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表面增强拉曼光谱法检测微量添加物质的研究

分类:医学论文 时间:2020-03-21

  摘要:目的快速、简便、准确地检测中成药与食品中的微量非法添加物质。方法用表面增强拉曼光谱法对市场上添加了微量物质的中成药及食品进行检测。结果与结论该方法快速、简便、准确,检测结果与用传统方法检测的结果相吻合。

  关键词:非法添加;微量物质;中成药;食品;表面增强拉曼光谱

表面增强拉曼光谱法检测微量添加物质的研究

  目前检测中成药中添加化学药的常规方法有薄层色谱法(TLc)_1]、高效液相色谱法(HPLC)_5、液相色谱一质谱法(L,C_Ms)口、高效毛细管电泳法(HPCE)_1。以及一些联用方法口。等。以上的常规检测方法有其固有的优点,即检测结果准确可靠。但是这些常规检测方法一般都需要先对样品进行提取分离后再检测,检测时间较长,仪器较昂贵,对实验条件有一定的要求。

  当今绿色环保快捷的分析方法首推近红外方法,但是近红外方法需要通过一系列的算法(建立模型)来实现,而且由于中成药成分复杂,干扰因素多,用近红外检测中成药中的微量非法添加物灵敏度较差[2,因此未见两种及两种以上非法添加微量化学药物成分同时被检出的报道。

  相关期刊推荐:《中国药事》杂志是经国家科委批准,向国内外公开发行的全国科技综合类期刊。创刊于1987年,至今已有20多年的历史,在药学领域具有广泛而深远的影响。特别是在药监药检系统更是具有其它期刊不可比拟的作用。是全国药品监督和药品检验系统的国家级刊物。是我国药品监督管理干部、药品检验和药学科技人员进行药学理论研究和管理实践经验交流的重要学术性期刊,是高等医药院校药事管理学教师从事教学和科研工作的刊物。

  表面增强拉曼散射(SurfaceEnhancedRamanScattering,缩写为SERS)是指当一些分子被吸附到某些粗糙的金属(如银、铜、金等)表面上时,它们的拉曼散射强度会增加10~10倍,谐振时(SERRS)高达10“~10¨倍,表面增强拉曼光谱解决了常规的拉曼散射信号弱,检测灵敏度低的问题,可实现理论上的单分子检测。

  许多化合物能产生SERS效应,迄今报道有拉曼散射增强效应的分子有几百种,既有无机分子,又有有机分子甚至大分子,其主要的先决条件是分子能吸附到衬底材料表面。现在还不能确定哪类分子是绝对没有增强效应的,只能确定一些分子的SERS效应比较明显,而另一些难于观察。比较容易检测到增强效应的分子大部分是那些含有兀键、孤电子对和环结构的分子,具有饱和结构的分子则难以观察到SERS效应[2。中药的荧光现象很强,而荧光是拉曼散射的“硬伤”,特别是在成分复杂的中药中,化学药的光谱信号常常被强荧光遮盖,表现为图1所示。

  SERS可以大大降低荧光的干扰,同时将信号放大10的n次方倍。以往关于SERS的研究,大都限于纯化合物。因为SERS的高灵敏度,SERS常常作为一种检测器同其他经典方法联用来检测混合物中的各成分或某些成分,常见的联用方法有TLC—SERS[。、HPLC—SERS。]和CESERS[3们等。在混合物的SERS研究方面,一般是研究同类化合物的共存情况,且各化合物在浓度数量级上相差不远;关于中药的SERS研究,前人做过TLCSERS联用方面的工作来检测中草药中的各成分,先通过TLC分离,然后在原位对分离后的各成分进行SERS检测。

  直接检测复杂混合体系(比如中成药)中特定微量成分的SERS一直是研究的一个难点,目前国内外均未见有相关报道。我们一直在对拉曼光谱及表面增强拉曼光谱进行探索性研究_4,通过对传统的SERS进行改进,可以实现不通过任何提取分离,直接用SERS对复杂中成药中添加的微量化学药进行有效检测,且可同时检测两种或两种以上非法添加的微量化学药成分,整个实验时问控制在3rain内完成,检测灵敏度高。下面通过几个实例对方法进行说明。马来酸罗格列酮和盐酸苯乙双胍都是常用的降糖类化学药,也是药品市场上常见的非法添加化学药品种。这两种化学药的特点是每日服用量低,即非法添加比低,用传统HPLC方法检测消耗时间长。我们用SERS对它们的光谱进行了考察,检测速度快,结果准确,且不需对中成药样品进行任何分离提取,操作简便快捷。

  1几种常见添加物的表面增强拉曼光谱

  1.1马来酸罗格列酮表面增强拉曼光谱

  我们尝试了几个不同配方的中成药可疑样品1、2、3、4,通过实验发现,配方对检测效果的影响不大。实验同时测试了市场上查处的几个非法添加了微量马来酸罗格列酮的中成药品种(可疑样品1、2、3、4),得出的结果跟用传统分析方法的一致。在马来酸罗格列酮的SERS谱中,明显被激发的特征峰是502、626、863、1161和1214cm,如图2所示,这些谱带都是马来酸罗格列酮的特征谱;而这些特征峰在非法添加了微量马来酸罗格列酮的中成药SERS谱中均可见,如图3所示。

  1.2盐酸苯乙双胍的表面增强拉曼光谱

  我们尝试了几个不同配方的中成药,通过实验发现,配方对检测效果的影响不大。实验同时测试了市场上查处的几个非法添加了微量盐酸苯乙双胍的中成药品种(可疑样品5、6),得出的结果跟用传统分析方法的一致。在盐酸苯乙双胍的SERS谱中明显被激发的特征峰是623、1005和1204cm-,如图4所示,这些谱带都是盐酸苯乙双胍的特征谱;而这些特征峰在非法添加了微量盐酸苯乙双胍的中成药SERS谱中均可见,如图5所示。

  1.3马来酸罗格列酮与盐酸苯乙双胍混合溶液的表面增强拉曼光谱

  图谱中明显被激发的特征峰是630、1006和1207cm-,这3个谱带都是马来酸罗格列酮和盐酸苯乙双胍的特征谱,如图6所示。其中,630cm-特征峰为马来酸罗格列酮的特征峰,1006与1207cm特征峰为盐酸苯乙双胍分子的特征谱;而这些特征峰在非法添加了以上2种物质的中成药SERS谱中均可见,如图7所示。

  我们尝试了5个不同配方的中成药,通过实验发现,配方对检测效果的影响不明显。实验同时测试了市场上查处的几个非法添加了以上2种化药成分的中成药品种(可疑样品7、8),得出的结果与用传统分析方法的结果一致。

  我们还进行了较为广泛和深入的研究,开展了对非法添加3种或3种以上微量化学药成分的中成药的快速检测工作,进行了上千次的实验,品种涉及减肥类、降糖类、降压类等3个品种的十几个化药成分的快速筛查检测,可以实现在同一SERS体系中对多种微量化学药成分(复杂混合体系)进行快速识别检测,实验同样不需要经过提取分离,可直接检测。

  1.4苏丹红的表面增强拉曼光谱

  我们还尝试了食品类的非法添加物的快速筛查,例如,在番茄酱中添加微量的苏丹红染料。

  在添加了微量苏丹红染料的番茄酱的SERS谱中可找到苏丹红的特征峰组,493、829、894、998、1168、1276与1379crrr等特征峰均为苏丹红的特征峰,如图8与9所示。实验同样不需要经过任何的分离提取,可以直接检测。

  2结语

  实验初步说明,SERS用于检测复杂混合体系中的微量特定成分有其独特的优势。实验不需要对复杂样品进行任何的前处理及提取分离,可以对其中的微量特定成分进行直接检测,且检测灵敏度高。整个实验过程不需要使用有机试剂,经济、快捷、环保。

  目前,我们正在对纳米材料的稳定性进行考察,如果可行,将推出专门用于检测微量非法添加物的试剂盒,配合便携式拉曼仪实现现场快速检测。

  在非法添加物质的检测方面,我们正在考虑建立类似于红外图谱库的SERS标准物质图谱库,对于未知的非法添加成分,可在不同的条件下测试其SERS谱,然后入库搜索,用以确定未知添加物的成分。鉴于SERS用于非法添加的快速检测具有一定的通用性,下一步考虑将此方法应用于食品、保健品和化妆品的非法添加快速检测。另外,由于SERS的表面距离效应(距离增强材料表面距离越近的基团被增强越明显),结合SERS的表面选择定律,可表征被吸附分子的空间构型,因此,SERS在分子立体结构推断方面的研究也是十分吸引人的。

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