第36卷，第8期 2016年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 8, pp24872491
August,2016
等离激元增强拉曼光谱食用合成色素快速检测系统设计
范贤光1，梁骏1，王昕1，许英杰1，朗靖1，左勇2 1.厦门大学航空航天学院，福建厦门361005
2.北京长城计量测试技术研究所国防科技工业第一计量测试研究中心，北京100095
摘要基于等离激元增强拉曼光谱技术，研制出适合现场分析检测的食用合成色素快速检测系统，适用于饮料、肉制品、蜜钱等食品中合成色素的快速检测，检测系统的硬件部分主要由双CPU(ARM和FPGA）主控板、样品前处理模块（含有增强粒子施加装置）、半导体激光光源、光谱数据采集模块构成；软件部分控制样品前处理模块自动运行，并可读取被测样品的拉受谱图。利用快速检测系统对三种实际样品（蛋钱、汽水、火腿肠)中的食用合成色素胭脂红、柠檬黄、诱感红进行检测，以验证该系统在食用合成色素检测中的性能。样品检测结果的相对标准偏差小于士5%，表明此检测系统具有良好的灵度和重现性，且检测时间短，能够满足食品中合成色素现场快速检测的要求。
关键词等离激元增强拉曼光谱；合成色素；样品前处理；检测系统
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016 )08248705
谱（plasmon-enhancedRamanspectroscopy，PERS)技术的日趋成熟，拉曼光谱信号增强因子达到10+～10°，极大地拓宽了拉曼光谱检测系统的应用范围9}，结合其快速、简便、对
近年来，合成色素因成本低廉、色泽鲜艳、若色力强等特点被食品生产商广泛使用。合成色素是以甲苯、萘等化工产品为原料制成的偶氮类化合物，几乎不能为人体提供营养物质门。此外，过量食用合成色素会导致慢性中毒基至致癌2]，对于儿童则可能影响神经系统发育从而导致行为异常。我国（食品添加剂使用标准3中也明确禁止在儿量食用的肉制品、饮料等食品中添加合成色素。因而，合成色素的快速现场检测成为控制合成色素在食品中用的关键问题，
传统的合成色素检测方法有高效液相色谱法（highper-formanceliquidchromatography，HPLC)[3-5]、高效液相色谱质谱联用法（highperformance liquid chromatography-mass spectrometry，HPLC-MS)6]、毛细管电泳法[7]、薄层色谱法8等。薄层色谱法操作简便快速，原材料易得，但相对面言准确性和灵敏度较低，毛细管电泳法则重现性较差；高效液相色谱-质谱联用法在检测分辨率及灵敏度方面有一定优势，然而仪器的昂贵使其难以在日常检测中推广应用；高效液相色谱作为目前最为普遍的合成色素检测方法，需专业人员在实验室操作，步骤累项，其检测时间一股为1h以上，无法满足合成色素快速现场检测。随着等离激元增强拉受光
收稿日期：2015-02-02，修订日期：2015-06-19
样品无接触、无损伤等特点，在现场快速检测方面表现出明显的优势。但合成色素测定的国标GB/T5009.35一2003[11] 中叙述的样品前处理方法过程复杂耗时长，易引人人为误差，很大程度限制了拉曼光谱技术在现场快速检测中的应用。目前，便用拉变光谱技术检测合成色素的研究很少。
本文基于等离激元增强拉曼光谱技术，研制出食用合成
色素快速检测系统。针对合成色素前处理间题，设计了样品前处理模块（包含增强粒子施加装置），实现了合成色素的高效自动化提取。利用此检测系统对多种实际样品中的合成色素进行了检测，检测时间小于6min，耗时相对常规方法大大缩短，检测结果表明仪器具有良好的灵敏度与重现性，特别适合现场快速检测。
检测系统设计 1
本文所研制的基于等离激元增强拉曼光谱技术的食用合
成色素检测系统，其原理如图1所示。该系统主要包括样品前处理模块、激光源模块和光谱数据采集模块，三大模块均由数字控制器控制并实现数据通信。数字控制器采用双CPU
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项（2011YQ03012417），厦门大学中央高校基本科研业务费项目（20720150091，20720150094），福
建省高端装备制造协同创新中心资金项目资助
作者简介：范贤光，1980年生，厦门大学航空航天学院副教授
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