CN113376140A - 一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置，方法包括制备包含有金属盐溶液的SERS基底；将SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至SERS基底固化，得到SERS涂层；对SERS涂层进行还原，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将检测层与多孔载体作为检测组件；获取待检测的蜂蜜，并使蜂蜜穿透检测组件的检测层，以使蜂蜜与金属纳米颗粒接触；用一激光束照射反应后的检测组件，使得该检测组件散射激光束，产生散射光；收集散射光并根据散射光生成蜂蜜的检测拉曼光谱，并基于预设的参考拉曼光谱以及检测拉曼光谱，确定蜂蜜中的抗生素信息。本发明能够快速且精确地检测出蜂蜜中的抗生素的含量，还具有灵活方便的特性。

Description

一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及蜂蜜检测技术领域，特别涉及一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置。

背景技术

蜂蜜是一种被广泛食用的天然食品，其具有大量的营养成分以及生物活性物质。由于蜂蜜自身的化学、生物和感官特点，除直接食用外，世界各地的多个领域都使用到了蜂蜜，例如食品、药品、护肤品。然而，近几年，政府工作报告中，抗生素污染已经成为公众关注的卫生安全问题。这主要是由于在很多国家和地区允许厂家在蜂蜜中添加少量的抗生素，以减少蜂群感染。即便只残留少量的抗生素，产品都可能对人体带来不利的影响。因此，为了使用者的健康安全，需要对用于生产的蜂蜜中的抗生素含量进行严格把控。一旦发现蜂蜜中的抗生素含量超过安全值，应当阻止该蜂蜜应用于与人体健康有关的领域。

以在蜂蜜中被广泛使用的氯霉素(chloramphenicol，CAP)为例， CAP是一种广谱性抗生素，属于氨酚家族，它能抑制大多数革兰氏阳性细菌以及革兰氏阴性细菌的蛋白质合成。由于价格低廉，易于获得，CAP已被广泛应用于养蜂业。在很多国家和地区要求蜂蜜中残留的CAP含量在10～50 ug/kg(1ug/kg＝1ng/mL＝1ppb)，而如此低要求的CAP含量，需要高效的样品制备以及高敏感的检测技术。

当前能够实现灵敏可靠的低含量的抗生素检测技术有利用免疫分析的筛选方法、基于气相色谱-质谱(GC-MS)以及液相色谱-串联质谱(LC-MS /MS)检测方法。针对第一种检测方式，免疫分析法可采用免疫试剂盒进行检测，虽然既快速又方便携带，但针对极低浓度的物质，仍有许多假阴性，并且极易被其他化学物质污染，导致假阳性的结果，因此其分析较为复杂。针对第二种和第三种检测方式，一方面它们需要耗费大量的时间，有时候获得结果需要一天，而且需要经过专门训练的人员来执行测试和分析；另一方面，这些方法对仪器的要求较高，这些仪器价格高昂且不易携带，无法在现场对蜂蜜进行分析，蜂农也无法实时地调整食用的抗生素的含量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于对于低含量的蜂蜜中抗生素的检测检测效率不足，针对现有技术的不足，提供一种蜂蜜中抗生素的检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种蜂蜜中抗生素的检测方法，所述方法包括：

制备包含有金属盐溶液的SERS基底，其中，所述SERS基底包括固化物；

将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层，其中，所述检测面为所述多孔载体中用于与待检测物接触的一面；

对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件；

获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触；

用一激光束照射反应后的检测组件，使得该检测组件散射所述激光束，产生散射光；

收集所述散射光并根据所述散射光生成所述蜂蜜的检测拉曼光谱，并基于预设的参考拉曼光谱以及检测拉曼光谱，确定蜂蜜中是否存在目标抗生素及所述目标抗生素的含量。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，所述固化物包括硅烷氧化物前体和/或硅烷偶联剂。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三甲氧基硅烷。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，所述多孔载体的材质为透明玻璃，所述多孔载体包括玻璃小瓶。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，当所述多孔载体为玻璃小瓶时，所述将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层，具体包括：

将所述SERS基底均匀涂抹在所述玻璃小瓶的内壁面，直至所述SERS 基底固化，得到SERS涂层。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，所述将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层之前,还包括:

制备APTMS溶液；

根据预设的覆盖时间，将所述APTMS溶液覆盖所述多孔载体中与检测面；

清洗覆盖后的多孔载体。

所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其中，所述对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件具体包括：

采用强还原剂对所述凝胶涂层中的金属离子进行还原，得到金属纳米颗粒；

将所述多孔载体、包含有金属纳米颗粒的SERS涂层作为检测组件。

一种蜂蜜中抗生素的检测装置，其中，所述获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触具体包括：

获取待检测的蜂蜜；

将所述蜂蜜与等体积的水混合，得到处理液；

将所述处理液添加至检测组件的检测面，并使所述处理液穿透所述检测组件中的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触。

一种蜂蜜中抗生素的检测装置，其特征在于，所述蜂蜜中抗生素的检测装置具体包括拉曼光谱分析仪以及若干个如上所述的检测组件；

所述检测用于获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触；

所述拉曼光谱仪包括发射组件、接收组件和分析组件；

其中，所述发射组件用于向所述检测组件发射激光束；

所述接收组件用于采集所述检测组件针对所述激光束散射的散射光，生成与所述蜂蜜对应的检测拉曼光谱；

所述分析组件用于根据预设的参考拉曼光谱和所述检测拉曼光谱，确定所述蜂蜜对应的抗生素信息。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置，所述方法先制备包含金属盐溶液的SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering，表面增强拉曼散射)基底，SERS基底中包括固化物，固化物可能帮助SERS基底中的金属盐局限于分布有SERS基底的多孔载体中，再通过强还原剂对SERS基底进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层。当需要对蜂蜜进行检测时，使蜂蜜穿透检测层，使得蜂蜜与金属纳米颗粒接触，最后基于表面增强拉曼光谱，向由检测层和多孔载体组成的检测组件发出激光，并收集反射的散射光，并根据散射光制作检测拉曼光谱。最后参考预先设定的所期望检测的抗生素的参考拉曼光谱，分析检测拉曼光谱，从而检测出蜂蜜中是否存在目标抗生素以及目标抗生素的含量。本方案仅需要一台拉曼光谱仪以及检测组件即可实现对含量极低的抗生素的快速检测，对环境、温度等条件较为宽松，因此使用简便。而蜂蜜与检测组件中的检测层反应仅需要几分钟就可实现，因此本方案具有检测速度快的特点。

附图说明

图1为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法的流程图。

图2为采用拉曼散射对七种蜂蜜成分进行检测得到的拉曼光谱。

图3为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法对七种蜂蜜成分进行检测得到的拉曼光谱。

图4为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法分别对七种蜂蜜加入了100ppm CAP后检测得到的拉曼光谱。

图5为采用普通的拉曼散射方法以及本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对荔枝蜂蜜进行检测得到的拉曼光谱。

图6为采用普通的拉曼散射方法以及本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对麦卢卡蜂蜜进行检测得到的拉曼光谱。

图7为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对不同体积比的TMOS： MTMS得到的检测组件对蜂蜜成分进行检测得到的拉曼光谱。

图8为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素氨苄西林进行检测得到的拉曼光谱。

图9为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素环丙沙星进行检测得到的拉曼光谱。

图10为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素万古霉素进行检测得到的拉曼光谱。

图11为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素甲氧西林钠进行检测得到的拉曼光谱。

图12为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素红霉素进行检测得到的拉曼光谱。

图13为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素氯霉素进行检测得到的拉曼光谱。

图14为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素磺胺多辛进行检测得到的拉曼光谱。

图15为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素异烟肼进行检测得到的拉曼光谱。

图16为本发明提供的蜂蜜中抗生素的检测方法中对抗生素盐酸四环素进行检测得到的拉曼光谱。

具体实施方式

本发明提供一种蜂蜜中抗生素的检测方法和装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

发明人经过研究发现，当前能够实现灵敏可靠的低含量的抗生素检测技术有利用免疫分析的筛选方法、基于气相色谱-质谱以及液相色谱-串联质谱检测方法。这些检测方式要么它们需要耗费大量的时间且对昂贵的仪器具有高依赖性，要么检测既花时间，准确度不高。

为了解决上述问题，在本发明实施例中，制备包含有金属盐溶液的SERS 基底，其中，所述SERS基底包括固化物；将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层，其中，所述检测面为所述多孔载体中用于与待检测物接触的一面；对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件；获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触；用一激光束照射反应后的检测组件，使得该检测组件散射所述激光束，产生散射光；收集所述散射光并根据所述散射光生成所述蜂蜜的检测拉曼光谱，并基于预设的参考拉曼光谱以及检测拉曼光谱，确定蜂蜜中的抗生素信息。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。由于蜂蜜中有多种抗生素，包括氯霉素、甲硝唑、磺胺嘧啶等。本实施例主要以应用最为广泛的氯霉素为检测对象进行描述。

如图1所示，本实施提供了一种蜂蜜中抗生素的检测方法，所述方法可以包括以下步骤：

S10、制备包含有金属盐溶液的SERS基底，其中，所述SERS基底包括固化物。

具体地，在进行检测之前，需要制备SERS基底，SERS基底中包含有金属盐溶液，金属盐溶液的作用是在后续被还原处理，得到用于SERS检测的金属纳米颗粒。

在本实施例中，由于后续是基于拉曼光谱进行分析，因此所采用的金属元素应当满足：

(1)金属材料的颗粒要远小于激光入射波的波长；

(2)金属材料应当具备适当的光学特性以耦合光；

(3)当激发出拉曼光时，可用的自由电子受表面模式或等离激元的粒径限制；

(4)金属材料的分子具有匹配的光学特性，并能够耦合到等离激元场。

基于上述条件，本实施例中制作SERS基底的金属元素采用金、银或铜。金属盐容易可以采用氯化物或硝酸盐等形式。在这些可选的金属元素中，由于金具备较高的稳定性，且其纳米颗粒较易制备，本实施例以金作为所采用的金属元素。

除金属盐溶液外，SERS准备液中还包括固化物，这些固化物在一定的条件下会固化，以将后续形成的金属纳米颗粒固定在多孔载体的孔洞或自身的孔洞中。固化物可采用凝胶原料，凝胶原料形成的凝胶中存在多个孔洞，能够使得一定大小的化学物质透过并与金属纳米颗粒接触。凝胶原料的选择可根据其稳定性、已取得性以及最终形成的凝胶的性能等因素进行选择。将金属盐溶液以及固化物进行混合，即得到SERS基底。在进行混合过程中可加入水作为混合的溶剂。为了提高稳定性，SERS基底中还可包括强氧化剂，例如硝酸，硝酸具有强氧化性，能够减少在制备SERS基底过程金属盐溶液中的金属离子被还原。

进一步地，本实施以硅烷偶联剂和/或硅烷氧化物前体作为固化物作为较优的实施方案。

硅烷氧化物前体包括TMOS(Tetramethoxysilane，四甲氧基硅烷)、甲基三甲氧基硅烷(Methyltrimethoxysilane，MTMS)和/或十八烷基三甲氧基硅烷(OctadecyltrimethoxySilane，ODS)等。硅烷氧化物前体可以是高纯度的单一化合物，还可以采用多种不同类型的硅烷氧化物前体混合。

本实施例的第一种制备SERS基底的方式中，直接将硅烷偶联剂作为固化原料与金属盐溶液进行反应，其具体过程可为：

准备等体积的金属盐溶液与APTMS(3-Aminopropyl)trimethoxysilane， 3-氨丙基三甲氧基硅烷)溶液，混合时间为1～5分钟，得到SERS基底。其中，APTMS溶液中APTMS的百分比优选为1％，由于APTMS的特性，APTMS 溶解于无水乙醇中。

本实施例的第二种制备SERS基底的方式中，以单一的硅烷氧化物前体作为固化原料与金属盐溶液进行反应，以TMOS为例，其具体过程可为：

将0.1～0.5mol/L HAuCl₄·3H₂O溶液、70％HNO3以及TMOS混合，混合时间为1～5分钟，得到SERS基底。

在本实施例的第三种制备SERS基底的方式中，以多种硅烷氧化物前体的混合物作为固化原料与金属盐溶液反应，以TMOS与MTMS的组合为例，其具体过程为：

将0.1～0.5mol/L HAuCl₄·3H₂O溶液、70％HNO3、MTMS以及TMOS混合1～5分钟，得到SERS基底。其中，MTMS和TMOS的比例影响在本实施例中具有调整最后形成的凝胶的孔径的大小，MTMS的增加会使得后续制备的 SERS涂层表面的亲水性，从而影响最后形成的SERS涂层的穿透率以及孔隙率。而穿透率与所期望穿透的物质的大小直接相关，因此调整MTMS以及TMOS 的体积比可根据所需要检测的抗生素的成分、大小等参数进行调整。此外， TMOS和MTMS的比例在10：1～1：1这一范围内，SERS基底能够形成后续的SERS涂层。也就是说，在10：1～1：1这一范围内，可根据所需要检测的物质的大小，调整两者的比例，从而得到最优的检测效果。

在验证本实施例的检测组件能够有效地对蜂蜜中抗生素含量进行检测的同时，为进一步比较MTMS以及TMOS的体积比对检测效果的影响，本实施例以CAP为检测目标，进行了进一步地实验，在蜂蜜中添加了50ppb CAP，然后在不同TMOS与MTMS的体积比制备的检测组件中进行测试。如图16所示，TMOS：MTMS的比例为A)5:1，B)10:1，C)3:1，D)2:1，and E) 1:1。

由图7可知，当TMOS：MTMS的比例为5：1时，所检测到的CAP的信号是最强的，从而提供最佳信号。而且随着两者的比例改变，信号检测强度并不会随之线性改变。两者的比例不仅会影响到SERS层中孔洞的大小，还会影响到金属颗粒分形。前者影响到蜂蜜中的CAP穿透检测层并与金属纳米颗粒接触，也就是影响到对蜂蜜中的CAP的提取，后者通过金属纳米颗粒的分形，影响CAP散射拉曼光的强度。因此TMOS与MTMS的比例可以随着检测的抗生素的本身性质进行调整，以达到最好的检测效果。

在本实施例的第四种制备SERS基底的方式中，将硅烷氧化物前体与硅烷偶联剂进行混合，在上述第三种制备方式中增加一定比例的ATPMS，以增强后续SERS基底与多孔载体之间连接的紧密性，且提高检测效率。

此外，HAuCl₄·3H₂O的浓度还可选用0.1mol/L，0.2mol/L，0.5mol/L，本实施例经过试验，0.25mol/L这一浓度所得到的凝胶表面性能最优。

S20、将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS 基底固化，得到SERS涂层。

制备得到SERS基底后，将其涂抹在预先准备好的多孔载体的检测面，检测面即后续与待检测物，即蜂蜜，直接接触，用于进行蜂蜜检测的那一面。然后将多孔载体在一定温度下密封一段时间，以使得SERS基底在多孔载体表面固化或者凝胶化后固化，得到SERS涂层。

多孔载体的材质可包括陶瓷、玻璃等。多孔载体的形状包括瓶状、片状、试管状等。多孔载体的材质以及形状可根据用户的需求进行调整。

为便于说明，本实施例采用的多孔载体为玻璃小瓶，检测面主要为玻璃小瓶的内壁。由于本实施例是基于SERS进行的，所以为了保证散射光能够被有效地检测，玻璃小瓶为无色透明。

由于SERS基底在多孔载体上固化的均一度直接影响后续样品与金属纳米颗粒的接触，因此在本实施例中，将SERS基底加入到玻璃小瓶后，将玻璃小瓶在200-25000rpm的辊或摇床上进行旋转，速度越慢，最终形成的薄涂层越均匀。这种方式还能够节约SERS基底，本实施例采用的玻璃小瓶的体积为1-5mL，一个玻璃小瓶仅需要50-500ml即可实现对玻璃小瓶内壁的覆盖。此外，本实施例采用的固化温度为20-25摄氏度。

进一步地，由于玻璃小瓶的主要化学成分是硅和氧，在得到SERS涂层后，为了增强涂层与玻璃小瓶的表面的结合，可以预先对玻璃小瓶进行预处理。

本实施例的第一种预处理方式为以无水乙醇、饱和氢氧化钾、水洗的顺序预先对玻璃小瓶的检测面进行预处理，从而羟基化玻璃小瓶的表面。

由于APTMS也可实现对玻璃小瓶的检测面进行表面修饰，本实施例的第二种预处理方式是将溶解于无水乙醇的1％APTMS预先处理玻璃小瓶的检测面，并持续较长时间，一般推荐24小时，然后将无水乙醇和1％APTMS丢弃，并清洗玻璃小瓶。

S30、对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件。

形成SERS涂层后，金属仍然以金属离子的形式存在于SERS涂层内，为得到金属纳米颗粒，采用强还原剂对SERS涂层进行还原处理，本实施例采用的强还原剂为硼氢化钠，除硼氢化钠外，其他可实现将金属离子还原为金属纳米颗粒的物质就可作为本实施例采用的强还原剂，例如硼氢化钾等硼氢化物。

将预先配置好的硼氢化钠溶液与多孔载体的检测面进行接触。例如当多孔载体为玻璃小瓶时，将硼氢化钠倒入玻璃小瓶中。此时，硼氢化钠应当与SERS涂层完全接触，例如对于片状的多孔载体，硼氢化钠应当完全覆盖SERS涂层；多孔载体为玻璃小瓶时，硼氢化钠的体积应当与玻璃小瓶的体积相当或者足以完全填充玻璃小瓶的内壁。

在进行还原处理后，应当对多孔载体进行多次清洗，避免残留的强还原剂影响被还原的金属颗粒聚集，从而影响最终形成的金属纳米颗粒的粒径。

在被强还原剂还原后，金属离子转换为金属粒子，并相互聚集，形成若干个金属纳米颗粒，这些金属颗粒由于其体型，会被阻断在多孔载体中的孔洞中，若SERS基底中包含凝胶原料，则金属纳米颗粒还可被阻断在固化的SERS涂层的孔洞中。将包含有金属纳米颗粒的SERS涂层作为检测层，得到包含金属纳米颗粒的检测组件。

S40、获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触。

然后获取待检测的蜂蜜，将蜂蜜与检测组件中的检测层进行接触，并使蜂蜜穿透检测组件的检测层，与金属纳米颗粒接触。由于蜂蜜具有年粘稠性，因为其穿透能力较弱，为此，本实施例优选在将待检测的蜂蜜样品与检测层接触之前，先在蜂蜜中加入一定量的水进行稀释，以降低蜂蜜的粘稠度，蜂蜜与水的比例可为1：1。掺入水的蜂蜜被称为处理液。

最后将所述处理液添加至检测组件的检测面，并使所述处理液穿透所述检测组件中的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触。

而使蜂蜜穿透检测组件的检测层可通过重力、摇晃产生的外力等方式实现。例如片状的多孔载体，将混合水的蜂蜜滴加在检测层的表面，由于重力的作用，蜂蜜会渗透检测层并与金属纳米颗粒接触。例如多孔载体为玻璃小瓶时，将混合水的蜂蜜加入到玻璃小瓶中，然后摇晃一段时间，以使得蜂蜜被动穿过检测层，与金属纳米颗粒接触。本实施例优选采用的玻璃小瓶作为多孔载体，摇晃时间为1～5分钟。由于低温环境下蜂蜜会凝固，而过高的温度会影响检测层成分的稳定性，因此反应温度推荐为4～40摄氏度，在一般的常温下即可完成反应。

S50，用一激光束照射反应后的检测组件，使得该检测组件散射所述激光束，产生散射光。

具体地，然后发射一束激光束至与金属纳米颗粒充分接触的检测组件，检测组件中的物质会产生非弹性散射辐射，即拉曼散射。

S60,收集所述散射光并根据所述散射光生成所述蜂蜜的检测拉曼光谱，并基于预设的参考拉曼光谱以及检测拉曼光谱，确定蜂蜜中是否存在目标抗生素及所述目标抗生素的含量。

将拉曼散射收集，并通过检测器将散射光的光子能量转换为电信号强度，生成该蜂蜜样品对应的检测拉曼光谱。由于SERS基底包含有金属，与普通的拉曼散射相比，金属表面上的分子的拉曼散射信号与常规的拉曼信号相比更强。

由于不同物质在拉曼光谱上具有特异性的形状，因此其在拉曼光谱上的形状可作为该物质的“指纹”，基于预先保存的待检测的抗生素的“指纹”，可对检测对象的物质成分进行定性检测。同时，若预先根据已知浓度制备该物质的拉曼光谱，这可制备该物质的标准量的拉曼光谱，从而实现定量测量。本实施预先保存待检测的抗生素的参考拉曼光谱，该光谱中不仅包含有该抗生素的“指纹”，还包含不同浓度的物质含量对应的光强度，以实现对抗生素的定性以及定量检测。

本实施预先采用常规的拉曼光谱方案对蜂蜜中的氯霉素进行检测。如图2所示，采用常规的拉曼光谱对蜂蜜中的抗生素进行检测后得到的拉曼光谱。用于激发的激光波长为785nm，功率为150mW，时间为30s。A～G 分别为7款不同的蜂蜜的拉曼光谱。其中，A为烧烤伴侣蜂蜜(Barbecue companion honey)，B为麦卢卡蜂蜜(Manuka honey)，C为椴树蜂蜜(Linden honey)，D为枇杷蜜(Loquat honey)，E为枣花蜂蜜(Jujube flower honey)， F为荔枝蜜(Litchi honey)，G为桂花蜜(Osmanthus honey)。

拉曼光谱中的横坐标为拉曼位移(Raman shift)，纵坐标为光强度 (Intensity)。图中倾斜基线为荧光背景。此外，从图2中可看出，浅色的蜂蜜样品(例如荔枝蜂蜜)相较于深色的蜂蜜样品(例如麦卢卡蜂蜜) 荧光更少。而背景荧光使得拉曼光谱与背景荧光信号难以区分出啦，因此普通的拉曼光谱难以检测到微量的抗生素残留。此外，对于浅色的蜂蜜样品，蜂蜜中的天然成分，例如葡萄糖，也会发出拉曼光，因此无法将抗生素发出的拉曼光与天然成分发出的拉曼光进行区分，也即无法基于常规的拉曼光谱实现对蜂蜜中的微量抗生素的检测。

本实施例先采用与图2中相同的激光参数以及本实施例采用的检测方法，对上述七种蜂蜜进行检测，得到图3所示的拉曼光谱。由于SERS可以淬灭自体荧光，因此即便是深色的蜂蜜样品，也不会有较强的背景荧光干扰。图3中的背景信号是本实施例所采用的玻璃小瓶BK7在785nm的激发光下发出的固有发光。另一方面，蜂蜜中的大多数化学成分不会聚集在金属纳米颗粒表面，因此不会具有表面增强拉曼光谱特征性，因此检测得到的信号相较于图1而言更少。

但根据CAP的“指纹”，并未在各个蜂蜜样品中检测到CAP的信号，为了保证本方案检测的有效性，在这七种蜂蜜样品中掺入了一定量的CAP，并再次进行检测。本实施在2ml的蜂蜜中掺入100ppm CAP，并加入到含有2ml水的玻璃小瓶形态的检测组件中，并在室温环境下提取一分钟，得到图4所示的拉曼光谱。在图4的拉曼位移为1000的位置检测到CAP的“指纹”，且CAP的含量超过50ppb。

同时，为了证明本方案能够降低由于蜂蜜颜色带来的影响，对于颜色深和颜色浅的蜂蜜进行进一步地验证。图5为针对浅色蜂蜜，荔枝蜂蜜，检测得到的拉曼光谱；图6为针对深色蜂蜜，麦卢卡蜂蜜，检测得到的拉曼光谱。其中，图5和图6的A都为基于不包含本实施例中的SERS基底的多孔载体对蜂蜜进行检测得到的拉曼光谱，而B都为基于本实施例中的检测组件对蜂蜜进行检测得到的拉曼光谱。由图5和图6比较可知，即便蜂蜜的颜色不同，基于本实施例的检测组件进行检测，都可消除蜂蜜背景信号所带来的噪音。

此外，为验证本方案应用的广泛性，本实施针对蜂蜜中的其他种类的抗生素也进行了进一步地检测。具体参数如下表所示：

编号	抗生素名称	金属元素	溶剂	浓度
					1	氨苄西林	金	水	0.01mg/mL
2	环丙沙星	金	丙酮	0.1mg/mL
					3	万古霉素	金	水	0.1mg/mL
4	甲氧西林钠	金	水	0.1mg/mL
					5	红霉素	金	水	0.1mg/mL
6	氯霉素	金	水	0.1mg/mL
					7	磺胺多辛	金	水	0.1mg/mL
8	异烟肼	金	水	0.1mg/mL
					9	盐酸四环素	金	水	0.1mg/mL

检测后得到的光谱图依次如图8～图16所示其中，其中，每一副拉曼光谱中的A为对照组，B为实验组。其中，由于不同蜂蜜中不一定富含该种类的抗生素，为了保证检测结果，本实施例直接采用纯抗生素溶液作为对照组，对照组采用的是常规的拉曼光谱进行检测，激光参数为280mW,785 nm,5-min。而实验组采用本实施例提供的检测组件进行检测，激光参数为 80mW,785nm,1-min。本实施例采用了更小激光功率以及激光束照射时间，达到了更具区分性的效果。

其中，表格中的金属元素的浓度以及溶剂含量可根据不同条件进行调整。本实施例中的具体数值仅限于便于描述本实施例的可行。

基于上述蜂蜜中抗生素的检测方法，本实施例提供了一种蜂蜜中抗生素的检测装置，其中，所述蜂蜜中抗生素的检测装置包括如前文所述的检测组件以及拉曼光谱分析仪。

拉曼光谱分析仪包括发射组件、接收组件和分析组件。发射组件可对检测组件发射激光束，以使检测组件对激光束散射，生成散射光，也就是拉曼光。接收组件用于采集拉曼光，并将拉曼光的光子能量转换为电信号强度，生成与检测组件中的检测目标对应的检测拉曼光谱。最后分析组件根据想要检测的抗生素的参考拉曼光谱，确定检测拉曼光谱中是否存在该抗生素以及抗生素的含量。

在本实施例中，拉曼光谱分析仪可采用市面上常规的拉曼光谱分析仪，只要在针对这些拉曼光谱分析仪针对性地设计多孔载体，并采用上述的制备检测组件的方式即可得到本实施例提供的检测装置。由于制备检测组件的方式在前文已描述，故在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

制备包含有金属盐溶液的SERS基底，其中，所述SERS基底包括固化物；

将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层，其中，所述检测面为所述多孔载体中用于与待检测物接触的一面；

对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件；

获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触；

用一激光束照射反应后的检测组件，使得该检测组件散射所述激光束，产生散射光；

收集所述散射光并根据所述散射光生成所述蜂蜜的检测拉曼光谱，并基于预设的参考拉曼光谱以及检测拉曼光谱，确定蜂蜜中是否存在目标抗生素及所述目标抗生素的含量。

2.根据权利要求1所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述固化物包括硅烷氧化物前体和/或硅烷偶联剂。

3.根据权利要求2所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述硅烷氧化物前体包括四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷以及十八烷基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求2所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述多孔载体的材质为透明玻璃，所述多孔载体包括玻璃小瓶。

6.根据权利要求5所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，当所述多孔载体为玻璃小瓶时，所述将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层，具体包括：

将所述SERS基底均匀涂抹在所述玻璃小瓶的内壁面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层。

7.根据权利要求1所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述将所述SERS基底涂抹在预设的多孔载体的检测面，直至所述SERS基底固化，得到SERS涂层之前,还包括:

制备APTMS溶液；

根据预设的覆盖时间，将所述APTMS溶液覆盖所述多孔载体中与检测面；

清洗覆盖后的多孔载体。

8.根据权利要求1所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述对所述SERS涂层进行还原处理，得到包含金属纳米颗粒的检测层，并将所述检测层与所述多孔载体作为检测组件具体包括：

采用强还原剂对所述凝胶涂层中的金属离子进行还原，得到金属纳米颗粒；

将所述多孔载体、包含有金属纳米颗粒的SERS涂层作为检测组件。

9.根据权利要求1所述蜂蜜中抗生素的检测方法，其特征在于，所述获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触具体包括：

获取待检测的蜂蜜；

将所述蜂蜜与等体积的水混合，得到处理液；

将所述处理液添加至检测组件的检测面，并使所述处理液穿透所述检测组件中的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触。

10.一种蜂蜜中抗生素的检测装置，其特征在于，所述蜂蜜中抗生素的检测装置具体包括拉曼光谱分析仪以及若干个如权利要求1～9所述的检测组件；

所述检测用于获取待检测的蜂蜜，并使所述蜂蜜穿透所述检测组件的检测层，以使所述蜂蜜与所述金属纳米颗粒接触；

所述拉曼光谱仪包括发射组件、接收组件和分析组件；

其中，所述发射组件用于向所述检测组件发射激光束；

所述接收组件用于采集所述检测组件针对所述激光束散射的散射光，生成与所述蜂蜜对应的检测拉曼光谱；

所述分析组件用于根据预设的参考拉曼光谱和所述检测拉曼光谱，确定所述蜂蜜对应的抗生素信息。

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