食品安全日益成為人們關注的一個熱點話題，然而在食用油的提取以及烹飪過程中很容易產生一種致癌物質苯并芘（BaP）。BaP在食用油中以痕量形式存在，具有強致癌性和致突變性，國際癌癥機構將其列為一級致癌物。因此，對食用油中BaP的監控至關重要，我國國家標準GB 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》規定食用油中BaP的檢出限為小于等于10 μg·L?1 。

常規的實驗室檢測方法成本高，檢測效率低。檢測食用油中的 BaP，傳統的方法有高效液相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法、液相色譜-熒光法和熒光光譜法等。但是這些方法都有樣品預處理復雜、檢測時間長和操作繁瑣等缺點，不能滿足食品領域快速篩查的需求。

表面增強拉曼散射技術（Surface Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）。是一種強大的基于分子指紋信息的檢測技術，具有檢測速度快、樣品無損、樣品預處理簡單和檢測靈敏度高等優點，在痕量分析物檢測領域應用廣泛。常用的 SERS基底材料有貴金屬納米材料，如金（Au）、銀（Ag）和銅（Cu）。存在于相鄰的貴金屬納米顆粒間的“熱點”對于SERS增強具有重要的影響。

（1）方案構成

本研究以植酸功能化的Au納米粒子IP6@Au作為 SERS基底材料，對BaP進行快速拉曼檢測。

（2）儀器構成

由上海科技有限公司提供的Portman便攜式拉曼光譜儀。

（3）原理

拉曼光譜（Raman spectra）是一種散射光譜，能夠反映分子的振動和轉動信息，通過對這些光譜圖進行分析可以準確獲得被測物質的分子結構，當我們對樣品進行測試時可以根據對應的拉曼譜圖進行識別。

（1）IP6@Au的制備

0.0255 g硝酸銀加入到 150 mL 超純水中，在90℃下加熱15 min后，加入5 mL 0.001 mol·L?1植酸（IP6）。繼續加熱10 min后緩慢加入3 mL質量分數為1%的檸檬酸三鈉溶液，反應6 h后得到IP6@Ag。10 mL IP6@Ag加入到15 mL蒸餾水中，不斷攪拌并升溫至50℃。 10 min后，將5 mL氯金酸（0.001 mol·L?1）和1.5 mL質量分數為1%檸檬酸三鈉加入到 IP6@Ag中。攪拌30 min，得到植酸功能化的納米金（IP6@Au）。

（2）SERS檢測

將制備好的IP6@Au與待測樣品溶液按一定體積比例混合，用毛細管取樣后進行 SERS 檢測，光譜采集時間設定為8 s，3次累積。

（3）儀器與耗材

（4）儀器圖

（5）現場搭建圖

（1）材料表征

采用化學還原法，以植酸為穩定劑，檸檬酸三鈉為還原劑，制備 IP6@Ag，IP6@Au. 圖 1是所制備的IP6@Ag和IP6@Au的TEM圖以及IP6@Au的能譜圖，可以看出IP6@Ag和IP6@Au呈球狀，表面包裹一層IP6外殼，能譜圖能明顯觀察到Au元素. 以上表征結果顯示，植酸功能化的納米Au制備成功。

圖1 （a）IP6@Ag和（b）IP6@Au的TEM圖，及（c）IP6@Au的能譜圖

（2）SERS性能

從圖2 BaP固體拉曼圖譜可知，BaP有豐富的特征峰，選取 1239 cm?1處的 C-H面內變形振動作為 BaP的特征峰用于后續研究。將IP6@Au與不同質量濃度（0.252 μg·L?1 ~25.2 mg·L?1）的BaP以1∶1的體積比混合后進行拉曼光譜采集。結果如圖3所示，能明顯觀察到1239 cm?1處BaP的拉曼特征峰，說明IP6@Au基底對BaP有明顯的拉曼響應. 此外，圖3的基底背景圖譜未在1239 cm?1處出現拉曼特征峰，表明IP6@Au基底對檢測BaP無背景干擾。

圖2  BaP的固體拉曼峰

圖3 不同質量濃度的BaP在IP6 @Au基底上的SERS光譜圖（a→e依次是：基底空白， 25.2 μg·L?1 ，252 μg·L?1 ，2.52 mg·L?1 ，25.2 mg·L?1 ）

為了進一步得到最優檢測靈敏度，對IP6@Au 和不同質量濃度的BaP的體積混合比例進行了優化，如圖4所示，可以發現當IP6@Au和不同濃度BaP的混合比例為1∶2時，得到的檢測結果最佳，BaP最低可檢出質量濃度為0.252 μg·L?1，遠遠低于國標的10μg·L?1。值得注意的是，低質量濃度的BaP（0.252 μg·L?1）拉曼特征峰反而比高濃度時明顯，這可能跟低濃度時BaP分子在基底表面的吸附構型有關。在此條件下，進行3次重復實驗（圖5），均可以檢測出0.252 μg·L?1BaP 的拉曼特征峰，說明該基底對BaP的拉曼檢測具有可重現性。

圖4 不同質量濃度BaP與IP6 @AuNPs基底按不同體積比混合測得SERS光譜圖（a）V（Au）∶V（BaP）=1∶2；（b）V（Au）∶ V（BaP）=2∶1（由下往上BaP質量濃度依次是：0.252 μg·L?1，2.52 μg·L?1，25.2 μg·L?1，0.252 mg·L?1 ，2.52 mg·L?1 ）

圖5 0.252 μg·L-1的BaP在IP6@Au基底上的3次重復檢測SERS光譜圖（體積比V（Au）∶V（BaP）=1∶2）

（3）實際油樣檢測

采用本研究構建的 BaP拉曼檢測方法對市面上的5種食用油樣進行直接檢測，考察所構建檢測體系的實用性。在無任何樣品前處理情況下，在1239 cm?1均有BaP的特征峰出現（圖6），說明該方法可用于實際樣品食用油中BaP的直接拉曼檢測。

圖6 5種食用油樣品中BaP的拉曼檢測

本實驗通過合成具有SERS效應的IP6@Au，構建了食用油中BaP的拉曼檢測策略。對IP6@Au進行了形貌和光譜表征，發現IP6@Au可用于BaP的靈敏檢測. 接著，以1239 cm?1處的峰作為BaP的拉曼特征峰，對檢測條件進行優化，IP6@Au與BaP溶液體積比為1∶2時，檢測效果最好。最后，在無樣品前處理條件下，將本研究的檢測策略直接用于5種食用油的BaP拉曼檢測，均能檢出BaP的拉曼特征峰。