劉叢叢，陳鐘，羅文靜，梁蔚陽

（1.廣東省藥品檢驗(yàn)所，國家藥品監(jiān)督管理局藥品快速檢驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家藥品監(jiān)督管理局血液制品質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省藥品監(jiān)督管理局血液制品質(zhì)量控制研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663；2.廣東安瑞生物科技有限公司，廣州 510663）

西紅花為鳶尾科植物番紅花Crocus sativus L.的干燥柱頭，有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神的功效[1]。西紅花原產(chǎn)地在伊朗、西班牙等國，我國河南、江蘇等地也有引種栽培，但面積及產(chǎn)量有限。近年來西紅花市場銷售旺盛，部分不法商家在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下，通過染色造假牟取利益，嚴(yán)重影響了西紅花的質(zhì)量和用藥安全。西紅花染色所用染料多為人工合成色素，具有致癌性、致突變性和其它毒性，對人體會造成不同程度的危害[2]。并且劣質(zhì)藥材藥效欠佳，達(dá)不到預(yù)期，導(dǎo)致貽誤治療加重病情[3]。我國對中藥材染色摻偽的研究始于20世紀(jì)80年代，國家食品藥品監(jiān)督管理局為了加強(qiáng)對中藥材染色摻偽的監(jiān)督和打擊，2003年起發(fā)布了一系列藥品檢驗(yàn)補(bǔ)充檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)項(xiàng)目批準(zhǔn)件[4?5]。

近年來，針對中藥材染色摻偽鑒別的化學(xué)檢測方法不斷趨于完善，主要包括薄層色譜(TLC)法[3]、液相色譜(HPLC)法[6]、拉曼光譜法[7]、離子遷移譜技術(shù)法[8]、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)法[9?10]、近紅外光譜(NIRS)法[11]等。其中薄層色譜法操作簡單，成本較低，但需要典型摻偽染料進(jìn)行隨行對照；高效液相色譜及質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)檢測靈敏度高、準(zhǔn)確度好，已成為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)中藥材染色摻偽檢測的主流方向，但成本高，樣品預(yù)處理復(fù)雜，不適合現(xiàn)場檢測；離子遷移譜技術(shù)、近紅外光譜及拉曼光譜法，以其專屬性強(qiáng)、分析時間短的特點(diǎn)，成為中藥材染色摻偽鑒別的研究熱點(diǎn)。而表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)借助于納米結(jié)構(gòu)金屬基底的表面等離激元誘導(dǎo)的表面電磁場的增強(qiáng)效應(yīng)，兼具指紋識別、現(xiàn)場檢測和表面增強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于中藥材真?zhèn)舞b別、中藥材生化分析、中藥材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控[12?14]、人工合成色素等痕量目標(biāo)物的高靈敏度檢測[15]中。

西紅花自身的類胡蘿卜素顏色鮮艷，往往干擾測定，導(dǎo)致色素的檢測不準(zhǔn)確，目前一般采用薄層色譜法[16]、固相萃取小柱過濾[17]等樣品預(yù)處理方法來減少干擾，然而此類方法存在步驟繁瑣，且一般需要多種有機(jī)試劑等問題，不利于樣品快速檢測。因此，急需建立一種樣品預(yù)處理簡單、專屬性強(qiáng)、成本低且檢測速度快的方法，填補(bǔ)西紅花染色摻偽快速鑒別的技術(shù)空白。

筆者以西紅花中5種常見禁限用酸性色素為目標(biāo)成分，通過優(yōu)化樣品處理?xiàng)l件，建立了SERS法快速檢測西紅花中誘惑紅、日落黃、莧菜紅、胭脂紅、酸性橙5種酸性色素。該方法實(shí)現(xiàn)了西紅花中5種酸性色素的快速檢測，解決了樣品預(yù)處理復(fù)雜、檢測耗時長、成本高等問題，可有效提高對西紅花染色摻偽的風(fēng)險監(jiān)測，保護(hù)廣大消費(fèi)者的用藥安全。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

便攜式拉曼光譜儀：Thermo First Defender RM型，美國賽默飛世爾科技公司。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Triple Quad5500 型，美國AB SCIEX公司。

氮吹儀：Lab Tech M32型，北京萊伯泰科儀器股份有限公司。

電子天平：METTLER MS205DU/S204DU 型，感量為0.000 1 g，瑞士梅特勒-托利多公司。

誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL，編號為GBW(E) 100164，中國計(jì)量科學(xué)研究院。

日落黃標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL，編號為GBW(E) 100003，中國計(jì)量科學(xué)研究院。

莧菜紅對照品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94.4%，北京曼哈格生物技術(shù)公司。

胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.5 mg/mL，編號為GBW(E)100004，中國計(jì)量科學(xué)研究院。

酸性橙Ⅱ?qū)φ掌罚嘿|(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%，北京曼哈格生物技術(shù)公司。

甲醇：色譜純，美國Honeywell公司。

乙酸銨：色譜純，美國ROE公司。

乙酸：色譜純，美國Supelco公司。

氨水：色譜級，上海阿拉丁公司。

酸性色素試劑盒：貨號為SERS-F0705，廈門譜識科儀股份有限公司。

膠體金表面增強(qiáng)試劑：廈門譜識科儀股份有限公司。

實(shí)驗(yàn)室用水為超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

氮?dú)猓河蒐ab Tech M32型氮吹儀自制。

西紅花樣品：共30批，自編號為x-001～x-030，市售。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

莧菜紅、酸性橙Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：分別精密稱取莧菜紅、酸性橙Ⅱ?qū)φ掌犯?0 mg，用甲醇配制成質(zhì)量濃度均為0.5 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，于4 ℃冷藏保存。

5種色素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別精密吸取誘惑紅、日落黃、胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液及莧菜紅、酸性橙Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用體積分?jǐn)?shù)為10%的甲醇水溶液稀釋至胭脂紅的質(zhì)量濃度為1 μg/mL，日落黃、酸性橙Ⅱ、莧菜紅的質(zhì)量濃度均為5 μg/mL，誘惑紅的質(zhì)量濃度為10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 樣品溶液制備

(1) SERS 檢測樣品溶液：稱取西紅花樣品0.1 g于15 mL離心管中，加入5 mL體積分?jǐn)?shù)為50%的甲醇水溶液，振蕩30 min，以4 000 r/min 離心10 min，用一次性吸管取出上清液于15 mL 離心管中，于55 ℃氮吹至約1 mL，加水至10 mL，渦旋混勻，即為SERS檢測西紅花樣品溶液。

(2) LC-MS/MS檢測樣品溶液：稱取西紅花樣品0.1 g于15 mL離心管中，加入5 mL體積分?jǐn)?shù)為50%的甲醇水溶液，振蕩30 min，以4 000 r/min 離心10 min，用一次性吸管吸取上清液于15 mL 離心管中，于55 ℃氮?dú)獯蹈?，? mmol/L乙酸銨-甲醇(體積比為90∶10)稀釋至10 mL，經(jīng)聚四氟乙烯濾膜(0.22 μm)過濾。

1.2.3 SERS檢測方法

取200 μL 增強(qiáng)試劑CP-1 于拉曼樣品池中，加入50 μL凝聚劑I (酸性色素試劑盒中試劑)混勻，再加入50 μL 待測樣品溶液，混勻，于5 min 內(nèi)放入拉曼光譜儀檢測分析。

1.2.4 SERS檢測條件

激發(fā)光源波長：785 nm；激光光源功率：250 mW；曝光時間：50 ms；掃描延遲：0 s；光譜采集范圍：400～2 000 cm-1。

1.2.5 LC-MS/MS檢測條件

(1) 色譜條件。色譜柱：Agilent Poroshell 120 EC-C18柱(100 mm×2.1 mm，1.9 μm，美國安捷倫科技有限公司)；柱溫：40 ℃；進(jìn)樣體積：5 μL；流動相：A為5 mmol/L乙酸銨(pH 5.9)，B為甲醇，流量為0.3 mL/min，梯度洗脫，梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序

(2) 質(zhì)譜條件。離子源：電噴霧離子源；掃描模式：負(fù)離子模式(ESI-)；檢測方式：全掃描；碰撞氣：氮?dú)?，壓力?2 kPa；氣簾氣：氮?dú)?，壓力?76 kPa；離子噴射電壓：-4 500 V；離子源溫度：550 ℃；離子氣1：氮?dú)猓瑝毫?79 kPa；離子氣2：氮?dú)猓瑝毫?79 kPa。5種色素的質(zhì)譜定性分析參數(shù)見表2。

表2 5種色素質(zhì)譜定性分析參數(shù)

1.3 結(jié)果判定

1.3.1 SERS法結(jié)果判定

按照1.2.3 檢測方法，在1.2.4 SERS 檢測條件下，分別檢測5種色素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，將所得的表面增強(qiáng)拉曼光譜圖于儀器軟件中建立色素標(biāo)準(zhǔn)庫。通過對樣品的表面增強(qiáng)拉曼光譜圖中特征峰與色素標(biāo)準(zhǔn)庫中的特征峰比對，分析判斷試樣中是否含有上述5 種色素，特征峰一致則可判定試樣中含有此色素組分。

1.3.2 LC-MS/MS法結(jié)果判定

對拉曼光譜法檢測結(jié)果為陽性的樣品，采用1.2.5 中的LC-MS/MS 法進(jìn)一步定性確證。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，樣品的色譜峰保留時間與對照品保留時間一致，且樣品二級質(zhì)譜圖中的選擇分子離子峰及特征碎片離子峰與表2 中對照品均一致，則可以判斷樣品中存在對應(yīng)的組分。

2 結(jié)果與討論

2.1 SERS光譜圖

2.1.1 5種酸性色素標(biāo)準(zhǔn)溶液的SERS光譜圖

5 種酸性色素標(biāo)準(zhǔn)溶液的SERS 光譜圖如圖1所示。

圖1 5種色素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的SERS光譜圖

誘惑紅特征峰為748、1 226、1 272、1 324、1 408、1 502、1 580 cm-1，其中748 cm-1為C—C 環(huán)對稱彎曲振動和C—H伸縮振動，1 226 cm-1為—SO2—對稱伸縮振動，1 272 cm-1為萘環(huán)和苯環(huán)上C—O 表面伸縮振動，1 324 cm-1為苯環(huán)上O—H 變形振動，1 408 cm-1為偶氮結(jié)構(gòu)—N=N—彎曲振動，1 502 cm-1為萘環(huán)和苯環(huán)上—C=C—伸縮振動，1 580 cm-1為誘惑紅分子中—C—C—伸縮振動[18]。

日落黃特征峰為468、986、1 123、1 178、1 229、1 335、1 389、1 499、1 596 cm-1，其中468 cm-1為萘環(huán)和苯環(huán)面外擺式振動，986 cm-1為萘環(huán)面內(nèi)剪式振動和C—H 面外扭式振動，1 123 cm-1為—SO3—C—伸縮振動和C—H面外擺式振動，1 178 cm-1為C—H面內(nèi)剪式振動，1 229 cm-1為C—O—H 面外擺式振動和C—H 面內(nèi)剪式振動，1 335 cm-1為苯環(huán)非對稱伸縮振動，1 389 cm-1為萘環(huán)非對稱伸縮振動和C—O—H 面外擺式振動，1 499 cm-1為C—H 面外擺式振動和苯環(huán)面內(nèi)剪式振動，1 596 cm-1為萘環(huán)和苯環(huán)對稱伸縮振動[19]。

莧菜紅特征峰為715、940、1 177、1 232、1 346、1 365、1 483、1 515、1 574 cm-1，其中715 cm-1為C—S 伸縮振動，940 cm-1為對稱C—O—C 伸縮振動，1 177 cm-1為CH2扭曲和擺動，1 232 cm-1為苯環(huán)振動，1 346 cm-1和1 365 cm-1為C—H 形變振動，1 483 cm-1為CH3?CH2形變振動，1 515 cm-1和1 574 cm-1為苯環(huán)拉伸振動[20]。

胭脂紅特征峰為1 237、1 298、1 361、1 440、1 513、1 571、1 591 cm-1，其中1 237 cm-1為C—H 面內(nèi)擺式振動和C—O—H 面內(nèi)剪式振動，1 298 cm-1為C—O—H和C—H面內(nèi)剪式振動，1 361 cm-1為萘環(huán)非對稱伸縮振動，1 440 cm-1為萘環(huán)非對稱伸縮振動和C—H面內(nèi)擺式振動，1 513 cm-1為—N=N—伸縮振動，1 571 cm-1為萘環(huán)非對稱伸縮振動、—N=N—伸縮振動和C—H 面內(nèi)擺式振動，1 591 cm-1為萘環(huán)對稱伸縮振動和C—H面內(nèi)剪式振動[19]。

酸性橙Ⅱ特征峰為986、1 121、1 170、1 229、1 386、1 417、1 499、1 596 cm-1，其中986 cm-1為萘環(huán)面內(nèi)剪式振動和C—H 面外扭式振動，1 121 cm-1為SO3—C伸縮振動和C—H面外擺式振動，1 170 cm-1為C—H面內(nèi)剪式振動，1 229 cm-1為C—O—H面外擺式振動和C—-H面內(nèi)剪式振動，1 386 cm-1為萘環(huán)非對稱伸縮振動和C—O—H 面外擺式振動，1 417 cm-1為苯環(huán)非對稱伸縮振動和C—H面內(nèi)剪式振動，1 499 cm-1為C—H面外擺式振動和苯環(huán)面內(nèi)剪式振動，1 596 cm-1為萘環(huán)和苯環(huán)對稱伸縮振動[19]。

2.1.2 實(shí)際樣品的SERS光譜圖

陰性樣品(編號為：x-003)的SERS光譜圖如圖2所示。

圖2 陰性樣品的SERS光譜圖

將陽性樣品(編號為：x-001、x-005、x-006)的SERS 光譜圖與胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液的SERS 光譜圖疊加，如圖3 所示。由圖中可以看出，樣品x-001、x-005、x-006 均可檢測到胭脂紅的特征峰，為陽性樣品。

圖3 陽性樣品與胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液的SERS光譜圖

2.2 樣品制備方法優(yōu)化

2.2.1 取樣量優(yōu)化

當(dāng)陰性樣品取樣質(zhì)量為0.05～1 g時，分別移取0.1 mL誘惑紅、日落黃、胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液及莧菜紅、酸性橙Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)儲備液于樣品中，制成加標(biāo)西紅花樣品溶液。分別對陰性樣品和加標(biāo)樣品進(jìn)行檢測，通過與標(biāo)準(zhǔn)溶液的表面增強(qiáng)拉曼光譜圖中的特征峰比對可知，不同取樣質(zhì)量的西紅花陰性樣品中均未檢出5 種酸性色素成分，而加標(biāo)樣品均可以檢出酸性色素成分，表明樣品取樣質(zhì)量不會對5 種酸性色素拉曼信號產(chǎn)生干擾。但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)取樣質(zhì)量不小于0.5 g時，5 mL提取溶劑無法將樣品完全浸潤，這是由于西紅花實(shí)際為西紅花的干燥柱頭部位，質(zhì)量較輕，0.5 g樣品已占據(jù)離心管的2/3體積，加入提取溶劑無法將樣品完全浸潤。稱取樣品質(zhì)量為0.05～0.2 g時，既可避免因取樣量太大提取溶劑不能對樣品完全浸潤，造成提取效率低，又能避免取樣量過大造成浪費(fèi)。西紅花染色目的一般為使樣品顏色鮮艷、增加樣品的重量，或者使用其它纖維用染料染色摻假，加入染料的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本方法的檢出質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 g/kg，所以選擇取樣質(zhì)量為0.1 g。

2.2.2 提取溶劑優(yōu)化

由于西紅花自身存在的類胡蘿卜素顏色鮮艷，且為水溶性色素，易干擾測定，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。分別選擇水、30%(體積分?jǐn)?shù)，下同)甲醇、50%甲醇溶液、70%甲醇溶液、90%甲醇溶液作為提取溶劑，考察不同提取溶劑對加標(biāo)西紅花樣品溶液中色素提取及檢測效果的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用水作為提取溶劑時，西紅花本身色素的拉曼信號將其它成分拉曼信號覆蓋，儀器無法對樣品中已添加的5 種色素進(jìn)行識別。這是由于西紅花色素為水溶性色素，西紅花色素在水溶液中溶出過多，其信號峰掩蓋掉了色素的拉曼信號峰。當(dāng)以30%甲醇溶液為提取溶劑時，儀器自動匹配結(jié)果出現(xiàn)樣品中不存在的成分安妥，給結(jié)果判定造成干擾。當(dāng)提取溶劑中甲醇的體積分?jǐn)?shù)不小于50%時，5 種色素的拉曼信號均能被儀器識別，考慮到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的因素，選擇有機(jī)溶劑含量較少的50%甲醇溶液作為提取溶劑。

2.2.3 濃縮條件的選擇

試驗(yàn)對濃縮條件進(jìn)行了考察，取離心后的上清液氮吹至1 mL 左右，可使提取試劑中的甲醇揮發(fā)，以避免在后續(xù)檢測中對色素拉曼峰的干擾。另外剩余1 mL左右液體可使色素保持在溶液中，避免其附著在試管壁上，造成復(fù)溶后不能完全溶解帶來的損失，減少操作誤差。

2.3 方法驗(yàn)證

2.3.1 檢出限

取5 份0.1 g 西紅花陰性樣品，每份樣品中各加入一種色素標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)儲備液(誘惑紅、日落黃標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量和莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)儲備液的加入量均為0.01 mL，胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量為0.1 mL，酸性橙Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)儲備液的加入量為0.2 mL)，按照1.2.2方法處理后，5 份樣品中誘惑紅、日落黃、莧菜紅的質(zhì)量濃度均為0.5 μg/mL，胭脂紅的質(zhì)量濃度為5 μg/mL，酸性橙Ⅱ的質(zhì)量濃度為10 μg/mL，樣品通過SERS 法檢測，均可檢出相應(yīng)色素的拉曼峰。當(dāng)分別增大5 種色素的加入量時，儀器均顯示檢出相應(yīng)的色素；而當(dāng)分別減少5種色素的加入量時，儀器顯示未檢出色素成分。據(jù)此確定5種色素在樣品基質(zhì)溶液中的最低檢出濃度分別為誘惑紅0.5 μg/mL、日落黃0.5 μg/mL、莧菜紅0.5 μg/mL、胭脂紅5 μg/mL、酸性橙Ⅱ10 μg/mL，對應(yīng)于樣品中的最低檢出質(zhì)量濃度為誘惑紅0.05 g/kg、日落黃0.05 g/kg、莧菜紅0.05 g/kg、胭脂紅0.5 g/kg、酸性橙Ⅱ1 g/kg。西紅花染色目的一般為使樣品顏色鮮艷、增加樣品的重量，或者使用其它纖維用染料染色摻假，加入染料的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1 g/kg，本試驗(yàn)方法完全可以滿足監(jiān)管需求。

2.3.2 方法特異性

分別考察其它16 種易被非法添加的色素成分對該方法試驗(yàn)結(jié)果的干擾，將亮藍(lán)、檸檬黃、麗春紅s、酸性紅、孟加拉玫瑰紅、赤蘚紅、熒光桃紅B、羅丹明B、堿性嫩黃O、堿性橙Ⅱ、堿性橙21、堿性橙22、蘇丹紅Ⅰ、蘇丹紅Ⅱ、蘇丹紅Ⅲ、蘇丹紅Ⅳ 16種色素標(biāo)準(zhǔn)品加入到陰性西紅花樣品中，制成加標(biāo)樣品溶液，用本試驗(yàn)方法對其進(jìn)行處理及SERS檢驗(yàn)，結(jié)果顯示均為陰性，可知本試驗(yàn)方法特異性強(qiáng)，檢測結(jié)果不易被干擾。

按照試驗(yàn)方法對誘惑紅、日落黃、莧菜紅、胭脂紅、酸性橙Ⅱ 5種色素同時進(jìn)行檢測，通過調(diào)整5種色素的質(zhì)量濃度，儀器可同時對誘惑紅、莧菜紅、胭脂紅、酸性橙Ⅱ的拉曼光譜進(jìn)行識別，而日落黃需要單標(biāo)檢測進(jìn)行識別。但考慮到此方法為定性檢測，只要樣品檢測過程中可以識別到含有非法添加的色素，即可判定樣品為陽性，無須對所有色素進(jìn)行同時識別。

2.4 實(shí)際樣品的測定

采用建立的方法對30 批市售西紅花樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有3 批樣品檢出色素，見表3。經(jīng)專屬性更高的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法驗(yàn)證，與SERS 法結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法樣品處理簡單，檢驗(yàn)速度快，檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，適用于西紅花中非法添加誘惑紅、日落黃、莧菜紅、胭脂紅和酸性橙Ⅱ5種酸性色素的快速檢驗(yàn)。

表3 實(shí)際樣品SERS法與LC-MS/MS法檢測結(jié)果對比

3 結(jié)語

建立了表面增強(qiáng)拉曼光譜法快速檢測西紅花中5種酸性色素的方法。該方法操作簡單、準(zhǔn)確，能夠?qū)崿F(xiàn)西紅花中5 種酸性色素的快速檢測，有望應(yīng)用于其它中藥材染色摻偽的檢測，為凈化中藥材市場提供技術(shù)保障。