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纳米银粒子表面增强拉曼光谱在宠物饲料中三聚氰胺的速测研究

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2024年10月18日发(作者:卷绮玉)

第3 1卷,第l期 

2 0 1 1年1月 

光谱学与光谱分析 

Vo1.31,No.1,pp131—135 

Spectroscopy and Spectral Analysis 

January,2011 

纳米银粒子表面增强拉曼光谱在宠物饲料中三聚氰胺的速测研究 

程 劫,苏晓鸥 

中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,国家饲料质量监督检验中心(北京),北京100081 

摘要研究将制备的纳米银粒子作为表面增强拉曼光谱的增强试剂,实现对宠物饲料中三聚氰胺的快速 

定性定量分析。以709与1 542 cm_1处拉曼位移作为定性依据,以l 149 cm_1峰强度作为归一化标准,在 

1.0--10.0 mg・kg_1浓度范围实现定量计算,检测限0.5 mg・kg。研究发现,纳米银粒子对三聚氰胺具 

有较强的拉曼增强效应,特征峰信号强度与纳米银粒子加入时间,溶液涡旋强度有很大的关系,同时也受提 

取溶剂的种类、提取方式及样品加入量的影响。本方法中每个样品5 min内完成分析,与现有方法相比,快 

速简便,对宠物饲料中三聚氰胺实现现场、快速检测。 

关键词 表面增强拉曼光谱;纳米银粒子;三聚氰胺;宠物饲料;快速定性定量分析 

中图分类号:0657.3 文献标识码:A DOI:10.3964/j.issn.1000—0593(2011)O1 0131-05 

也见报道_4j,但受近红外本身检测限限制,无法实现定量计 

引 言 

三聚氰胺(Melamine)简称三胺,学名三氨三嗪,俗称蜜 

胺,蛋白精,是一种重要的氮杂环有机化工原料,主要用于 

生产三聚氰胺 甲醛树脂,用于木材加工、塑料等行业,因 

算。 

表而增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectrosco— 

py,简称SERS)具有速度快,成本低,无损分析等特点,它 

能检测到吸附在金属表面的分子,给出丰富的结构信息,有 

关SERS在快速鉴别方面已有相关的文献报道l5]。目前, 

SERS在饲料领域尚未涉足,对饲料中三聚氰胺的快速定性 

定量检测更是未见报道。本文正是利用SERS快速无损分析 

的特点,研究宠物饲料中三聚氰胺的快速定性定量方法,实 

现现场、快速分析。 

为每个i聚氰胺分子巾含有6个氮原子,在原有的粗蛋白含 

量的凯氏定氮法中,足通过氮的含量来确定蛋白质的含量, 

这就给不法分子带来了可乘之机,通过添加含氮量高的廉价 

工业原料来提高其氮的含量,造成蛋白含量虚假增高。2007 

年3月,美囤发生多起猫、狗宠物中毒死亡事件。美国食品 

药品管理局调查发现初步认为宠物食品中含有的三聚氰胺是 

1试验部分 

1.1主要仪器与试剂 

导致猫、狗中毒死亡的原因。近期,三聚氰胺毒奶粉事件“卷 

土重束”,严重威胁到老百姓的生命安全。饲料安全作为食 

品安伞的源头,直接关系到人民群众身体健康,是人民切身 

利益所在,提高饲料检测技术水平,研发出快速便捷的分析 

测试技术,对保障食品安全具有重要意义。 

目前,文献报道较多的检测三聚氰胺的方法主要有液相 

RamTracer ̄一200一HS型表面增强型拉曼光谱仪(美国 

OptoTrace);便携式离心机(5 000 r・min_1);三聚氰胺、空 

白犬饲料(纯度大于99 ,国家饲料质检中心提供);0.1 

mol・L_1HC1溶液;乙腈,甲醇(分析纯);10 g・L 三氯乙 

酸溶液。 

1.2实验方法 

1.2.1样品制备 

色谱、气质联用、液质联用l】。j,农业部发布相关行业标准 

(NY/T 1372--2007)规定,饲料中三聚氰胺的检测方法为 

HPI C法和(X2 MS法,并以GC-MS法作为确证法,此方法 

适用于宠物饲料巾二聚氰胺含量测定,但分析时问长,前处 

理繁琐,不适合现场快速检测;现有的ELISA快速筛选法虽 

(1)标准溶液:三聚氰胺标准储备液:1 g三聚氰胺溶于 

l L甲醇中(c=1 mg・mL_1);标准中间液:取5 mL标准储 

备液于50 mL容量瓶中,甲醇定容(c一100 mg・I _1);标准 

溶液:分别取100,200,250,500和1 000 L标准中间液, 

然较为简便,但该法受环境条件的限制,常常出现“假阳性” 

情况,给柃测工作带来 便;利用近红外进行三聚氰胺检测 

收稿Et期:201o 04—26。修订日期:2OlO 09—11 

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BADl2Bo3)资助 

作者简介:程劫,1983年生,中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所研究实习员 

132 光谱学与光谱分析 第31卷 

甲醇分别定容于10 mL容量瓶中,标准液浓度分别为1,2, 

2.5,5和1O g・mL;(2)样品制备:分别称取i.000 g(精 

确到0.001 g)40目空白犬粮于5个lO mL三角瓶中,准确 

移取1 mL五个浓度的三聚氰胺标准液,室温下自然晾干, 

此时犬粮中三聚氰胺含量分别为1,2,2.5,5和10“g・ 

g一。 

槽 

¨!一l0o nm 

1.2.2增强试剂制备l6 

在冰浴和N2保护下,向60 mI (0.002 tool・L )的 

NaBH4溶液中缓慢滴加20 mL(0.001 tool・L_1)AgNO3溶 

(a) 【b1 

Fig.2 TheTEM diagram of silver sol 

液,不断搅拌,滴加完成后,继续冰浴搅拌1 h。 

1.2.3样品前处理 

(1)准确称取4O目犬粮饲料样品1.000 g于lO mL的三 

角瓶中,加入5.O0 mL的乙腈,手持震荡5 rain,取1 H 上 

层溶液于1.5 mL离心管中,5 000 r・rain 离心1 rain,取 

上清液待分析;(2)取制备好的胶体银溶液500 L于2 mL 

透明玻璃瓶中,加入(1)所得上清液2O L,加入100 l 

nl0I・L 的CaC12和NaCI(v/v=1:1)混合溶液,调节PH 

呈弱碱性,涡旋震荡5~10 S后测定。 

1.2.4 SERS分析 

用乙腈对拉曼传感器进行峰位置校准,设定激光光源波 

长785 nm,激光光源能量220 mw,积分时间参数10 S,平 

均扫描次数2,平滑参数2,进行单次扫描,所得图谱进行归 

化计算。 

2结果与讨论 

2.1增强试剂制备方法讨论 

2.1.1袁征 

将制得的黄色胶体银溶液(图1)通过透射电子显微镜观 

察,发现胶体银中单个银粒子约为2O D,m,加入1 tool・L 

的CaCIz和NaCI(v/v=I:1)混合溶液,单个银粒子凝聚成 

较大颗粒,在透射电子显微镜下观察约为100 rim(图2)。研 

究发现,仅加入胶体银溶液对三聚氰胺拉曼增强效果不明 

显,cl使银粒子聚集在一起形成较强的电场,在调节溶液 

呈弱碱性后,三聚氰胺分子与聚集的胶体银迅速结合l8],这 

使利用SERS进行三聚氰胺检测提供了可能。故以“胶体银 

溶液、1 otol・L~CaC12和NaC1(v/v=1:1)混合液,0.5 

otol・L K0H”三者作为增强试剂。 

。 .. 

Fig.1 The prepared silver sol 

2.1.2制备方法讨论 

图3是加入增强试剂前后SERS光谱图。加入增强试剂 

之前,三聚氰胺的拉曼光谱图噪音较大,无明显特征峰;加 

入增强试剂之后,在709与l 542 cm 处显示出清晰的特征 

峰。 

Raman shift/cm’。 

Fig.3 The SERS spectra by adding the prepared 

colloidal silver before and after 

目前,对胶体银的制备方法主要有杨海峰等用硝酸银和 

柠檬酸三钠制备银纳米粒子(以下简称方法一);杜一平等利 

用硝酸银、柠檬酸钠和聚丙烯酸制备银纳米粒子(以下简称 

方法二)。图4是从对三聚氰胺SERS信号增强强度和信号 

稳定性两方面进行比较,从图中可看出,本研究制得的增强 

试剂效果较好,SERS信号较强且稳定。不同制备方法所得 

增强试剂的增强效果具有一定的选择性,这可能与不同的基 

质有很大的关系。 

《 ¨ 

Method 1 Our Method Method 2# 

・・--一

0UI"Method 

Method1 

800 

600 

400 

2o0 

0 

lU 2U jU 4U 

Storage time/s 

Fig.4 (a)The contrast between the enhancement effects of 

different preparation methods Oil the SERS signals; 

(b)The contrast between the effects of different prepa— 

ration methods on the SERS signal stability 

第1期 

2.2提取方法比较 

2.2.1提取溶剂选择 

光谱学与光谱分析 133 

的结合力时,复合型增强型粒子被破坏,SERS信号减弱。 

2.4样品加入量对SERS信号强度影响 

本文与文献报道lg 3所用提取溶剂进行对比,1O g・ 

实验尝试加入不同量的待测样品,以考察709 Clql。特征 

g 添加基础上从同收率和光谱信号强度两方面进行比较(表 

1)。在较为复杂的饲料基质中,乙腈可以选择性提取三聚氰 

峰强度的变化(图6)。样品量从10 L增至20 L,信号不断 

增强,当样品量大于2O L,信号强度略有下降。选择2O L 

样品量较佳。 

胺,一方面可避开蛋白质干扰,其次SERS信号强度较强, 

回收率较高,便于三聚氰胺定性定量(注:对于那些含脂较 

高的宠物饲料可以先用正已烷进行萃取,后用乙腈提取)。 

Table 1 The recovery and SEllS intensity of melamine 

with different solvent extraction 

*注:GC-MS法计算回收率 

2.2.2提取方式选择 

选用超声波萃取、摇床震荡以及手持震荡三种提取方法 

进行比较,超声波提取效果稍好,但提取出的非目标化合物 

数量也相应增加,不利于拉曼定性定量分析。出于现场、快 

速检测目的出发,选择手持式震荡简单使捷。 

2.3溶液放置时间和涡旋混合强度对SERS信号强度影响 

加入增强试剂后,SERS信号强度随溶液放置时间的增 

加逐渐减弱,如 5(a),这_J能是由于三聚氰胺分子与银粒 

子的相互作用力随着溶液放置时问的增加逐渐减弱,银粒子 

缓慢沉降,溶液底部出现不溶物,SERS信号强度减弱。 

增强试剂与待测溶液混合时的涡旋lj虽度对信号强度也有 

较大的影响,强度较大的涡旋式混合不利于SERS信号,如 

图5(b),这可能是由于起初的涡旋强度有利于银粒子与三聚 

氰胺分子的结合, 涡旋离心力大于■聚氰胺分子与银粒子 

j 800 

言600 

g 400 

200 

O 

0 30 60 90 I2O l5O l8O 

Storage time/s 

:800 

喜6

8 

00 

4oo 

鑫 

20O 

O 

1 2 3 4 

Mixing intensity/a.U 

Fig.5 The effect of the storage time(a)and mixing 

intensity(b)on SERS signal intensity 

800 

600 

三l400 

200 

0 

10 l5 20 25 30 

Sample amout 

Fig.6 The effect ofthe sampleamount 

on SERS signal intensity 

2.5定性定量分析 

2.5.1定性分析 

图7(a)是空白犬料和j聚氰胺固体粉末、(b)足5 g・ 

g_1和10 g・g 添加水平的犬料的SERS图。 

1 

暑 

量 

量 

暑800 

‘晶 

星400 

量 

0 

5 

Ralnao shilf/cm一 

Fig.7 The 709 cm一 SERS intensity with different substrate 

从图7可看到,佗于709 j 1 542 cm 拉曼位移处,特 

征峰变化较为明显,空白饲料在709与1 542 cm 附近没有 

峰(只在730 cm 附近有一特征峰),且709与1542 cm 处 

峰强随着浓度的增大而增强,山此知709与1 542 CITI 为火 

粮料中三聚氰胺的特征峰,以此位置的拉曼峰作为定性的依 

据。 

2.5.2定量分析 

(1)样品基质对定量的影响 

拉曼光谱的定量与常见定量方式不同,实验尝试通过不 

同浓度三聚氰胺标准溶液进行考察,发现线性与重现性非常 

差,这与增强试剂和三聚氰胺的结合度以及增强试剂稳定件 

有很大关系【 。。SERS的定量必须以本底中特行的特 峰作 

为内标信号进行归一化讣算。本研究确定了犬料基质中,以 

1 149 cm 处的特征峰作基准,709 cm。。处三聚氰胺特 峰 

进行归一化计算.实现定量分析。 

(2)方法线性与检测限 

采用内标归一化法,以犬料中 三聚氰胺浓度( g・ 

134 光谱学与光谱分析 

第31卷 

mL )为横坐标,以709 cm 处峰相对强度为纵坐标,1.0 

99.875x+40.375,相关系数0.994 9,检测限0.5 mg・ 

10.0/lg・mL 浓度范围绘制标准工作曲线,线性方程 

50 

40 

0.5mg kg 

kg (图8)。 

2.6样品分析 

墨3o 

l 20 

H l0 

O 

… …

 .

 

/\/\ ^ .H…一… 

(c=0.5 mg・kg- ) 

^ 

本方法能在判定值(2.5 mg・kg~ )l 附近实现较为准 1

确的定量分析,在含量较高(10 mg・kg )时,定量呈现较 

好的正相关关系,以此来判定含量较高(10 mg・kg )样品。 

对来自17个省的55批次的猫粮、狗粮进行了样品测试中7 

个含量超标(≥2.5 mg・kg_1)的样品测定情况(表2),与 

GC-MS法进行了对比,发现本方法准确可靠。 

Fig.8 The diagram ofthe SERS signals 

3结

Table 3 The determination of the rejected 

product(c ̄2.5 mg・kg- ) 

论 

(1)首次利用制备的银胶体溶液作为表面增强型拉曼光 

谱的增强试剂,实现对宠物饲料中三聚氰胺含量的速测,每 

个样品分析时间需约5 rain,1.O~10.0 mg・kg_1浓度范围 

内的实现定量测定,含量大于10.0 mg・kg_1时,实现快速 

判定。方法涉及仪器都为便携式,样品前处理简单,分析时 

间短,结果可靠,适合对突发事件的现场、快速检测。 

(2)胶体银对三聚氰胺具有较强的拉曼增强效应,信号 

强度与增强试剂的加入时间和涡旋强度有很大的关系,同 

时,提取溶剂的种类、方式及样品加入量对SERS信号强度 

也有较大的影响。 

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Mi

ture,NO.1218(中华人民共和国农业部1218号公告).2009. 

第l期 光谱学与光谱分析 135 

Rapid Determination of Melamine in Pet Food by Surface Enhanced Ra— 

man Spectroscopy in Combination with Ag Nanoparticles 

CHENG Jie,SU Xiao-ou 

Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products,Chinese Academy of Agricultural Sciences,National 

Feed Quality Control Center,Beijing 100081,China 

Abstract The rapid qualitative and quantitative analysis of melamine in pet food was realized by surface-enhanced Raman spec— 

troscopy in combination with Ag nanoparticle.In the present study,the 709 and 1 542 cm_。Rarnan shift was chosen as qualita— 

tive basis.The quantitative calculation of the concentration range between 1.0 and 10.0 mg・kg was achieved based on the in— 

tensity of 1 149 cm~Raman peak which was used as a normalization standard.The limit of detection was 0.5 mg・kg一.The 

Ag nanoparticle had a strong Raman enhancement effect on melamine and the intensity was affected by the adding time of Ag 

nanoparticle and the vortex strength.At the same time,the intensity of SERS was affected by the extraction solvent type,and 

the manner of extracton.The analysis time of each sample was about 5 min.It was so quick that it was easy to realize the rapid 

detection of melamine in pet food compared with existing meth0ds. 

Keywords Surface enhanced Raman spectroscopy;Ag nanoparticle;Melamine;Pet fod;Rapid qualitative and quantitative a— 

nalysis 

(Received Apr.26,2010;accepted Sep.1 1,2010) 

2024年10月18日发(作者:卷绮玉)

第3 1卷,第l期 

2 0 1 1年1月 

光谱学与光谱分析 

Vo1.31,No.1,pp131—135 

Spectroscopy and Spectral Analysis 

January,2011 

纳米银粒子表面增强拉曼光谱在宠物饲料中三聚氰胺的速测研究 

程 劫,苏晓鸥 

中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,国家饲料质量监督检验中心(北京),北京100081 

摘要研究将制备的纳米银粒子作为表面增强拉曼光谱的增强试剂,实现对宠物饲料中三聚氰胺的快速 

定性定量分析。以709与1 542 cm_1处拉曼位移作为定性依据,以l 149 cm_1峰强度作为归一化标准,在 

1.0--10.0 mg・kg_1浓度范围实现定量计算,检测限0.5 mg・kg。研究发现,纳米银粒子对三聚氰胺具 

有较强的拉曼增强效应,特征峰信号强度与纳米银粒子加入时间,溶液涡旋强度有很大的关系,同时也受提 

取溶剂的种类、提取方式及样品加入量的影响。本方法中每个样品5 min内完成分析,与现有方法相比,快 

速简便,对宠物饲料中三聚氰胺实现现场、快速检测。 

关键词 表面增强拉曼光谱;纳米银粒子;三聚氰胺;宠物饲料;快速定性定量分析 

中图分类号:0657.3 文献标识码:A DOI:10.3964/j.issn.1000—0593(2011)O1 0131-05 

也见报道_4j,但受近红外本身检测限限制,无法实现定量计 

引 言 

三聚氰胺(Melamine)简称三胺,学名三氨三嗪,俗称蜜 

胺,蛋白精,是一种重要的氮杂环有机化工原料,主要用于 

生产三聚氰胺 甲醛树脂,用于木材加工、塑料等行业,因 

算。 

表而增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectrosco— 

py,简称SERS)具有速度快,成本低,无损分析等特点,它 

能检测到吸附在金属表面的分子,给出丰富的结构信息,有 

关SERS在快速鉴别方面已有相关的文献报道l5]。目前, 

SERS在饲料领域尚未涉足,对饲料中三聚氰胺的快速定性 

定量检测更是未见报道。本文正是利用SERS快速无损分析 

的特点,研究宠物饲料中三聚氰胺的快速定性定量方法,实 

现现场、快速分析。 

为每个i聚氰胺分子巾含有6个氮原子,在原有的粗蛋白含 

量的凯氏定氮法中,足通过氮的含量来确定蛋白质的含量, 

这就给不法分子带来了可乘之机,通过添加含氮量高的廉价 

工业原料来提高其氮的含量,造成蛋白含量虚假增高。2007 

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药品管理局调查发现初步认为宠物食品中含有的三聚氰胺是 

1试验部分 

1.1主要仪器与试剂 

导致猫、狗中毒死亡的原因。近期,三聚氰胺毒奶粉事件“卷 

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品安伞的源头,直接关系到人民群众身体健康,是人民切身 

利益所在,提高饲料检测技术水平,研发出快速便捷的分析 

测试技术,对保障食品安全具有重要意义。 

目前,文献报道较多的检测三聚氰胺的方法主要有液相 

RamTracer ̄一200一HS型表面增强型拉曼光谱仪(美国 

OptoTrace);便携式离心机(5 000 r・min_1);三聚氰胺、空 

白犬饲料(纯度大于99 ,国家饲料质检中心提供);0.1 

mol・L_1HC1溶液;乙腈,甲醇(分析纯);10 g・L 三氯乙 

酸溶液。 

1.2实验方法 

1.2.1样品制备 

色谱、气质联用、液质联用l】。j,农业部发布相关行业标准 

(NY/T 1372--2007)规定,饲料中三聚氰胺的检测方法为 

HPI C法和(X2 MS法,并以GC-MS法作为确证法,此方法 

适用于宠物饲料巾二聚氰胺含量测定,但分析时问长,前处 

理繁琐,不适合现场快速检测;现有的ELISA快速筛选法虽 

(1)标准溶液:三聚氰胺标准储备液:1 g三聚氰胺溶于 

l L甲醇中(c=1 mg・mL_1);标准中间液:取5 mL标准储 

备液于50 mL容量瓶中,甲醇定容(c一100 mg・I _1);标准 

溶液:分别取100,200,250,500和1 000 L标准中间液, 

然较为简便,但该法受环境条件的限制,常常出现“假阳性” 

情况,给柃测工作带来 便;利用近红外进行三聚氰胺检测 

收稿Et期:201o 04—26。修订日期:2OlO 09—11 

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BADl2Bo3)资助 

作者简介:程劫,1983年生,中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所研究实习员 

132 光谱学与光谱分析 第31卷 

甲醇分别定容于10 mL容量瓶中,标准液浓度分别为1,2, 

2.5,5和1O g・mL;(2)样品制备:分别称取i.000 g(精 

确到0.001 g)40目空白犬粮于5个lO mL三角瓶中,准确 

移取1 mL五个浓度的三聚氰胺标准液,室温下自然晾干, 

此时犬粮中三聚氰胺含量分别为1,2,2.5,5和10“g・ 

g一。 

槽 

¨!一l0o nm 

1.2.2增强试剂制备l6 

在冰浴和N2保护下,向60 mI (0.002 tool・L )的 

NaBH4溶液中缓慢滴加20 mL(0.001 tool・L_1)AgNO3溶 

(a) 【b1 

Fig.2 TheTEM diagram of silver sol 

液,不断搅拌,滴加完成后,继续冰浴搅拌1 h。 

1.2.3样品前处理 

(1)准确称取4O目犬粮饲料样品1.000 g于lO mL的三 

角瓶中,加入5.O0 mL的乙腈,手持震荡5 rain,取1 H 上 

层溶液于1.5 mL离心管中,5 000 r・rain 离心1 rain,取 

上清液待分析;(2)取制备好的胶体银溶液500 L于2 mL 

透明玻璃瓶中,加入(1)所得上清液2O L,加入100 l 

nl0I・L 的CaC12和NaCI(v/v=1:1)混合溶液,调节PH 

呈弱碱性,涡旋震荡5~10 S后测定。 

1.2.4 SERS分析 

用乙腈对拉曼传感器进行峰位置校准,设定激光光源波 

长785 nm,激光光源能量220 mw,积分时间参数10 S,平 

均扫描次数2,平滑参数2,进行单次扫描,所得图谱进行归 

化计算。 

2结果与讨论 

2.1增强试剂制备方法讨论 

2.1.1袁征 

将制得的黄色胶体银溶液(图1)通过透射电子显微镜观 

察,发现胶体银中单个银粒子约为2O D,m,加入1 tool・L 

的CaCIz和NaCI(v/v=I:1)混合溶液,单个银粒子凝聚成 

较大颗粒,在透射电子显微镜下观察约为100 rim(图2)。研 

究发现,仅加入胶体银溶液对三聚氰胺拉曼增强效果不明 

显,cl使银粒子聚集在一起形成较强的电场,在调节溶液 

呈弱碱性后,三聚氰胺分子与聚集的胶体银迅速结合l8],这 

使利用SERS进行三聚氰胺检测提供了可能。故以“胶体银 

溶液、1 otol・L~CaC12和NaC1(v/v=1:1)混合液,0.5 

otol・L K0H”三者作为增强试剂。 

。 .. 

Fig.1 The prepared silver sol 

2.1.2制备方法讨论 

图3是加入增强试剂前后SERS光谱图。加入增强试剂 

之前,三聚氰胺的拉曼光谱图噪音较大,无明显特征峰;加 

入增强试剂之后,在709与l 542 cm 处显示出清晰的特征 

峰。 

Raman shift/cm’。 

Fig.3 The SERS spectra by adding the prepared 

colloidal silver before and after 

目前,对胶体银的制备方法主要有杨海峰等用硝酸银和 

柠檬酸三钠制备银纳米粒子(以下简称方法一);杜一平等利 

用硝酸银、柠檬酸钠和聚丙烯酸制备银纳米粒子(以下简称 

方法二)。图4是从对三聚氰胺SERS信号增强强度和信号 

稳定性两方面进行比较,从图中可看出,本研究制得的增强 

试剂效果较好,SERS信号较强且稳定。不同制备方法所得 

增强试剂的增强效果具有一定的选择性,这可能与不同的基 

质有很大的关系。 

《 ¨ 

Method 1 Our Method Method 2# 

・・--一

0UI"Method 

Method1 

800 

600 

400 

2o0 

0 

lU 2U jU 4U 

Storage time/s 

Fig.4 (a)The contrast between the enhancement effects of 

different preparation methods Oil the SERS signals; 

(b)The contrast between the effects of different prepa— 

ration methods on the SERS signal stability 

第1期 

2.2提取方法比较 

2.2.1提取溶剂选择 

光谱学与光谱分析 133 

的结合力时,复合型增强型粒子被破坏,SERS信号减弱。 

2.4样品加入量对SERS信号强度影响 

本文与文献报道lg 3所用提取溶剂进行对比,1O g・ 

实验尝试加入不同量的待测样品,以考察709 Clql。特征 

g 添加基础上从同收率和光谱信号强度两方面进行比较(表 

1)。在较为复杂的饲料基质中,乙腈可以选择性提取三聚氰 

峰强度的变化(图6)。样品量从10 L增至20 L,信号不断 

增强,当样品量大于2O L,信号强度略有下降。选择2O L 

样品量较佳。 

胺,一方面可避开蛋白质干扰,其次SERS信号强度较强, 

回收率较高,便于三聚氰胺定性定量(注:对于那些含脂较 

高的宠物饲料可以先用正已烷进行萃取,后用乙腈提取)。 

Table 1 The recovery and SEllS intensity of melamine 

with different solvent extraction 

*注:GC-MS法计算回收率 

2.2.2提取方式选择 

选用超声波萃取、摇床震荡以及手持震荡三种提取方法 

进行比较,超声波提取效果稍好,但提取出的非目标化合物 

数量也相应增加,不利于拉曼定性定量分析。出于现场、快 

速检测目的出发,选择手持式震荡简单使捷。 

2.3溶液放置时间和涡旋混合强度对SERS信号强度影响 

加入增强试剂后,SERS信号强度随溶液放置时间的增 

加逐渐减弱,如 5(a),这_J能是由于三聚氰胺分子与银粒 

子的相互作用力随着溶液放置时问的增加逐渐减弱,银粒子 

缓慢沉降,溶液底部出现不溶物,SERS信号强度减弱。 

增强试剂与待测溶液混合时的涡旋lj虽度对信号强度也有 

较大的影响,强度较大的涡旋式混合不利于SERS信号,如 

图5(b),这可能是由于起初的涡旋强度有利于银粒子与三聚 

氰胺分子的结合, 涡旋离心力大于■聚氰胺分子与银粒子 

j 800 

言600 

g 400 

200 

O 

0 30 60 90 I2O l5O l8O 

Storage time/s 

:800 

喜6

8 

00 

4oo 

鑫 

20O 

O 

1 2 3 4 

Mixing intensity/a.U 

Fig.5 The effect of the storage time(a)and mixing 

intensity(b)on SERS signal intensity 

800 

600 

三l400 

200 

0 

10 l5 20 25 30 

Sample amout 

Fig.6 The effect ofthe sampleamount 

on SERS signal intensity 

2.5定性定量分析 

2.5.1定性分析 

图7(a)是空白犬料和j聚氰胺固体粉末、(b)足5 g・ 

g_1和10 g・g 添加水平的犬料的SERS图。 

1 

暑 

量 

量 

暑800 

‘晶 

星400 

量 

0 

5 

Ralnao shilf/cm一 

Fig.7 The 709 cm一 SERS intensity with different substrate 

从图7可看到,佗于709 j 1 542 cm 拉曼位移处,特 

征峰变化较为明显,空白饲料在709与1 542 cm 附近没有 

峰(只在730 cm 附近有一特征峰),且709与1542 cm 处 

峰强随着浓度的增大而增强,山此知709与1 542 CITI 为火 

粮料中三聚氰胺的特征峰,以此位置的拉曼峰作为定性的依 

据。 

2.5.2定量分析 

(1)样品基质对定量的影响 

拉曼光谱的定量与常见定量方式不同,实验尝试通过不 

同浓度三聚氰胺标准溶液进行考察,发现线性与重现性非常 

差,这与增强试剂和三聚氰胺的结合度以及增强试剂稳定件 

有很大关系【 。。SERS的定量必须以本底中特行的特 峰作 

为内标信号进行归一化讣算。本研究确定了犬料基质中,以 

1 149 cm 处的特征峰作基准,709 cm。。处三聚氰胺特 峰 

进行归一化计算.实现定量分析。 

(2)方法线性与检测限 

采用内标归一化法,以犬料中 三聚氰胺浓度( g・ 

134 光谱学与光谱分析 

第31卷 

mL )为横坐标,以709 cm 处峰相对强度为纵坐标,1.0 

99.875x+40.375,相关系数0.994 9,检测限0.5 mg・ 

10.0/lg・mL 浓度范围绘制标准工作曲线,线性方程 

50 

40 

0.5mg kg 

kg (图8)。 

2.6样品分析 

墨3o 

l 20 

H l0 

O 

… …

 .

 

/\/\ ^ .H…一… 

(c=0.5 mg・kg- ) 

^ 

本方法能在判定值(2.5 mg・kg~ )l 附近实现较为准 1

确的定量分析,在含量较高(10 mg・kg )时,定量呈现较 

好的正相关关系,以此来判定含量较高(10 mg・kg )样品。 

对来自17个省的55批次的猫粮、狗粮进行了样品测试中7 

个含量超标(≥2.5 mg・kg_1)的样品测定情况(表2),与 

GC-MS法进行了对比,发现本方法准确可靠。 

Fig.8 The diagram ofthe SERS signals 

3结

Table 3 The determination of the rejected 

product(c ̄2.5 mg・kg- ) 

论 

(1)首次利用制备的银胶体溶液作为表面增强型拉曼光 

谱的增强试剂,实现对宠物饲料中三聚氰胺含量的速测,每 

个样品分析时间需约5 rain,1.O~10.0 mg・kg_1浓度范围 

内的实现定量测定,含量大于10.0 mg・kg_1时,实现快速 

判定。方法涉及仪器都为便携式,样品前处理简单,分析时 

间短,结果可靠,适合对突发事件的现场、快速检测。 

(2)胶体银对三聚氰胺具有较强的拉曼增强效应,信号 

强度与增强试剂的加入时间和涡旋强度有很大的关系,同 

时,提取溶剂的种类、方式及样品加入量对SERS信号强度 

也有较大的影响。 

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第l期 光谱学与光谱分析 135 

Rapid Determination of Melamine in Pet Food by Surface Enhanced Ra— 

man Spectroscopy in Combination with Ag Nanoparticles 

CHENG Jie,SU Xiao-ou 

Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products,Chinese Academy of Agricultural Sciences,National 

Feed Quality Control Center,Beijing 100081,China 

Abstract The rapid qualitative and quantitative analysis of melamine in pet food was realized by surface-enhanced Raman spec— 

troscopy in combination with Ag nanoparticle.In the present study,the 709 and 1 542 cm_。Rarnan shift was chosen as qualita— 

tive basis.The quantitative calculation of the concentration range between 1.0 and 10.0 mg・kg was achieved based on the in— 

tensity of 1 149 cm~Raman peak which was used as a normalization standard.The limit of detection was 0.5 mg・kg一.The 

Ag nanoparticle had a strong Raman enhancement effect on melamine and the intensity was affected by the adding time of Ag 

nanoparticle and the vortex strength.At the same time,the intensity of SERS was affected by the extraction solvent type,and 

the manner of extracton.The analysis time of each sample was about 5 min.It was so quick that it was easy to realize the rapid 

detection of melamine in pet food compared with existing meth0ds. 

Keywords Surface enhanced Raman spectroscopy;Ag nanoparticle;Melamine;Pet fod;Rapid qualitative and quantitative a— 

nalysis 

(Received Apr.26,2010;accepted Sep.1 1,2010) 

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