表面增強拉曼光譜快速檢測生鮮肉中的瘦肉精

翟 晨，李永玉，彭彥昆，楊 宇，李 延

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，國家農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)裝備研發(fā)分中心，北京 100083）

表面增強拉曼光譜快速檢測生鮮肉中的瘦肉精

翟 晨，李永玉，彭彥昆※，楊 宇，李 延

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，國家農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)裝備研發(fā)分中心，北京 100083）

為了快速檢測生鮮肉中的瘦肉精，該研究利用表面增強拉曼光譜技術(shù)，以沙丁胺醇為檢測目標(biāo)物，建立了一種快速檢測肌肉組織和肝臟中瘦肉精含量的方法。在堿性環(huán)境下利用乙酸乙酯對樣品中沙丁胺醇進行提取，采用Savitzky-Golay 5點平滑法和自適應(yīng)迭代重加權(quán)懲罰最小二乘法消除光譜噪聲以及熒光背景對分析建模的影響。為檢測方法的重復(fù)性，對50個相同沙丁胺醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1 mg/kg）的肌肉組織樣品進行信號采集，對沙丁胺醇特征峰強度進行分析，621、814、1 253、1 489、1 609 cm-15個特征峰強度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為6.54%、6.07%、8.65%、7.44%、6.81%，說明該方法具有較好的重復(fù)性。建立沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液的預(yù)測模型，沙丁胺醇濃度與其特征峰強度相關(guān)性較好，決定系數(shù)R2為0.968。對肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇含量進行檢測，檢測范圍分別為0.01～5和0.02～5 mg/kg，檢出限分別為0.01和0.02 mg/kg，其含量與預(yù)測實測值決定系數(shù)為0.912和0.921。研究表明，該方法可以實現(xiàn)肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇含量的定量預(yù)測。

光譜分析；模型；無損檢測；表面增強拉曼光譜；沙丁胺醇；肌肉組織；肝臟

翟 晨，李永玉，彭彥昆，楊 宇，李 延. 表面增強拉曼光譜快速檢測生鮮肉中的瘦肉精[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(7)：275－280.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.036 http://www.tcsae.org

Zhai Chen, Li Yongyu, Peng Yankun, Yang Yu, Li Yan. Rapid detection of salbutamol in fresh muscle tissues based on surface enhanced Raman spectroscopy[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 275－ 280. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.036 http://www.tcsae.org

0 引 言

近年來瘦肉精問題頻發(fā)，瘦肉精是一類人工合成的β2-腎上腺素興奮劑，包括鹽酸克侖特羅、萊克多巴胺、沙丁胺醇等，本文主要研究沙丁胺醇的檢測，沙丁胺醇化學(xué)名為1-(4-羥基-3羥甲基苯基)-2-(叔丁氨基)乙醇[1]，可治療人和家畜支氣管哮喘，若加大藥量和服用時間，可明顯促進動物生長，并增加瘦肉率[2]。如果畜禽被喂食了大量沙丁胺醇，其多數(shù)會沉積在動物的肝臟、腎臟、肺臟、肌肉等組織器官中，人食用后會對肝、腎等內(nèi)臟器官產(chǎn)生毒副作用，嚴(yán)重影響身體健康[3-5]。歐盟、美國、日本等國家和地區(qū)都先后立法限制在畜禽生產(chǎn)中使用促進動物生長的興奮劑作為飼料添加劑，均規(guī)定不得檢出沙丁胺醇。中國農(nóng)業(yè)部在 235號公告中規(guī)定了《動物性食品中獸藥最高殘留限量》，其中禁止將沙丁胺醇及其鹽、酯用于所有食用動物中[6]。2014年，農(nóng)業(yè)部開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全專項整治行動，專項整治行動中明確指出要嚴(yán)厲打擊使用“瘦肉精”的違法行為[7]，然而為了謀取經(jīng)濟利益，很多不法分子仍將沙丁胺醇用于養(yǎng)殖業(yè)。因此，建立快速有效的檢測手段是控制沙丁胺醇非法使用的迫切任務(wù)。沙丁胺醇?xì)埩袅孔罡叩臑檠鄄恳暰W(wǎng)膜組織，其次為毛發(fā)、肺、肝、腎、肌肉等[8]，消費者最常購買的為動物的肌肉組織和肝臟，因此該研究主要探討豬的肌肉組織和肝臟中的沙丁胺醇含量。目前測定沙丁胺醇的方法主要有高效液相色譜法、液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法、分光光度法、酶聯(lián)免疫吸附法等[9-11]，這些方法前處理較繁瑣，檢測耗時長，因此，開發(fā)一種快速且準(zhǔn)確的檢測方法勢在必行。

表面增強拉曼光譜（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）具有檢測靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點，在檢測微量的小分子方面具有極大的潛力[12-14]，因此近年來，廣泛用于食品中有毒有害物的檢測[15-19]。當(dāng)目標(biāo)分子吸附到某些粗糙金屬（如金、銀、銅）的表面或溶膠中，在激發(fā)區(qū)域內(nèi)，金屬表面或近表面電磁場增強，使目標(biāo)分子的拉曼信號強度增強 104～106倍[20]。在這些粗糙金屬中，銀因具有較強的表面等離子共振效應(yīng)，其表面增強效果最好[21]。本研究采用鹽酸羥胺還原法制備銀溶膠[22]，該方法簡單、快速且銀溶膠穩(wěn)定性較好。

近幾年，采用表面增強拉曼光譜技術(shù)檢測沙丁胺醇的研究多結(jié)合免疫層析法[23-24]，該方法具有靈敏度高，特異性好等優(yōu)勢，但因其抗體等易耗材且易失去活性，導(dǎo)致檢測成本相對較高，結(jié)果具有不穩(wěn)定性。本研究直接采用表面增強拉曼光譜技術(shù)，雖檢出限相對較高，但具有以下優(yōu)勢：1）可同時檢測樣品中的多種有毒有害化學(xué)物質(zhì)，比如可以同時快速對多種瘦肉精以及抗生素等物質(zhì)進行檢測；2）操作簡單，樣品經(jīng)過簡單的前處理，直接進行拉曼光譜檢測；3）檢測成本低，每次檢測僅消耗微量銀溶膠。目前，直接應(yīng)用表面增強拉曼技術(shù)檢測肌肉組織以及肝臟中沙丁胺醇含量的研究鮮有報道。

本文以銀溶膠作為表面增強劑，對肌肉組織和肝臟中的沙丁胺醇含量進行檢測，通過簡單的預(yù)處理，對樣品中的沙丁胺醇進行提取，采集的光譜經(jīng)過Savitzky-Golay（S-G）5點平滑方法和自適應(yīng)迭代重加權(quán)懲罰最小二乘法去除噪聲和扣除熒光背景后，分別建立標(biāo)準(zhǔn)溶液、肌肉組織以及肝臟中沙丁胺醇含量的數(shù)學(xué)預(yù)測模型。該研究應(yīng)用SERS技術(shù)對肌肉組織、肝臟等復(fù)雜體系中化學(xué)物質(zhì)進行檢測，為農(nóng)畜產(chǎn)品中有毒有害化學(xué)物質(zhì)的快速檢測提供一種新的嘗試。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

沙丁胺醇純品（99.7%）購買于中國食品藥品檢定研究院，硝酸銀購買于廣東光華科技股份有限公司，乙酸乙酯、碳酸鈉、檸檬酸鈉等均購于北京化工廠，所有試劑均為分析純。

在超市購買新鮮的豬肌肉組織和肝臟，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)方法（SNT 1924-2011）檢測不含有沙丁胺醇。

1.2 試驗儀器

電子天平（ME204, Mettler Toledo Measurement Technology Co. Ltd,）；恒溫磁力攪拌器（88-1，常州國華電器有限公司）；離心機（TDZ5-WS，湖南赫西儀器裝備有限公司）；漩渦混合器（QL-901，海門市其林貝爾儀器制造有限公司）。

采用實驗室自行搭建的拉曼光譜檢測系統(tǒng)采集樣品的光譜信息[25]，該系統(tǒng)包括激光器（I0785MM0350MF-NL, Innovative Photonic Solutions, Monmouth Junction, N.J.）、拉曼光譜儀（Raman Explorer 785, Headwall Photonics, Fitchburg, Mass）、CCD相機（Andor Newton DU920PBR-DD, Andor Technology, Inc., South Windsor, Conn.）、光纖、探針、平移臺和計算機等硬件，電機控制平移臺實現(xiàn)三維運動。該儀器有效光譜范圍是 0～2 344 cm-1，激發(fā)光波長為785 nm。

1.3 樣品制備

將新鮮的肌肉組織（豬肉）和肝臟分割成均勻小塊，每塊質(zhì)量為（15±0.05）g，將樣品放置于平臺上，制備不同含量的沙丁胺醇水溶液，均勻噴灑于樣品表面，待表面無明顯水分后樣品制備完成。

沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液預(yù)測模型的建模樣品制備：將乙酸乙酯作為溶劑，制備不同濃度的沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，共制備12個濃度，每個濃度5組平行，質(zhì)量濃度范圍為1×10-3～5.5 mg/L。

肌肉組織以及肝臟中沙丁胺醇預(yù)測模型的建模樣品制備：制備含有不同含量沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟樣品各18組，每個含量3個平行樣品，肌肉組織中沙丁胺醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為5×10-3～5 mg/kg，肝臟中沙丁胺醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為1×10-2～5 mg/kg。另外分別制備相同范圍內(nèi)10個肌肉組織以及肝臟樣品進行模型驗證，即預(yù)測集樣品。

1.4 樣品前處理

稱?。?±0.05）g 豬肌肉組織（或肝臟）樣品于離心管中，加入2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%碳酸鈉溶液，漩渦混勻1 min，再加入15 mL純乙酸乙酯溶劑，漩渦混勻1 min，然后以5 000 r/min的速度離心10 min，吸取上層有機溶劑于離心管中，再用5 mL乙酸乙酯溶劑重復(fù)提取1次。將2次上層液合并，水浴濃縮至近干，再用5 mL乙酸乙酯溶解，得到該樣品的沙丁胺醇提取液。

1.5 銀溶膠的合成

將0.017 g硝酸銀溶解于90 mL去離子水中，制備成1.11×10-3mol/L硝酸銀溶液，然后將0.010 g鹽酸羥胺和0.012 g氫氧化鈉溶解于10 mL的去離子水中，濃度分別為1.5×10-2和3×10-2mol/L，將該溶液迅速倒入90 mL硝酸銀溶液中，充分混合均勻，得到納米銀膠，將制備好的銀溶膠置于4℃黑暗環(huán)境中待用。

1.6 光譜采集

保持激光功率為450 mW，相機曝光時間為3 s，光譜采集軟件選擇CCD自帶的Andor SOLIS光譜采集軟件。將5μL濃縮銀溶膠滴涂于鋁箔表面，再滴涂5μL沙丁胺醇提取液，靜置1 min，將鋁箔置于樣品臺上，調(diào)節(jié)液滴與檢測探頭距離為7.5 mm，開始采集拉曼信號，曝光時間為5 s，隨著液滴慢慢揮發(fā)，特征峰的拉曼信號越來越強烈，液滴近干時，拉曼信號達到最強，保存該拉曼信號，每個樣品采集20次拉曼信號，取其平均值作為該樣品的拉曼光譜。

1.7 分析方法

由于系統(tǒng)波動、外界環(huán)境變化以及樣品本身所產(chǎn)生熒光背景等多方面因素的影響，所獲得的光譜信號除了目標(biāo)物質(zhì)的信息外還包含其他無關(guān)的信息和熒光干擾。因此，對原始光譜進行預(yù)處理以降低噪聲和扣除熒光背景干擾是建立濃度預(yù)測模型的必要步驟。光譜噪聲不含有用信息，相反阻礙有用信息的提取，去除噪聲可以改善信噪比，本研究去噪處理采用Savitzky-Golay（S-G）5點平滑方法，該方法可有效去除光譜噪聲，且較好保留原始光譜的有效信息[26-27]。扣除熒光背景采用自適應(yīng)迭代重加權(quán)懲罰最小二乘法，該方法快速且靈活，對于信噪比較低的情況可以保持有效信號不變的條件下將背景扣除[28]。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙丁胺醇的普通拉曼光譜以及SERS特征峰歸屬

對沙丁胺醇純品的拉曼光譜以及沙丁胺醇溶液的表面增強拉曼光譜進行研究，光譜見圖1。沙丁胺醇純品拉曼光譜和沙丁胺醇分子結(jié)構(gòu)如圖所示，621 cm-1由脂肪族扭動引起，814 cm-1由苯環(huán)中C-H鍵非平面彎曲振動引起，1 253 cm-1為C-C3伸縮振動、C-N伸縮振動以及O-H彎曲振動的作用引起的，1 489 cm-1由C-H彎曲振動引起，1 609 cm-1處的特征峰是由苯環(huán)中C=C伸縮振動引起[29-30]。沙丁胺醇結(jié)合銀溶膠的 SERS光譜與沙丁胺醇純品光譜曲線相比拉曼位移有一定偏移，而銀溶膠在 400～1 800 cm-1范圍內(nèi)沒有明顯的特征峰（未列出），因此沙丁胺醇與銀溶膠結(jié)合產(chǎn)生的增強信號，是由于沙丁胺醇吸附于銀溶膠表面形成“熱點”產(chǎn)生的，而非銀溶膠本身特征信號。

圖1 沙丁胺醇純品的拉曼光譜和沙丁胺醇溶液結(jié)合銀溶膠（1 mg·kg-1）的表面增強拉曼光譜Fig.1 Raman spectrum of salbutamol powder, SERS spectrum of salbutamol solution (1 mg·kg-1) at silver colloids

2.2 肌肉組織和肝臟的SERS光譜分析

采用表面增強方法直接檢測肌肉組織或者肝臟中的沙丁胺醇效果較差，因為肌肉組織或者肝臟中含有的蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)易與銀溶膠結(jié)合，導(dǎo)致沙丁胺醇與銀溶膠結(jié)合的機會與吸附能力大大減弱，并且蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)與銀溶膠結(jié)合后，產(chǎn)生了較為明顯的表面增強現(xiàn)象，如圖2a和2b中，不含有沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟的SERS光譜在600～1 600 cm-1范圍內(nèi)有明顯的拉曼峰，且肌肉組織和肝臟本身的熒光背景很高，導(dǎo)致沙丁胺醇的特征峰被掩埋。當(dāng)該樣品經(jīng)過前處理后，肌肉組織和肝臟的特征峰雖然存在，但強度明顯降低，采集含有1 mg/kg沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟的SERS光譜，若不經(jīng)過樣品前處理，沙丁胺醇的特征峰信號較小，經(jīng)過樣品前處理后，沙丁胺醇的特征峰明顯增高，說明肌肉組織和肝臟中的蛋白質(zhì)和脂肪等物質(zhì)基本被去除，沙丁胺醇被有效提取出來，雖然光譜中也同時存在肌肉組織和肝臟的特征峰信號，但是峰強度明顯降低。樣品前處理采用碳酸鈉溶液創(chuàng)造堿性條件，使沙丁胺醇易溶于乙酸乙酯中，但碳酸鈉本身不溶于乙酸乙酯，因此樣品提取液中不含碳酸鈣，乙酸乙酯具有揮發(fā)性，滴涂于銀溶膠后，迅速揮發(fā)，沙丁胺醇與銀溶膠結(jié)合產(chǎn)生表面增強現(xiàn)象，因此光譜中沒有碳酸鈉（705、1 084 cm-1）以及乙酸乙酯（385、637、851、1 741 cm-1）的特征峰。

圖2 肌肉組織以及肝臟的表面增強拉曼光譜圖Fig.2 SERS spectra of muscle tissues and liver

2.3 沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液預(yù)測模型的建立

將乙酸乙酯作為溶劑，制備不同濃度的沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，原始光譜見圖 3a，原始光譜圖有較強的噪聲和熒光背景，直接對其進行定量分析，會存在一定的誤差，因此在定量分析之前，首先對光譜進行去噪和扣除熒光背景處理。經(jīng)過光譜前處理后，校正光譜如圖3b所示，相比原始光譜圖，特征信號更加明顯。隨著沙丁胺醇質(zhì)量濃度的增大，其在621、814、1 253、1 489、1 609 cm-1處的特征峰強度也隨之增大，當(dāng)沙丁胺醇質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時，沙丁胺醇的5個特征峰均清晰可見，因此可對沙丁胺醇質(zhì)量濃度大于0.005 mg/L的乙酸乙酯溶液進行定量分析。以621、814、1 253、1 489、1 609 cm-15個特征峰強度為沙丁胺醇定量檢測分析對象，建立沙丁胺醇濃度預(yù)測的多元線性模型，決定系數(shù)R2為0.968，說明該預(yù)測模型具有較高的預(yù)測精度。

圖3 不同質(zhì)量濃度的沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液表面增強拉曼原始光譜圖以及校正光譜圖Fig.3 Raw and corrected SERS spectra of salbutamol standard solution with different concentrations

2.4 重復(fù)性檢測

建立可靠穩(wěn)定的模型，其拉曼系統(tǒng)的穩(wěn)定性、樣品的提取方法以及表面增強方法是否具有可重復(fù)性非常重要。本研究制備了50組相同沙丁胺醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1 mg/kg）的肌肉組織樣品，采用相同的樣品預(yù)處理方法對沙丁胺醇進行提取后采用銀溶膠進行信號增強，測得的光譜信號如圖4所示，選取621、814、1 253、1 489、1 609 cm-15個特征峰強度進行分析，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為 6.54%、6.07%、8.65%、7.44%、6.81%，說明該檢測方法具有較高的重復(fù)性。

圖4 相同條件下50 組樣品的3D 表面增強拉曼光譜圖Fig.4 3D SERS spectra of 50 muscle tissue samples with salbutamol at same concentration

2.5 肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇含量預(yù)測模型的建立

制備不同含量沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟樣品各 18組，并進行SERS信號采集，圖5a和5b分別為不同含量沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟的校正光譜曲線，如圖所示，隨著沙丁胺醇含量的增大，特征峰的強度也逐漸增大，在肌肉組織和肝臟中能檢測的最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.01 和0.02 mg/kg，分別建立621、814、1 253、1 489、1 609 cm-15個特征峰強度與沙丁胺醇中肌肉組織和肝臟含量的預(yù)測模型，其檢測范圍分別為0.01～5和0.02～5 mg/kg，校正集決定系數(shù)R2為0.948和0.952，均方根誤差分別為0.330和0.341 mg/kg。對該方法的回收率進行計算，肌肉組織和肝臟的添加回收率分別為 60.2%～75.3%和64.4%～76.0%。導(dǎo)致回收率不高的主要原因來自從樣品提取出的其他非檢測目標(biāo)物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)等，雖然該樣品提取方法已經(jīng)能夠大量減少樣品蛋白質(zhì)等的影響，但是由于蛋白質(zhì)等對銀溶膠的吸附性太強，使沙丁胺醇結(jié)合銀溶膠的機會和狀態(tài)受到一定影響，另外樣品前處理過程中，沙丁胺醇的含量會有一定程度的損失，這些原因?qū)е录∪饨M織和肝臟中沙丁胺醇的檢測限高于沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液。

圖5 不同含量沙丁胺醇的肌肉組織和肝臟表面增強拉曼光譜平均校正光譜圖Fig.5 Average corrected SERS spectra of salbutamol in muscle tissues and livers with different concentrations

對模型的預(yù)測能力進行驗證，另外制備10個肌肉組織和肝臟樣品，圖6a和6b分別為預(yù)測集肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇預(yù)測值和實測值的散點圖，其決定系數(shù)R2分別為 0.912和 0.921，其均方根誤差分別為 0.409和0.416 mg/kg，具有較好的預(yù)測能力。本方法具有樣品快速、預(yù)處理簡單，消耗少等優(yōu)勢，但是目前存在檢測限較高的問題，可用于初步篩選高含量的瘦肉精樣品。隨著拉曼系統(tǒng)硬件更新迅速，化學(xué)計量學(xué)的逐步深入，檢測限將會逐步降低，同時，進一步優(yōu)化表面增強粒子以及樣品提取方法也將是降低檢測限的研究方向。

圖6 預(yù)測集肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇實測值與預(yù)測值的散點圖Fig.6 Scatter plot of measured values of salbutamol in muscle tissues and livers versus their predicted values of prediction set

3 結(jié) 論

本研究結(jié)合表面增強拉曼光譜技術(shù)對肌肉組織和肝臟中的沙丁胺醇含量進行了研究。經(jīng)過樣品前處理，可對樣品中的沙丁胺醇進行的高效提取。進一步結(jié)合銀溶膠進行SERS信號采集，通過S-G 5點平滑和自適應(yīng)迭代重加權(quán)懲罰最小二乘法有效的去除噪聲和扣除熒光背景。該方法具有較好的重復(fù)性，以 5個特征峰的拉曼強度作為建模依據(jù)，對沙丁胺醇標(biāo)準(zhǔn)溶液建立預(yù)模型，其決定系數(shù)為0.968，對肌肉組織和肝臟中沙丁胺醇的含量分別建立多元預(yù)測模型，校正集決定系數(shù)分別為0.948、0.952，均方根誤差分別為0.330和0.341 mg/kg，預(yù)測集決定系數(shù)分別為 0.912和 0.921，其均方根誤差分別為0.409和 0.416 mg/kg，最低檢出量分別為 0.01和0.02 mg/kg。該方法速度快、損耗低、操作簡單，為農(nóng)畜產(chǎn)品中有毒有害化學(xué)物質(zhì)的檢測提供一種新思路。

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Rapid detection of salbutamol in fresh muscle tissues based on surface enhanced Raman spectroscopy

Zhai Chen, Li Yongyu, Peng Yankun※, Yang Yu, Li Yan
(National Research and Development Center for Agro-processing Equipment, College of Engineering, China Agricultural University, Beijing100083,China)

In this research, the surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) technique is used to develop a fast detecting method for the detection of salbutamol in muscle tissues and liver. Silver colloids used for SERS are prepared by the reduction of silver nitrate with sodium citrate. 10 mL of hydroxylamine hydrochloride/sodium hydroxide solution (1.5×10-2mol/L; 3×10-2mol/L, respectively) to 90 mL of silver nitrate solution (1.11×10-2mol/L), fully stirring and the silver colloids were obtained. Some constituents of muscle tissues and liver, such as protein, could significantly interfere with the SERS signal of salbutamol. Therefore, the ethyl acetate was used as the extraction solvent to precipitate the protein in muscle tissues and liver in alkaline (10% calcium carbonate solution), and the sample preparation method was simple and fast. This research was conducted based on a self-developed Raman system. The SERS spectra were obtained using 785 nm exciting radiation with 450 mW laser power and 5 s exposure time. Raman spectra of organic substances have severe fluorescence background, so it is crucial to remove fluorescence background from Raman signal first for subsequent signal analysis. In this study, Savitzky-Golay 5 points smoothing filter and the adaptive iteratively reweighted Penalized Least Squares (airPLS) correction method were used to remove the random noise and the fluorescence background for improving the accuracy of SERS results. In this research, we acquired the SERS spectra of salbutamol standard solution with different concentration from 10-3mg/L to 5.5 mg/L. The SERS signals intensities decreased when the concentrations decreased. The peak intensity of salbutamol at 621, 814, 1 253, 1 489, 1 609 cm-1could be used for monitoring the salbutamol levels. It could be found that these Raman peaks of salbutamol were still quite clear even at low concentration of 0.005 mg/L. Regression models showed a good linear relationship (R2=0.968) between the intensity of characteristic spectral peaks and concentration of salbutamol. The reproducibility of SERS detection was a very important parameter for SERS method. SERS signals of 50 muscle tissue samples with the salbutamol at the same concentration were measured to evaluate the reproducibility, and the relative standard deviation (RSD) of 50 parallel samples at 621, 814, 1 253, 1 489, 1 609 cm-1were 6.54%, 6.07%, 8.65%, 7.44%, 6.81%, which indicanted good stability of the present method. Muscle tissues and liver samples were prepared with salbutamol at the concentration of 0.01-5 and 0.02-5 mg/kg, respectively. After the pretreatment of spectra, linear relationships were constructed to predict salbutamol concentration respectively. The lowest detectable levels for salbutamol and salbutamol concentration were 0.01 and 0.02 mg/kg for muscle tissues and liver samples, respectively. The recovery rate of muscle tissues and liver samples are 60.2%-75.3% and 64.4%-76.0%, respectively. Therefore, we constructed the models based on 5 characteristic spectral peaks intensity and salbutamol concentration in muscle tissues and liver samples, and the determination coefficientsR2were 0.912 and 0.921, respectively. The present study demonstrates a novel approach to detect salbutamol in muscle tissues and liver samples by using silver colloids, and the proposed method indicated a good potential for the evaluation of harmful additives in agricultural and animal product samples.

spectrum analysis; models; nondestructive detection; surface enhanced Raman spectroscopy; salbutamol; muscle tissues; liver

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.036

O657.37

A

1002-6819(2017)-07-0275-06

2016-08-04

2017-02-13

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0401205）

翟 晨，女，山東人，博士生，主要從事農(nóng)畜產(chǎn)品安全檢測研究。北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，100083。

Email：270905844@qq.com

※通信作者：彭彥昆，男，山東人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)畜產(chǎn)品品質(zhì)安全無損檢測研究。北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，100083。

Email：ypeng@cau.edu.cn