◎ 羅文松，尹 蔚，楊 倩，余小敏

（1.成都信息工程大學(xué) 電子工程學(xué)院 物理場(chǎng)生物效應(yīng)及儀器四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610225；2.成都師范學(xué)院，四川 成都 611130）

蘇丹紅是一種化學(xué)染色劑，并非食品添加劑。它的化學(xué)成份中含有一種叫萘的化合物，該物質(zhì)具有偶氮結(jié)構(gòu)，這種化學(xué)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)決定了它具有致癌性，對(duì)人體的肝腎器官具有明顯的毒性作用。研究表明蘇丹紅染料能被人體內(nèi)常見微生物降解為致癌芳香胺引起人體和動(dòng)物機(jī)體的癌變[1-3]，所以被國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)（IARC）列為三級(jí)致癌物質(zhì)，禁止將它們作為食品添加劑加入食品中。使用蘇丹紅染色后的食品顏色非常鮮艷且不易褪色，能引起人們強(qiáng)烈的食欲，一些不法食品企業(yè)將蘇丹紅添加到食品中。常見的添加蘇丹紅的食品有辣椒粉、辣椒油、辣椒醬、紅心禽蛋和火鍋等?；谔K丹紅對(duì)人體存在潛在的致癌性，且常被違法添加在食品中，對(duì)相應(yīng)食品進(jìn)行檢測(cè)就顯得非常重要。

目前對(duì)蘇丹紅常用的檢測(cè)方法有高效液相色譜法、薄層色譜法和高效液相色譜法，采用各種類型的檢測(cè)器搭配使用。喻凌寒等人[4]采用了高效液相色譜法檢測(cè)食品中蘇丹紅Ⅰ號(hào)的含量；汪霄峰等人[5]采用了高效液相色譜法檢測(cè)食品中的蘇丹紅Ⅰ～Ⅳ；馮華等人[6]采用是薄層色譜法和高效液相色譜法；郭小敏等人[7]建立了食品中蘇丹紅測(cè)定的液質(zhì)聯(lián)用法；曹穩(wěn)根等人[8]對(duì)蘇丹紅Ⅰ號(hào)在有機(jī)溶劑乙醇中的紫外-可見光譜進(jìn)行了分析；這些方法具有靈敏度高、重復(fù)性好的有點(diǎn)，但是缺點(diǎn)是都需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且設(shè)備昂貴成本高，特別不適合食品監(jiān)督的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

拉曼光譜是能夠精確給出分子振動(dòng)的有力工具，為物質(zhì)的鑒別提供獨(dú)特的指紋振動(dòng)。表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）是應(yīng)用Ag、Cu、Au等金屬作為增強(qiáng)基底吸附某些分子，從而使分子的拉曼信號(hào)得到增強(qiáng)的現(xiàn)象，可增強(qiáng)104～107倍[9-10]，因其操作簡(jiǎn)單、儀器便攜、檢測(cè)速度快和成本低而被廣泛應(yīng)用于藥物鑒別[11]、DNA研究[12]和食品檢測(cè)[13]等方面。陳晨等人[14]就檢測(cè)出蘇丹紅I、II和III粉末的特征拉曼光譜，而利用增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)蘇丹紅的主要是以Al、ZnO/Ag、Au、Cu-Ag等納米為基底的研究[15-17]，用Ag粒子納米材料為基底的增強(qiáng)拉曼光譜檢測(cè)蘇丹紅的研究尚未見報(bào)道。本研究應(yīng)用自行制作的銀膠濾膜為基底比較辣椒油中蘇丹紅I的普通拉曼光譜和增強(qiáng)拉曼光譜的區(qū)別，并對(duì)低濃度蘇丹紅I溶液進(jìn)行了檢測(cè)和分析。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)使用便攜式拉曼光譜儀（ART3100，奧普天成），激發(fā)光波長(zhǎng)為785 nm，最大輸出功率550 mW，光譜范圍200～2 700 cm-1，光譜分辨率為6 cm-1；場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（NanoSEM450，F(xiàn)EI）表征納米銀膜基底；78-1型磁力加熱攪拌器；FY-1H-N型真空泵和砂芯過濾裝置；1 mL注射器；LG微波爐；101-0032型數(shù)字可調(diào)微量移液器；微孔濾膜，尺寸為50 mm × 0.22 μm。

蘇丹紅Ⅰ粉末純度≥95%，購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司；辣椒油從超市購(gòu)買；所有試劑均為分析純，硝酸銀購(gòu)自沈陽(yáng)試劑二廠；檸檬酸三納購(gòu)自沈陽(yáng)試劑三廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 銀膠濾膜基底的制備

依據(jù)周榮閣[18]的方法制取SERS銀膠濾膜增強(qiáng)基底，稱取30 mg硝酸銀，溶于150 mL的去離子水，置于磁力攪拌器加熱攪拌5 min，完成后靜置待用；稱得150 mg的檸檬酸三鈉，溶于20 mL去離子水，置于磁力加熱攪拌器上攪拌3 min，完成后靜置待用；將配好的硝酸銀溶液用保鮮膜封好，放入微波爐中用中火或者高火加熱3 min左右使得溶液沸騰；將沸騰的硝酸銀溶液取出，放在磁力加熱攪拌器上攪拌，在攪拌過程中逐漸加入檸檬酸三鈉溶液5 mL；攪拌均勻后在將溶液放入微波爐中加熱5 min左右；加熱完成后，將溶液放入磁力加熱攪拌器上攪拌至冷卻。

1.2.2 蘇丹紅溶液配備

蘇丹紅不溶于水，溶于油脂，本實(shí)驗(yàn)用辣椒油溶解蘇丹紅I制取溶液。稱得100 mg蘇丹紅I號(hào)粉末，添入100 mL辣椒油中混合攪勻，配成濃度1 g·L-1的蘇丹紅溶液樣品，將樣品放置于試劑瓶中待用。

1.2.3 拉曼光譜數(shù)據(jù)采集和處理

普通拉曼光譜采集：取樣品溶液1 mL放入樣品瓶中進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試；增強(qiáng)拉曼光譜測(cè)試。用移液槍取被測(cè)樣品溶液，滴入2滴至銀膠濾膜基底，過3 min待溶液完全滲透基底后，進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)。

測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)處理。實(shí)驗(yàn)中對(duì)每種樣品數(shù)據(jù)采集設(shè)置的激光輸出功率為250 mW，每個(gè)樣品進(jìn)行10次掃描取平均，每次掃描積分時(shí)間為3 s，軟件設(shè)置去除基底噪聲。對(duì)采集的拉曼光譜原始數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)行4階多項(xiàng)式擬合，去除噪聲影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 銀膠濾膜基底的效果

制作的二維納米銀膜效果在電子顯微鏡下觀察如圖1 所示，可以看出納米粒子的分布比較集中均勻，粒子直徑在50～100 nm。納米銀膜表面上相鄰的納米銀粒子間可以形成活性納米結(jié)[19]，處于這些緊密相鄰的納米銀離子之間的電磁場(chǎng)可以得到巨大的增強(qiáng)，增強(qiáng)因子可以達(dá)到1014～1015[14,20]。

圖1 銀膠濾膜的掃描電鏡圖

2.2 蘇丹紅的拉曼光譜

2.2.1 蘇丹紅I拉曼光譜

作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，首先需要測(cè)得蘇丹紅固有的拉曼光譜。稱取蘇丹紅Ⅰ固體粉末5 mg，放置在載玻片上，將便攜式拉曼光譜儀探頭輸出激光聚焦對(duì)準(zhǔn)蘇丹紅固體粉末，直接進(jìn)行掃描檢測(cè)，得到蘇丹紅固體拉曼光譜圖，如圖2所示。

圖2 蘇丹紅I粉末的拉曼光譜圖

由圖2可以看出，蘇丹紅I粉末的特征拉曼光譜信號(hào)較為明顯，根據(jù)參考文獻(xiàn)已知，其中1 596 cm-1，1 495 cm-1，1 388 cm-1譜峰是由N=N鍵伸縮振動(dòng)引起，1 225 cm-1，1 168 cm-1，999 cm-1是由O-H鍵面內(nèi)搖擺引起[16]，這些特征峰與陳晨等人[14]檢測(cè)出的蘇丹紅Ⅰ號(hào)粉末的拉曼特征峰基本吻合。

2.2.2 蘇丹紅溶液的拉曼光譜

按照1.2.2配制好濃度1 g·L-1的蘇丹紅溶液，取5 mL，加入樣品瓶中，與辣椒油樣品分別采集拉曼光譜，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)如圖3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)辣椒油在1 156 cm-1，1 261 cm-1，1 301 cm-1，1 440 cm-1，1 520 cm-1和1 658 cm-1處有特征拉曼譜峰，而蘇丹紅I溶液中的拉曼光譜與辣椒油的拉曼光譜相比，基本沒有發(fā)生變化，因此直接采用常規(guī)的拉曼光譜無法檢測(cè)出辣椒油中的蘇丹紅I。

圖3 辣椒油和蘇丹紅I溶液的拉曼光譜比較圖

2.2.3 蘇丹紅溶液增強(qiáng)拉曼光譜

取出1.2.2配制好濃度的蘇丹紅溶液2 mL，滴在銀膠濾膜基底上，等待溶液完全滲入基底后，進(jìn)行增強(qiáng)拉曼光譜檢測(cè)，得到的拉曼光譜如圖4所示?？梢钥吹教K丹紅I溶液在銀膠濾膜基底上測(cè)試的增強(qiáng)拉曼光譜，特征譜峰得到明顯增強(qiáng)，其中蘇丹紅I號(hào)粉末在1 168 cm-1、1 340 cm-1和1 495 cm-1處的特征拉曼光譜信號(hào)明顯，而這些特征光譜在蘇丹紅I號(hào)溶液的普通拉曼光譜中沒有觀察到，因此可以通過銀膠濾膜基底，研究不同濃度下蘇丹紅I溶液的增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度變化。

圖4 蘇丹紅I溶液的增強(qiáng)拉曼光譜圖

對(duì)不同濃度蘇丹紅I號(hào)溶液的增強(qiáng)拉曼光譜進(jìn)行測(cè)試和比較。取出按照1.2.2步驟配制的蘇丹紅I溶液4份各10 mL，添加辣椒油分別稀釋為濃度為1 g·L-1、0.5 g·L-1、0.1 g·L-1和0.05 g·L-1的蘇丹紅I溶液，再分別取各濃度溶液樣品2 mL分別滴在銀膠濾膜基底上，直至完全滲透后進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5所示?？梢钥吹剑K丹紅I溶液濃度達(dá)到0.1 g·L-1時(shí)，基本能分辨出1 168 cm-1、1 340 cm-1和1 495 cm-1處的特征拉曼光譜信號(hào)，而對(duì)于濃度更低的溶液，則難以檢測(cè)到蘇丹紅I號(hào)的特征拉曼光譜。

圖5 不同濃度的蘇丹紅I溶液增強(qiáng)拉曼光譜圖

3 結(jié)論

本文利用拉曼光譜法快速檢測(cè)出蘇丹紅I粉末的拉曼特征光譜作為參考，然后在辣椒油中添加蘇丹紅I配制成濃度為1 g·L-1的溶液，對(duì)比了該溶液的普通拉曼光譜和以自制的銀膠濾膜為基底的增強(qiáng)拉曼光譜，發(fā)現(xiàn)利用一般拉曼光譜法檢測(cè)不到蘇丹紅的特征光譜，而增強(qiáng)拉曼光譜法可以明顯地檢測(cè)到部分蘇丹紅I的特征光譜。比較不同濃度蘇丹紅I溶液的特征拉曼光譜發(fā)現(xiàn)，能檢測(cè)出濃度為0.1 g·L-1的蘇丹紅I溶液特征光譜。因此，基于銀膠濾膜為基底的增強(qiáng)拉曼光譜有望成為蘇丹紅物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法。