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拉曼光谱在食品安全检测中的应用
海洋光学亚洲分公司刘晓伟吴维朱冬寅

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当今世界食品安全问题发生频繁，越来越复杂，危害性也越来越大。以三聚氰胺、苏丹红、孔雀石绿等为代表的有害非法添加物造成的食品安全事件屡见不鲜。这使得有害非法添加物的社会检测需求不断增大，发展快速、准确的有害非法添加物检测技术已成为当务之急。目前，检测这些常见非法添加物的方法主要包括GC-MS、HPLC、LC-MS等方法。这些方法虽然能够对未知样品进行定量检测，确定其物质成分，但预处理过程繁琐、检测成本高、送检周期长、仪器昂贵的缺陷也日益凸显。拉曼光谱是一种基于拉曼散射原理的分子光谱指痕鉴定方法。当光与分子相互作用而散射时，大部分将被弹性散射，只有少数光子发生拉曼散射（非弹性散射），此时，光子把部分能量转移给分子，使散射光频率发生位移，位移量携带分子信息。分子结构不同，则位移量不同，相应的拉曼图谱也有所不同。根据所得到的拉曼图谱可以检测样品中化学物质的存在及相对含量。拉曼光谱法作为一种快速、无损、安全的检测技术，具有快速准确、重现性好、样品前处理简单、紧凑便携、适用广泛等特点，已经在检测有害非法添加物（如牛奶中的三聚氰胺）、超量超范围使用添加剂（如食品中的合成色素等）、水果蔬菜的农药残留、筛检掺假食品（如果汁饮料掺假等）等食品安全检测领域发挥着积极的作用。应用海洋光学的R3000拉曼光谱仪可对偶氮类染料苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标样进行检测。图1给出了苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的拉曼光谱，其中苏丹红Ⅰ在458/cm、718/cm、990/cm、1091/cm、1163/cm、1224/cm、1335/cm、1385/cm、1450/cm、1492/cm、1593/cm处有特征拉曼出现；苏丹红Ⅱ的特征拉曼峰较少，454/cm、708/cm、982/cm、1225/cm、1378/cm、1492/cm、1602/cm；苏丹红Ⅲ的特征拉曼峰为456/cm、716/cm、981/cm、1127/cm、1227/cm、1383/cm、1415/cm、1437/cm、1492/cm、1591/cm。（图片）（Ⅰ）（图片）（Ⅱ）（图片）（Ⅲ）图1：苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的拉曼光谱图除了有害非法添加剂标样的检测，该系统同时也应用在检测辣椒酱、番茄酱、饮料等食品样品中苏丹红含量的研究中。结合相对简单的前处理手段，通过有机萃取和净化，可有效去除萃取液中某些成分对于苏丹红拉曼信号的干扰。目前，应用Aspire系列拉曼光谱系统（见图2），苏丹红的标样检测限可达到10μg/L，系统检测时间小于1分钟；通过建立用户自己的波谱库及特定的检测方法，Aspire可实现对三聚氰胺、苏丹红、孔雀石绿等多种非法添加物的快速筛查。（图片）图2：Aspire系列拉曼光谱系统经过几十年的发展，拉曼光谱技术已成为一门比较成熟的分析测试方法，是一种可应用于食品安全领域的切实可行的光学技术，该技术具有快速准确、重现性好、样品前处理简单、紧凑便携、适用广泛等特点。相信随着光谱仪器及分析技术的发展，拉曼光谱在食品安全检测领域必将获得更广泛的应用。典型拉曼光谱产品海洋光学在拉曼光谱仪领域具有强大的技术实力，公司的拉曼光谱仪主要分为两类：一类是模块拉曼，另一类是整机拉曼。其中模块拉曼由光谱仪（如MAYA2000PRO、QE65000、USB2000+、JAZ等）、激光器（如LASER-785-IP-LAB系列）和探头（如RIP-RPB-785系列）组成，用户可根据具体应用需求进行自由组合配置；整机拉曼包括RSL-PLUS、ASPIRE、R-3000等产品，可满足不同领域对拉曼光谱仪的使用要求。QE65000光谱仪（见图3）为海洋光学公司研制的一种高灵敏度检测拉曼散射的分析仪器。该仪器内置的高像素线性CCD阵列检测器，对光量子检测效率高达90%，可使用低能量激光，信噪比为1200：1，并且体积小（尺寸规格为182mm×110mm×47mm），与LASER-785激光发射器和光纤探针结合使用，可集成适用于快速现场检测要求的便携式拉曼光谱分析系统（见图4）。（图片）图3：QE65000光谱仪（图片）图4：基于QE65000的拉曼光谱分析系统 10/12/2010


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