基于SERS的便携拉曼技术在农残鉴定中的应用

应用背景

农业中常用的有机磷类农药，辛硫磷、乙酰甲胺磷等，该类农药对危害花农作物的多种鳞翅目害虫有良好的作用效果，但它们属于神经毒物，会YZ血液和组织中乙酰胆碱酯酶的活性，如果残留在果蔬表皮，被人体吸收，将引起zhong枢神经系统中毒。因此对流入市场的蔬菜和瓜果，进行农药残留的检测是直接关系到人身健康的重要项目。

目前的挑战:

食品上残留的农药如果被人食用，这些药物的毒性将危害到人体的健康。农药通常是分子结构复杂的有机物，一般需要复杂的前处理和后期分析手段，测试时间长的问题。

目前常用的传统检测方法有波谱法和色谱法。波谱法是根据物质中的某些官能团或水解、还原产物与特殊的显色剂在特定条件下发生氧化、磺酸化、酯化、络合等化学反应，产生特定波长的颜色反应来进行定性或定量测定；但是波谱法是一种间接测量的方法，反应条件等的改变对测量结果的影响较大。色谱法是利用不同样品与固定相和流动相之间的作用力，如分配、吸附、离子交换等的差别来对样品的组成进行判别，当建立物质标准谱后可进行定量测定。虽然其灵敏度高、准确性好,但耗时耗力、成本昂贵、对样品的净化要求苛刻,难以实现大批量饲料及水产品中违禁药物的快速定性筛选,因此研究一种快速、灵敏的检测方法十分必要。

海洋光学解决方案：

相对于色谱检测方法和其他分离方法，拉曼光谱法作为一种快速、无损、安全的检测技术，具有快速正确、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、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(假如汁饮料掺假等)等食品安全检测领域发挥着积极的作用

SERS可以提供一种快速的、原位检测的替代方法用来检测辛硫磷、乙酰甲胺磷等农药。

海洋光学的Accuman-SR510便携式拉曼光谱仪结合纳米金表面增强技术是一款非常适用于此场景的快速检测设备，据此我们对果蔬种植中常用的农药进行了常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱的检测。   

 实验方法与原理：

仪器的测量原理是基于物质分子键的振动与入射光的相互作用所产生的拉曼散射效应，所测得的光谱信息直接反映了物质分子结构的指纹特征。如前所述，需要进行检测的非法添加物质，通常是结构复杂的有机物，分子键类型丰富决定了其具有丰富的拉曼光谱谱图。

我们使用海洋光学便携式拉曼光谱仪785nm ACCUMAN SR=510测试拉曼光谱，激发光ZD功率为350mw；积分时间设置为10~15s，将待测溶液滴加在SERS芯片上，SERS芯片放在定制的采样附件里。仪器配置如下图所示：

便携式拉曼ACCUMAN SR-510 Pro

纳米金SERS芯片

我们的SERS基底采用创新技术制造，使您可以进行SERS快速和重复测量，从而对SERS活性的样品进行定性分析和定量分析。

测试结果

1.乙酰甲胺磷、戊菌唑、噻虫嗪粉末的拉曼谱图

从测试结果来看，乙酰甲胺磷、戊菌唑和噻虫嗪粉末样品具有显著的拉曼特征峰，但光谱具有较高的荧光背底，可采用Accuman SR-510自带采谱软件Accuram对测量结果进行荧光背底的去除。

2. 辛硫磷溶液

辛硫磷是一种有机磷类农药，适合于FZ地下害虫，对危害花生、小麦、果树等农作物的多种鳞翅目害虫有良好的作用效果，但其能YZ胆碱酯酶活性，如果食用将对人体造成危害。本次实验对30%浓度的辛硫磷溶液进行表面增强拉曼光谱检测。我们将辛硫磷溶液滴加在SERS芯片上，SERS芯片放在定制的采样附件里，使用海洋光学便携式拉曼光谱仪785nm ACCUMAN SR=510测试拉曼光谱，激发光ZD功率为350mw；积分时间设置为10~15s，下图显示了辛硫磷的测试结果：

辛硫磷表面增强拉曼谱图

从测试结果来看，辛硫磷样品的拉曼光谱具有较高的荧光背底，可采用Accuman SR-510自带采谱软件Accuram对测量结果进行荧光背底的去除。

去除荧光背底后的辛硫磷表面增强拉曼谱图

我们可以清晰地看到，30%辛硫磷在试剂瓶中的信号很弱，特征的拉曼峰都没有出现，而经过纳米Au SERS基底增强后，信号得到了显著增强，特征峰清晰可见。

应用前景

此次实验将便携式拉曼光谱仪Accuman SR510结合纳米Au表面增强基底，实现了对于低浓度样品孔雀石绿的检测，同时也实现低浓度有机磷农残和极低浓度偶氮类有机物的检测，在建立内标、外标或者统计模型后，可进行半定量的分析，很好的验证了方案的可实施型。

海洋光学同时可以提供金、银纳米颗粒制备的表面增强拉曼光谱基底（简称为SERS），可使样品分子的拉曼信号得到显著增强，该项技术已经得到可靠的论证。我们的 SERS可以实现典型应用包括：禁止食品成分如三聚氰胺，孔雀石绿，罗丹明和杀虫剂的精确识别。

高性能便携式拉曼光谱仪配合表面增强技术可以在食品中农残的检测的应用是有非常广阔的前景。