表面增強拉曼光譜法檢測食品中工業(yè)色素的應(yīng)用研究

隨著社會的快速發(fā)展，食品種類日益豐富，而工業(yè)色素在食品中的違規(guī)使用也成為社會重點關(guān)注的食品安全問題。比如在豆干制品中，不法廠商可能會違規(guī)添加二甲基黃和二乙基黃等工業(yè)色素。因此，開發(fā)一種快速、準(zhǔn)確、無損的檢測方法至關(guān)重要。表面增強拉曼光譜法作為一種新興的光譜技術(shù)，憑借高靈敏度和強選擇性在食品安全檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而，目前針對表面增強拉曼光譜法在食品中工業(yè)色素檢測方面的應(yīng)用研究較少。基于此，本文探討了表面增強拉曼光譜法在檢測食品中工業(yè)色素的應(yīng)用機制，以期為食品安全檢測提供一種新的技術(shù)手段。

1. 工業(yè)色素概述

工業(yè)色素是指原本用于非食品領(lǐng)域的染色劑，二甲基黃和二乙基黃是兩種常見的合成色素。二甲基黃是一種黃色粉末，常用于染料和涂料行業(yè)，在我國禁止作為食品添加劑；二乙基黃也是一種黃色粉末，雖在食品工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用，但其安全性備受爭議。工業(yè)色素會對人體健康產(chǎn)生不良影響，過量攝入具有致癌性。我國食品安全監(jiān)管機構(gòu)對于工業(yè)色素的使用提出了嚴(yán)格的限制和規(guī)定，但仍有部分企業(yè)摻假濫用，因此亟需加強對食品中工業(yè)色素的檢測，以減少潛在的健康風(fēng)險，確保食品安全與健康。

2. 表面增強拉曼光譜法概述

表面增強拉曼光譜法是一種高靈敏度的光譜分析技術(shù)，其核心原理在于金屬納米結(jié)構(gòu)表面的等離子體共振效應(yīng)，當(dāng)激光束照射至金屬納米結(jié)構(gòu)表面時，將激發(fā)表面等離子體共振，進而產(chǎn)生顯著的局部電磁場增強現(xiàn)象，實現(xiàn)對微量物質(zhì)的檢測。表面增強拉曼光譜法具有快速、無損、高靈敏度、選擇性良好等優(yōu)點，可實現(xiàn)對工業(yè)色素的特異性識別，通過與目標(biāo)色素分子形成穩(wěn)定的復(fù)合物，增強目標(biāo)色素的拉曼信號，有效檢測食品中的非法添加色素。

3. 表面增強拉曼光譜法在食品安全檢測中的應(yīng)用分析

3.1 材料與方法

3.1.1 材料與試劑。樣品豆干（紹興名辰蒙克食品有限公司）；二甲基黃（上海源葉生物科技有限公司，產(chǎn)品編號：B62632，1.2mL）和二乙基黃（壇墨質(zhì)檢-標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，產(chǎn)品編號：C12604600）標(biāo)準(zhǔn)品各0.1000g，分別用40mL的乙腈（濟南仁源化工有限公司）溶解并轉(zhuǎn)移至容量為100mL的容量瓶中，稀釋至刻度線，充分搖勻，制備得到1000mg/L的二甲基黃與1000mg/L的二乙基黃儲備液，將儲備液置于4℃的環(huán)境中儲存；無機鹽凝聚劑（廊坊興科化工材料有限公司，型號：088）；無菌去離子水（北京百奧萊博科技有限公司，QN2859）；納米金增強試劑（艾美捷科技有限公司，型號：GOLDENHANCE LM）。

3.1.2 儀器設(shè)備。便攜式拉曼檢測儀（山東萊恩德智能科技有限公司，型號：LD-LMSP），檢測條件：預(yù)熱30min，找到合適的校準(zhǔn)液焦距，將增強試劑、待測液及無機鹽凝聚劑加入樣品瓶中，混勻放入樣品池，設(shè)定檢測儀參數(shù)，激光功率190mW，樣品測定3次，取平均值。Vortex-M渦旋混勻儀（上海重逢科學(xué)儀器有限公司，Vortex-M）；超聲波清洗器（昆山舒美超聲儀器有限公司，型號：KQ-700VDV）；加速溶劑萃取儀（上海科哲生化科技有限公司，型號：Aseeker-200）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海泓冠儀器設(shè)備有限公司，型號：R-1020（20L））；QTRAP 5500液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（安捷倫科技有限公司，型號：LCMS-8040）。

3.1.3 樣品處理。將1g豆干樣品與1g硅藻土混合，裝入不銹鋼萃取池，器械運行參數(shù)設(shè)置如表1所示。樣品需按照樣品參數(shù)循環(huán)萃取2次，將萃取液蒸發(fā)至干，并用適量乙腈（約4mL）振蕩30s。

3.1.4 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用條件。使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜完成定性確證。設(shè)置條件：Phenomenex Luna C18，5mm，1004.6x150mm，柱溫45℃，流速0.4mL/min。液相梯度洗脫條件時間設(shè)定為4、7、10min；甲酸水溶液為90%、90%、40%、40%；乙腈為10、10、60mL。二甲基黃與二乙基黃質(zhì)譜參數(shù)設(shè)置如表2所示。

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 表面增強拉曼技術(shù)選擇。通過二甲基黃普通拉曼、增強拉曼圖譜與表面增強拉曼圖譜比較發(fā)現(xiàn)，表面增強拉曼圖譜有明顯特征峰，提示二甲基黃官能團振動增強，說明表面增強拉曼技術(shù)可用于檢測豆干中的二甲基黃、二乙基黃添加劑含量。具體結(jié)果如圖1所示。

3.2.2 表面增強試劑穩(wěn)定性。為評估表面增強拉曼光譜法在實際應(yīng)用中的可靠性，本文對表面增強試劑的穩(wěn)定性進行了測試。實驗使用表面增強試劑對二甲基黃和二乙基黃的豆干樣品實施多次檢測，并比較不同時間點的檢測結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，在連續(xù)檢測7周內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（SRSD）均＜5%，表明表面增強試劑能保持較高的增強效果；特征峰的強度變化也不大，表明該試劑在實際檢測中具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。二乙基黃檢測結(jié)果具體如表3所示。連續(xù)測定1周后，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（SRSD）均＜5%，提示表面增強試劑穩(wěn)定性較好。

3.2.3 表面增強拉曼光譜圖特征峰歸屬認(rèn)證。二甲基黃表面增強拉曼光譜圖如圖2所示。數(shù)據(jù)顯示，同時產(chǎn)生伸縮振動與變形振動為723cm-1，對豆干中二甲基黃的檢出限為3.0mg/kg。

二乙基黃表面增強拉曼光譜圖如圖3所示。數(shù)據(jù)顯示，899cm-1處可實現(xiàn)伸縮呼吸振動，對豆干中二乙基黃的檢出限為1.0mg/kg。

綜上，在不同濃度特征峰中，723cm-1（二甲基黃）與899cm-1（二乙基黃）可以產(chǎn)生最佳定量特征峰。

3.2.4 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用確證分析。選擇二甲基黃進行液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用確證分析，并將8個空白樣品分為2組。其中，4個加標(biāo)二甲基黃，4個未加標(biāo)。對比發(fā)現(xiàn)，表面增強拉曼光譜圖與液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測結(jié)果一致，具體對比結(jié)果如圖4所示。

在液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用確證分析中，加標(biāo)樣品檢測結(jié)果如圖5所示。研究發(fā)現(xiàn)，總離子流色譜（TIC）保留時間為5.24min，與表2中二甲基黃保留時間一致，說明表面增強拉曼光譜能夠快速、有效地檢測豆干中的二甲基黃、二乙基黃色素。

綜上所述，本文選擇常見的豆干作為檢測對象，應(yīng)用表面增強拉曼光譜法檢測豆干中的二甲基黃與二乙基黃色素。結(jié)果顯示，二甲基黃與二乙基黃分別在表面增強拉曼光譜圖中723cm-1與899cm-1位置處出現(xiàn)了明顯的拉曼特征峰信號，對二甲基黃的檢出限為3.0mg/kg，對二乙基黃的檢出限為1.0mg/kg。經(jīng)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用確證分析，發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果一致，保留時間一致。由此可見，表面增強拉曼光譜法可快速檢測豆干中的工業(yè)色素，不但具有高靈敏度和強選擇性，而且操作簡便、快速，能滿足食品安全監(jiān)管的需求。未來，隨著技術(shù)進一步發(fā)展，表面增強拉曼光譜法有望在食品安全檢測領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

作者簡介：孫逸洲（1996—），女，漢族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，助理工程師，大學(xué)本科，研究方向為后勤管理。