通过拉曼光谱快速定量饲料轮虫 (Brachionus plicatilis) 脂肪酸

在野外，海洋鱼类的幼体和幼鱼以各种浮游生物和浮游动物猎物为食，以收集生长所需的脂质。在水产养殖中，幼年海鱼也需要活饲料，轮虫（通常是褶皱臂尾轮虫）通常用于此目的改善饲料轮虫的脂质成分可以提高水产养殖中幼鱼的存活率和生长率，但使用气相色谱法监测富集情况缓慢、劳动密集，并且需要昂贵的仪器。在Daniel P. Killeen等人^[1]的工作中描述了拉曼光谱作为一种替代的、更快速的工具在水产养殖环境中定量轮虫脂肪酸成分的潜力。通过使用三种不同的喂养方案定期对经过富集的轮虫进行二次采样，制备成分多样的样本集。冷冻干燥样品轮虫，并通过GC–MS（质谱）测定其脂肪酸含量和组成。拉曼光谱（1064nm激发）是用两种仪器获得的：一种最先进的傅立叶变换（FT）拉曼光谱仪，配备了液氮冷却的锗探测器；以及配备InGaAs探测器的小型便携式光谱仪。通过GC–MS获得的脂肪酸参考数据与使用偏最小二乘回归的每个拉曼光谱数据集中的结构方差相关。

图1 使用三种富集方案（EP1-3）富集前后轮虫（褶皱臂尾虫）的拉曼光谱（1064 nm）。显示了使用（a）台式FT拉曼光谱仪和（b）带InGaAs检测的便携式拉曼光谱仪获得的光谱[1]

由于强烈的荧光干扰，最初尝试使用785和532nm的激发来获取冻干轮虫的拉曼光谱是不成功的。在1064nm激光激发下获得了更好的结果，未富集轮虫和使用EP1、EP2和EP3富集轮虫的示例拉曼光谱如图1所示。轮虫的FT-拉曼光谱具有较高的信噪比，相对较小的荧光衍生基线效应，并且主要由与脂质（3016 cm⁻¹，H-C=C拉伸；1658 cm⁻¹、C=C伸展，1450 cm⁻¹和CH₂弯曲）和类胡萝卜素（1520 cm⁻¹；C=C伸张；1158 cm⁻²，C-C拉伸；1004 cm⁻¹（C-CH₃摇摆）相关的振动带主导（图1a）。使用便携式InGaAs 1064nm拉曼光谱仪获得的拉曼光谱如图1b所示。使用FT-Raman预测轮虫PUFA浓度的PLSR校准和测试集验证曲线，如图2所示。

图2 将轮虫（褶皱臂尾虫）拉曼光谱的光谱方差（使用1064 nm激发的台式FT拉曼光谱仪获得）与多不饱和脂肪酸（PUFA）浓度（mg g⁻¹）相关的偏最小二乘回归模型摘要。（a） 给出了校准和测试集验证曲线以及（b）回归系数（β）[1]

实验结果证明轮虫的组成可以通过改变组成和富集时间来调节。冷冻干燥轮虫中的TFA和PUFA浓度可以使用使用1064nm激发（产生的拉曼光谱来快速准确地定量。用配备InGaAs检测器的便携式光谱仪进行分析的时间为3分钟，而用GC进行脱毒和FAME分析的时间>1小时。拉曼光谱可能是一种有用的工具，可以支持最佳轮虫富集方案和产品的开发，以及水产养殖饲料和幼虫养殖的快速质量保证。

[1] Killeen, D. P., Rooney, J. S., Card, A., Hegarty, L. B., Fantham, W. W., Gordon, K. C., & Moran, D. (2022). Rapid quantitation of feed rotifer (Brachionus plicatilis) fatty acids by Raman spectroscopy. Aquaculture Research, 53, 6513–6523. https://doi.org/10.1111/are.16120

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