CN104198460A

CN104198460A - 一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法

Info

Publication number: CN104198460A
Application number: CN201410453650.1A
Authority: CN
Inventors: 杨黄浩; 宋良; 陈金凤; 张晓龙; 田中群
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明提供了一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法，属于食品安全检测领域。利用柠檬酸钠作为还原剂合成纳米金溶胶，将该溶胶作为拉曼光谱增强试剂，检测食品中的咖啡因。检测过程中，增强试剂和待测样品混合均匀，调节溶液盐浓度和pH，激光聚焦，拉曼光谱检测。本发明为食品中咖啡因的检测提供了一种新的快速检测的方法，该方法操作过程快捷经济，结果准确。

Description

一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法

技术领域

本发明属于食品安全检测领域，具体涉及一种合成纳米金胶体溶液的方法，并将该溶胶作为拉曼增强试剂检测食品中的咖啡因。

背景技术

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。临床上用于治疗神经衰落和昏迷复苏。咖啡因一般存在于咖啡、茶、软饮料及能量饮料等食品当中。食品添加剂使用标准中规定，咖啡因只能在可乐型碳酸饮料中添加，最大添加量为0.15 g/kg。

在北美，90%的成年人每天都通过饮用含咖啡因的咖啡、茶、软饮料及能量饮料等形式使用咖啡因，我国的使用量也在逐年增加。但是大剂量或长期食用咖啡因会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神委顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状。而且咖啡因和食品中常用的防腐剂苯甲酸钠会形成苯甲酸钠咖啡因，过量食用会使人上瘾，是我国严格管制的精神药品。

少年儿童身体正处于发育期，饮用含咖啡因的功能饮料可能影响身体正常发育，过量饮用还会超过儿童消化系统和肾脏、肝脏以及神经系统的承受能力，故这种含咖啡因的功能饮料及咖啡、茶等均不适于少年儿童饮用。若是孕妇每日摄入超过150 mg的咖啡因，会增加流产和婴儿体重不足的危险。在美国，已有多起因饮用含咖啡因的功能饮料而死亡和诱发心脏病的案例。美国已拟对19岁以下青少年禁售红牛等含咖啡因成分的功能饮料。

目前，咖啡因已被我国列为精神药品管制，非法贩卖，走私，运输和制造咖啡因，无论数量多少，均属于刑事犯罪。因此，咖啡因的实时，快速，准确的检测能够为咖啡因非法流通的管制起到很好的辅助作用。国标法采用紫外分光光度法和高效液相色谱色谱法检测咖啡因，这些方法检测灵敏度高，但存在需要复杂精密仪器，对样品分离净化步骤相对繁琐，对操作技术要求高等不足。

拉曼光谱技术具有无须样品制备、不受水分子的干扰、可以进行无创快速检测，检测设备轻便等特点。表面增强拉曼光谱技术使其检测限提高了4至10个数量级，甚至可达十万亿分之一(10^-12 g/g)，不仅在物质分子结构分析方面，而且在痕量化学物质快速检测方面也越来越显示出巨大的潜力。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法。利用柠檬酸钠还原制备的金纳米粒子作为拉曼增强试剂，通过调节咖啡因和金纳米粒子混合溶液的pH和盐浓度，使咖啡因分子吸附到纳米金表面，利用拉曼增强光谱技术得到快速灵敏检测，以此实现对食品中咖啡因的快速检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法的具体步骤为：

（1）拉曼增强试剂的合成：将氯金酸溶液加热至沸，加入柠檬酸钠，合成纳米金溶胶；

（2）实际样品前处理，取得待测液；

（3）食品中咖啡因的拉曼增强技术检测；将待测液和拉曼增强试剂混合后，调节溶液盐浓度和pH，激光聚集，进行拉曼光谱检测；与标准品的图谱对比，进行定性判别。

步骤（1）所述拉曼增强试剂的合成具体操作为，取0.5~1 mL 0.1~1wt.%氯金酸溶液，加入到50~100 mL超纯水中，快速搅拌，加热至沸，快速加入0.5~1 mL 0.1~1wt.%柠檬酸钠溶液，搅拌20~60分钟，合成纳米金溶胶。

步骤（2）所述实际样品前处理为，液态样品无明显固体物质时，直接待测；若有明显固体物质，取液体样品过0.22微米的滤膜，滤液待测。

步骤（3）所述的检测具体操作为：取待测液和拉曼增强试剂以1:1~1:10的体积比混合均匀后，调节溶液盐浓度至0.01~0.05 mol/L，调节溶液pH至1~5，激光聚集，进行拉曼光谱检测；与标准品的图谱对比，进行定性判别。

本发明的显著优点在于：该方法具有食品样品前处理简单，操作过程快捷经济，结果准确等特点。

附图说明

图1是纳米金增强拉曼粒子的透射电子显微镜图（TEM）。

图2是咖啡因标准样品拉曼光谱图（50 μg/mL , 100 μg/mL ,150 μg/mL, 300 μg/mL），其中标注的峰位置为咖啡因的特征峰。

图3是乐虎功能饮料实际样品增强拉曼光谱图。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例 1：拉曼增强试剂的合成

100 mL圆底烧瓶中加入50 mL超纯水和0.5 mL 1% 氯金酸(HAuCl₄)溶液，在快速搅拌下，加热至沸腾，接着快速加入0.5 mL 1% 柠檬酸钠溶液，继续搅拌反应30 min，停止加热，自然冷却至室温，所得溶液为拉曼增强试剂。图1为纳米金增强拉曼粒子的透射电子显微镜图（TEM），图中的标尺为50 nm，从图中可以看出，粒子的大小为50 nm左右。

实施例 2：咖啡因标准样品的检测

先配制1 mg/mL的咖啡因标准溶液，再将该溶液分别稀释至300 μg/mL，150 μg/mL，100 μg/mL和50 μg/mL。以实例1合成的纳米金粒子作为拉曼增强试剂，增强试剂400 μL和400 μL的待测样品混合均匀，两者体积比为1:1，接着加入200 μL 0.05 M NaCl，调节pH至2，取350 μL于样品池中，激光聚集，拉曼光谱检测。图2所示为50 μg/mL-300 μg/mL咖啡因样品拉曼增强光谱图，图中标注部分为咖啡因的特征峰。当测试样品出现咖啡因的特征峰时，认为有咖啡因存在。

实施例3：功能性饮料中咖啡因的检测

乐虎功能性饮料作为实际样品。取400 μL橙汁饮料与等体积的拉曼增强试剂（由实施例1制得）混合均匀，接着加入200 μL 0.05 M NaCl，调节pH至2，取350 μL于样品池中，激光聚集，拉曼光谱检测。图3为乐虎功能性饮料实际样品的拉曼光谱图，图中标注部分为乐虎功能性饮料中咖啡因的拉曼特征峰。与咖啡因的标准样品比对，说明有咖啡因检出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法，其特征在于：具体步骤为：

（2）实际样品前处理，取得待测液；

2.根据权利要求1所述的利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法，其特征在于：步骤（1）所述拉曼增强试剂的合成具体操作为，取0.5~1 mL 0.1~1wt.%氯金酸溶液，加入到50~100 mL超纯水中，快速搅拌，加热至沸，快速加入0.5~1 mL 0.1~1wt.%柠檬酸钠溶液，搅拌20~60分钟，合成纳米金溶胶。

3.根据权利要求1所述的利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法，其特征在于：步骤（2）所述实际样品前处理为，液态样品无明显固体物质时，直接待测；若有明显固体物质，取液体样品过0.22微米的滤膜，滤液待测。

4.根据权利要求1所述的利用拉曼增强光谱检测食品中咖啡因的方法，其特征在于：步骤（3）所述的检测具体操作为：取待测液和拉曼增强试剂以1:1~1:10的体积比混合均匀后，调节溶液盐浓度至0.01~0.05 mol/L，调节溶液pH至1~5，激光聚集，进行拉曼光谱检测；与标准品的图谱对比，进行定性判别。