表面增强拉曼光谱法快速检测饮料中的 人工合成色素

表面增强拉曼光谱法快速检测饮料中的

人工合成色素

一、研究背景

为改善食品的感官性，提高商品的市场价值，在食品制作过程中常会使用食用色素。食用色素作为一种重要的食品添加剂，在食品工业中占据了非常重要的位置。

食用色素分为天然色素和人工合成色素。天然色素因来源于植物，往往成本较高，稳定性和着色度等不如人工合成色素。人工合成色素又称焦油色素，来源于化工产品，如苯、萘等煤焦油，与天然色素相比，人工合成色素稳定性、着色度强且价格低廉，被广泛应用于饮料、糕点等食品行业中。国家在GB2760-2014中对食用色素的最大添加限量做出了明确规定，但仍有部分商家非法添加过量的人工色素，使食品从外观和口味上更加诱人。

过量摄入人工食用色素，会对人体健康造成极大危害，如影响儿童的神经系统、智力生长、正常代谢，引起其行为异常；对成人造成生育能力下降，产生的胎儿畸形；长期食用甚至可能导致癌症。

目前人工色素的定性定量检测的方法有色谱法、电化学分析法、光谱法等，色谱法的应用最为广泛，可以同时检测出多种人工色素，灵敏度高但操作较复杂，但对实验设备要求较高。光谱法和电化学分析法有其独特优势，检测速度快，操作简便。

本文中挑选了3种常见的人工合成色素（柠檬黄、亮蓝、苋菜红），采用表面增强拉曼光谱法对当地超市中随机购买的饮料进行检测。

二、研究内容

1、仪器条件

设备：如海RMS2000微型拉曼光谱仪

激光器中心波长：785nm

测试功率：500mw

积分时间：1s

2、三种色素拉曼测试谱图

图1 柠檬黄、亮蓝、苋菜红拉曼测试谱图

3、饮料中三种色素加标实验

以市售无色饮料为基质，在0.1～50 mg/L浓度范围内，分别配制3种人工合成色素的系列浓度加标样本，采用如海光电自研表面增强拉曼光谱法检测。结果表明，每种化合物的线性相关系数均大于0.9，详情如下：

图2 饮料中柠檬黄系列浓度SERS检测图

图3 饮料中亮蓝系列浓度SERS检测图

图4 饮料中苋菜红系列浓度SERS检测图

4、芬达和红牛中柠檬黄检测

GB2760-2014中规定饮料中柠檬黄最大使用量为0.1g/kg，采用含有柠檬黄的饮料对该方法进行验证。分别对含有柠檬黄的市售芬达橙汁及红牛进行检测，实验结果表明两种饮料中柠檬黄均可检出，检测结果如下：

图5 芬达SERS检测图

图6 红牛SERS检测图

三、平台搭建

此次试验采用如海光电RMS2000拉曼光谱仪搭配如海液体检测支架（或SH-721C）进行光谱数据采集，Uspectral-PLUS软件进行数据处理，相关设备信息如下表，测试平台搭建图如图7。

图7 测试平台

RMS2000微型拉曼光谱仪

产品特点

• 体积小巧，重量轻，仅100×80×26mm和280g。

• 空间光、微型共聚焦设计，最小光斑≤30μm。

• 高分辨率（~6cm-1），高抑制荧光能力，能够轻松测量高荧光样品，获取拉曼光谱。

• 高灵敏度，500ms即可实现常规化学品的拉曼光谱，最低可以检测0.3%的分析纯酒精。

• 可配置线扫式探头，可以采集4.5mm*1mm的线扫光斑，降低样品照射功率密度。

• 可配置浸入式拉曼探头，用于过程分析检测。

• 支持手机和电脑双平台，方便户外现场直接测量。

• 强大的软件分析功能，支持常规的HQI，峰位检索，深度学习神经网络等算法。