吳國萍,姚一佳,馬睿悅,嚴(yán) 碩,徐 琛

(1.江蘇警官學(xué)院 刑事科學(xué)技術(shù)系,南京 210031;2.江蘇省食品藥品與環(huán)境犯罪檢驗(yàn)技術(shù)工程研究中心,南京 210031;3.杭州市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所,杭州 310000)

隨著人們生活水平提高,不節(jié)制的飲食習(xí)慣以及以瘦為美的審美風(fēng)氣盛行,減肥食品需求量日益增大。酚酞、西布曲明、氟西汀、呋塞米、N-苯甲酰基西布曲明、氫氯噻嗪等6種藥品是減肥食品中常見的添加藥品,也是禁止添加的藥品[1]。上述6種藥品的常見檢測(cè)方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、高效液相色譜法、薄層色譜法、離子遷移譜法等[2-8]。這些方法對(duì)試驗(yàn)條件要求高,操作復(fù)雜,耗時(shí)長,大多用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)減肥食品中的違禁藥品,不適用于現(xiàn)場(chǎng)快速篩查。

本工作基于表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)快速檢驗(yàn)技術(shù)[9-16],制備顆粒大小均勻性好的納米金為表面增強(qiáng)試劑,提出了上述6種違禁減肥藥品的快速檢測(cè)方法,可為食品藥品與環(huán)境犯罪現(xiàn)場(chǎng)的批量樣品的快速檢測(cè)提供技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

JEM-2100型高分辨透射電子顯微鏡;SSR-3010型便攜式拉曼光譜分析儀;Fresco 21型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī);85-2型磁力攪拌器;Vortex 3000型渦旋振蕩器/混合器;HG202 A-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱;Milli-Q Intergral 5型純水機(jī);FA1104 N型電子天平。

單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:100 mg·L-1,分別稱取適量的西布曲明、氫氯噻嗪、氟西汀、酚酞、呋塞米、N-苯甲?；鞑记鳂?biāo)準(zhǔn)品,用甲醇溶解并定容至100 mL容量瓶中,配制成質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1的單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,于-18℃冰箱中保存。

西布曲明、氫氯噻嗪、氟西汀、酚酞、呋塞米、N-苯甲酰基西布曲明標(biāo)準(zhǔn)品的純度均為99.9%;檸檬酸三鈉、氯金酸、抗壞血酸、氯化鈉、溴化鈉、碘化鉀均為分析純;鹽酸為優(yōu)級(jí)純;試驗(yàn)用水為二次去離子水。收集繳獲的減肥類食品20份。

1.2 儀器工作條件

激光波長785 nm,功率275 m W,掃描范圍175～3 200 c m-1,分辨率4.5 c m-1;激光器的激光發(fā)射功率500 m W,分辨率6 c m-1,積分時(shí)間10 s,積分平均2次,平滑度1。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 納米金的制備

取0.01%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯金酸溶液100 mL于250 mL平底燒瓶中,沸騰后加入1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)檸檬酸三鈉溶液3 mL,作為備用液;隨即取備用液48 mL于500 mL平底燒瓶中,加入水320 mL、1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))抗壞血酸溶液9.6 mL和1.0%檸檬酸三鈉溶液3.2 mL,在冰浴中攪拌;室溫緩慢滴加0.825%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯金酸溶液17.6 mL,在70℃水浴條件下攪拌加熱20 min,得豆沙紅色納米金溶液,冷藏備用[17]。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定

在文獻(xiàn)[18-20]基礎(chǔ)上優(yōu)化,得到6種藥品的最佳試驗(yàn)條件。

取300μL納米金溶液、質(zhì)量濃度為100 mg·L-1的西布曲明或呋塞米單標(biāo)準(zhǔn)溶液200μL和30.00%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)氯化鈉溶液20μL,混合30 s;取400 μL納米金溶液,質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1的氫氯噻嗪、氟西汀或N-苯甲?；鞑记鲉螛?biāo)準(zhǔn)溶液200μL和30.00%氯化鈉溶液30μL,混合15 s;取200μL納米金溶液、質(zhì)量濃度為100 mg·L-1的酚酞標(biāo)準(zhǔn)溶液100μL和30.00%氯化鈉溶液30μL,混合30 s;分別按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 樣品的測(cè)定

取100 mg減肥食品樣品碾碎,置于15 mL離心管中,用10 mL甲醇溶解,超聲5 min后,以3 000 r·min-1轉(zhuǎn)速離心5 min,上清液按照1.3.2節(jié)條件分別進(jìn)行SERS檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米金的表征

將納米金溶液滴在預(yù)先覆蓋For mvar膜的銅網(wǎng)上,自然干燥后采用透射電子顯微鏡,在加速電壓75 k V、不同倍率下觀察納米金的粒徑和形貌,如圖1所示。

由圖1可知,制備的納米金以球狀為主,大小均勻,粒徑50 nm左右。

圖1 透射電子顯微鏡形貌表征圖Fig.1 Mor phological characterization diagra ms of trans mission electronmicr oscope

2.2 助劑的選擇

試驗(yàn)考察了在濃度均為0.01 mol·L-1的氯化鈉溶液、溴化鈉溶液、鹽酸溶液、碘化鉀溶液(對(duì)應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5.84%,10.28%,3.00%,16.00%,下同)等不同助劑存在下,質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1的6種藥品的SERS,結(jié)果見圖2。

由圖2可知,以16.00%碘化鉀溶液為助劑時(shí),西布曲明、酚酞和氟西汀雖有一定的增強(qiáng)效果,但其特征峰強(qiáng)度不如其他助劑強(qiáng);以16.00%碘化鉀溶液和10.28%溴化鈉溶液為助劑時(shí),呋塞米、N-苯甲?；鞑记骱蜌渎揉玎撼龇遢^為雜亂,表面增強(qiáng)效果不理想;以3.00%鹽酸溶液和5.84%氯化鈉溶液為助劑時(shí),6種藥品均有較好的表面增強(qiáng)效果,特征峰強(qiáng)度較大,并且以5.84%氯化鈉溶液為助劑時(shí)比3.00%鹽酸溶液為助劑時(shí)部分特征峰的增強(qiáng)效果更為明顯。因此,試驗(yàn)選擇以氯化鈉為助劑,后續(xù)進(jìn)一步探討。

此外,結(jié)果還表明,以5.84%氯化鈉溶液為助劑,以納米金為表面增強(qiáng)試劑時(shí),6種藥品的SERS譜圖中各官能團(tuán)特征峰均有不同程度的增強(qiáng),但由于各自化學(xué)環(huán)境不同,特征峰增強(qiáng)的強(qiáng)度差異較大,如西布曲明在1 089.9 c m-1左右特征峰最強(qiáng),信號(hào)強(qiáng)度為48 052;氫氯噻嗪在989.2 c m-1左右特征峰最強(qiáng),信號(hào)強(qiáng)度為74 473;氟西汀在994.2 c m-1左右特征峰最強(qiáng),信號(hào)強(qiáng)度為172 274;酚酞在732.8,1 173.9,1 603.8 c m-1左右特征峰增強(qiáng)都很明顯,信號(hào)強(qiáng)度分別為98 919,123 284和94 160;呋塞米特征峰整體增強(qiáng)不顯著,其中1 173.9 c m-1和1 597.4 c m-1左右特征峰增強(qiáng)相對(duì)明顯,信號(hào)強(qiáng)度為17 777,31 505;N-苯甲?；鞑记髟?91.7 c m-1左右特征峰最強(qiáng),信號(hào)強(qiáng)度為59 993。因此,可將特征峰波數(shù)和信號(hào)強(qiáng)度兩者相結(jié)合,作為定性分析依據(jù)。

2.3 助劑氯化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的選擇

試驗(yàn)考察了以質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.00%,5.84%,10.00%,15.00%,20.00%,30.00%的氯化鈉溶液為助劑時(shí)對(duì)6種藥品(質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1)表面增強(qiáng)效果的影響。結(jié)果表明:隨著氯化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,6種藥品的表面增強(qiáng)效果整體呈上升趨勢(shì),特征峰強(qiáng)度逐步增大;當(dāng)氯化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30.00%左右時(shí),增強(qiáng)效果逐漸趨于平穩(wěn),且氯化鈉溶液趨于飽和。因此,試驗(yàn)選擇30.00%氯化鈉溶液作為助劑。以西布曲明為例,表1列舉了在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈉溶液作用下西布曲明的部分特征峰信號(hào)強(qiáng)度。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈉溶液對(duì)西布曲明表面增強(qiáng)效果的影響Tab.1 Effect of sodiu m chloride solution with different mass fractions on the surface enhanced effect of sibutramine

2.4 正交試驗(yàn)

為得到最佳的試驗(yàn)條件,對(duì)納米金用量、樣品量、助劑30.00%氯化鈉溶液用量、反應(yīng)時(shí)間等4個(gè)因素分別選取3個(gè)水平,設(shè)計(jì)了L9(34)正交試驗(yàn),如表2所示。在不同的正交試驗(yàn)條件下,對(duì)100 mg·L-1的6種藥品溶液進(jìn)行SERS檢測(cè),結(jié)果見表3。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 Design oforthogonal test

表3 不同正交試驗(yàn)條件下6種藥品的拉曼光譜信號(hào)強(qiáng)度Tab.3 Raman spectral signal intensity of 6 drugs under different conditions ofort hogonal test

表3 (續(xù))

由表3可知:西布曲明、呋塞米在條件6下檢測(cè)時(shí),特征峰較多,且特征峰強(qiáng)度大,表面增強(qiáng)效果較為明顯,故選定條件6為這兩種藥品的檢測(cè)條件;氫氯噻嗪、氟西汀、N-苯甲?；鞑记髟跅l件9下檢測(cè)時(shí),特征峰較多,特征峰強(qiáng)度最大,故選定條件9為這3種藥品的檢測(cè)條件;酚酞在條件2下檢測(cè)時(shí),表面增強(qiáng)效果最好,出峰多,且特征峰強(qiáng)度較大,故選定條件2為酚酞的檢測(cè)條件。

2.5 檢出限

在各自最佳檢測(cè)條件下,對(duì)6種藥品質(zhì)量濃度均為1.00～100 mg·L-1(1.00～10.0 mg·L-1,質(zhì)量濃度水平間隔1.00 mg·L-1;10.0～100 mg·L-1,質(zhì)量濃度水平間隔5.00 mg·L-1)的單標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行SERS檢測(cè)。結(jié)果顯示:酚酞、西布曲明、呋塞米、氟西汀的檢出限分別為1.00,20.0,20.0,35.0 mg·L-1;氫氯噻嗪和N-苯甲?；鞑记鞯馁|(zhì)量濃度需達(dá)50.0 mg·L-1才會(huì)有較好的表面增強(qiáng)效果,說明二者的檢出限為50.0 mg·L-1。

2.6 重復(fù)性試驗(yàn)

制備兩批納米金A1、A2,選用西布曲明、氟西汀、酚酞等3種藥品按照最優(yōu)試驗(yàn)條件分別重復(fù)測(cè)定8次,觀察其特征峰信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)情況,計(jì)算不同波數(shù)下對(duì)應(yīng)特征峰信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表4。以西布曲明為例,選用納米金A1,得到8次重復(fù)試驗(yàn)的拉曼圖譜,以考察其特征峰拉曼位移的波動(dòng)情況,結(jié)果見圖3。

圖3 8次重復(fù)試驗(yàn)下西布曲明的拉曼圖譜Fig.3 Ra man spectra of sibutra mine in 8 repeated tests

表4 3種藥品特征峰信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)情況(n＝8)Tab.4 Fluctuation of signal intensity of characteristic peaks of 3 drugs(n＝8)

結(jié)果表明:部分特征峰信號(hào)強(qiáng)度在一定范圍波動(dòng),RSD為2.8%～8.6%,符合快速檢測(cè)要求;特征峰拉曼位移基本沒有變化。

2.7 樣品分析

取20份減肥食品樣品1～20,按照試驗(yàn)方法分別在1.3.2節(jié)中3種試驗(yàn)條件下進(jìn)行SERS檢測(cè)。結(jié)果表明:①當(dāng)樣品5、15處理后在1.3.2節(jié)酚酞的測(cè)定 條 件下 檢 測(cè)時(shí),在612.3,732.8,1 173.9,1 603.8 c m-1處均產(chǎn)生拉曼特征峰,且表面增強(qiáng)效果明顯。在此檢測(cè)條件下,對(duì)比樣品5、15及酚酞標(biāo)準(zhǔn)品的SERS,其特征峰拉曼位移吻合,故初步判斷樣品5、15中含有酚酞。②當(dāng)樣品1～4、6～13、19、20處理后在1.3.2節(jié)西布曲明、呋塞米的測(cè)定條件下檢測(cè)時(shí),在753.9,1 089.9,1 439.6,1 559.2 c m-1處均產(chǎn)生特征峰,且表面增強(qiáng)效果明顯。在此檢測(cè)條件下,對(duì)比樣品1～4、6～13、19、20及西布曲明標(biāo)準(zhǔn)品的SERS,其特征峰拉曼位移吻合,故初步判斷這14份減肥食品樣品中含有西布曲明。③當(dāng)樣品14處理后在1.3.2節(jié)氫氯噻嗪、氟西汀、N-苯甲?；鞑记鞯臏y(cè)定條件下檢測(cè)時(shí),在628.6,996.7,1 176.2,1 599.5 c m-1處均產(chǎn)生特征峰,且表面增強(qiáng)效果明顯。對(duì)比樣品14與氟西汀標(biāo)準(zhǔn)品的SERS,特征峰拉曼位移吻合,故初步判斷樣品14含有氟西汀。④樣品16、17、18在1.3.2中3種試驗(yàn)條件下檢測(cè),均無明顯特征響應(yīng)。上述拉曼初篩結(jié)果經(jīng)本實(shí)驗(yàn)室中液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢驗(yàn)核對(duì),結(jié)果一致。

本工作兩步法合成的納米金均勻性好,粒徑可達(dá)50 nm,通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的SERS分析方法,可在一定程度上滿足減肥食品中對(duì)這6種違禁藥品快速篩查與檢測(cè)需求,適合于食品藥品與環(huán)境犯罪案件中現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

感謝公安技術(shù)“十四五”江蘇省重點(diǎn)學(xué)科給予的幫助!