基于表面增強(qiáng)拉曼散射的高效測定谷物中微量嘔吐毒素的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于儀器分析化學(xué)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射的新型、高 效測定谷物中嘔吐毒素值〇腳的方法。更具體地設(shè)及一種W銀納米粒子作為表面增強(qiáng)拉曼 散射的基底，采用便攜式拉曼系統(tǒng)，通過測定玉米、蕓豆、燕麥等幾種谷物中的DON的表面 增強(qiáng)拉曼散射（S邸巧光譜，檢測谷物中存有的微量DON的新型、高效測定谷物中嘔吐毒素 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 真菌毒素是谷物中真菌的次級代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生于田間、運輸、加工或儲存的過程。 每年世界范圍內(nèi)有25%的農(nóng)作物受到真菌毒素的污染，從而導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全 風(fēng)險。嘔吐毒素的學(xué)名為脫氧雪膚鑲刀菌締醇（deo巧nivalenol，簡寫為DON),是一種B型 單端抱霉締族真菌毒素，由禾谷鑲刀菌與黃色鑲刀菌產(chǎn)生，主要發(fā)生于動物飼料和人類糧 食中，如燕麥、玉米、小麥、大麥。
[0003] DON對于多種動物和細(xì)胞培養(yǎng)過程都有免疫刺激和免疫抑制功能。在細(xì)胞水平，主 要通過綁定在核糖體上來抑制蛋白質(zhì)的合成。DON不僅引起谷物的減產(chǎn)，而且對人類和家畜 有嚴(yán)重的毒害作用，攝入已被DON污染谷物后，人類和動物會產(chǎn)生的神經(jīng)性厭食、嘔吐、腹 瀉、消化失調(diào)等癥狀W及隨之而來的體重減輕和病理性出血。
[0004] 為此，許多國家和食品安全組織建立了 DON在食品和飼料中的限量標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)意 見。例如，中國規(guī)定DON在糧食和糧食制品中的最大限量為1000 yg/kg。日本2002年出 臺臨時限量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DON在小麥中的最大限量為1100 yg/kg ;加拿大規(guī)定DON最大限量在 小麥中為2000 y g/kg，在小麥粉中為1200 y g/kg，在嬰兒食品小麥粉中為600 y g/kg ;2004 年，德國對于DON的限量標(biāo)準(zhǔn)著更為嚴(yán)格的規(guī)定，為嬰兒食品中的100 y g/kg至其它谷物產(chǎn) 品中的500 y g/kg ;除此之外，美國規(guī)定在已完成的食品中DON限量標(biāo)準(zhǔn)為1000 y g/kg ;歐 盟規(guī)定在已加工完成和幼兒食品中DON最大限量為200 y g/kg，未加工的硬質(zhì)小麥、燕麥、 玉米種的最大限量為1750 y g/kg。
[0005] 目前很多的分析方法已經(jīng)被用于DON的檢測，例如生物傳感序列、巧光偏振免疫 分析、氣相色譜分析、質(zhì)譜分析法、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法。然而共同的缺點是成本高、費時、 對設(shè)備要求高、靈敏度不高，操作繁瑣，一般需要粉碎，對環(huán)境照成嚴(yán)重污染等，特別是難于 現(xiàn)場檢測和環(huán)境不友好。因此，急需開發(fā)一種新型、高效、快速、準(zhǔn)確、方便的測定谷物中DON 的檢測方法，W保證食品安全和人民健康。
[0006] 拉曼光譜技術(shù)對非極性基團(tuán)中共價鍵的對稱振動十分敏感，它對水不敏感和少有 光譜重疊帶的特性，為谷物中DON的檢測提供更為有效的信息，然而普通拉曼光譜的吸收 強(qiáng)度不高，造成檢測靈敏度達(dá)不到要求。表面增強(qiáng)拉曼散射光譜（SER巧通過將所檢測分子 綁定在粗趟的銀納米粒子等金屬表面，能夠巨大增強(qiáng)普通拉曼光譜的強(qiáng)度，SERS基底的最 高增強(qiáng)因子可W達(dá)到1〇 8。
[0007] 本專利W銀納米粒子作為表面增強(qiáng)拉曼散射的基底，采用便攜式拉曼系統(tǒng)，通過 檢測玉米、蕓豆、燕麥等幾種谷物中的DON的SERS光譜，達(dá)到檢測谷物中存有的微量DON的 目的。本技術(shù)第一次利用SERS技術(shù)來分析谷物中的DON,并且達(dá)到了快速、靈敏、準(zhǔn)確和便 攜的效果。相比較于其它傳統(tǒng)方法，本發(fā)明提供的SERS技術(shù)不僅可W很好地被應(yīng)用于多種 真菌毒素的檢測，還做到了測試低成本，并做到了可W進(jìn)行現(xiàn)場檢測，是一種具有潛在應(yīng)用 價值和開發(fā)應(yīng)用前景的新型測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明提供一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射的新型、高效測定谷物中嘔吐毒素（嘔吐 毒素）的方法。更具體地是提供一種W銀納米粒子作為表面增強(qiáng)拉曼散射的基底，采用便 攜式拉曼系統(tǒng)，通過檢測玉米、蕓豆、燕麥等幾種谷物中的DON的表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS) 光譜，檢測谷物中存有的微量DON的新型、高效測定谷物中嘔吐毒素的方法。
[0009] 本發(fā)明的方案是：
[0010] 一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射的高效測定谷物中微量嘔吐毒素的新方法，具體步驟 如下：
[0011] (1)確定DON在待測谷物表面的檢測限，如檢測限低于規(guī)定限量，則可將本方法用 于檢測；
[0012] (2)取銀納米粒子基底溶液滴加于待測谷物樣品上，測量該樣品的SERS光譜，檢 查所得樣品的SERS光譜是具有DON的特征吸收峰，W確定樣品中嘔吐毒素超限。
[0013] 拉曼光譜帶范圍設(shè)置為500至2200畑1人
[0014] 納米粒子基底溶液的制備步驟為；將硝酸銀溶液用超純水稀釋，在100°C下攬拌 5?lOmin，攬拌下加入巧樣酸=鋼溶液，持續(xù)加熱25?30min后得到銀納米粒子溶液，力口 入體積為其1%的氯化鋼并繼續(xù)攬拌，室溫下保存兩個小時。
[0015] 確定DON特征吸收峰及其在待測谷物表面的檢測限的步驟為：
[0016] (1)測量銀納米粒子基底的SERS光譜；
[0017] (2)測量W銀納米粒子基底的不同梯度濃度的純DON的SERS光譜；
[0018] (3)比較銀納米粒子基底的不同梯度濃度的純DON的SERS光譜和銀納米粒子基底 的SERS光譜，確定純DON的特征吸收峰；
[0019] (4)測量W銀納米粒子為基底的，被不同梯度濃度DON污染的待測谷物樣品的 SERS光譜，比較干凈且干燥的待測谷物樣品的SERS光譜，確定DON在待測谷物表面的檢測 限。
[0020] 為了鑒定不同的拉曼振動模式，密度泛函理論值FT)被應(yīng)用于計算DON的拉曼光 譜。DFT的可靠性取決于交換相關(guān)能量的近似法則，提供了有效且合理的方法來計算現(xiàn)實模 型下的基臺能量。本計算使用的是Gaussian03W，并且在B3LYP水平下執(zhí)行。為了去計算 DON的振動頻率和峰帶，6-311++G化P)被應(yīng)用。計算結(jié)果在一定范圍內(nèi)很好地驗證了實驗 檢測的可靠性。
[0021] 本技術(shù)第一次利用SERS技術(shù)來分析谷物中的DON,并且達(dá)到了快速、靈敏、準(zhǔn)確和 便攜的效果，不僅做到了測試低成本，還做到了可W進(jìn)行現(xiàn)場檢測。相比較于其它傳統(tǒng)的方 法，本發(fā)明提供的SERS技術(shù)可W很好地被應(yīng)用于多種真菌毒素的檢測，是一種具有潛在應(yīng) 用價值和開發(fā)應(yīng)用前景的新型測試方法。
【附圖說明】
[0022] 圖1 ;銀納米粒子的紫外光譜圖。
[0023] 圖2 ;在去離子水中，W銀納米粒子為基底的不同濃度純品DON溶液的SERS光譜 圖。
[0024] 圖3 ;D0N特征峰1449畑14在1 X 1(T4M至1 X 1(T3M濃度范圍內(nèi)的線性關(guān)系圖。
[0025] 圖4 ; (a) 1 X 10-2m至1 X 10-6m濃度的DON位于玉米表面的SERS光譜；化）基于銀 納米粒子的1 X 10-3M濃度DON溶液位于侶巧紙上的SERS光譜；（C)空白玉米的拉曼光譜。
[0026] 圖5 ; (a)基于銀納米粒子的蕓豆表面DON的沈RS圖；化）空白蕓豆拉曼光譜。
[0027] 圖6 ; (a)基于銀納米粒子的燕麥表面DON的SERS圖；化）空白燕麥拉曼光譜。
【具體實施方式】
[002引下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，該些實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍 的限制。
[0029] 本發(fā)明提供一種新型、高效、快速、準(zhǔn)確、方便的測定谷物中DON的檢測方法。具 體來說是采用便攜式拉曼系統(tǒng)，通過測定銀納米粒子為基底的玉米、蕓豆和燕麥等谷物的 SERS光譜，來檢測谷物中是否存有的微量DON的新型檢測方法。
[0030] 本發(fā)明優(yōu)選的實施例為：
[003U 實施例1 ;玉米樣品中DON的檢測 [003引實施例2 ;蕓豆樣品中DON的檢測 [003引實施例3 ;燕麥樣品中DON的檢測
[0034] 實施例4 ;密度泛函理論值FT)計算及其計算結(jié)果
[0035] 實施例1 ;玉米樣品中DON的檢測
[0036] 步驟1 ;銀納米粒子基底的合成與UV和SERS表征
[0037] 0. 0255g硝酸銀被加入到含有150血超純水的燒杯中，在100°C下攬拌。溶液沸騰 5?lOmin，加入3血1 %的巧樣酸S鋼溶液，快速攬拌。持續(xù)加熱25?30min后得到銀納 米粒子。抽取lOmL銀納米粒子放入燒杯中，加入1(T 2M氯化鋼0. ImL并攬拌，室溫下保存兩 個小時待用，測定紫外光譜，采用便攜式拉曼系統(tǒng)測量空白銀納米基底（AgNPs)的SERS光 譜。
[0038] 銀納米粒子的紫外光譜圖見附圖1，Am。，425nm處的銀納米粒子的等離子振體峰 可W被觀察到，從而證明了銀納米粒子的存在。
[0039] 空白銀納米基底的SERS光譜圖見附圖2(圖2中位于1027cm-哺1385cm-1的吸收 峰是來自于巧樣酸鹽）。
[0040] 步驟2 ;純凈DON的SERS檢測
[0041] 1.純凈DON的SERS檢測；將DON純品溶解于去離子水中，配制成10-2M、10- 3M、 10-4M、10-5M、10-6M、10- 7M不同梯度濃度。等量的銀納米粒子和DON溶液相繼滴加到侶巧紙上 并混合均勻。1(T2?1(T 7M濃度的DON分別用此方法的滴加，在室溫下干燥后，采用