【摘要】 三维荧光光谱法用于物质定性和定量检测分析（Excitation-Emission-MatrixSpectra,EEMS)是一种具有广泛应用价值的光谱指纹技术，它描述了荧光强度与激发波长和发射波长变化之间的关系图谱。

三维荧光光谱法用于物质定性和定量检测分析（Excitation-Emission-MatrixSpectra,EEMS)是一种具有广泛应用价值的光谱指纹技术，它描述了荧光强度与激发波长和发射波长变化之间的关系图谱。它可以通过扫描监测样本中的所有成分，适用于复杂混合物的光谱表征。

有两种表现形式：一种是三维荧光立体图（三维投影图），发射光波长为x轴，激起光波长为y轴，荧光强度为z轴。一种是发射光波长为x轴，激起光波长为y轴荧光强度等高线图（等高线荧光光谱图）。

 

EEMS测试原理

荧光光谱法的检验原理，其中SO(基态)、S1(第一激起单线态)、S2(第二激起单线状态)表示电子的不同能量状态。当物质中的荧光分子被直接射入射光时，基态SO电子会因为吸收光能而迁移到S1或S2；激发电子不稳定，会通过内部转换回到S1，最终回到基态SO。当电子从激发态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，然后发出光。

 

荧光光谱包括激光光谱和发射光谱。激发光谱：在特定发射波长下获得不同激发波长的荧光强度；发射光谱：在特定激发波长下获得不同发射波长的荧光强度。

三维荧光光谱也被称为激起－发射矩阵光谱可以快速同步扫描激发波长和发射波长，获得样品的荧光强度。与激发/发射光谱等二维荧光光谱不同，三维荧光光谱可以同时扫描和改变激发和发射波长。同步记录的荧光强度变化关系为二元函数，可以更全面、更准确地表示被测物质的闪光特性。

 

EEMS优势

与单一激发光谱或发射光谱相比，三维荧光光谱包含全面丰富的信息，可以充分描述荧光物质的图像特征，如盈光峰位置、荧光强度、盈光积分体积等，适用于复杂有机物的定性和定量分析。三维荧光光谱技术灵敏度高，选择性强，盈光信息丰富。

 

EEM应用

可广泛应用于环境安全(水质和土壤污染控制)、工业工艺(液体和不透明样品工艺管理、废水循环控制)、食品工业(乳制品、食用油、饮料等)。)健康安全(细菌污染控制、食品保鲜控制)、药学(药品生产控制、药品配备研究等)。)、生物技术(生物产品生产控制)、农业(土壤健康和能力控制)。

 

EEM应用案例

1.微生物三维荧光光谱

以丁梭菌、乳酸菌和乙酸菌在0和24h的悬浮液中的原始三维荧光图为例(图3)。细菌在不同时间点的成分变化有显著差异。微生物0和24h在200～300nm之间有两个特点：盈光峰。第一个是2000～250nm(峰值在225nm周围)；第二个峰在250～300nm(峰值在275nm周围)，主要与微生物中固有的类蛋白相关，对应酪氨酸和色氨酸。荧光光谱颜色的华丽程度与荧光强度呈正相关。

微生物培养24小时后，两个特征的荧光强度显著增强。最强的峰位略向长波移动，峰宽增加。这种现象通常是微生物生长过程中细菌的大量繁殖和体内固有物质的增加。结果表明，三维荧光光谱技术可以定性地反馈不同阶段的微生物生长量，这与平板计数法和浊度比测量结果一致。

 

2.污水厂的溶解有机物（DOM）成分盈光的特征和来源分析

平行因素法可以解谱DOM的三维荧光谱图，充分利用盈光数据识别单个盈光成分，因此选择三维荧光光谱进行平行因素分析(PARAFAC)，通过对比分析污水厂水样荧光光谱的特点，获得1类蛋白质莹光成分和1类腐植酸莹光成分:C1(Ex/Em=245nm/340nm为色氨酸莹光峰，C2(Ex/Em=富里酸莹光峰为260nm/410nm，该污水厂含有类蛋白质和类腐殖质。