以特别适用于生物样品的检测。如果再与 sers 相结合检测水平已经达到了单分子水平。利用拉曼光谱的变化推测生物大分子的结构及其变化有利于研究遗传信息的特性，并为基因突变、转基因、诱变育种等提供有力技术保证。
2. 拉曼光谱技术在临床医学及制药方面的应用
拉曼光谱在医学和药学上的应用主要有以下几个方面：一是利用拉曼光谱进行体内和体外的医学诊断；二是研究人体内部的和由外部吸收的外部试剂，其中包括有意摄入的(如药物和探测物)和无意感染的(如病毒和污染物)物质与人体的相互作用；三是药物成分和结构鉴定。
由于检测技术的非侵入性和非破坏性，近十几年内，拉曼光谱在医药学上的发展十分迅速。拉曼光谱对白内障、硅肺、动脉粥样硬化等疾病的诊断已见报道，在癌症诊断方面的巨大潜力尤其受到众多研究者的重视。拉曼光谱具有很强的分辨相似分子(药物及其代谢物)的能力，对药材和药物有效组分成分、浓度和细微结构的无损分析和鉴定非常有效，特别是近表面增强拉曼光谱的发展，使探测药物及其它有意义的化学物质的药理特性成为可能。拉曼光谱可以对生物材料样品进行测定而不会改变样品的性状 ，为此应用这项技术对动物组织和细胞进行研究可用于医学诊断为癌症诊断和机理分析提供重要的信息和数据。这对于癌症的诊断具有重要的临床意义。
3. 拉曼光谱技术在食品中的应用
食品的种类十分丰富，其成分因品种不同而有所差异，但综合各种食品，其营养成分主要是糖分、油脂、蛋白质和维生素。常规的化学分析方法，如液相色谱法(lc)、气相色谱法(gc)等，操作步骤繁琐、消耗化学药品、需制备试样，而拉曼光谱技术能够克服这些缺点，因此在食品成分的分析及食品安全监测研究中得到广泛应用。
拉曼光谱可用于分析检测食品中糖类、蛋白质、脂肪、dna、维生素和色素等成分，还可应用于食品工业快速检测、质量控制、无损检测等方面。如奶粉中三聚氰胺的快速检测；水果蔬菜表面农药残余量检测；酒制品的乙醇、含糖量检测，产地及真假鉴别；酱油、果汁等产品的品质、真假鉴定；肉制品中的蛋白质、脂肪、水分等含量分析以及新鲜及冷冻程度、产品种类鉴别；加工过程(如混合、加热及胶凝等)中对结构变化敏感的各个独立组分的检测。近年来，食品安全成为人们关注的焦点，在食品安全检测及非法添加物检测中，拉曼光谱技术，因其快速，敏度高等特性，得到了进一步的发展。
随着社会的进步和人民生活水平的提高，食品安全已成为关注的热点话题，农药残留污染是制约食品营养与安全的首要因素之一。2008年爆发的毒奶粉事件曾在食品界引起轩然大波，人们对于食品安全的关注也越来越多。农产品检测中心配备的检测仪器灵敏度高、专业性强、检测方法复杂，价格昂贵；常规的检测方法拥有许多不足。由于不同农药的分子结构不同，其振动谱也会不同，因此利用拉曼光谱来识别食品中不同农药残留、食品污染检测是可行的。
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4.拉曼光谱技术在化学和材料学的应用
拉曼光谱法是一种研究物质结构的重要方法，在化学和材料的研究方面，主要是分子定量、定性结构分析，以及物质的物理化学性质测定上。在材料研究和应用方面，拉曼光谱可以用以分析半导体、超导体、陶瓷、晶体材料等固体材料。
已有的应用包括：化合物的结构和某些官能团的确定、聚合物和有机化合物的测试、电化学研究和腐蚀研究、化学反应中催化剂作用的研究、对半导体芯片上微小复杂结构的应力及污染或缺陷的鉴定、金刚石镀膜和复合材料的测试、超导体测试、晶体的振动和结构等。由于拉曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品和方便快速等优点，所以利用拉曼光谱可以对纳米材料进行分子结构分析、键态特征分析和定性鉴定等；在催化领域中，大量不同结构的分子筛被合成出来，但是人们并不很清楚它的合成机理。
在公安部门拉曼光谱可用于笔迹、指纹、文件和印章的鉴定等侦探工作。例如，对不同的书写笔迹进行检验；对含碳素成分的笔迹进行检验；对打印文件、复印文件、印刷文件、传真文件进行检验；对印文、指纹上的印泥、印油进行检验；在纳米材料的研究方面，拉曼光谱可以帮助考查纳米粒子本身因尺寸减小而产生的对拉曼光谱的影响以及纳米粒子的引入对玻璃相结构的影响。特别是对于研究低维纳米材料，它已经成为方法之一。在文物鉴定方面，傅立叶变换近红外拉曼光谱法、傅立叶变换红外光谱法等既能分析出字画的物质成分，又不会对文物有任何损伤。拉曼光谱技术还可以准确地鉴定宝石内部的包裹体，提供宝石的成因及产地信息，并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别(天然宝石、人工合成宝石或优化处理宝石)等。
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