CN112697771A - 一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学检测技术领域，提供了一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法，利用甲醛在氢氧化钠存在的条件下与AHMT反应生成紫色的4‑H‑MTT，然后对该反应得到的溶液进行激光拉曼测试得到4‑H‑MTT拉曼光谱，依照SERS光谱峰值与甲醛浓度的线性关系，可以快速测定食品中甲醛的含量。实验结果表明，本发明提供的方法甲醛的检出限低至1.1nm，相当于33ng/L HCHO，与现有技术相比，具有较高的准确度，较低的检测限和较宽的线性范围；并且，在多种干扰物质存在的情况下，对检测结果影响较小，对甲醛的检测具有较好的选择性。

Description

一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛 的方法

技术领域

本发明涉及化学检测技术领域，尤其涉及一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法。

背景技术

甲醛(HCHO)是一种在化学工业、塑料工业、木材加工业和防腐等领域常用的有机试剂，同时也是细胞原浆毒物，会损害人体细胞功能。食品中甲醛进入人体后对肠道粘膜有刺激作用，可引起肺水肿，肝、肾充血及血管周围水肿，甚至发生癌变。

目前甲醛检测方法主要包括乙酰丙酮比色法，变色酸滴定法，液相色谱法，荧光法等。检测过程操作繁琐、耗时长、灵敏度低。并且，食品样品组成成分较为复杂，存在多种与甲醛具有相似的分子结构的成分会对检测结果产生了很大的影响，进而导致检测结果准确度低。

因此，亟需一种检测快速、灵敏准确、选择性高的方法来对食品中的甲醛进行测定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测效率高、灵敏准确、选择性高的检测食品中甲醛的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法，包括以下步骤：

(1)提供金纳米棒分散液；

(2)将不同浓度的甲醛溶液分别与氢氧化钠溶液和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液混合进行衍生化反应，然后分别与所述步骤(1)中的金纳米棒分散液混合，得到不同浓度的甲醛溶液对应的标准样；

对所述各标准样分别进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图；

以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线；

(3)将待测食品与水混合，进行泡发，取上清液即为待测溶液；

按照所述步骤(2)中获得拉曼光谱图的方法对待测溶液进行处理，得到待测溶液对应的拉曼光谱图；

根据所述待测溶液对应的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，和所述步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后计算出食品中甲醛的含量。

优选地，所述步骤(1)中金纳米棒分散液中金纳米棒的粒径为10nm～70nm。

优选地，所述步骤(2)中甲醛溶液的浓度分布为0.1～100μmol/L。

优选地，所述步骤(2)中4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液的浓度为1g/L～5g/L。

优选地，所述步骤(2)中甲醛溶液和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液的体积比为5:2。

优选地，所述步骤(2)中衍生化反应的时间为15～30min。

优选地，所述步骤(2)中各标准样中金纳米棒的浓度为2.5×10^-5mol/L～5.5×10^-5mol/L。

优选地，所述步骤(2)中激光拉曼光谱测定的参数为：激光功率0.5～50mW，曝光时间2～10s，波数范围为100cm^-1～3200cm^-1，激光波长为785nm。

有益效果：

本发明提供了一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法，包括以下步骤：提供金纳米棒分散液；将不同浓度的甲醛溶液分别与氢氧化钠和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂(AHMT)混合进行衍生化反应，然后分别与提供的金纳米棒分散液混合，得到不同浓度甲醛溶液对应的标准样；对各标准样分别进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图；以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线；将待测食品与水混合，进行泡发，取上清液即为待测溶液；按照上述步骤中获得拉曼光谱图的方法，得到待测溶液对应的拉曼光谱图；以所述待测溶液的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，根据上述步骤绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后计算出食品中甲醛的含量。本发明提供的方法利用甲醛在氢氧化钠条件下与AHMT反应生成紫色的产物5,6,7,8-四氢-[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪-3-硫醇(以下简称4-H-MTT)，4-H-MTT在830cm^-1处具有较好的拉曼活性，且具有随着甲醛浓度的增加830cm^-1处峰高线性增加的性质，这种性质可以选择性地识别、检测出待测液中的甲醛，使检测方法具有较高的选择性；利用金纳米棒SERS基底增强作用，增强4-H-MTT在830cm^-1处的拉曼散射，可提高检测的灵敏度。本发明通过对标准样进行激光拉曼光谱测定，建立标准样在830cm^-1处峰高与甲醛浓度的线性关系得到工作曲线。然后对待测液进行激光拉曼光谱测定，得到其在830cm^-1处峰高，根据标准曲线得到待测液中甲醛的浓度，可以计算出食品中甲醛的含量。本发明提供的检查方法可直接对不同样品中甲醛进行定量检测，检测快速。实验结果表明，本发明提供的方法，甲醛的检出限低至1.1nm，相当于33ng/L HCHO，与现有技术相比，具有较高的准确度，较低的检测限和较宽的线性范围；并且，在多种干扰物质存在的情况下，对检测结果影响较小，对甲醛的检测具有较好的选择性。

附图说明

图1为本发明提供的检测方法原理示意图；

图2为实施例1中制备的金纳米棒的SEM图；

图3为实施例1中绘制的工作曲线；

图4为对比例1中不同干扰物质下的拉曼强度图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法，包括以下步骤：

(1)提供金纳米棒分散液；

(2)将不同浓度的甲醛溶液分别与氢氧化钠溶液和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液混合进行衍生化反应，然后分别与所述步骤(1)中的金纳米棒分散液混合，得到不同浓度的甲醛溶液对应的标准样；

对所述各标准样分别进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图；

以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线；

(3)将待测食品与水混合，进行泡发，取上清液即为待测溶液；

按照所述步骤(2)中获得拉曼光谱图的方法对待测溶液进行处理，得到待测溶液对应的拉曼光谱图；

根据所述待测溶液对应的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，和所述步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后计算出食品中甲醛的含量。

本发明提供金纳米棒分散液。本发明对所述金纳米棒分散液的浓度没有特殊限定，能够实现金纳米棒分散即可。在本发明中，所述金纳米棒分散液的浓度优选为2.5×10^{- 5}mol/L～5.5×10^-5mol/L，更优选为4.5×10^-5mol/L～5.5×10^-5mol/L。在本发明中，所述金纳米棒分散液的浓度为上述范围时，更有利于获得稳定性好的分散液。

在本发明中，所述金纳米棒分散液的溶剂优选乙醇。在本发明中，当金纳米棒的溶剂为乙醇时，金纳米棒分散液可以在较长时间内保持稳定，具有更好的拉曼增强效果。

在本发明中，所述金纳米棒分散液中金纳米棒的粒径范围优选为10～70nm，更优选为20～60nm。在本发明中，所述金纳米棒分散液中金纳米棒的粒径范围为上述范围时，具有更强的拉曼增强效应。

本发明对所述金纳米棒分散液的制备方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的制备金纳米棒分散液的方法，能够使制备的金纳米棒分散液满足上述参数即可。在本发明中，所述金纳米棒分散液的合成方法优选包括种子法、模板法或电化学法，更优选为种子法。在本发明中，所述种子生长法合成的金纳米棒分散液形貌可控，且比较均一，更有利于提高拉曼增强效应。

在本发明中，所述种子法合成金纳米棒分散液的方法优选包括以下步骤：

(a)将四氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵和硼氢化钠混合，得到混合液，将所述混合液进行氧化还原反应，得到种子溶液；

(b)将十六烷基三甲基溴化铵、5-溴水杨酸、硝酸银和水混合，得到第一混合液；将所述第一混合液依次与四氯金酸和抗坏血酸混合，颜色由黄色变为透明，得到生长液；

(c)将所述步骤(b)得到的生长液与所述步骤(a)得到的种子溶液混合，进行生长，得到金纳米棒混合液；

(d)将所述金纳米棒混合液用乙醇或甲醇作为溶剂进行自组装调控，得到金纳米棒，将所述金纳米棒分散于乙醇中得到金纳米棒分散液。

本发明优选将四氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵和硼氢化钠混合，得到混合液，将所述混合液进行氧化还原反应，得到种子溶液。本发明对所述混合的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明中，所述混合优选为将四氯金酸加入到十六烷基三甲基溴化铵中，搅拌30分钟，然后在10000～12000rpm搅拌速率下加入硼氢化钠继续搅拌25～35min。

在本发明中，所述四氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵和硼氢化钠的摩尔比优选为1～4：600～1400：6，更优选为2～3：800～1200：6，最优选为2.5:1000:6。

本发明优选将十六烷基三甲基溴化铵、5-溴水杨酸、硝酸银和水混合，得到第一混合液。本发明对所述混合的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明中，所述混合的时间优选为10～20min，更优选为15min。

得到第一混合液后，本发明优选将所述第一混合液依次与四氯金酸和抗坏血酸混合，颜色由黄色变为透明，得到生长液。本发明对所述混合的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明中，所述第一混合液依次与四氯金酸和抗坏血酸混合的操作优选为将第一混合液先与四氯金酸，在室温搅拌15min后，再加入抗坏血酸。在本发明中，所述第一混合液依次与四氯金酸和抗坏血酸混合能够控制反应过程，直观地观察到溶液的变化，当溶液颜色由黄色变为透明时，即得到生长液。

得到种子溶液和生长液后，本发明优选将所述生长液加入所述种子溶液中混合，进行生长，得到金纳米棒混合液。本发明对所述混合的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。

在本发明中，所述生长的温度优选为25～35℃，更优选为30℃；所述生长的时间优选为10～14h，更优选为12h。在本发明中，所述生长过程的参数为上述范围时，更有利于形成形貌可控，且比较均一的金纳米棒。

得到金纳米棒混合液后，本发明优选将所述金纳米棒混合液用乙醇或甲醇作为溶剂进行自组装调控，得到金纳米棒，将所述金纳米棒分散于乙醇中得到金纳米棒分散液。

在本发明中，所述自组装调控优选为利用乙醇或甲醇溶液对金纳米棒混合液进行三次离心洗涤，得到金纳米棒。在本发明中，所述三次离心洗涤的条件分别优选为：11000rpm 20分钟，3000rpm 4分钟，4000rpm 4分钟。在本发明中，由于种子生长法得到的金纳米棒溶液表面含有大量的表面活性剂，金纳米棒周围因为被表面活性剂包覆导致探针分子4-H-MTT无法靠近金纳米棒的热点导致信号微弱。在本发明中，通过乙醇作为溶剂进行自组装调控，能够去除金纳米棒表面包覆的表面活性剂。

得到金纳米棒后，本发明优选将所述金纳米棒分散于乙醇中得到金纳米棒分散液。本发明对所述分散的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的分散操作方式即可。在本发明中，所述分散的操作优选为超声。在本发明中，所述金纳米棒在乙醇中可以在较长时间内保持稳定。

得到金纳米棒分散液后，本发明将不同浓度的甲醛溶液分别与氢氧化钠和AHMT混合进行衍生化反应，然后分别与所述金纳米棒分散液混合，得到不同浓度的甲醛溶液对应的标准样。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的溶液混合方式即可。

在本发明中，所述甲醛溶液的浓度分布优选为0.1～100μmol/L，更优选为1～90μmol/L。本发明配制甲醛溶液的浓度分布控制在上述范围，可以得到相应范围内的甲醛浓度与拉曼光谱衍射峰强度的对应关系，有利于进一步提高检测的准确性。

本发明对所述不同浓度的甲醛溶液的数量没有特殊限定，根据所需要标准样的数量进行设置即可。在本发明中，所述不同浓度的甲醛溶液的数量优选为6～10个，更优选为8～9个。

在本发明中，当所述不同浓度的甲醛溶液的数量优选为8个时，各所述甲醛溶液的浓度优选分别为0.1～0.5μmol/L、0.5～1μmol/L、1～5μmol/L、5～10μmol/L、10～25μmol/L、25～50μmol/L、50～100μmol/L和100～200μmol/L，更优选分别为0.1μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、25μmol/L、50μmol/L和100μmol/L。

在本发明中，所述AHMT溶液的溶剂优选为超纯水。在本发明中，所述AHMT溶液的浓度优选为1～10g/L，更优选为3～7g/L，最优选为优选为5g/L。

在本发明中，当所述AHMT的浓度为上述范围时，所述甲醛溶液、氢氧化钠和AHMT的体积比优选为5：2。

在本发明中，所述氢氧化钠溶液的溶剂优选为水。在本发明中，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为0.5～1.5mol/L；更优选为0.8～1.2mol/L，最优选为1mol/L。

在本发明中，所述各浓度的甲醛溶液的体积均相同，与所述各浓度的甲醛溶液混合的氢氧化钠溶液和AHMT溶液的浓度和体积均相同，衍生化反应仅随着甲醛溶液的浓度变化而变化，继而甲醛衍生化反应后的产物的拉曼光谱在830cm^-1处吸收峰的峰高I随着衍生化反应后的产物变化而变化，进而以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线时更有利于获得准确度高的工作曲线。

在本发明中，所述衍生化反应的温度优选为室温，更优选为22～25℃；所述衍生化反应的时间优选为15～35min，更优选为20～30min，最优选为25min。在本发明中，所述衍生化反应的温度和时间为上述范围时能够使甲醛衍生化反应充分进行。

衍生化反应完成后，本发明将所述衍生化反应后的产物与所述金纳米棒分散液混合，得到不同浓度的甲醛溶液对应的标准样。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的溶液混合方式即可。在本发明中，所述各浓度的甲醛溶液对应的衍生化反应后的产物的体积均相同；与所述各衍生化反应后的产物混合的金纳米棒分散液的浓度和体积均相同。

在本发明中，在所述标准样中金纳米棒的浓度优选为2.5×10^-5mol/L～5.5×10^{- 5}mol/L，更优选为4.5×10^-5mol/L～5.5×10^-5mol/L。在本发明中，不同浓度的所述标准样中金纳米棒的浓度相同，可以减少作为SERS基底的金纳米棒含量的不同导致的在对标准样进行激光拉曼光谱检测时增强效果不同，进而可以降低金纳米棒对830cm^-1处吸收峰峰高的影响，进而更有利于获得准确度灵敏度高的检测结果。在本发明中，所述标准样中金纳米棒的浓度为上述范围时既能够防止标准样中金纳米棒含量过少导致的增强效果不明显，又能防止金纳米棒含量过多掩盖衍生产物在830cm^-1处吸收峰，进而能够进一步提高标准样拉曼检测结果的准确灵敏度。

得到标准样后，本发明将所述标准样进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图。本发明对所述标准样进行激光拉曼光谱测定的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的激光拉曼光谱测定的操作即可。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的操作优选为用毛细管吸取标准样置于载玻片上，将载玻片置于拉曼光谱仪上进行检测。

在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激光功率优选为0.5～50mW，更优选为1～10mW，最优选为5mW；曝光时间优选为2～10s，更优选为5～10s；波数范围优选为100cm^-1～3200cm^-1，更优选为700cm^-1～1000cm^-1；激光波长优选为785nm。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的参数为上述范围时，干扰较小，更有利于提高检测结果的灵敏度和准确度。

得到标准样品的拉曼光谱图后，本发明以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线。在本发明中，所述甲醛溶液在碱性条件下与AHMT反应生成紫色的4-H-MTT，基于自组装金纳米棒SERS基底增强在下830cm^-1处有较强的拉曼散射，选择830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标能够反映出甲醛溶液中甲醛含量的高低。

得到工作曲线后，本发明按照上述技术方案所述获得标准样的拉曼光谱图的方法，得到待测溶液对应的拉曼光谱图。

在本发明中，所述待测溶液的制备方法优选为将食品与水混合，进行泡发，取上清液即为待测溶液。本发明对所述混合方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的固液混合方式即可。本发明对所述取上清液的操作方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离的方法即可。在本发明中，所述取上清液的操作优选为将泡发后的食品与水混合物进行离心，取上清液。

在本发明中，所述食品优选包括甲醛污染的米粉、粉丝、馒头、啤酒、白酒或腐竹。本发明对所述食品的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

在本发明中，所述泡发的温度优选为50～80℃，更优选为70～80℃；所述泡发的时间优选为1～3h，更优选为2～3h。在本发明中，所述泡发的温度和时间为上述范围时，能够将所述食品中的甲醛充分溶解于水中，更有利于提高检测食品中甲醛含量的准确度。

得到待测溶液对应的拉曼光谱图后，本发明以所述待测溶液的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，根据所述工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后计算出食品中甲醛的含量。

在本发明中，所述计算出食品样品中甲醛含量ω的公式优选如公式(I)所示：

ω＝C_样×V_样÷m×100％ 公式(I)

所述公式(I)中，C_样为待测溶液中甲醛的浓度，V_样为待测溶液的体积，m为待测食品的质量。

在本发明中，所述检出限的公式优选如式(II)所示：

所述式(II)中，K值为3，S_b为空白样的标准偏差，S的值是标准曲线的斜率。

本发明提供的方法的原理如图1所示。在图1中，(a)是AHMT的结构式，(b)是AHMT与甲醛和氢氧化钠反应后生成的产物4-H-MTT；试管照片是不同浓度的甲醛溶液分别与甲醛和氢氧化钠反应后生成的产物4-H-MTT的照片。曲线(a)是对AHMT进行激光拉曼光谱分析得到的激光拉曼光谱图。曲线(a)+(b)对4-H-MTT进行激光拉曼光谱分析得到的拉曼光谱图。在图1中，4-H-MTT具有较好的拉曼活性，基于自组装金纳米棒SERS基底增强在830cm^-1处有较强的吸收峰，而AHMT在830cm^-1处不具有较强的吸收峰。

本发明利用甲醛在碱性条件下与AHMT反应生成紫色的4-H-MTT，4-H-MTT在830cm^-1处具有较好的拉曼活性，且随着甲醛浓度的增加830cm^-1处峰高线性增加，能够选择性地识别检测待测液中的甲醛；基于自组装金纳米棒SERS基底能够增强830cm^-1处的吸收峰，提高检测的灵敏性。本发明采用拉曼光谱对该反应得到的溶液进行SERS扫描得到4-H-MTT拉曼光谱，依照SERS光谱峰值与甲醛浓度的线性关系，可以快速测定食品中甲醛的含量。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)提供金纳米棒分散液，金纳米棒的粒径为50nm，浓度为4.5×10^-5mol/L。

金纳米棒分散液的制备方法如下：

将5mL 0.5mmol/L四氯金酸(HAuCl₄)加入到5mL 0.2M十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中，搅拌混合30分钟。然后在1200rpm的搅拌速率下加入0.6mL 0.01mol/L硼氢化钠(NaBH₄)继续搅拌2分钟。随着HAuCl₄和CTAB开始混合，溶液颜色逐渐从淡黄色变为黄色。当NaBH₄加入到混合溶液中时，溶液颜色由黄色变为棕黄色。种子溶液在室温下温育30分钟后使用。

生长液由180mg CTAB和0.22mg 5-溴水杨酸(5-BrSA)溶于5mL水中再加入240μL4mM硝酸银(AgNO₃)制备，在添加5mL 1mmol/L HAuCl₄之前，该混合溶液在室温下混合15分钟。添加HAuCl₄后，再在室温搅拌15分钟后，加入40μL 0.064mol/L抗坏血酸(AA)，溶液颜色由黄色变为透明；然后立即向生长液中加入8μL种子溶液，使其在30℃下生长12小时完成制备，得到金纳米棒混合液。制备过程中所需的所有水溶液均使用超纯水制备，制备的GNRs的扫描电镜图如图2所示。从图2可以看出，本发明提供的金纳米棒形貌、尺寸均一。

以乙醇作为溶剂对得到的金纳米棒混合液进行三次离心清洗，离心清洗的条件分别为：11000rpm 20分钟，3000rpm 4分钟，4000rpm 4分钟，然后将得到的金纳米棒分散于乙醇溶液中，配置成浓度为4.5×10^-5mol/L金纳米棒分散液。

(2)取8支1.5mL离心管，每支离心管中均依次加入500μL甲醛溶液、浓度为1mol/LNaOH 200μL和浓度为5g/L的AHMT 200μL。其中，8支离心管中甲醛溶液的浓度分别为0.1μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L。将离心管分别摇匀后，在室温下静置25分钟，进行衍生化反应。衍生化反应完成后，从每支离心管中取10μL溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀，即得到不同浓度的标准样。其中，不同浓度的标准样中，金纳米棒的浓度为4.5×10^-5mol/L。

从不同浓度的标准样中分别用毛细管取标准样置于载玻片上，将载玻片置于拉曼光谱仪上，分别进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图。拉曼光谱的检测条件为：激光功率为5mW，曝光时间为10秒，波数范围为100cm^-1～3200cm^-1，激光波长为785nm。

根据得到的拉曼光谱图，以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线。获得标准曲线工作曲线为：I＝199.1C+479.26(R²＝0.9828)，甲醛浓度C的单位为μmol/L，线性范围为1.09nmol/L到1.089mmol/L，标准曲线图如图3所示。

(3)将1g米粉与10mL水混合，在80℃下泡发2h，离心，取上清液为待测溶液。将500μL待测溶液、浓度为1mol/LNaOH 200μL和浓度为5g/L的AHMT 200μL摇匀后，在室温下静置25分钟，进行衍生化反应。衍生化反应完成后，从离心管中取10μL溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀。然后对其进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图。拉曼光谱的检测条件为：激光功率为5mW，曝光时间为10秒，波数范围为100cm^-1～3200cm^-1，激光波长为785nm。

以待测溶液的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，根据步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后根据公式ω＝C_样×V_样÷m×100％，计算出食品中甲醛的含量ω，并将待测溶液测定5组平行数据，计算结果见表1。

实施例2

重复实施例1的方法，与实施例1不同之处在于步骤(2)中“从离心管中取50μL溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀”。

以待测溶液的拉曼光谱图中830cm-¹处吸收峰的峰高I_样，根据步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后根据公式ω＝C_样×V_样÷m×100％，计算出食品中甲醛的含量ω，并将待测溶液测定5组平行数据，计算结果见表1。

实施例3

重复实施例1的方法，与实施例1不同之处在于步骤(2)中“从离心管中取100μL溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀”。

以待测溶液的拉曼光谱图中830cm-¹处吸收峰的峰高I_样，根据步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后根据公式ω＝C_样×V_样÷m×100％，计算出食品中甲醛的含量ω，并将待测溶液测定5组

平行数据，计算结果见表1。

实施例1～3待测溶液激光拉曼光谱测定结果以及计算结果

	I<sub>样</sub>	C<sub>样</sub>(μmol)	ω	RSD(n＝5)	回收率
						实施例1	2484.33	10	10.07	1.08％	100.7％
实施例2	10379.91	50	49.73	3.21％	99.46％
						实施例3	19836.34	100	97.22	4.83％	97.22％

从实施例1～3可以看出，本发明提供的方法先绘制工作曲线，然后将待测溶液与金纳米棒溶液混合后进行激光拉曼光谱测定，根据拉曼光谱图830cm-¹处吸收峰的峰高I_样可以得到待测溶液中的甲醛的浓度，继而可以计算出食品中甲醛的含量，检测快速，甲醛的检出限低至1.1nm，相当于33ng/L HCHO，灵敏度高。通过五组平行试验的结果可以看到RSD为1.08％～4.83％，检测结果准确度较高。回收率ω是指实际检测结果与C_样的比值，说明食品样品的存在并不会干扰检测结果，选择性较高。

对比例1

重复实施例1的方法，与实施例1不同的是在步骤(2)中的“从离心管中取10μL溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀”的操作中，向10μL溶液中分别添加干扰物质甲醇、乙二醇、乙醛、乙二醛、乙酸和苯甲醛，使得溶液中的各干扰物质的浓度分别是1mmol/L。然后再将混合溶液加入到500μL步骤(1)中提供的金纳米棒分散液中摇匀，进行激光拉曼光谱检测，以干扰物质的种类为横坐标，以830cm^-1为纵坐标，绘制干扰物质的加入对拉曼强度影响的示意图，见图4。从图4可以看出，干扰物质的加入对拉曼强度的影响很小，但加入干扰物质后拉曼强度普遍较低。这可能是由于干扰物质与一定量的AHMT发生反应生成了的其他物质，干扰物质与HCHO的竞争效应减弱了拉曼强度。

由对比例1可以看出，虽然甲醇、乙二醇、乙醛、乙二醛、乙酸和苯甲醛在食品中常见或者与甲醛具有相似的分子结构，并且干扰物浓度也都是HCHO的100倍的情况下，干扰物质对拉曼强度影响很小，这说明本发明提供的方法对甲醛具有较高的选择性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于金纳米棒基底的表面增强拉曼光谱检测食品中甲醛的方法，包括以下步骤：

(1)提供金纳米棒分散液；

(2)将不同浓度的甲醛溶液分别与氢氧化钠溶液和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液混合进行衍生化反应，然后分别与所述步骤(1)中的金纳米棒分散液混合，得到不同浓度的甲醛溶液对应的标准样；

对所述各标准样分别进行激光拉曼光谱测定，得到拉曼光谱图；

以初始甲醛溶液的浓度为横坐标，以其对应的标准样的拉曼光谱图在830cm^-1处吸收峰的峰高I为纵坐标，绘制工作曲线；

(3)将待测食品与水混合，进行泡发，取上清液即为待测溶液；

按照所述步骤(2)中获得拉曼光谱图的方法对待测溶液进行处理，得到待测溶液对应的拉曼光谱图；

根据所述待测溶液对应的拉曼光谱图中830cm^-1处吸收峰的峰高I_样，和所述步骤(2)绘制的工作曲线得到待测样溶液中甲醛的浓度C_样，然后计算出食品中甲醛的含量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中金纳米棒分散液中金纳米棒的粒径为10nm～70nm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中甲醛溶液的浓度分布为0.1～100μmol/L。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液的浓度为1g/L～10g/L。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中甲醛溶液和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1,2,4-三氮杂茂溶液的体积比为5:2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中衍生化反应的时间为15～30min。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中各标准样中金纳米棒的浓度为2.5×10^-5mol/L～5.5×10^-5mol/L。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中激光拉曼光谱测定的参数为：激光功率0.5～50mW，曝光时间2～10s，波数范围为100cm^-1～3200cm^-1，激光波长为785nm。

Images