隨著人們對(duì)拉曼光譜技術(shù)研究的深入，拉曼光譜在許多領(lǐng)域中得到越來越多的應(yīng)用。本文介紹了拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)，介紹了傅立葉變換拉曼光譜、共焦顯微拉曼光譜、表面增強(qiáng)激光拉曼光譜、固體光聲拉曼光譜的原理及其應(yīng)用。綜述了拉曼光譜在食品檢測(cè)中的應(yīng)用。主要介紹了拉曼光譜在生物、醫(yī)藥、材料化學(xué)、食品領(lǐng)域的應(yīng)用。在許多領(lǐng)域快速檢測(cè)、質(zhì)量控制、無損檢測(cè)等方面，拉曼光譜必將發(fā)揮越來越大的作用。
1. 拉曼光譜技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)核酸、蛋白質(zhì)、磷脂等生物大分子的研究已經(jīng)不能滿足于一般性質(zhì)的描述，而在分子水平上探討其具體的化學(xué)結(jié)構(gòu)則成為新的研究課題，以進(jìn)一步揭開生命的奧秘。
例如，人們利用表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)解決了生物化學(xué)、生物物理和分子生物學(xué)中的許多難題，包括分子的特殊基團(tuán)，如氨基酸中的氨基、羧基、苯環(huán)等與界面的相互作用，生物分子與金屬表面的鍵合方式，dna、rna、卟啉在銀溶膠上的吸附狀態(tài)等。用常規(guī)的方法難以檢測(cè)多肽及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，或者是方法過于復(fù)雜，不易操作。拉曼光譜可以提供豐富的關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息。蛋白質(zhì)拉曼光譜不僅可以反映肽鏈的骨架振動(dòng)，而且可以反映側(cè)鏈周圍微環(huán)境的變化。
近年來，拉曼光譜已應(yīng)用于研究蛋白質(zhì)或多肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)，非折疊蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)裝配的特征描述，基于蛋白質(zhì)制藥的流程監(jiān)控和質(zhì)量控制，動(dòng)脈硬化操作中的鈣化沉積和紅細(xì)胞膜的等諸多方面的研究均有文獻(xiàn)報(bào)道。
拉曼光譜是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光譜很弱、譜圖又很簡(jiǎn)單，故拉曼光譜可以在接近自然狀態(tài)、活性狀態(tài)下來研究生物大分子的結(jié)構(gòu)及其變化。在生物的遺傳、變異、生長(zhǎng)發(fā)育、以及繁殖起至關(guān)重要作用的dna承載了生命體的遺傳信息，是現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于維持生命體正?；顒?dòng)的生物大分子的研究，拉曼光譜是被*的有效的方法之一。
拉曼光譜技術(shù)在測(cè)量生物大分子時(shí)，具有樣品需要量小、結(jié)構(gòu)信息量大、測(cè)量速度快、操作方便、對(duì)樣品無損傷和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在測(cè)定水溶液時(shí)，幾乎不受水的干擾。由于許多生物大分子電子吸收位于紫外區(qū)，所以特別適用于生物樣品的檢測(cè)。如果再與 sers 相結(jié)合檢測(cè)水平已經(jīng)達(dá)到了單分子水平。利用拉曼光譜的變化推測(cè)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其變化有利于研究遺傳信息的特性，并為基因突變、轉(zhuǎn)基因、誘變育種等提供有力技術(shù)保證。
2. 拉曼光譜技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)及制藥方面的應(yīng)用
拉曼光譜在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)上的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：一是利用拉曼光譜進(jìn)行體內(nèi)和體外的醫(yī)學(xué)診斷；二是研究人體內(nèi)部的和由外部吸收的外部試劑，其中包括有意攝入的(如藥物和探測(cè)物)和無意感染的(如病毒和污染物)物質(zhì)與人體的相互作用；三是藥物成分和結(jié)構(gòu)鑒定。
由于檢測(cè)技術(shù)的非侵入性和非破壞性，近十幾年內(nèi)，拉曼光譜在醫(yī)藥學(xué)上的發(fā)展十分迅速。拉曼光譜對(duì)白內(nèi)障、硅肺、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的診斷已見報(bào)道，在癌癥診斷方面的巨大潛力尤其受到眾多研究者的重視。拉曼光譜具有很強(qiáng)的分辨相似分子(藥物及其代謝物)的能力，對(duì)藥材和藥物有效組分成分、濃度和細(xì)微結(jié)構(gòu)的無損分析和鑒定非常有效，特別是近表面增強(qiáng)拉曼光譜的發(fā)展，使探測(cè)藥物及其它有意義的化學(xué)物質(zhì)的藥理特性成為可能。拉曼光譜可以對(duì)生物材料樣品進(jìn)行測(cè)定而不會(huì)改變樣品的性狀 ，為此應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)動(dòng)物組織和細(xì)胞進(jìn)行研究可用于醫(yī)學(xué)診斷為癌癥診斷和機(jī)理分析提供重要的信息和數(shù)據(jù)。這對(duì)于癌癥的診斷具有重要的臨床意義。
3. 拉曼光譜技術(shù)在食品中的應(yīng)用
食品的種類十分豐富，其成分因品種不同而有所差異，但綜合各種食品，其營(yíng)養(yǎng)成分主要是糖分、油脂、蛋白質(zhì)和維生素。常規(guī)的化學(xué)分析方法，如液相色譜法(lc)、氣相色譜法(gc)等，操作步驟繁瑣、消耗化學(xué)藥品、需制備試樣，而拉曼光譜技術(shù)能夠克服這些缺點(diǎn)，因此在食品成分的分析及食品安全監(jiān)測(cè)研究中得到廣泛應(yīng)用。
拉曼光譜可用于分析檢測(cè)食品中糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、dna、維生素和色素等成分，還可應(yīng)用于食品工業(yè)快速檢測(cè)、質(zhì)量控制、無損檢測(cè)等方面。如奶粉中三聚氰胺的快速檢測(cè)；水果蔬菜表面農(nóng)藥殘余量檢測(cè)；酒制品的乙醇、含糖量檢測(cè)，產(chǎn)地及真假鑒別；醬油、果汁等產(chǎn)品的品質(zhì)、真假鑒定；肉制品中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分等含量分析以及新鮮及冷凍程度、產(chǎn)品種類鑒別；加工過程(如混合、加熱及膠凝等)中對(duì)結(jié)構(gòu)變化敏感的各個(gè)獨(dú)立組分的檢測(cè)。近年來，食品安全成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，在食品安全檢測(cè)及非法添加物檢測(cè)中，拉曼光譜技術(shù)，因其快速，敏度高等特性，得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，食品安全已成為關(guān)注的熱點(diǎn)話題，農(nóng)藥殘留污染是制約食品營(yíng)養(yǎng)與安全的首要因素之一。2008年爆發(fā)的毒奶粉事件曾在食品界引起軒然大波，人們對(duì)于食品安全的關(guān)注也越來越多。農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中心配備的檢測(cè)儀器靈敏度高、專業(yè)性強(qiáng)、檢測(cè)方法復(fù)雜，價(jià)格昂貴；常規(guī)的檢測(cè)方法擁有許多不足。由于不同農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)不同，其振動(dòng)譜也會(huì)不同，因此利用拉曼光譜來識(shí)別食品中不同農(nóng)藥殘留、食品污染檢測(cè)是可行的。
國(guó)外應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)了在糧食、蔬菜、水果中普遍使用的殺蟲劑和殺菌劑，取得一定進(jìn)展。便攜式拉曼光譜儀因能快速的辨別出容器內(nèi)的液體是水、酒精還是汽油，應(yīng)用于安檢的事例也有人報(bào)導(dǎo)過。拉曼光譜還在水果、蔬菜農(nóng)藥殘留、摻假等檢測(cè)中發(fā)揮著積極作用。便攜式拉曼光譜儀成本較低，方便快速，將逐漸成為食品檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
4.拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)和材料學(xué)的應(yīng)用
拉曼光譜法是一種研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要方法，在化學(xué)和材料的研究方面，主要是分子定量、定性結(jié)構(gòu)分析，以及物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定上。在材料研究和應(yīng)用方面，拉曼光譜可以用以分析半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、陶瓷、晶體材料等固體材料。
已有的應(yīng)用包括：化合物的結(jié)構(gòu)和某些官能團(tuán)的確定、聚合物和有機(jī)化合物的測(cè)試、電化學(xué)研究和腐蝕研究、化學(xué)反應(yīng)中催化劑作用的研究、對(duì)半導(dǎo)體芯片上微小復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及污染或缺陷的鑒定、金剛石鍍膜和復(fù)合材料的測(cè)試、超導(dǎo)體測(cè)試、晶體的振動(dòng)和結(jié)構(gòu)等。由于拉曼光譜具有靈敏度高、不破壞樣品和方便快速等優(yōu)點(diǎn)，所以利用拉曼光譜可以對(duì)納米材料進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)分析、鍵態(tài)特征分析和定性鑒定等；在催化領(lǐng)域中，大量不同結(jié)構(gòu)的分子篩被合成出來，但是人們并不很清楚它的合成機(jī)理。
在公安部門拉曼光譜可用于筆跡、指紋、文件和印章的鑒定等偵探工作。例如，對(duì)不同的書寫筆跡進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)含碳素成分的筆跡進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)打印文件、復(fù)印文件、印刷文件、傳真文件進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)印文、指紋上的印泥、印油進(jìn)行檢驗(yàn)；在納米材料的研究方面，拉曼光譜可以幫助考查納米粒子本身因尺寸減小而產(chǎn)生的對(duì)拉曼光譜的影響以及納米粒子的引入對(duì)玻璃相結(jié)構(gòu)的影響。特別是對(duì)于研究低維納米材料，它已經(jīng)成為方法之一。在文物鑒定方面，傅立葉變換近紅外拉曼光譜法、傅立葉變換紅外光譜法等既能分析出字畫的物質(zhì)成分，又不會(huì)對(duì)文物有任何損傷。拉曼光譜技術(shù)還可以準(zhǔn)確地鑒定寶石內(nèi)部的包裹體，提供寶石的成因及產(chǎn)地信息，并且可以有效、快速、無損和準(zhǔn)確地鑒定寶石的類別(天然寶石、人工合成寶石或優(yōu)化處理寶石)等。
拉曼光譜分析因其靈敏度高、快速、無損傷及分析效率高的特點(diǎn)而越來越受到關(guān)注。它將在食品安全檢測(cè)、醫(yī)藥、材料、環(huán)境保護(hù)、考古、寶石鑒定等各個(gè)領(lǐng)域越來越受到重視。對(duì)文物樣品的無損分析研究。使文物的鑒定、年代的測(cè)定及文物的恢復(fù)和保存的方法更安全可靠；對(duì)爆炸物、毒品、墨跡等的痕跡無損檢測(cè)為法庭提供科學(xué)證據(jù)的有力手段：對(duì)寶石的光譜分析研究認(rèn)識(shí)各地寶石中的包含物差異性。并使寶石的鑒別與評(píng)價(jià)有了科學(xué)依據(jù)。近年來該技術(shù)在細(xì)胞和組織的癌變方面的檢測(cè)也取得了很大的進(jìn)展，隨著分析方法完善和研究病例的增多以及對(duì)于病變組織差異性的規(guī)律性認(rèn)識(shí)深化。拉曼光譜發(fā)展成診斷腫瘤方法的可行性將得到確認(rèn)?？傊?，隨著激光技術(shù)的發(fā)展和檢測(cè)裝置的改進(jìn)，拉曼光譜技術(shù)在當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。