表面增强拉曼光谱法检测食品中工业色素的应用研究

随着社会的快速发展，食品种类日益丰富，而工业色素在食品中的违规使用也成为社会重点关注的食品安全问题。比如在豆干制品中，不法厂商可能会违规添加二甲基黄和二乙基黄等工业色素。因此，开发一种快速、准确、无损的检测方法至关重要。表面增强拉曼光谱法作为一种新兴的光谱技术，凭借高灵敏度和强选择性在食品安全检测领域展现出广泛的应用前景。然而，目前针对表面增强拉曼光谱法在食品中工业色素检测方面的应用研究较少。基于此，本文探讨了表面增强拉曼光谱法在检测食品中工业色素的应用机制，以期为食品安全检测提供一种新的技术手段。

1. 工业色素概述

工业色素是指原本用于非食品领域的染色剂，二甲基黄和二乙基黄是两种常见的合成色素。二甲基黄是一种黄色粉末，常用于染料和涂料行业，在我国禁止作为食品添加剂；二乙基黄也是一种黄色粉末，虽在食品工业中具有广泛应用，但其安全性备受争议。工业色素会对人体健康产生不良影响，过量摄入具有致癌性。我国食品安全监管机构对于工业色素的使用提出了严格的限制和规定，但仍有部分企业掺假滥用，因此亟需加强对食品中工业色素的检测，以减少潜在的健康风险，确保食品安全与健康。

2. 表面增强拉曼光谱法概述

表面增强拉曼光谱法是一种高灵敏度的光谱分析技术，其核心原理在于金属纳米结构表面的等离子体共振效应，当激光束照射至金属纳米结构表面时，将激发表面等离子体共振，进而产生显著的局部电磁场增强现象，实现对微量物质的检测。表面增强拉曼光谱法具有快速、无损、高灵敏度、选择性良好等优点，可实现对工业色素的特异性识别，通过与目标色素分子形成稳定的复合物，增强目标色素的拉曼信号，有效检测食品中的非法添加色素。

3. 表面增强拉曼光谱法在食品安全检测中的应用分析

3.1 材料与方法

3.1.1 材料与试剂。样品豆干（绍兴名辰蒙克食品有限公司）；二甲基黄（上海源叶生物科技有限公司，产品编号：B62632，1.2mL）和二乙基黄（坛墨质检-标准物质中心，产品编号：C12604600）标准品各0.1000g，分别用40mL的乙腈（济南仁源化工有限公司）溶解并转移至容量为100mL的容量瓶中，稀释至刻度线，充分摇匀，制备得到1000mg/L的二甲基黄与1000mg/L的二乙基黄储备液，将储备液置于4℃的环境中储存；无机盐凝聚剂（廊坊兴科化工材料有限公司，型号：088）；无菌去离子水（北京百奥莱博科技有限公司，QN2859）；纳米金增强试剂（艾美捷科技有限公司，型号：GOLDENHANCE LM）。

3.1.2 仪器设备。便携式拉曼检测仪（山东莱恩德智能科技有限公司，型号：LD-LMSP），检测条件：预热30min，找到合适的校准液焦距，将增强试剂、待测液及无机盐凝聚剂加入样品瓶中，混匀放入样品池，设定检测仪参数，激光功率190mW，样品测定3次，取平均值。Vortex-M涡旋混匀仪（上海重逢科学仪器有限公司，Vortex-M）；超声波清洗器（昆山舒美超声仪器有限公司，型号：KQ-700VDV）；加速溶剂萃取仪（上海科哲生化科技有限公司，型号：Aseeker-200）；旋转蒸发仪（上海泓冠仪器设备有限公司，型号：R-1020（20L））；QTRAP 5500液相色谱-串联质谱（安捷伦科技有限公司，型号：LCMS-8040）。

3.1.3 样品处理。将1g豆干样品与1g硅藻土混合，装入不锈钢萃取池，器械运行参数设置如表1所示。样品需按照样品参数循环萃取2次，将萃取液蒸发至干，并用适量乙腈（约4mL）振荡30s。

3.1.4 液相色谱-质谱联用条件。使用液相色谱-串联质谱完成定性确证。设置条件：Phenomenex Luna C18，5mm，1004.6x150mm，柱温45℃，流速0.4mL/min。液相梯度洗脱条件时间设定为4、7、10min；甲酸水溶液为90%、90%、40%、40%；乙腈为10、10、60mL。二甲基黄与二乙基黄质谱参数设置如表2所示。

3.2 结果与分析

3.2.1 表面增强拉曼技术选择。通过二甲基黄普通拉曼、增强拉曼图谱与表面增强拉曼图谱比较发现，表面增强拉曼图谱有明显特征峰，提示二甲基黄官能团振动增强，说明表面增强拉曼技术可用于检测豆干中的二甲基黄、二乙基黄添加剂含量。具体结果如图1所示。

3.2.2 表面增强试剂稳定性。为评估表面增强拉曼光谱法在实际应用中的可靠性，本文对表面增强试剂的稳定性进行了测试。实验使用表面增强试剂对二甲基黄和二乙基黄的豆干样品实施多次检测，并比较不同时间点的检测结果。数据显示，在连续检测7周内，相对标准偏差（SRSD）均＜5%，表明表面增强试剂能保持较高的增强效果；特征峰的强度变化也不大，表明该试剂在实际检测中具有良好的重复性和稳定性。二乙基黄检测结果具体如表3所示。连续测定1周后，其相对标准偏差（SRSD）均＜5%，提示表面增强试剂稳定性较好。

3.2.3 表面增强拉曼光谱图特征峰归属认证。二甲基黄表面增强拉曼光谱图如图2所示。数据显示，同时产生伸缩振动与变形振动为723cm-1，对豆干中二甲基黄的检出限为3.0mg/kg。

二乙基黄表面增强拉曼光谱图如图3所示。数据显示，899cm-1处可实现伸缩呼吸振动，对豆干中二乙基黄的检出限为1.0mg/kg。

综上，在不同浓度特征峰中，723cm-1（二甲基黄）与899cm-1（二乙基黄）可以产生最佳定量特征峰。

3.2.4 液相色谱-质谱联用确证分析。选择二甲基黄进行液相色谱-质谱联用确证分析，并将8个空白样品分为2组。其中，4个加标二甲基黄，4个未加标。对比发现，表面增强拉曼光谱图与液相色谱-质谱联用检测结果一致，具体对比结果如图4所示。

在液相色谱-质谱联用确证分析中，加标样品检测结果如图5所示。研究发现，总离子流色谱（TIC）保留时间为5.24min，与表2中二甲基黄保留时间一致，说明表面增强拉曼光谱能够快速、有效地检测豆干中的二甲基黄、二乙基黄色素。

综上所述，本文选择常见的豆干作为检测对象，应用表面增强拉曼光谱法检测豆干中的二甲基黄与二乙基黄色素。结果显示，二甲基黄与二乙基黄分别在表面增强拉曼光谱图中723cm-1与899cm-1位置处出现了明显的拉曼特征峰信号，对二甲基黄的检出限为3.0mg/kg，对二乙基黄的检出限为1.0mg/kg。经液相色谱-质谱联用确证分析，发现检测结果一致，保留时间一致。由此可见，表面增强拉曼光谱法可快速检测豆干中的工业色素，不但具有高灵敏度和强选择性，而且操作简便、快速，能满足食品安全监管的需求。未来，随着技术进一步发展，表面增强拉曼光谱法有望在食品安全检测领域得到更广泛的应用。

作者简介：孙逸洲（1996—），女，汉族，内蒙古鄂尔多斯人，助理工程师，大学本科，研究方向为后勤管理。