苏丹红_甲醇体系的共振光散射光谱研究及其应用

食品中苏丹红的检测摘要：苏丹红是偶氮苯类人工色素,由于苏丹红具有潜在的致癌性, 中国和欧盟等多数国家都禁止其作为色素添加剂在食品中使用。

然而,仍有不少食品生产企业为了改善食品色泽、降低成本将其作为食用色素。

我国质量监督部门检出了包括几家知名企业生产的众多含有苏丹红的食品, 引起了整个社会的关注。

因此，建立快速可靠的检测方法至关重要。

本文比较了各种检测方法的优缺点及研究进展状况。

关键词:苏丹红;检测方法;研究进展一. 苏丹红的简介“苏丹红”是一种化学染色剂，并非食品添加剂。

它的化学成份中含有一种叫萘的化合物，该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。

苏丹红属于化工染色剂，主要是用于石油、机油和其他的一些工业溶剂中，目的是使其增色，也用于鞋、地板等的增光。

苏丹红不溶于水，微溶于乙醇，易溶于油脂、矿物油、丙酮和苯。

乙醇溶液呈紫红色，在浓硫酸中呈品红色，稀释后成橙色沉淀。

由于用苏丹红染色后的食品颜色非常鲜艳且不易褪色，能引起人们强烈的食欲，一些不法食品企业把苏丹红添加到食品中。

常见的添加苏丹红的食品有辣椒粉、辣椒油、红豆腐，红心禽蛋等。

苏丹红学名苏丹(Sudan)，共分为苏丹红I、苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ四种。

a.苏丹红I ：1-苯基偶氮-2-萘酚，分子结构式为C6H5N=NC10H6OHb.苏丹红II化学名称为1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚c.苏丹红III化学名称为1-[4-(苯基偶氮)苯基]偶氮-2-萘酚d.苏丹红IV化学名称1-2-甲基-4-[(2-甲基苯)偶氮]苯基偶氮-2-萘酚由于苏丹红是一种人工合成的一种工业染料，1995年欧盟(EU)等国家已禁止其作为色素在食品中进行添加。

但由于其染色鲜艳，印度等一些国家在加工辣椒粉的过程中还容许添加苏丹红I。

我国已在《中华人民共和国食品添加剂使用卫生标准》及《中华人民共和国食品卫生法》中明确规定禁止苏丹红作为食品添加剂在食品中使用。

共振光散射技术在药物分析中的应用共振光散射技术（Raman Spectroscopy）是一种非毁损性分析技术，它可以利用光散射信号的波长和强度来识别不同的分子结构，因此在药物分析中得到了广泛的应用。

本文将介绍共振光散射技术的原理、优点和在药物分析中的应用。

共振光散射技术的原理共振光散射技术通过照射样品表面，使激光与其中的分子相互作用，使得分子的振动能量发生变化，产生特征性的散射光子。

这些光子可以被收集并进行谱学分析，从而确定样品的组成和结构。

在共振光散射技术中，使用可见光或紫外光作为激光源，其波长与样品中的分子特定的振动模式相匹配，以增强信号的强度。

通过检测散射光的强度和波长分布，可以识别样品中的化学物质。

与传统的荧光光谱和红外光谱相比，共振光散射技术可能更适合药物分析，因为它允许在常温下进行样品分析，而不需要对样品进行破坏性的处理。

共振光散射技术的优点与传统的荧光光谱和红外光谱相比，共振光散射技术具有以下优点：1.非毁损性：共振光散射技术可以在常温下对样品进行分析，而且不需要样品进行破坏性的处理，因此可以保持样品的完整性。

2.快速：共振光散射技术可以在几秒钟内分析出样品的组成和结构，因此非常适合药物分析中需要快速结果的场合。

3.灵敏度高：共振光散射技术可以检测极小量的化学物质，对需要高灵敏度的药物分析非常有用。

4.选择性强：共振光散射技术可以识别不同的化学物质和组分，并区分它们之间的差异。

共振光散射技术在药物分析中的应用共振光散射技术已经被广泛应用于药物分析中，包括药物的结构分析、纯度检测和质量控制等方面。

1.药物的结构分析共振光散射技术可以通过检测药物的分子振动光谱来确定其结构和组成，从而确定其疏水性、酸碱性和稳定性等物理化学性质。

这对于药物的研发和生产非常重要，可以帮助科学家们更好地理解药物的作用机制和药物与患者之间的相互作用。

2.纯度检测药物的纯度对药物的治疗效果和安全性有着非常重要的影响。

共振光散射光谱法研究药物与生物大分子的相互作用及其应用的开题报告1.研究背景药物与生物大分子的相互作用是药物研发及治疗机制研究的重要领域之一。

传统的研究方法主要包括X射线晶体学、核磁共振、表面等离子共振等技术。

这些方法虽然具有高精度和广泛的应用范围，但存在着一些缺点，例如需要大量的样品、准备复杂、时间耗费等。

另外，这些技术也难以在活细胞或动物内进行研究。

共振光散射光谱法（RS）是一种新型的非损伤性、实时检测生物大分子结构和动力学过程的技术。

该方法可用于测量生物大分子与药物间相互作用，从而研究其治疗机制及药效学问题。

2.研究目的本研究旨在探讨共振光散射光谱法在药物与生物大分子相互作用研究中的应用，并以此为基础，设计和构建一种标准化的共振光散射光谱检测系统，以提高其测量精度、速度和重复性。

3.研究内容与方法（1）研究共振光散射光谱法在药物与生物大分子相互作用研究中的原理和基本方法。

阐述该技术的优势和适用范围，对传统研究方法进行比较分析。

（2）通过对大分子结构的分析和理论推导，确定样品浓度和光路长度等参数设置，制定共振光散射光谱检测方案。

（3）采用常用药物与常见生物大分子进行相互作用实验研究，探讨药物抑制或促进大分子结构变化的原因及机制。

通过对多种类型和不同结构的大分子样品进行共振光散射光谱检测，确定其检测精度、灵敏度和重复性等性能指标。

（4）基于共振光散射光谱检测技术，设计和构建一种标准化的检测系统，建立稳定而可靠的样品处理、检测和分析流程。

通过对不同药物或大分子的测量结果进行比对分析，进一步验证共振光散射光谱检测系统的可重复性和准确性。

4.预期成果所研究的共振光散射光谱检测系统可以可靠地测量药物与大分子间的相互作用，这将有助于进一步研究它们的结构和功能之间的关系，并为新药研发和治疗提供新的思路和方法。

此外，本研究可以为其它类似的生物医学研究提供新的技术支持，以确保更好地理解生物大分子的结构和功能，从而为疾病的诊断和治疗提供有力的科学依据。

共振光散射相关光谱
共振光散射相关光谱是一种结合了共振光散射（RLS）技术和相关光谱分析方法的先进光学技术。

该技术主要用于研究溶液中纳米颗粒、分子聚集体以及其他散射体的动态行为和相互作用。

在共振光散射过程中，当入射光的频率与散射体的电子跃迁频率相匹配时，散射体对光的散射作用会显著增强。

这种增强效应使得共振光散射成为一种高灵敏度的检测技术，特别适用于研究低浓度的纳米颗粒和分子聚集体。

相关光谱分析方法则是通过分析散射光强度随时间变化的自相关函数来获取有关散射体动态行为的信息。

这种方法可以揭示散射体在溶液中的扩散系数、粒径分布以及可能的聚集状态等。

共振光散射相关光谱技术结合了共振光散射的高灵敏度和相关光谱分析方法的高分辨率，使得该技术在研究纳米颗粒和分子聚集体的动态行为、相互作用以及生物大分子的结构和功能等方面具有独特的优势。

例如，该技术可用于实时监测生物大分子与药物分子之间的相互作用，为药物筛选和设计提供有力支持。

此外，共振光散射相关光谱还可用于环境监测、食品安全检测以及材料科学等领域的研究。

第!"卷!第!期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析#$%&!"!'$&!!((@!L +@!S !))"年!月!!!!!!!!!!!!-(./01$2/$(3456-(./014%754%32829.:1;413!!))"!苏丹&在不同溶剂中的紫外"可见光谱研究杨胜科 张金平 徐永花 邓晓铌长安大学环境科学与工程学院!陕西西安!",))L M摘!要!研究了苏丹&在不同溶剂中的紫外+可见吸收光谱!探讨了极性'非极性及混合溶剂对苏丹&的紫外+可见光谱的影响"结果表明!苏丹&的主要吸收峰位于!))"!@)5=!@M )"@R )5=及M *)"L ,)5=区间"在!))"!@)5=的中紫外区!苏丹&在极性溶剂中呈双峰吸收!非极性溶剂中随苏丹&浓度增加吸收峰由双峰变为单峰!混合溶剂中吸收双峰消失!红移至@,)5=处!呈单峰状"苏丹&在环己烷'石油醚'甲醇'乙腈和香蕉水这L 种溶剂中的摩尔吸光系数#%$均在,)M 数量级"关键词!苏丹&%溶剂%紫外+可见吸收光谱%摩尔吸光系数中图分类号 N R L "&@!!文献标识码7!!!文章编号 ,)))+)L *@ !))" )!+)@!L +)M !收稿日期!))L +,!+,! 修订日期 !))R +)@+!S !基金项目 国家自然科学基金项目#M )M "!,@,$资助!作者简介 杨胜科!,*R !年生!长安大学环境科学与工程学院教授!!!.+=48%&32[,,)!,!R F /$=引!言!!偶氮染料是合成染料中品种数量最多的一类!它具有相当广泛的应用(,)"作为亲脂性偶氮染料!苏丹系列#*!+!&!,$染色剂中都含有-偶氮苯."尽管含有偶氮苯的染料大部分无毒!但当-偶氮苯.降解产生-苯胺.!就成为一种中等毒性的致癌物!所以不允许用作食品添加剂"然而某些不法商人将其用于辣椒产品中!以增加其颜色红泽"欧盟在从印度进口的辣椒产品及相关制品中已经检测到苏丹红*%!))L 年!月!,日英国食品标准管理局宣布回收非法致癌工业原料苏丹*污染的M ,*种食品%!))L 年上半年!我国媒体多次报道食品被苏丹红污染的事件"加强对食品中苏丹红染料监测迫在眉睫!目前对苏丹红的测定多采用色谱+质谱法(!!@)!国家标准委于!))L 年@月!*日虽已批准发布了食品中苏丹红染料的高效液相色谱检测方法!但该方法难以推广普及"基于紫外+可见光谱技术已广泛用于化学反应动力学及染料结构的表征(M +")!本文应用紫外+可见吸收光谱研究了苏丹&在不同溶剂中的光谱特征!确定了苏丹&在特定吸收波长的摩尔吸光系数",!实验部分#$#!主要仪器K #+!M L )紫外+可见光光度计#日本!岛津仪器制作所$"#$(!主要试剂苏丹&#]R >L 'j']R >M 'j'],)>R #N >$$!环己烷'甲醇'石油醚'乙腈均为分析纯!香蕉水为工业溶剂"#$<!实验方法准确称取一定量苏丹&!分别用石油醚'环己烷'甲醇'乙腈'香蕉水溶解!配制成不同介质)&)M ",b ,)V M =$%,U V ,的苏丹&溶液"在一系列具塞比色管内!按不同溶剂种类!分取不同浓度的苏丹&溶液!以对应溶剂为参比!,)==比色皿!在,*)"S ))5=波长范围内扫描吸收光谱!并读取一定波长的吸光度"!!结果与讨论!!苏丹&在不同溶剂中的紫外+可见光谱见图,"图L "最大吸收光谱波长值#$=4T $主要与分子中共轭双键的长度有关!$=4T 随共轭双键数目的增多而增大(S )"在苏丹&结构中!通过偶氮键而形成大的共轭体系的吸收在可见区!萘环与苯环结构在紫外区(*)"由实验所得谱图!在可见区L ))5=处均有特征峰%显然在紫外区的!个特征峰分别是!!S5=对应的苯环结构和@L )5=对应的萘环结构"随浓度增大!吸收峰逐步升高"($#!苏丹 在非极性溶剂中的光谱的行为选取环己烷'石油醚两种非极性溶剂进行紫外+可见吸收光谱研究"在环己烷溶剂所得谱图#见图,$中!苏丹&浓度小于)&*b ,)V M =$%,U V ,时!在紫外区出现了!)!!!!S5=和@L )5=三个吸收峰!可见区出现了L ),5=吸收峰%当苏丹&浓度高于)&*b ,)V M =$%,U V ,时!在!)!5=处吸收峰消失!!!S5=峰蓝移至!!R5="这可能是由于在环己烷中当苏丹&浓度较低时!酚羟基产生5+4)(,))跃迁而在!)!5=形成吸收峰%苏丹&浓度增高时!以酚阴离子形式存在!羟基所产生5+4)跃迁消失!其对应吸收峰也消失了!苯环所形成的M +带波长向蓝移动!5=")*+$#!H ?4=96;*=346.A ;95=>G E 753 *3A BA 2=-.853.8-;645&+#,)V M =$%,U V ,$*)&)&,%,&)&!%!&)&@%@&)&M %M &)&L %L &)&R %R &)&"%"&)&S %S &)&*%*&,&)!!图!为苏丹&在石油醚溶剂中谱图!分别在!!S !@M *!M **5=处出现@个吸收峰"在石油醚中苏丹&以酚阴离子的形式存在!没有羟基所产生5+4)跃迁!所以在!!S 5=形成单峰")*+$(!H ?4=96;*=346.A ;95=>G E 753 *32*+9=*38-;645&+#,)V M =$%,U V ,$*)&)&,%,&)&!%!&)&@%@&)&M %M &)&L %L &)&R %R &)&"%"&)&S %S &)&*%*&,&)($(!苏丹 在极性溶剂中的光谱的行为有较大极性的甲醇和乙腈溶剂所得的谱图如图@和图M 所示"甲醇溶剂中苏丹&吸收峰分别在!)@!!!S !@M *!L )L 5=处!乙腈溶剂中苏丹&吸收峰分别在!))!!!"!@M S !L )!5=处!两溶剂中谱图非常相似!每个特征吸收峰系统相差!"@5="这可能是由于苏丹&在甲醇和乙腈等极性溶剂中!以醌腙异构体存在!羟基及氨基都可产生5+4)跃迁(,))在!))"!!S5=处形成双峰"因为萘系邻羟基偶氮染料中存在偶氮异构体和醌腙异构体之间的互变现象!在极性溶剂中平衡向有利于腙式异构体方向移动"腙式异构体是典型的给电子*受电子发色体!其中给电子基是氨基!受电子基是羰基(,,)"不同极性的溶剂中化合物的紫外光谱的吸收峰的位置'强度'形状常常发生变化是普遍现象!这些变化是由溶质+溶剂分子之间的相互作用的结果(,!)"由实验所得数据表明!溶剂极性不同对苏丹&在紫外区的吸收峰位置基本没有影响!对其在可见区吸收峰位置有很小影响!仅为,"@5=")*+$<!H ?4=96;*=346.A ;95=>G E 753 *3:.;-53=28-;645&+#,)V M =$%,U V ,$*)&)&)M %,&)&)S %!&)&,!%@&)&,R %M &)&!)%L &)&!M %R &)&!S %"&)&@!%S &)&@R %*&)&M))*+$F !H ?4=96;*=346.A ;95=>G E 753 *35A .;=3*;9*2.8-;645&+#,)V M =$%,U V ,$*)&)&,%,&)&!%!&)&@%@&)&M %M &)&L %L &)&R %R &)&"%"&)&S %S &)&*%*&,&)($<!苏丹 在混合溶剂中的光谱的行为在混合溶剂香蕉水中的谱图#图L $中!除在@L !!L ,)5=处吸收峰仍然保留外!在@,)5=处形成一新的吸收峰"在!))"!@)5=区间没有吸收!这可能是因为香蕉水为混合溶剂!其中的多种小分子与苏丹&相互碰撞而影响了苯环对紫外光的吸收!使其,+,)跃迁能#$"$减小!吸收峰明显红移#约S )5=$!且吸收强度明显减弱")*+$O !H ?4=96;*=346.A ;95=>G E 753 *3A =:6=4*;*3+4=2@.3;8-;645&+#,)V M =$%,U V ,$*)&)&,%,&)&!%!&)&@%@&)&M %M &)&L %L &)&R %R &)&"%"&)&S %S &)&*%*&,&)($F !苏丹 在不同溶剂中的摩尔吸光系数 % 比较由实验所测得的吸光度!根据U 4=:.10+H ..1定律&9g %P 8!计算摩尔吸光系数列于表,"R!@光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!"卷,5?2.#!%=2595?4=96;*@*;*.4=>G E 753 ;-.>*@.4=2@.3;4溶剂$=4T%$=4T%$=4T%$=4T%环己烷!)!M &L L b ,)M!!S M &M R b ,)M@L ),&S @b ,)ML ))@&,)b ,)M石油醚!!S M &!R b ,)M @M *,&*M b ,)M M **@&)R b ,)M 甲醇!)@M &@!b ,)M!!S M &R S b ,)M @M *,&"L b ,)M L )L @&M S b ,)M 乙腈!))M &R )b ,)M !!"M &,*b ,)M @M S ,&L L b ,)M L )!!&S R b ,)M 香蕉水@,),&@L b ,)M @L !,&M "b ,)M L ,)!&S !b ,)M !!由表,可以看出苏丹&在这L 种溶剂中的摩尔吸光系数在,&@L "M &R S b ,)M U ,=$%V ,,/=V ,之间!摩尔吸光系数依次为%香蕉水&%乙腈&%石油醚&%环己烷&%甲醇"同一波长下比较!非极性溶剂中%环己烷'%石油醚!极性溶剂中%甲醇'%乙腈!并且以甲醇溶剂中灵敏度最高!%达到M &R S b ,)M U ,=$%V ,,/=V ,!依此可直接进行水样中苏丹&的分析"@!结!论!!#,$溶剂极性对苏丹&在紫外区吸收峰影响较大!对可见区吸收峰位置影响较小"#!$混合溶剂香蕉水对苏丹&在紫外区吸收峰形状有较大影响!在小于@))5=范围内没有吸收"#@$苏丹&在环己烷'石油醚'甲醇'乙腈及香蕉水溶剂中的摩尔吸光系数都在,)M 数量级!检出灵敏度高"参考文献(,)!d >7N >;8!U K Z .5+/$5J !-N 'W >48+G .5J #赵!慧!陆文聪!宋海峰$F ^$;154%$G ]E .=82013#化学学报$!!))M !R !#"$&R M *F (!)!>K 7'WO 84$+%45!ZK >;8+c 85!>K 7'W945J !.04%#黄晓兰!吴惠勤!黄!芳!等$F ^$;154%$G _5201;=.504%754%3282#分析测试学报$!!))L !!M #M $&,F(@)!AKU 85J +E 45!A 7'WA ;5+3;5!A 7'-E 8+(85J !.04%#喻凌寒!杨运云!闫世平!等$F ^$;154%$G _5201;=.504%754%3282#分析测试学报$!!))L !!M #M $&!S F (M )!><>$5J +2E 45!W 7NA 8+/8!->_e 8+X E .5#何宏山!高忆慈!史启祯$F -(./01$2/$(3456-(./014%754%3282#光谱学与光谱分析$!!))@!!@#,$&*F (L )!I<'WD 4$!U _O 84$+?.8!d N K^85J #孟!涛!李晓苇!邹!竞$F -(./01$2/$(3456-(./014%754%3282#光谱学与光谱分析$!!))@!!@#,$&,R )F(R )!C N 'WO 84$+%8!d >N K^8+08!Z 7'W^85J #董晓丽!周集体!王!竞$F -(./01$2/$(3456-(./014%754%3282#光谱学与光谱分析$!!))@!!@#!$&@M )F (")!Z <_A $5J +`;!U _K];8+J .!I NU 8+(85J #魏永巨!刘翠格!默丽萍$F -(./01$2/$(3456-(./014%754%3282#光谱学与光谱分析$!!))L !!L #,$&S R F (S )!Z 7'W >48+:85#王海滨$F ^$;154%$GZ ;E 45P $%30./E 58/K 58B .12803#武汉工业学院学报$!!))M !!@#M $&,)F (*)!ZK9.5J !>K 7>.+%85!C <'W'45+2E .5J #吴!峰!华河林!邓南圣$F <5B 81$5=.504%]E .=82013#环境化学$!!)))!,*#M $&@M S F (,))!d>7'Wd E .5J +T 85J #张正行$F N 1J 458/-(./014%754%3282#有机光谱分析$F H .8`85J &P .$(%.>3J 8.5.P 1.22#北京&人民卫生出版社$!,**L F S F(,,)!d >7'>4$+c 845J !D _7'>.#詹豪强!田!禾$F ]$%$1450_56;2013#染料工业$!,**"!@M #!$&"F (,!)!-K '^85J !Z 7'W >$5J +E 48!>7'A 85J!.04%#孙!晶!王洪海!韩!莹!等$F ]E .=8/4%Q .2.41/E #化学研究$!!)),!,!#@$&*F d 2;95@*=2.;"]*4*?2.H ?4=96;*=3G 6.A ;95209=6.9;*.4=>G E 753 *3'*>>.9.3;G =2@.3;4A 7'W-E .5J +[.!d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第!期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析(.4[26824((.41!:;0$5.4:2$1(08$5(.4[4((.41240@,)5=F I $%414:2$1(08B 808.2$G -;645&850E .G 8B .2$%B .502?.1.6.0.1+=85.6!?E $2.$16.1$G=4J 580;6.?42,)M F J .BD =974!-;645&%-$%B .50%K %014B 8$%.0+B 828:%.4:2$1(08$52(./014%I $%414:2$1(08B 803#Q ./.8B .6C ./F ,!!!))L %4//.(0.6I 41F !S !!))R $!!)中国学术期刊文摘*中文版和英文版(Y Y Z 年征订启事!!5中国学术期刊文摘6分中文版#简称]-7]$和英文版#简称]-7<$两种!各自收录了我国高水平学术期刊中基础科学'医学'农业科学和工程技术领域约M )个学科的论文文摘!全景展现我国的科研成果与进展"作为综合性科技类检索刊物!5中国学术期刊文摘6致力于将我国科学技术各领域的原创性学术成果全面'快速地向科技工作者交流'传播!其中]-7<是我国第一份综合性英文版科技类学术检索刊物"5中国学术期刊文摘6由中国科学技术协会主管!科技导报社主办并负责编辑'出版'发行!对科研单位'高等院校'图书馆以及广大科技工作者检索和了解我国的科技研究成果'学术研究动向具有重要的参考价值"5中国学术期刊文摘#中文版$6刊号为]',,+@L ),+'!_--',))L +S *!@!!))"年为半月刊!大,R 开!国内定价@S &))元+册!全年定价*,!元!邮发代号&S !+")""5中国学术期刊文摘#英文版$6刊号为]',,+L M ,,+'!_--',R "@+M )S M !!))"年改为月刊!大,R 开!国内定价,L &))元+册!全年定价,S )元!邮发代号&S )+M S ""欢迎广大科技工作者'科研单位'高等院校'图书馆订阅"通讯地址&北京市海淀区学院南路S R 号科技导报社#邮编,)))S ,$联系电话&),)+R !,)@,!!!!!!!!!联系人&姚玉琴征订信箱&?X :`:!/420&$1J &/5单位主页&E 00(&++???&/24/&$1J &/5户名&科技导报社账号&)!)))),M )*)S *),"!",开户银行&工商银行百万庄支行S!@光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!"卷。

食品中苏丹红Ⅰ和辣椒红的表面增强拉曼散射(SERS)光谱与激发-发射矩阵荧光光谱鉴别刘春宇;王绍岩;徐抒平;徐蔚青【摘要】利用表面增强拉曼散射(SERS)光谱及激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱对食品中非法添加剂苏丹红Ⅰ和合法食品添加剂辣椒红进行了定性分析和检测.SERS光谱结果表明,苏丹红Ⅰ在低波数区域分子的扭转振动信号增强比较明显；而辣椒红在1521和1158 cm-1处拉曼信号增强效果比较明显；EEM荧光光谱结果表明,苏丹红Ⅰ的乙醇溶液在P1(λex=285 nm,λem=345 nm)和P2(λex=335nm,λem=548 nm)处有2个明显的荧光特征峰；而辣椒红的乙醇溶液有3个特征荧光峰,分别为P1(λex=545 nm,λem=580 nm),P2(λex=560 nm,λem =665 nm)和P3(λex=608 nm,λem=672 nm).【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2013(034)011【总页数】6页(P2505-2510)【关键词】苏丹红Ⅰ;表面增强拉曼散射;激发-发射矩阵;辣椒红;荧光光谱;拉曼光谱;食品分析【作者】刘春宇;王绍岩;徐抒平;徐蔚青【作者单位】吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室,长春130012;长春理工大学理学院,长春130022;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室,长春130012;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室,长春130012;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室,长春130012【正文语种】中文【中图分类】O657.3;O641苏丹红系列染料是具有亲脂性偶氮结构的化工染色剂，被广泛用于如溶剂、油、蜡、汽油的增色以及鞋、地板等增光剂方面［1 ～3］. 毒理学研究发现，苏丹红具有致癌性［4，5］. 1995 年欧盟等国家已禁止其作为色素在食品中添加［6］，我国也将其列为非法食品添加剂. 辣椒红是以红辣椒果实为原料萃取而制得的深红色油状液体色素，它实际是一组化合物组成的混合物，其主要成分为辣椒红素(Capsanthin，质量分数约50%)、玉米黄质(Zeaxanthin，质量分数约14%)、β-胡萝卜素(β-Carotene，质量分数约13.9%)等. 目前，国家GB/T 19681-2005 中规定食品中苏丹红染料的检测方法为高效液相色谱法［7，8］. 此外，也常用气相色谱-质谱联用法和反相高效液相色谱法等对苏丹红进行检测［9 ～13］，但其设备造价较为昂贵. 近年来，有研究组利用同步荧光法对苏丹红系列染料进行检测分析［14］. 为了满足对低浓度样品的快速、准确、简便，并达到定性或定量检测的目的，发展其它的检测方法对常规检测法进行必要的辅助测量非常必要.表面增强拉曼散射(SERS)光谱是一种基于分析物在金属纳米材料表面吸附，进而增强其拉曼信号的光谱检测手段［15，16］. SERS 作为一种超灵敏的检测工具，在对化学和生物分子的检测方面具有潜在的应用价值［17］. 目前，已有对苏丹红系列染料进行SERS 光谱分析的报道［18 ～22］，但其作为非法食品添加剂鉴定的研究较少. 激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱是描述荧光强度随激发波长和发射波长变化的关系图谱，即三维荧光光谱. EEM 荧光光谱法具有快速、高灵敏性、良好的选择性及对样品无损坏性的优点，其光谱不同区域对应不同官能团的特征峰［23］，它在水中溶解有机污染物的检测［24 ～26］、大气环境分析［27］、古代丝织品有机染料分析检测［28］、生物医学及药品分析检测［29 ～31］等领域都有应用.该技术对复杂样品中不同组分的鉴定分析具有明显的优势. 本文利用SERS 光谱和EEM 荧光光谱对苏丹红Ⅰ(Sudan Ⅰ)进行检测分析，并与辣椒红的有机溶剂萃取液进行对比. 对苏丹红Ⅰ和辣椒红的拉曼特征峰和三维荧光峰进行了归属，为苏丹红Ⅰ在复杂样品体系中的鉴别提供了依据，指出利用SERS 光谱和EEM 荧光光谱进行非法食品添加剂鉴别的可行性.1 实验部分1.1 试剂与仪器苏丹红Ⅰ和无水乙醇(北京化工厂)，杞参牌四川红辣椒(吉林省杞参食品有限公司);麻辣火锅调料(内蒙古红太阳食品有限公司). 实验用水均为二次去离子水.紫外-可见吸收光谱仪(Ocean 公司)，USB4000 型CCD 探测器，溴钨灯光源;RF-5301PC 型荧光光谱仪(日本Shimadzu 公司)，氙灯光源，出射、入射狭缝均为10 nm，快速扫描;便携式拉曼光谱仪(必达泰克公司)，激发波长为785 nm.1.2 实验过程取0.5 g 红辣椒置于10.0 mL 乙醇溶液中，于40 ℃超声20 min，萃取液呈深红色，过滤，干燥后得油状辣椒红12.2 mg. 经典银溶胶参照Lee 等［32］的方法配制. 银膜的制备采用真空蒸镀法，厚度为50 nm.拉曼及SERS 光谱检测样品的制备:分别将苏丹红Ⅰ固体粉末和苏丹红Ⅰ的乙醇溶液与Ag 溶胶混合苏丹红Ⅰ浓度为0.1 mg/mL，辣椒红浓度为0.61 mg/mL，并滴于玻璃片上，进行检测分析，取火锅调料的上层红色油状液体滴于Ag 膜上直接检测.EEM 荧光光谱检测样品的制备:配制不同浓度苏丹红Ⅰ的乙醇溶液、浓度为0.24mg/mL 辣椒红的乙醇溶液及苏丹红Ⅰ(25.0 ×10－3 mg/mL)与辣椒红(0.24mg/mL)的混合溶液，用于荧光光谱检测.2 结果与讨论2.1 紫外-可见吸收光谱苏丹红Ⅰ和辣椒红的乙醇溶液的吸收光谱如图1 所示. 可见，2 种样品在320 ～550 nm 范围内对可见光都有较强的吸收. 苏丹红Ⅰ的乙醇溶液在474 nm 处有主吸收峰，在415 和500 nm 处有较宽的肩峰，为偶氮共轭体系π→π* 和n→π*跃迁产生的吸收峰;334 nm 为萘环n→σ* 跃迁在近紫外区产生的吸收峰. 而辣椒红的乙醇溶液在451 和474 nm 处分别有2 个比较明显的主吸收峰，谱峰强度相近，主要由辣椒红中含量最高的辣椒红素的共轭键π→π* 跃迁产生，在331 nm 处有次级吸收峰.由于这2 种样品的吸收谱带宽度较为接近，主吸收峰位置差异不明显，对于混合样品则很难区分出合法食品添加剂中是否含有非法成分. 因此，单独采用紫外-可见吸收光谱法检测辣椒红中是否含有苏丹红系列染料，其结果并不可靠. 因此必须与其它光谱技术相结合进行样品的检测.Fig.1 Absorption spectra of Sudan Ⅰ(a)and paprika red(b)in ethanol solution(normalized)Inset shows the chemical structure of SudanⅠ.2.2 拉曼光谱和SERS 光谱2.2.1 苏丹红Ⅰ的拉曼及SERS 光谱为得到样品更全面的拉曼光谱信息，对比了苏丹红Ⅰ的拉曼光谱与SERS 光谱. 所用基底为经典Ag 溶胶(其主吸收峰位于420 nm，银纳米粒子平均粒径为60 nm).图2 谱线a 为苏丹红Ⅰ与银溶胶混合后的SERS 光谱(苏丹红Ⅰ浓度为24.8μg/mL);谱线b 为苏丹红Ⅰ粉末的拉曼光谱;谱线c 为苏丹红Ⅰ乙醇溶液拉曼光谱(苏丹红Ⅰ浓度为248.28 μg/mL). 所有液体样品均滴在玻璃片上，于室温下进行检测. 从图2 中可清晰观察到，苏丹红Ⅰ粉末归属于分子扭转运动的拉曼峰并不明显，即低波数区域信号较弱. 而在785 nm 波长激发下，Ag 溶胶对苏丹红Ⅰ的SERS 光谱的增强效果较好，分子振动信息也更加丰富了. 在低波数段437，486 和585 cm－1处谱峰信号明显增强，它们分别对应C—C 键面外弯曲振动、C—H 键面外弯曲振动和苯环扭转变形振动;并出现了几个新特征峰，755 cm－1对应于苯环的扭转振动、—OH 基平面内的弯曲振动、C—O 的伸缩振动，而832 cm －1为C—N 键的伸缩振动. 指纹区中1056，1370 和1611 cm－1处较强的拉曼峰分别对应于苯环的呼吸振动、C—C 键的伸缩振动及N N 的伸缩振动［18］. 这些特征拉曼频移都为苏丹红Ⅰ在复杂样品中的SERS 光谱检测提供了依据.Fig.2 SERS spectrum of Sudan Ⅰand silver nanoparticles(a)，Raman spectra of Sudan Ⅰpowder(b)and Sudan Ⅰin ethanol solution(c)λex = 785 nm，laser power:22 mW，integration time:20 s.Fig.3 SERS spectra of Sudan Ⅰwith different concentrations in ethanol solutionλex = 785 nm，laser power:22.0 mW，integration time:60 s，repeat scanning times:2. Concentration of Sudan Ⅰ/(ng·mL －1):a. 0.25，b.2.48，c. 24.82，d. 248.28.图3 为不同浓度的苏丹红Ⅰ乙醇溶液的SERS 光谱. 可见，随着苏丹红Ⅰ浓度的下降，其SERS 信号也在不断降低. 当其浓度为2.48 ng/mL 时，位于755，1056，1370 和1611 cm－1处的振动峰还很清晰，且信噪比大于3. 由此可认为该方法对苏丹红Ⅰ的最低检测浓度为2.48 ng/mL.2.2.2 辣椒红、苏丹红Ⅰ和辣椒红混合样品的SERS 光谱在785 nm 激光激发下，萃取的辣椒红与市售火锅调料的SERS 谱如图4 所示，可见二者拉曼特征频移峰位基本一致，均为辣椒红中的主要成分辣椒红素的特征拉曼频移，与文献［33］中理论模拟拉曼峰位有较好的对应性. 1518 和1153 cm－1处较强的SERS 峰分别归属于辣椒红素C C 和C—C 伸缩振动;1651 和1437 cm－1 处的次强SERS峰分别归属于C O 的伸缩振动和—CH3 的变形振动;而1299，1258 和1191 cm －1 处较弱的SERS 峰分别为 C—H 的弯曲振动、O—H 的弯曲振动和C—C 的伸缩振动所致;1004 cm－1 处的SERS 峰则为—CH3 键的弯曲变形振动所致;956cm－1处的拉曼特征频移非常微弱，应归属于 C—H键的面外弯曲变形振动. 其余杂散弱峰可能为辣椒红中其它成分的特征峰，因其强度极弱，对主成分的SERS光谱检测几乎不存在干扰.图5 为不同浓度苏丹红Ⅰ和辣椒红的乙醇溶液与Ag 溶胶混合后的SERS 光谱. 从混合物的SERS光谱中清晰可辨辣椒红的拉曼特征峰(1004，1158 和1518 cm－1);指纹区的特征谱(1063，1229，1378，1617 cm－1)归属于苏丹红Ⅰ分子中化学键的伸缩振动，但其峰位与苏丹红Ⅰ的SERS 光谱相比有轻微红移，可能是由于混合溶液中其它分子振动干扰了苏丹红Ⅰ分子伸缩振动所致. 随着混合溶液中苏丹红Ⅰ浓度的降低，其拉曼特征峰强度也随之下降，当苏丹红Ⅰ浓度为4.1 ng/mL 时，其特征拉曼峰仍可清晰分辨，且信噪比大于3;但当苏丹红Ⅰ浓度为0.8ng/mL 时，受混合溶液中辣椒红SERS信号干扰比较明显，只有1378 cm－1处的特征峰仍可分辨. 由于辣椒红浓度不变，因此其谱峰强度没有变化. 可以认为在混合溶液中SERS 光谱能检测到苏丹红Ⅰ的最低浓度约为4.1 ng/mL.Fig.4 SERS spectra of paprika red(0.61 mg/mL)(a)and hotpotseasoning(b)λex =785 nm，laser power:22.0 mW，integration time:10 s.由以上拉曼光谱及SERS 光谱检测可观察到，在785 nm 激光的激发下，非法食品添加剂苏丹红Ⅰ的SERS 光谱比较清晰，对分子键弯曲、扭转振动信号增强较大，对1611，1370，1056 和437 cm－1处的特征拉曼频移有明显增强，这些特征有利于在复杂的混合样品中检测苏丹红Ⅰ. 而合法食品添加剂辣椒红的SERS 光谱中可观察到比较明显的类胡萝卜素特征频移(1518，1158 和1004 cm－1)，在二者混合物的SERS 光谱中，可检测到4.1 ng/mL 苏丹红Ⅰ的特征拉曼频移.Fig.5 SERS spectra of SudanⅠand paprika red of different concentrationsConcentration of SudanⅠ/(ng·mL －1):a. 81.1;b. 40.5;c. 4.1;d.0.8. Concentration of paprika red is 0.62 mg/mL in silver sol. Arrows mark the Raman peaks of paprika red. λex =785 nm，laser power:22.0 mW，integration time:50 s，repeat scanning times:2.2.3 EEM 荧光光谱图6 为不同浓度苏丹红Ⅰ的乙醇溶液的EEM荧光光谱. 图7 为0.24 mg/mL 辣椒红的乙醇溶液及其与25.0 μg/mL 苏丹红Ⅰ的乙醇混合液的EEM荧光光谱. Fig.6 EEM fluorescence spectra of Sudan Ⅰwith different concentrations in ethanol solutionConcentration of Sudan Ⅰ/(μg·mL －1):(A)100.0;(B)50.0;(C)10.0;(D)5.0，(E)2.5;(F)1.0.Fig.7 EEM fluorescence spectra of paprika red in ethanol solution(A)and the mixture of Sudan Ⅰand paprika red in e thanol solution(B)从图6(A)中可以看出，当浓度较高时，苏丹红Ⅰ的乙醇溶液在近紫外光的激发下能观察到弱的荧光峰，在P1(λex =285 nm，λem =345 nm)和P2(λex =335 nm，λem =548 nm)处有2 个明显的荧光特征峰，P2 峰强度大约是P1 峰的2 倍. 由于有一级散射和二级散射的干扰，(λex =285 nm，λem =550 nm)和(λex = 335 nm，λem =348 nm)处的荧光特征峰部分被覆盖，很难观察到. 由于普通稳态荧光光谱只能显示一个特征荧光峰，苏丹红Ⅰ又是弱荧光物质，因此在复杂样品的分析中，这个弱峰会受到其它物质的荧光干扰. 而EEM 光谱可在三维尺度内观察到被测样品更多的荧光信息，更有利于用荧光光谱法确定复杂混合样品中是否含有苏丹红Ⅰ.随着溶液中苏丹红Ⅰ浓度的下降，EEM 荧光光谱也逐渐发生了变化，样品的特征峰强度减弱，而有机溶剂乙醇的干扰峰增多，当苏丹红Ⅰ浓度为10.0 μg/mL 时，P2 峰消失，P1 峰减弱，当苏丹红Ⅰ浓度降至2.5 μg/mL 时，P1 峰不可见，因此EEM 荧光光谱对苏丹红Ⅰ的检测浓度约为5.0 μg/mL.从图7(A)0.24 mg/mL 辣椒红的乙醇溶液的EEM 荧光光谱可观察到3 个特征荧光峰:P1(λex =545 nm，λem =580 nm)，P2(λex =560 nm，λem =665 nm)和P3(λex =608 nm，λem =672 nm)，其中P3 位置的荧光峰强度最大. 当激发光从560 nm 变化到610 nm 时，P3 发射峰较P2 发射峰的位置有轻微红移(约7 nm). 通常当激发波长变化时，单一物质的发射峰并不发生变化，出现这种情况可能是由于被测样品均为类胡萝卜素混合物，虽然其结构比较接近，但在不同激发光的激发下，各自的荧光峰位置仍有轻微的差异. 图7(B)为0.24 mg/mL 辣椒红和25.0 μg/mL 苏丹红Ⅰ的乙醇混合液的EEM 荧光光谱. 从图中可清晰分辨出苏丹红Ⅰ与辣椒红各自的荧光特征峰.3 结论利用SERS 光谱及EEM 荧光光谱对非法食品添加剂苏丹红Ⅰ进行检测，在波长为785 nm 激光的激发下，可观察到苏丹红Ⅰ与辣椒红较明显的SERS 增强信号，其中苏丹红Ⅰ的SERS 检测极限约为2.48 ng/mL;在二者混合溶液的SERS 光谱中，当苏丹红Ⅰ浓度低于4.1 ng/mL 时，其SERS 光谱强度低于辣椒红的光谱强度. 利用二者在EEM 荧光光谱中特征峰位置的差异可清晰分辨出非法食品添加剂苏丹红Ⅰ成分，其苏丹红Ⅰ的乙醇溶液的EEM 荧光光谱的检测限为5.0 μg/mL. 表明SERS 光谱和EEM 荧光光谱作为一种灵敏、高效、便捷的检测技术，在检测食品添加剂的非法成分中具有潜在的应用价值.参考文献【相关文献】［1］ Refat A.，Ibrahim Z. S.，Moustafa G. G. J.，Biochem. Mol. Toxicol.，2008，22(2)，77—84［2］ Qiao J.，Yan H.，Wang H.，Wu Y.，Pan P.，Geng Y.，Chromatographia，2011，73(3/4)，227—233［3］ Yan H. Y.，Wang H.，Qian J. D.，Yang G. L.，J. Chromatogr. A，2011，1218(16)，2182—2188［4］ Sun S.，Wang Y.，Yu W.，Zhao T.，J. Sep. Sci.，2011，34(14)，1730—1737［5］ Li L.，Gao H. W.，Ren J. R.，Chen L.，Li Y. C.，Zhao J. F.，Zhao H. P.，Yuan Y.，BMC Struct. Biol.，2007，7(5)，16—17［6］ European Commission. Health and Consumer Protection Directorate General，Committee Ⅳ—Food Safety in Production and Currency，PartⅢ—Physical and Chemical Substances Surveillance，New Method Declaration，1999［7］ Xu Z.，Wang S.，Fang G.，Chromatographia，2010，71(5/6)，397—403［8］ General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China，Standardization Administration of China. The Method forthe Determination of Sudan Dyes in Foods High Performance Liquid Chromatography，GB/T19681-2005，2005-03-29［9］ Calbiani F.，Careri M.，Elviri L.，Mangia A.，Pistara L.，Zagnoni I.，J. Chromatogr. A，2004，1042(1/2)，123—130［10］ Rebane R.，Leito I.，Yurchenko S.，Herodes K.，J. Chromatogr.，A，2010，1217(17)，2747—2757［11］ Cornet V.，Govaert Y.，Moens G.，van Loco J.，Degroodt J. M.，J. Agric. Food Chem.，2006，54(3)，639—644［12］ Di Anibal C. V.，Marsal L. F.，Callao M. P.，Ruisánchez I.，Spectrochim. Acta A，2012，87(2)，135—141［13］ Zhou C.，Yuan P.，Chen B.，Yao S. Z.，Chem. J. Chinese Universities，2011，32(8)，1733—1736(周聪，袁平，陈波，姚守拙. 高等学校化学学报，2011，32(8)，1733—1736) ［14］ Cai Q. H.，Zou Z. X.，Li Y. Q.，Chem. J. Chinese Universities，2007，28(9)，1663—1665(蔡其洪，邹哲祥，李耀群. 高等学校化学学报，2007，28(9)，1663—1665)［15］ Fleischmann M.，Hendra P. J.，MeQuillan A.，J. Chem. Phys. Lett.，1974，26(2)，163—166［16］ Jeanmaire D. L.，van Duyne R. P.，J. Electroanal. Chem.，1977，84(1)，1—20 ［17］ Zhang L. S.，Zhang P. X.，Fang Y.，Anal. Chim. Acta，2007，591(2)，214—218 ［18］ Yan H. Y.，Gao M. M.，Qiao J. D.，J. Agric. Food Chem.，2012，60(27)，6907—6912［19］ Wang S.，Xu Z. X.，Fang G. Z.，Duan Z. J.，Zhang Y.，Chen S.，J. Agric. Food Chem.，2007，55(10)，3869—3876［20］ Fukuji T. S.，Castro-Puyana M.，Tavares M. F. M.，Cifuentes A.，J. Agric. Food Chem.，2011，59(22)，11903—11909［21］ Hu H. B.，Wang Z. H.，Wang S. F.，Zhang F. W.，Zhao S. P.，Zhu S. Y.，J. Alloy Compd.，2011，509(5)，2016—2020［22］ Zhang M. L.，Fan X.，Zhou H. W.，Shao M. W.，Zapien J. A.，Wong N. B.，Lee S. T. A.，J. Phys. Chem. C，2010，114(5)，1969—1975［23］ Dominguez L.，Rodriguez M.，Prats D.，Desalination，2010，261(1/2)，19—26 ［24］ Ni B. J.，Fang F.，Xie W. M.，Sun M.，Sheng G. P.，Li W. H.，Yu H. Q.，Water Res.，2009，43(5)，1350—1358［25］ Peiris R. H.，Hallé C.，Budman H.，Moresoli C.，Peldszus S.，Huck P. M.，Legge R. L.，Water Res.，2010，44(1)，185—194［26］ Yu G. H.，He P. J.，Shao L. M.，Water Res.，2010，44(3)，797—806［27］ Liu L.，Song C. Y.，Yan Z. G.，Li F. S.，Chemosphere，2009，77(1)，15—21 ［28］ Nakamure T.，Tanaka Y.，Ogata A.，Naruse M.，Anal. Chem.，2009，81(14)，5691—5698［29］ Ding F.，Zhao G. Y.，Huang J. L.，Sun Y.，Zhang L.，Eur. J. Med. Chem.，2009，44(10)，4083—4089［30］ Zhang X. H.，Wu H. L.，Wang J. Y.，Yu R. Q.，Chem. J. Chinese Universities，2011，32(8)，1720—1726(张晓华，吴海龙，王建瑶，俞汝勤. 高等学校化学学报，2011，32(8)，1720—1726)［31］ Han Q. J.，Wu H. L.，Nie J. F.，Xia A. L.，Zhu S. H.，Zhang Y.，Yu R. Q.，Chem. J. Chinese Universities，2007，28(5)，827—830(韩清娟，吴海龙，聂瑾芳，夏阿林，朱绍华，张艳，俞汝勤. 高等学校化学学报，2007，28(5)，827—830)［32］ Lee P. C.，Meisel D. J.，Phys. Chem.，1982，86(17)，3391—3395［33］ Requena A.，Cerón-Carrasco J. P.，Bastida A.，Zúiga J.，Miguel B.，J. Phys. Chem. A，2008，112(21)，4815—4825。

等离子共振光散射技术在食品安全检测中的应用摘要：共振光散射(RLS)技术因其灵敏度好、实验仪器简单、检测方便等优点而倍受化学研究者青睐，因而得到飞速的发展，目前，共振光散射技术已成为分析化学领域中强有力的分析技术，本文将RLS进一步深化，用等离子共振光散射(PRLS)技术对环境重金属离子Ag+、食品中致癌物质苏丹红进行定性和定量表征，从实验中获取有用的信息，为RLS技术在临床诊断、环境监测、食品卫生监测等领域的应用提供理论和实验依据。

关键词：苏丹红安全检测共振光散射0 引言食品安全问题涉及到每个人的生活，身体健康和生命安全。

目前食品质量安全问题已成为全社会关注的热点，尤其是近年来诸多关于食品添加剂的违规使用问题的出现，使得食品添加剂带来的安全隐患再次引起了人们的高度关注。

虽然现有的食品添加剂检测方法不少，但是在检测周期、检测质量方面还存在很多的局限，因而尽快建立一种实用、快捷、准确可靠的食品质量评估无损检测技术至关重要。

1 等离子共振光散射的基本原理和应用1.1 等离子共振光散射的基本原理电磁波照射到一个金属纳米粒子上时，金属中的电子(等离子体子)就以与入射光相同的频率振动(等离子共振)。

随后，振动电子以相同的频率发射电磁波。

这个辐射的光通常就是指等离子共振光散射[1，2]。

当一小颗粒置于电磁波中时，那么颗粒中的所有电子就会处于入射波的相同相位，实际上，整个颗粒就相当于一个大的共振偶极。

对于更大的颗粒，其中的电子就会处于电磁波的不同相位，必然会导致颗粒中不同位置的电子所散射的光发生干涉，随之产生共振四极(quadrupoles)，甚至多极(multipoles)。

小的球形金属纳米粒子被光照射时，电磁波就会使金属中的电子密度分布不均匀。

当电子密度低于平均密度，便形成局部正电荷过高，这样，就会把邻近的电子吸引过来；而逐渐地，该区域就会有过多的负电荷，由于电子间的排斥作用又会使之再度离开[3]。

也就是说，当电子云回到原来位置；而核位置电子云过剩时，库仑排斥又会使电子云偏离中心核位置。