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拉曼光谱
拉曼光谱在食品安全检测中的应用
材料来源:激光世界           录入时间:2010-10-11 15:53:15

刘晓伟,吴维,朱冬寅,孙玲;海洋光学亚洲分公司

 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458cm-1、718cm-1、990cm-1、1091cm-1、1163cm-1、1224cm-1、1335cm-1、1385cm-1、1450cm-1、1492cm-1、1593cm-1处有特征拉曼出现;苏丹红Ⅱ的特征拉曼峰较少,454cm-1、708cm-1、982cm-1、1225cm-1、1378cm-1、1492cm-1、1602cm-1;苏丹红Ⅲ的特征拉曼峰为456cm-1、716cm-1、981cm-1、1127cm-1、1227cm-1、1383cm-1、1415cm-1、1437cm-1、1492cm-1、1591cm-1

                            

(Ⅰ)  

        

(Ⅱ)

(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3:QE65000光谱仪

                                                            

图4:基于QE65000的拉曼光谱分析系统


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