辣椒制品因其特殊的風(fēng)味而成為廣受人們歡迎的食物。一直以來(lái)，關(guān)于辣椒制品摻假、染色等食品安全問(wèn)題備受關(guān)注，其中利用蘇丹紅染料對(duì)辣椒及其相關(guān)制品進(jìn)行非法染色的問(wèn)題一直是關(guān)注和監(jiān)管的重點(diǎn)。蘇丹紅染料是一類用于給蠟、碳?xì)浠衔锶軇┖推じ镏破返壬仙暮铣芍珓?，其具有?qiáng)烈的紅橙色，且價(jià)格便宜。但是，蘇丹紅類染料的偶氮基團(tuán)會(huì)釋放苯胺，能引起肝腎損傷、過(guò)敏反應(yīng)、生殖損傷等，并具有強(qiáng)致癌性，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為三級(jí)致癌物。

表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）憑借其高靈敏度、無(wú)損檢測(cè)、結(jié)構(gòu)信息豐富等特點(diǎn)，在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境安全、食品安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。薄層色譜（TLC）是一種可以分離多種成分混合物的色譜分析方法，具有操作簡(jiǎn)單、分離速度快等優(yōu)點(diǎn)。TLC-SERS檢測(cè)策略結(jié)合了TLC的分離能力和SERS的高靈敏度，已成功用于谷物中農(nóng)藥殘留、食品中非法添加劑等領(lǐng)域的研究。

廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的叢陽(yáng)、蘇日輝、嚴(yán)軍*等人研究利用TLC-SERS技術(shù)建立蘇丹紅I～I(xiàn)V染料的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法，并對(duì)火鍋底料、辣椒粉2 種辣椒制品中的蘇丹紅I～I(xiàn)V染料進(jìn)行同時(shí)定量檢測(cè)，旨在為食品安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐，降低健康風(fēng)險(xiǎn)。

01

材料表征

如圖4a所示，沒(méi)有負(fù)載Ag NPs的TLC板表面較為光滑，當(dāng)Ag NPs負(fù)載到TLC板上以后（圖4b）可以明顯觀察到密集排列的Ag NPs。如圖4c所示，367.78 eV和373.78 eV處的峰信號(hào)分別歸因于Ag 3d3/2和Ag 3d5/2，自旋和軌道耦合之間相差6 eV證實(shí)了Ag NPs在TLC板上被成功組裝。此外，如圖4d所示，420 nm波長(zhǎng)處的吸收峰可歸因于Ag NPs的局域表面等離子體共振，進(jìn)一步證實(shí)了Ag NPs的存在。

02

TLC-SERS實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

Ag NPs的間隙會(huì)形成強(qiáng)電場(chǎng)的等離子體共振效應(yīng)，生成SERS熱點(diǎn)，從而增強(qiáng)拉曼信號(hào)，提高檢測(cè)靈敏度。為了得到最佳拉曼增強(qiáng)效果，通過(guò)調(diào)節(jié)AgNO3濃度對(duì)Ag NPs的生長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化。如圖5a所示，在加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% AgNO3時(shí)，拉曼增強(qiáng)效果最佳。加入1.2%和1.5%時(shí)增強(qiáng)效果降低，這可能是過(guò)多的Ag NPs導(dǎo)致團(tuán)聚，從而降低了SERS強(qiáng)度。反之，當(dāng)AgNO3水平較低時(shí)，形成的Ag NPs較少，同樣無(wú)法產(chǎn)生好的增強(qiáng)效果。

本研究利用R6G作為探針?lè)肿訉?duì)TLC-SERS方法進(jìn)行條件優(yōu)化。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，R6G在1 183、1 363、1 510、1 571cm -1 和1 650 cm -1 處的光譜帶對(duì)應(yīng)于芳香苯環(huán)的C—C拉伸振動(dòng)，在613 cm -1 和771 cm -1 處的峰可歸因于腺嘌呤骨架C—H平面內(nèi)和平面外的彎曲振動(dòng)。如圖5b所示，R6G的上述拉曼峰均在本實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)，說(shuō)明TLC-SERS基底具有可靠的增強(qiáng)效果且未引入明顯干擾信號(hào)。

首先考察Ag NPs滴加體積對(duì)增強(qiáng)效果的影響，如圖5c所示，滴加1.0 μL時(shí)SERS增強(qiáng)效果最佳。當(dāng)?shù)渭芋w積為0.5 μL時(shí)，由于Ag NPs數(shù)量太少，導(dǎo)致熱點(diǎn)不足，進(jìn)而影響增強(qiáng)效果，而當(dāng)體積大于1 μL時(shí)，Ag NPs數(shù)量太多，導(dǎo)致將目標(biāo)分子掩埋，因此拉曼效果降低。

如圖5e所示，冷凍處理對(duì)于SERS增強(qiáng)有顯著提高效果。Fukunaga等的研究表明通過(guò)對(duì)TLC展開(kāi)板進(jìn)行冷凍處理可以有效提高TLC-SERS的增強(qiáng)效果。冷凍提升增強(qiáng)效果可以歸因于當(dāng)溶液凍結(jié)時(shí)，溶質(zhì)從冰晶中釋放出來(lái)，在晶界空間以冷凍濃縮溶液（FCS）的形式富集。FCS中較高的分析物濃度提高了SERS的靈敏度。此外，金屬納米顆粒被集中在FCS中，有利于待測(cè)物進(jìn)入基底的SERS增強(qiáng)區(qū)域。

利用R6G考察TLC-SERS基底的信號(hào)均勻性，在硅板上隨機(jī)選取15 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行SERS測(cè)定，結(jié)果如圖5b所示，15 條SERS光譜具有高度一致性，613 cm -1 處SERS峰強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）約為4.32%，表明本方法具有良好的信號(hào)均勻性。

由圖5可知，

SERS

Raman

SERS

Raman

03

蘇丹紅I～I(xiàn)V模擬樣品的TLC-SERS檢測(cè)結(jié)果

蘇丹紅染料是致癌物和致畸物，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)和歐洲食品安全局將蘇丹紅（蘇丹紅I、II、III、IV）歸類為3 類致癌物。然而，近年來(lái)仍有報(bào)道顯示蘇丹紅作為著色劑被非法添加到火鍋底料、辣椒粉、辣椒油、香腸和紅辣椒醬等食品中。因此，本研究選擇蘇丹紅I～I(xiàn)V進(jìn)行TLC-SERS同時(shí)定量檢測(cè)，且對(duì)蘇丹紅I～I(xiàn)V染料的檢測(cè)限均可達(dá)到1 mg/L。

蘇丹紅I的特征峰分別位于728、845、925、987、1 096、1 179、1 230、1 259、1 340、1 383、1 481、1 551 cm - 1 和1 597 cm - 1 （圖6a），其中，728 cm - 1 為苯環(huán)的C—H振動(dòng)峰；845 cm - 1 對(duì)應(yīng)于苯環(huán)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；987 cm - 1 為苯氮的＝N—H伸縮振動(dòng)峰；843 cm - 1 為C—N的伸縮振動(dòng)峰；1 179、1 230 cm - 1 和1 340 cm - 1 對(duì)應(yīng)環(huán)內(nèi)變形，還伴隨N—C拉伸振動(dòng)、C—H面內(nèi)擺動(dòng)；1 383 cm - 1 為CH3—H伸縮振動(dòng)峰；1 596 cm - 1 為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)峰。其所選取的定量特征峰為1 597 cm - 1 ，決定系數(shù)

R

2

如圖6b所示，蘇丹紅II的特征峰位于716、929、1 095、1 152、1 230、1 378、1 449、1 495 cm - 1 和1 613 cm - 1 ，其中，929 cm - 1 是萘環(huán)的呼吸振動(dòng)峰；1 095、1 152 cm - 1 和1 230 cm - 1 為C—H面內(nèi)擺動(dòng)峰。其所選取的定量特征峰為1 230 cm - 1 ，決定系數(shù)

R

2

如圖6c所示，蘇丹紅III的特征峰位于729、987、1 135、1 181、1 230、1 390、1 416、1 441、1 497 cm - 1 和1 597 cm - 1 ，其中，987 cm - 1 是萘環(huán)的呼吸振動(dòng)峰；1 135、1 181 cm - 1 和1 230 cm - 1 對(duì)應(yīng)C—H面內(nèi)擺動(dòng)；其中SERS最強(qiáng)峰1 135 cm - 1 為萘環(huán)C—H和O—H的面內(nèi)擺動(dòng)峰；1 390、1 416、1 441、1 497 cm - 1 和1 597 cm - 1 是N＝N面內(nèi)的伸縮振動(dòng)峰，還伴隨苯環(huán)和部分C＝C伸縮振動(dòng)；1 597 cm - 1 為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)峰。其所選取的定量特征峰為1 597 cm - 1 ，決定系數(shù)

R

2

如圖6d所示，蘇丹紅IV的特征峰位于723、989、1 098、1 229、1 388、1 489 cm - 1 和1 605 cm - 1 ，其中：989 cm - 1 是萘環(huán)的呼吸振動(dòng)峰；1 098 cm - 1 和1 229 cm - 1 是C—H的面內(nèi)搖擺峰；1 388 cm - 1 為CH3—H伸縮振動(dòng)峰；1 489 cm - 1 為C＝C伸縮振動(dòng)峰，還伴隨著C—H面內(nèi)擺動(dòng)峰、O—H面內(nèi)擺動(dòng)峰；605 cm - 1 為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)峰。其所選取的定量特征峰為1 489 cm - 1 ，決定系數(shù)

R

2

04

真實(shí)樣品檢測(cè)

本實(shí)驗(yàn)選擇辣椒粉和火鍋底料作為樣品進(jìn)行模擬檢測(cè)。火鍋底料及辣椒粉樣品按照1.3.3節(jié)方法進(jìn)行處理并測(cè)得其SERS光譜，如圖7所示。由于樣品未經(jīng)凈化處理，存在的其他物質(zhì)導(dǎo)致樣品的光譜峰形發(fā)生變化。蘇丹紅I～I(xiàn)V所選取的定量特征峰分別為1 597、1 230、1 597 cm-1和1 489 cm-1。通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)考察TLCSERS方法的準(zhǔn)確度，從表1可以看出，加標(biāo)質(zhì)量濃度為1 mg/L的樣品火鍋底料中蘇丹紅I～I(xiàn)V染料的加標(biāo)回收率為89.8%～93.0%（

n

n

n

n

n

05

討論與結(jié)論

本研究以TLC板作為基底通過(guò)物理沉積Ag NPs的方法構(gòu)建TLC-SERS檢測(cè)平臺(tái)，通過(guò)結(jié)合TLC和SERS的優(yōu)勢(shì)，建立了對(duì)辣椒制品中蘇丹紅I～I(xiàn)V的同時(shí)定量檢測(cè)方法。研究顯示，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% AgNO3配制的Ag NPs，在冷凍條件下沉積Ag NPs體積為1.0 μL時(shí)具有最佳增強(qiáng)效果，對(duì)蘇丹紅I～I(xiàn)V染料的檢測(cè)限均可達(dá)到1 mg/L。在與其他文獻(xiàn)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，絕大部分研究對(duì)蘇丹紅真實(shí)樣品的檢測(cè)限均在1 mg/L左右，例如羅文松等利用以銀膠濾膜為基底的拉曼光散射光譜法分析辣椒油中是否含有蘇丹紅I，其檢測(cè)限為0.1 g/L。馬兵兵使用懸汞電極線性掃描伏安法測(cè)定蘇丹紅II標(biāo)準(zhǔn)樣品，該方法檢測(cè)限為4.6 mg/kg。本研究所采用的方法相較于傳統(tǒng)的色譜方法略有不足，但與現(xiàn)有的方法相比具有成本較低、使用便攜、選擇性好、檢測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的應(yīng)用前景。

引文格式：

叢陽(yáng), 蘇日輝, 楊紹鑫, 等. 薄層色譜-表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)定量檢測(cè)辣椒制品中的4 種蘇丹紅染料[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(14): 337-344. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241216-131.

CONG Yang, SU Rihui, YANG Shaoxin, et al. Thin-layer chromatography combined with surface-enhanced Raman spectroscopy for simultaneous detection of four Sudan dyes in hot pepper products[J]. Food Science, 2025, 46(14): 337-344. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241216-131.

實(shí)習(xí)編輯：李杭生；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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