高重现性SERS基底在食品药品安全检测的应用研究

摘要

随着我国在食品药品安全方面出现的问题不断增多，发展食品药品安全检测技术的任务迫在眉睫，特别是食品药品中重点危害物的识别和确证技术，以规避某些不法分子、不法厂商在利益的驱动下违法添加的危害物。目前，食品药品安全检测存在样品前处理技术繁琐、识别的危害物质少、确证方法单一、数据来源有限等问题。因此，亟需发展食品药品中危害物高通量、高精准、快速识别和确证技术。表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)技术由于其独特的指纹图谱、高灵敏度、快速检测，特别是能实时原位检测等优点，在食品药品安全领域已被用作检测危害物质的快速而灵敏的手段。然而，SERS技术应用于实际食品药品非法添加剂检测时，仍然存在一些困难:一方面目标分子很难到达贵金属表面，另一方面，来自实际样品中的背景干扰影响大。针对以上问题，本论文以食品和药品中的非法添加剂为检测对象，将探针设计技术、微萃取技术以及纳米单元组装策略相结合，围绕发展简单、高稳定、高灵敏的实用化SERS基底的构建及其应用开展以下工作: (1)对金纳米粒子(Au NPs)表面进行功能化，实现对弱亲和力的酸性色素分子的高灵敏和高重现性检测。酸性色素分子对Au NPs表现出弱的亲和力，无法接近Au NPs表面，选择半胱胺(CA)作为探针，对Au NPs表面快速功能化，一方面，色素分子带有负电荷，和带有正电的半胱胺分子发生静电作用，另一方面，色素分子的羟基和磺酸基与半胱胺分子的氨基通过氢键作用结合，拉近色素分子与Au NPs的距离，使酸性色素分子迅速到达Au NPs的表面，有望实现有效检测。此外，利用聚酰胺和酸性颜料分子之间的强吸附，提取实际样品中的色素，避免了复杂系统中其他分子信号的干扰，实现了对各种复杂体系中酸性色素的快速检测。 (2)将微萃取与界面SERS活性基底相结合，实现对降糖降压药的高灵敏和高重现性检测。通过在甲醇和氯仿混合物界面构筑SERS活性基底，利用界面张力和银纳米颗粒在界面处能量降低，探索了银纳米溶胶能够稳定存在于界面的条件。一方面，避免了纳米颗粒的团聚和“咖啡环”效应，另一方面，待测分子在微萃取驱动下，甲醇分子携带着待测分子均匀分布在银颗粒间隙中，从而实现对降糖降压药分子的高灵敏和高重现性检测。 (3)在上一章工作的基础上，将多孔板，微萃取和界面SERS基底三者结合，实现对保健品中药物非法添加成分的高通量快速检测。首先，利用甲醇将保健品中的药物成分萃取出来，然后，加入氯仿诱导金纳米颗粒在界面自组装。当浓缩的银溶胶在界面组装后，甲醇携带着待测分子分布在银纳米颗粒的间隙中。此外，我们还将通过优化银溶胶的体积和浓度，使其与多孔板相匹配，方便现场检测。最后，利用便携式拉曼仪进行采谱，实现了对保健品中的药物非法添加剂的快速即时检测。