表面增强拉曼光谱技术快速检测鸭肉中的土霉素

目的采用纳米金胶和OTR103作为表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)的活性基底,实现鸭肉中土霉素残留量的快速检测。方法首先使用自适应迭代惩罚最小二乘法(adaptive iterative re-weighted penalized least squares,air-PLS)扣除SERS测定过程中的荧光等背景信号,确定鸭肉中土霉素检测的特征峰。然后应用单变量分析法对纳米金胶、待测样品、OTR103的加入量和吸附时间进行优化,确定最佳实验条件。结果拉曼位移为1271 cm~(-1)处的特征峰可以作为鸭肉中土霉素残留检测的拉曼特征峰,纳米金胶、待测样品和OTR103的最适加入量分别为0.7 m L、70μL和100μL,最佳吸附时间为5 min。鸭肉中的土霉素浓度范围为0.2~22.0 mg/L时,土霉素浓度(X)与其在1271 cm~(-1)处的SERS特征峰强度(Y)之间有良好的线性关系,线性回归方程为Y=245.24X+647.29,决定系数(RC2)为0.9891,检测限为0.2 mg/L。预测集样本中土霉素含量的真实值与预测值之间的决定系数(RP2)为0.9941,均方根误差(RMSEP)为1.1341 mg/L,回收率为74%~102%。结论该方法可用于鸭肉中土霉素残留的快速检测。     

表面增强拉曼光谱检测食源性细菌的增强方式

因食源性微生物污染引起的疾病已经成为一个重要的卫生问题。传统的检测方法存在着检测时间长、成本高等不足,而拉曼光谱作为一种生物指纹识别技术,在细菌快速鉴定方面具有很大潜力。但是,拉曼光谱信号十分微弱,给实际应用带来了困难。表面增强拉曼光谱(SERS)是将待测物与粗糙金属表面接近,使拉曼信号大大得到增强,使之在临床诊断和快速鉴定方面的应用成为可能。本文以表面增强拉曼光谱检测致病菌为出发点,对增强底物与致病菌的结合方式和结合位点进行了总结。主要的增强方式分2类,一类是分别在细胞外和细胞内实现SERS,另一类是将纳米材料功能化,在分子水平实现SERS。这些增强方式将有利于新的增强底物的开发和增强机理的研究。     

表面增强拉曼光谱检测食源性细菌的增强方式

因食源性微生物污染引起的疾病已经成为一个重要的卫生问题。传统的检测方法存在着检测时间长、成本高等不足,而拉曼光谱作为一种生物指纹识别技术,在细菌快速鉴定方面具有很大潜力。但是,拉曼光谱信号十分微弱,给实际应用带来了困难。表面增强拉曼光谱(SERS)是将待测物与粗糙金属表面接近,使拉曼信号大大得到增强,使之在临床诊断和快速鉴定方面的应用成为可能。本文以表面增强拉曼光谱检测致病菌为出发点,对增强底物与致病菌的结合方式和结合位点进行了总结。主要的增强方式分2类,一类是分别在细胞外和细胞内实现SERS,另一类是将纳米材料功能化,在分子水平实现SERS。这些增强方式将有利于新的增强底物的开发和增强机理的研究。      

表面增强拉曼光谱对纺织品文物中茜素和茜紫素的快速检测

为快速检测古代纺织品文物中的天然色素并达到无损分析的目的,采用表面增强拉曼光谱技术(SERS)对纺织品文物中天然染料茜素和茜紫素进行鉴定。以纳米银溶胶为SERS基底检测茜素和茜紫素的标准品,利用密度泛函理论计算结果对茜素和茜紫素分子的SERS光谱进行确认,分析得到茜素和茜紫素的SERS光谱在3种激发波长下的差异,并找出判断茜素和茜紫素存在的特征峰。在此基础上,从纺织品文物中提取1根长度约为2 mm的纤维,采用原位非萃取水解方法对其进行预处理,并进行SERS检测。结果表明,出土于新疆营盘的纺织品文物中红色染料成分是茜素和茜紫素。     

表面增强拉曼光谱快速检测四环素水溶液

目的为实现水中四环素残留的快速检测,探索建立四环素水溶液的表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)检测方法。方法以OTR202和OTR103作为表面增强基底,分析四环素水溶液的SERS光谱,应用自适应迭代惩罚最小二乘法(air-PLS)扣除SERS的荧光背景,探讨样品加入量对SERS信号强度的影响,以1274 cm-1作为特征峰建立四环素水溶液的标准曲线。结果确定了四环素水溶液的加入量为20μL,建立的线性回归方程Y=257.47X+85.165,相关系数r为0.9897。结论本研究方法无需前处理,简便快捷,为后续水中四环素残留快速现场检测奠定了良好基础。     

表面增强拉曼光谱测定保健品中非法添加物西地那非

基于表面增强拉曼光谱技术(SERS),采用自制表面增强试剂(纳米金)与厂家提供的表面增强试剂,对比研究了对21种查缴的保健品样品中的非法添加物西地那非的快速拉曼检测效果,同时考察了不同配比纳米金和不同浓度的盐酸、硝酸和硫酸作为助剂的增强效果。结果表明,自制纳米金表面增强试剂(氯金酸和柠檬酸钠的体积比1:1)及2.67 mol·L^-1的硝酸表面增强效果为佳,可对浓度为0.01 μg·mL^-1西地那非阳性检出;与飞行时间-液质联用仪(QTOF-LC-MS)分析结果对比,自制纳米金检测吻合度为100%,厂家提供的增强试剂检测吻合度为86.4%。综上,自制表面增强试剂(纳米金)表面增强效果不差于厂家提供的表面增强试剂。     

表面增强拉曼光谱法快速检测百合中的地虫硫磷

目的制备具有良好增强效果的L-半胱氨酸功能化修饰的金纳米粒子(L-cysteine-Au nanoparticles,L-cys-AuNPs),建立表面增强拉曼光谱法(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)快速检测百合中地虫硫磷的分析方法。方法采用柠檬酸钠还原法制备Au NPs,然后用L-半胱氨酸进行功能化修饰。通过单因素实验对增强基底添加量、地虫磷添加量、凝聚剂种类等实验条件进行优化,以确定最佳实验条件。结果该基底表现出优异的增强效果,1071 cm^-1可作为其特征峰。地虫硫磷的检出限为0.02 mg/L,线性范围是0.02～0.50 mg/L,相关系数r²=0.9667,回收率为69%～112%,相对标准偏差(relative standard deviations,RSDs)为7%～8%。结论该方法灵敏度高、特异性、稳定性较好,可用于百合中地虫硫磷的快速检测。     

基于表面增强拉曼光谱快速检测苹果汁中亚胺硫磷

利用种子生长法合成出不同大小(35～91nm,金核19nm;66～127nm,金核43nm)的金核银壳纳米粒子(Au-Ag NPs),对其形貌和光学特性进行表征,并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,探究不同粒径和金银比例对亚胺硫磷检测的影响。试验结果显示:42nm Au-Ag NPs(金核19nm)和78nm Au-Ag NPs(金核43nm)对亚胺硫磷标准溶液具有最佳的SERS增强效果,最低检出浓度可低至0.05mg/L。但Au-Ag NPs基底应用于苹果汁中亚胺硫磷的SERS快速检测效果存在较大差异,以42,78nm Au-Ag NPs作为增强基底时,苹果汁中的亚胺硫磷最低检出浓度分别为5.0,0.5 mg/L。研究表明通过筛选出合适的粒径及金银比例的Au-Ag NPs有望实现对果汁中亚胺硫磷的现场快速检测。     

表面增强拉曼光谱法快速测定凉茶中的甲硝唑

目的 建立一种表面增强拉曼光谱法(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)快速检测凉茶中甲硝唑的方法。方法 以乙腈为提取剂,以十八烷基键合硅胶固定相和N-丙基乙二胺为净化剂对凉茶样品进行提取净化,获得凉茶样品待测液。利用光还原原理,在太阳光照下通过甲醇还原四氯金酸合成了金纳米颗粒。将合成的金纳米颗粒作为基底材料,对凉茶样品待测液进行表面增强拉曼光谱分析。结果 在0.05～3.00g/L范围内,甲硝唑的特征峰强度和浓度具有良好的线性关系,相关系数为0.9991,方法检出限为0.05g/L,方法成功应用于凉茶样品中甲硝唑的检测,回收率为92.1%～102.0%,相对标准偏差为3.8%～8.5%。结论 本方法准确度高、操作简单快速,满足凉茶中甲硝唑的快速检测要求,在凉茶中非法添加物现场快速检测方面具有良好的应用潜力。     

金磁纳米颗粒的制备及其在表面增强拉曼光谱快速检测黄曲霉毒素B1中的应用

本文采用纳米Fe_3O_4颗粒作为磁性核心,先用四乙氧基硅烷、再用3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰Fe_3O_4颗粒,形成表面带-NH_2和-SH的Fe_3O_4/SiO_2纳米颗粒,进一步通过-NH_2的静电吸附和Au-S键的作用将金纳米颗粒组装在Fe_3O_4/SiO_2表面,形成具有核壳结构的Fe_3O_4/SiO_2/Au金磁纳米颗粒,并用透射电子显微镜镜(TEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、紫外可见分光光度计(UV-vis)等技术对金磁纳米颗粒进行了形貌观测及性质表征。利用Fe_3O_4/SiO_2/Au金磁纳米颗粒作为拉曼活性基底,用表面增强拉曼光谱仪对黄曲霉毒素B1(AFB1)进行直接快速检测,发现无外磁体浓缩的情况下AFB1的检测限大于10.0μg/m L,在外磁体浓缩金磁纳米颗粒的情况下检测限降低100倍(≤0.1μg/m L),检测线性范围0.1μg/m L~10.0μg/m L,检测的样品回收率为84.35%~91.98%,相对标准偏差在4.88%~9.90%之间。     

基于表面增强拉曼光谱的塑料增塑剂邻苯二甲酸酯定性筛查技术研究

为建立食品中邻苯二甲酸酯（PAEs）类物质的快速筛查技术,本文首先以最受关注的6种PAEs（包括DEHP、DBP、BBP、DINP、DIDP和DNOP）为研究对象,研究了PAEs的拉曼光谱图,得到8个特征峰,并以DEHP为例,采用密度泛函理论（DFT）B3LYP方法,在6-311G（d）基组水平上进行了构型优化和频率分析,对8个特征峰的分子振动模式进行了详细的归属指认。同时,研究了0.1mg/kgDEHP二氯甲烷溶液和三种PAEs物质混合液的表面增强拉曼光谱（SERS）,并将SERS应用于牛奶实际样品中痕量PAEs的快速筛查,经气相-质谱联用（GC-MS）方法验证结果。结果显示,SERS技术能快速筛查出牛奶样品中痕量PAEs物质,GC-MS验证表明具有很好的准确性,SERS在PAEs的快速定性筛查中具有很好的应用潜力。      

Highly sensitive detection of Cronobacter sakazakii based on immunochromatography coupled with surface-enhanced Raman scattering

The presence of Cronobacter sakazakii must be controlled in infant powder plants, because it may cause infectious disease in infants, with high mortality. Testing for C. sakazakii in powdered infant formula should be performed before delivery, and it requires rapid and specific detection methods. In this study, we established a surface-enhanced Raman scattering (SERS) immunochromatographic test strip for the quantitative determination of C. sakazakii in powdered infant formula. Monoclonal antibodies for C. sakazakii were labeled with p-aminothiophenol-bound colloidal gold nanoparticles. Color change in the test line indicated the presence of C. sakazakii. A highly sensitive and quantitative test method was developed based on the Raman signal produced by the p-aminothiophenol bonding on gold nanoparticles. The SERS immunochromatographic test strip assay required a short analysis time (12 min) and exhibited a linearity range from 10² to 10⁷ cfu/mL. The limit of detection was 201 cfu/mL without preculture. The SERS immunochromatographic test strip assay is a promising tool for the simple and rapid quantitative analysis of C. sakazakii and other pathogenic bacteria.     

基于表面增强拉曼光谱的生物传感器检测食品中生物毒素研究进展

食品安全与人们的生活质量息息相关。生物毒素是一类广泛存在于各种食品中的有害物质,会对人类健康构成巨大威胁。准确、快速、便捷的检测复杂食品基质中的各类生物毒素含量具有迫切的实际意义。表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）作为一种先进的分析工具,具有超高灵敏度、特异性,快速检测和较大检测范围等优点。近年来,基于SERS技术构建的生物传感策略已被成功用于各种生物毒素的超灵敏和特异性检测,已成为当前食品安全检测领域的重要分析方法。本综述概述了用于检测食品样品中常见的一些生物毒素的SERS生物传感器的基本原理,阐述了不同检测策略的灵敏性及适用范围,并简述了当前SERS生物传感检测策略的局限性和发展前景。     

Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy technology for detection of foodborne pathogens

Rapid control and prevention of diseases caused by foodborne pathogens is one of the existing food safety regulatory issues faced by various countries and has received wide attention from all sectors of society. The development of rapid and reliable detection methods for foodborne pathogens remains a hot research area for food safety and public health because of the limitations of complex steps, time-consuming, low sensitivity, or poor selectivity of commonly used methods. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), as a novel spectroscopic technique, has the advantages of high sensitivity, selectivity, rapid and nondestructive detection and has exhibited broad application prospects in the determination of pathogenic bacteria. In this study, the enhancement mechanisms of SERS are briefly introduced, then the characteristics and properties of liquid-phase, rigid solid-phase, and flexible solid-phase are categorized. Furthermore, a comprehensive review of the advances in label-free or label-based SERS strategies and SERS-compatible techniques for the detection of foodborne pathogens is provided, and the advantages and disadvantages of these methods are reviewed. Finally, the current challenges of SERS technology applied in practical applications are listed, and the possible development trends of SERS in the field of foodborne pathogens detection in the future are discussed.     

表面增强拉曼光谱法快速检测茶叶中百草枯与敌百虫农药残留

目的 对茶叶中的百草枯与敌百虫进行定性与定量检测,满足茶叶生产中对这两种农药残留的快速、便携、准确的检测需求。方法 采用表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy SERS)技术对不同浓度的百草枯和敌百虫农药标准溶液进行光谱采集和峰位归属,再对不同茶类茶汤中的梯度农药残留进行检测,建立峰强与农药残留浓度的线性关系。结果 发现在不同茶类中,以茶叶中百草枯在843 cm_^-1处的拉曼特征峰作为识别峰所建立回归模型预测的百草枯在绿茶、红茶、黑茶茶汤中的最低可检测浓度为1×10_^-7 moL/L,在乌龙茶茶汤中的最低可检测浓度为1×10_^-6 moL/L,灵敏度均满足国家规定的茶叶中百草枯最大农药残留限量(0.2 mg/kg);敌百虫的检测中,茶汤中咖啡碱的SERS峰强受敌百虫浓度影响,随敌百虫浓度的增加而减小且呈现显著负线性相关,因此可用茶叶中咖啡碱的拉曼特征峰作为敌百虫浓度的间接识别的依据,所建立的回归模型显示敌百虫在绿茶、红茶、乌龙茶茶汤中的最低可检测浓度为1×10_^-7 moL/L;在黑茶茶汤中的最低可检测浓度为1×10_^-6 moL/L,均可达到国家茶叶最大残留限量(2 mg/kg)。结论 使用SERS技术可实现不同茶类茶汤中的百草枯与敌百虫农药残留的简单、快速、准确分析。     

表面增强拉曼光谱快速检测香蕉中的苯醚甲环唑和毒死蜱残留

目的 基于双重基底的表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)对香蕉中苯醚甲环唑与毒死蜱进行定性和定量检测。方法 采用银溶胶作为柔性衬底,增强芯片作为固体基底,实现双信号放大策略。选用香蕉这种常见的热带水果作为基质,向香蕉基质中加入不同浓度苯醚甲环唑和毒死蜱标准溶液,利用QuEChERS法对香蕉中农药残留进行提取,通过SERS技术对两种农药进行定量分析。结果 在0.10～5.00μg/mL范围内,苯醚甲环唑和毒死蜱的特征峰强度和浓度之间均满足线性关系,相关系数分别为0.9794、0.9773,方法检出限分别为0.16 mg/kg、0.032 mg/kg。结论 本研究建立了一种基于双重基底的SERS,为香蕉中苯醚甲环唑和毒死蜱农药残留快速检测提供了依据,也为热带水果中农药残留的快速检测提供了方法支持。     

表面增强拉曼光谱法快速测定保健酒中西地那非

目的 建立金核银壳结构纳米颗粒(Au@Ag NPs)的表面增强拉曼光谱法(surface-enhanced Raman scattering, SERS)快速检测保健酒中非法添加物西地那非的分析方法。方法 制备3种纳米粒子Ag、Au、Au@Ag NPs为SERS基底, 比较3种基底的增强效果。样品前处理基于溶剂萃取法, 利用二氯甲烷对保健酒中的西地那非进行简单提取, 通过调节体系pH值, 得到最佳提取率和SERS增强效果。结果 Au@Ag NPs的SERS增强效应优于Au NPs和Ag NPs; 用0.1 mol/L氢氧化钾调节溶液pH值可有效提高二氯甲烷的提取效果, 再用0.1 mol/L稀盐酸溶解挥发后残留物, 使得西地那非在pH调节后更有利于吸附在Au@Ag NPs表面, 获得更强的SERS信号。西地那非的检出限为0.5 mg/L, 在0.5~10 mg/L浓度范围内线性关系较好, 相关系数(r2)为0.9472, 回收率为86.0%~95.8%之间, 相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)为3.6%~5.9%。 结论 SERS技术灵敏度高、特异性强, 可用于快速检测保健酒中的西地那非, 为快速筛查大量样品提供新方法。