基于SERS技术的茶叶中5种农药和茶油中黄曲霉毒素B1快速检测方法研究

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茶叶中农药残留和茶油中毒素风险影响茶产品质量安全。快速高效的检测方法是茶产业发展的重大需求。表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)在快速检测领域有多种应用。本文采用SERS技术,优化制备专用SERS衬底结合茶叶前处理技术,系统性开展茶中农残快速检测方法研究,并建立Au@Ag NPs-Melamine-AFB1检测体系,实现茶油中黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)的SERS高效检测。主要研究结果如下:1.SERS增强衬底制备研究研究金纳米、银纳米和金-银合金纳米3种贵金属SERS衬底,表征其形貌特征,应用探针分子测试几种衬底的SERS增强效果,探究其形成机理,优化出最佳衬底用于后续检测。优化后得到的3种纳米衬底(仙人掌状金纳米、花状银纳米、银包金种子纳米)在测试结晶紫的SERS光谱中,检测限都可以达到10-9 mol/L;3种纳米衬底在不同探针分子(结晶紫、4-氨基苯硫酚、罗丹明)的测试中,呈现SERS效应的强弱各有优劣,表明不同衬底对不同化合物分子的SERS增强效果有显著差异。2.茶叶中常见农药的SERS光谱研究测试茶叶中常见的有机磷类、杂环类等25种纯品固体农药的拉曼光谱,选取4种有机磷杀虫剂(甲胺磷、水胺硫磷、甲基对硫磷、乙酰甲胺磷)和1种除草剂(百草枯),作为测试对象开展单一农药和混合农药的SERS光谱研究。优化用于SERS检测的茶叶前处理方法。结果表明,在SERS检测纯品农药时,单一和混合目标农药的检测限都可以达到10-8 mol/L;在茶叶前处理研究中,N-丙基乙二胺(PSA)填料有利于测试有机磷农药,石墨化炭黑(GCB)填料有利于测试百草枯农药,PSA和GCB的混合填料可以有效测试有机磷和百草枯的混合农药;开展茶叶样品中农药SERS检测,干茶和鲜叶中的混合农药检测限可以达到10-8 mol/L。3.茶油中黄曲霉毒素B1的SERS光谱研究含有氨基的中间物可以与AFB1产生氢键作用力,也可以与衬底产生金氮键作用力,间接促进毒素分子与衬底的结合,增强SERS效应。选择3种含有氨基的化合物分别与AFB1混合,通过密度泛函理论(DFT)计算和SERS检测,筛选出三聚氰胺(Melamine)作为出最佳中间物用于检测AFB1。结果表明,当Melamine浓度为10-5 mol/L时,Au@Ag NPs-Melamine-AFB1检测体系可以有效测试AFB1的纯品,其检测限为10-8 mol/L;使用本方法检测茶油实际样品中AFB1时,SERS光谱检测限可达10-6 mol/L。
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