CN110530837B

CN110530837B - 一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法

Info

Publication number: CN110530837B
Application number: CN201810518668.3A
Authority: CN
Inventors: 夏婧竹; 刘峰; 盛金; 殷磊
Original assignee: Nanjing Jianzhi Instrument And Equipment Co ltd
Current assignee: Nanjing Jianzhi Instrument And Equipment Co ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: CN110530837A

Abstract

本发明涉及一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，特别是适用于食品快速检测。具体为：以金纳米修饰的磁性微球溶胶作为拉曼检测增强剂，将1体积待测溶液和5体积拉曼检测增强剂进行混合，快速拉曼测定，根据特征峰位置和强度可实现氰化物的定性定量检测。本发明为白酒中的氰化物提供了一种新的快速检测的方法，该方法操作过程简便快速，结果准确，灵敏度高，检出限为0.01mg/L；此外配合手持拉曼分析仪可以实现现场和户外的实时分析。

Description

一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法

技术领域

本发明属于物质的分析检测领域，特别是食品安全快速检测技术领域。

背景技术

氰化物属于剧毒物质，进入人体后析出氰离子，与细胞线粒体内氧化型细胞色素氧化酶的三价铁结合，阻止氧化酶中的三价铁还原，妨碍细胞正常呼吸，造成组织缺氧，导致机体陷入内窒息状态。另外某些腈类化合物的分子本身具有直接对中枢神经系统的抑制作用。人体口服途径的急性中毒致死剂量为0.48~3.37 mg/kg体重（氰根），在数分钟内即出现急性中毒症状。

氰化物广泛存在于自然界，在植物中，氰化物通常与糖分子结合，并以含氰糖苷(cyanogenic glycoside)形式存在。比如，木薯中就含有含氰糖苷，以植物为原料(如木薯、代用品、豆类及其它果核或混入一些野生植物)酿制白酒在发酵过程中不可避免会水解产生氰化物(如HCN等)。因此，氰化物是酒类的一项重要监测指标。国家标准中GB2757-2012规定在蒸馏酒及其配制酒中氰化物限量应小于8.0 g/L（以HCN计，按100％酒精度折算）。

目前，针对食品中氰化物的检测方法主要包括：目视比色法、分光光度法、气相色谱法、离子色谱法及色谱-质谱法等。其中，目视比色法和分光光度法等多利用氰化物和显色物质间的定量反应，灵敏度在0.01~1 mg/ L 水平，但特异性较差；而色谱（质谱）等方法检测，需要进行衍生化反应或选择特殊类型的色谱柱，处理过程复杂、耗时、成本高，需要专业技术操作，且不适用于现场快速检测。本发明开发了一种利用拉曼光谱，快速分析白酒中氰化物的方法。拉曼光谱1928年被发现，1930年获得诺贝尔物理学奖，它普遍存在于一切分子中，能够可靠地提供分子的结构信息，不受溶剂水等影响，随着激光光源的使用，激光拉曼光谱已经成为重要的化合物分析手段，广泛应用于刑侦鉴定、矿物质分析等领域，近年来随着表面增强技术、傅里叶红外技术与激光拉曼光谱的结合，已开始应用于食品安全检测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种快速检测白酒中氰化物的拉曼增强光谱方法，以实现对白酒中氰化物的快速定性和定量分析。

本发明通过如下技术方案实现。

一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，该方法包括如下步骤：

（1）通过柠檬酸钠还原氯金酸，生成金纳米粒子，均匀沉积到Fe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球表面，从而制得表面覆盖Fe离子和纳米Au的复合微球（Au/Fe-复合微球），将Au/Fe-复合微球分散到去离子水中，得到拉曼检测增强剂；

（2）向拉曼检测增强剂中加入负电作用试剂，使Au/Fe-复合微球溶胶的Zeta电位为-60~-30 mV；

（3）配制一系列氰化物标准品的溶液，或对白酒样品进行处理；

（4）将5体积步骤（2）中处理得到的Au/Fe-复合微球溶胶和1体积待测标准溶液或待测白酒样品依次加入到光学玻璃比色皿中；

（5）在500~200 mW能量激光和2~10秒积分时间条件下，以2128 cm^-1±3 cm^-1峰强度为特征，对不同浓度氰化物标准溶液绘制强度—浓度标准曲线，并以同样方法测试白酒样品特征峰强度，将待测样品特征峰强度代入标准曲线得到氰化物浓度，从而得出待测样中氰化物的含量。

其中，步骤（1）所述的Fe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球，其微球核可以是聚苯乙烯或二氧化硅或其他高分子材料，微球表面均匀覆盖Fe₃O₄或Fe₂O₃，微球尺寸为0.5~10微米。

步骤（1）所述的具体制备方法为将0.2gFe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球加入到50mL含有0.1~0.2g HAuCl₄、3g NH₄Cl、2g柠檬酸钠混合溶液中，超声反应5min后离心。

步骤（2）所述的Zeta电位，优选为-50~-40 mV，特别是-45 mV。

步骤（2）所述的负电作用试剂，可以是柠檬酸钠、抗坏血酸钠、鞣酸中的一种，或者其中二者或三者的组合。

步骤（3）所述的白酒样品处理方式，是取5 mL过0.22 μm滤膜，得待测液。

需要指出，在上述步骤（5）中观察2128 cm^-1±3 cm^-1位置若出现信噪比大于3的特征峰，若表明待测样品中含有氰化物，进而进行定量测定。

本发明的有益效果是，提供一种快速检测白酒中氰化物的拉曼增强光谱方法，通过制备一种Au/Fe-复合微球溶胶，在合适的Zeta电位下，可以与氰化物很好结合，产生拉曼增强放大效应，实现白酒中氰化物的痕量检测分析。本发明在试验中，原本是尝试制备纳米金包裹的微球为拉曼增强剂，通过微球的稳定核壳结构可以避免Au与氰根配位形成可溶性复合物Au(CN)^2-获得稳定的拉曼检测信号，但得到的信号强度却很弱。后来采用在磁性微球的表面修饰上纳米金颗粒，制备得到的Au/Fe-复合微球获得了显著的拉曼增强效应，这应该是磁性微球表面包裹的Fe₃O₄或Fe₂O₃会产生出三价铁离子，对样品中的氰根具有强烈的结合作用，从而实现样品中痕量氰根的迅速高效富集，通过纳米金和三价铁的共同作用，产生强烈的拉曼信号。该发明中样品基质背景对检测几乎没有影响，无需特殊的样品前处理，只需要进行简单的过滤，便可实现数分钟内对白酒中氰化物的快速灵敏检测，该检测方法快捷、灵敏，操作专业要求低，特别适合配合手持式拉曼分析仪实现现场和户外的实时分析。

附图说明

图1 是5 mg/L氰化物标准溶液的表面增强拉曼图谱。

图2是白酒样品和在白酒样品中添加了0.3mg/L氰化物标样的表面增强拉曼图谱。

具体实施方式

以下结合附图1、附图2，对本发明作进一步详细的说明。

（1）Au/Fe-复合微球的合成：将0.2gFe₃O₄磁性微球加入到50mL含有0.2g HAuCl₄、3g NH₄Cl、2g柠檬酸钠混合溶液中，超声反应5min后离心。

（2）拉曼检测增强剂的调节：将Au/Fe-复合微球分散到去离子水中，调节Au/Fe-复合微球溶胶的Zeta电位为-50 mV，得到拉曼增强剂。

（3）配置氰化物标准溶液：准确称取0.1 g氰化物标准品，用水溶解后，定容到100mL，4 ℃避光保存，将标准溶液分别稀释到0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2 mg/L、5mg/L、10mg/L的系列标准溶液备用。

（4）待测白酒样品溶液制备：取5 mL白酒过0.22 μm滤膜，得待测液。

（5）绘制标准曲线及测试样品：设定拉曼光谱仪所带的波长为785 nm激光器的激光功率300 mW，积分时间2 s，平均次数2次，平滑参数5，扫描范围300~3500cm^-1。对于每个标准溶液，在1 cm光学玻璃比色皿中加入5体积Au/Fe-复合微球溶胶拉曼检测增强剂、1体积的标准样品，将其置于激光拉曼光谱仪检测室内检测。以2128cm^-1± 3cm^-1峰强度为特征，对不同浓度氰化物标准溶液分别按此条件进行测量，绘制强度—浓度标准曲线，并测试待测液特征峰强度。

在本实施例中，以氰化物浓度（mg/L）为横坐标，峰强度为纵坐标，绘制标准曲线，结果表明，在0.1 mg/L至10mg/L的范围内线性关系良好，回归系数R²=0.998，图1是5 mg/L标准溶液的拉曼图谱，可见在2128 cm^-1有非常强烈的特征拉曼信号。

在相同的检测条件下，对某白酒样品进行检测，结果如图2所示，可以看到在波长2128 cm^-1处存在明显的拉曼信号。

为进一步判断是否为氰化物的特征峰，向白酒样品中添加0.3mg/L的氰化物标准溶液，发现在此特征峰位置，拉曼信号明显增强，因此，可以判定，该白酒中含有氰化物，并将此信号强度在氰化物标准曲线上计算得到，白酒样品中氰化物的含量为0.08 mg/L。

为验证该检测方法的重复性，将白酒样品在不同时间进行检测5次，结果见表1：

表1 白酒样品中氰化物重复性检测结果

测量次数	1	2	3	4	5	相对标准偏差RSD(％)
							氰化物含量（mg/L）	0.078	0.075	0.082	0.076	0.084	4.38

从表1可以看出，连续测定5次白酒中氰化物的含量，RSD为4.38%，说明该拉曼光谱法测定氰化物重复性较高。

本实施例中，对白酒样品中，分别加入0.1 mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L的标准溶液，经过滤处理后，采用上述拉曼光谱法进行检测，计算加标回收率，结果见表2：

表2 白酒样品中氰化物的加标回收率结果

加标量（mg/L）	回收率（%）
		0.1	82
0.2	85
		0.3	89
0.4	88

从表2可以看出，白酒样品中氰化物的加标回收率在82%~89%之间，说明该检测方法回收率较高。

进一步，通过计算得到，在信噪比S/N=3的前提下，本发明提供的检测白酒中氰化物的方法，检出限可达0.01mg/L。

以上实施例均说明了本发明的使用方法，但本发明所保护的内容不仅限于实施例中的用法，本领域专业技术人员根据本发明进行的属自然延伸性质的改进也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

（1）通过柠檬酸钠还原氯金酸，生成金纳米粒子，均匀沉积到Fe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球表面，从而制得表面覆盖Fe离子和纳米Au的复合微球，即Au/Fe-复合微球，将Au/Fe-复合微球分散到去离子水中，得到拉曼检测增强剂；

（3）配制一系列氰化物标准品的溶液，对白酒样品进行处理；

（4）将5体积步骤（2）中处理得到的Au/Fe-复合微球溶胶和1体积待测标准溶液依次加入到光学玻璃比色皿中；

（5）在500~200 mW能量激光和2~10秒积分时间条件下，以2128 cm^-1±3 cm^-1峰强度为特征，对不同浓度氰化物标准溶液绘制强度—浓度标准曲线，将5体积步骤（2）中处理得到的Au/Fe-复合微球溶胶和1体积待测白酒样品依次加入到光学玻璃比色皿中，并以同样方法测试白酒样品特征峰强度，将待测样品特征峰强度代入标准曲线得到氰化物浓度，从而得出待测样中氰化物的含量；

所述Fe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球的微球核是聚苯乙烯或二氧化硅或其他高分子材料，微球表面均匀覆盖Fe₃O₄或Fe₂O₃，微球尺寸为0.5~10微米。

2.根据权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，所述步骤（1），具体为将0.2g Fe₃O₄或Fe₂O₃磁性微球加入到50mL含有0.1~0.2g HAuCl₄、3gNH₄Cl、2g柠檬酸钠混合溶液中，超声反应5min后离心。

3.根据权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，所述Zeta电位为-50~-40 mV。

4.根据权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，所述负电作用试剂是柠檬酸钠、抗坏血酸钠、鞣酸中的一种，或者其中二者或三者的组合。

5.根据权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，所述白酒样品处理方式为，取5mL 过0.22 μm滤膜，得待测液。

6.根据权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测白酒中氰化物的方法，其特征在于，所述2128 cm^-1±3 cm^-1位置若出现信噪比大于3的特征峰，则表明待测样品中含有氰化物。