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拉曼光谱技术在食品安全方面的应用

文章来源:未知人气:发表时间:2018-08-03



         表面增强拉曼散射光谱法在环境污染物检测中的应用: 单色光透过CCl4液体后散射光的频率发生变化的现象被称为拉曼散射,而表面增强拉曼散射(简称SERS)主要是纳米尺度的粗糙表面或颗粒体系所具有的异常光学增强现象。它可以将吸附在材料表面的分子的拉曼信号放大约106倍,对于特殊的纳米量级粒子形态分布的基底表面,信号的增强甚至可以高达1014倍,可以区分同分异构体、表面上吸附取向不同的同种分子等,因此在探测器的应用和单分子检测方面有着巨大的发展潜力,已广泛应用于环境,食品,化工,生物等领域。本文综述表面增强拉曼散射在环境污染物检测的研究应用,主要介绍了在微生物、化学污染物检测中的应用。

 
  
  1、微生物研究
  
  传统的微生物检测鉴定方法是根据菌落的形态及其生理生化反应来判断的,但是该方法通常耗时耗力,涉及的实验较多,需要经过繁琐和复杂的操作过程,特别是对于一些表观特征相似的微生物很难实现准确识别。虽然利用免疫学、分子生物学及遗传学方法鉴别微生物的技术具有较高的特异性、灵敏性和准确性,但通常此类技术操作较复杂,对人员要求较高,在常规实验室中难以实现广泛应用。
  
  表面增强拉曼散射光谱技术作为一种快速、简便、准确、高效和无损的创新型工具,已经广泛地应用于病原微生物的检测与鉴定,曾有研究小组制备了多种SERS纳米粒子标记的核酸探针,采用核酸分子杂交技术同时检测了A型肝炎、B型肝炎、艾滋病等六种病原微生物。

 
  
  2、化学污染物研究
  
  2.1 农药残留检测
  
  农药(Pesticides)主要是指用来防治危害农林牧业生产的有害生物(害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类)和调节植物生长的化学药品,在农业生产上起到了一定的积极作用,但农药大量使用不仅造成环境污染问题目益加重,而且食品中农药残留严重危害人体健康。加强对农药残留的检测研究对于合理使用农药、保护环境和保障人类健康具有重要的意义。检测方法要求具有精细的操作手段、较高的灵敏度和较强的特异性,目前人们已经利用表面增强拉曼光谱开展农药残留检测方面的工作。
  
  2.2 多环芳香烃检测
  
  多环芳香烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯的一类有机化合物。是一类致癌性很强的环境污染物。烟草烟雾,汽车尾气,石油蒸馏物,煤炭,木材,油等的不完整燃烧等均可能产生导致多环芳香烃(PAHs)广泛存在于水,空气,大气,土壤以及食物中,造成食品的直接或者间接污染。另外,加工工艺的不合理也会造成食品中多环芳香类物质的污染,如烟熏、烘烤,脂肪的高温分解等。多环芳香烃分析主要有气相色谱(GC)、气相色谱一质谱联用(GC—MS)和高效液相色谱(HPLC)等分析手段。而近年来,表面增强拉曼光谱对其研究检测报道也越来越多。
  
  2.3 三聚氰胺检测
  
  三聚氰胺(Melamine),是一种三嗪类含氮杂环有机化合物,是重要的氮杂环有机化工原料。最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂(MF)的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。自2008年发现婴儿因食用三鹿奶粉而出现肾结石的事件,使得三聚氰胺频繁出现在公共视野。随之学者大量研究其快速检测。
  
  3、展望
  
  表面增强拉曼检测技术是一个可应用于多领域的切实可行的光学技术。作为一种分析检测手段,SERS相对于其他方法的明显优势主要体现在以下三个方面:
 
  (1)超灵敏性:SERS的信号增强最高可以达到1014~1015倍,因此其灵敏度不低于任何其他方法,在单分子检测方面具有很强的优势;
  
  (2)高选择性:表面选择定则和共振增强的选择性使得SERS可以在极其复杂的体系中仅仅增强目标分子或基团,得到简单明了的光谱信息;
  
  (3)检测条件温和:SERS光谱可以方便地用于水溶液体系,而且样品可以是固态、液态和汽态。同时具有准确、灵敏、检测时间迅速等优点。目前,该技术正在表现出在化学及工业、环境科学、食品安全领域的现场快速检测微量化学物的优越能力。预计不久的将来,这一检测技术必将在更多领域中得到应用。




 

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