本發(fā)明屬于食品分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法。
背景技術(shù)：
：油脂是人類三大營養(yǎng)素之一，是很好的熱能營養(yǎng)素，在人體內(nèi)具有重要的生理功能。油脂氧化是影響油脂品質(zhì)的一個重要因素，它所產(chǎn)生的產(chǎn)物對食用油脂的風味、色澤以及組織都會產(chǎn)生不良的影響，還會使食品發(fā)生褪色、褐變、維生素破壞，降低食品品質(zhì)和營養(yǎng)價值，甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)引起食物中毒，嚴重危害人體健康。因此，有效的檢測油脂氧化的情況，防止油脂氧化對食品體系及人類健康帶來破壞是十分重要的。傳統(tǒng)的油脂氧化分析方法多為化學法，即通過化學手段測定過氧化值、茴香胺值、共軛二烯烴等，作為常規(guī)方法，它們只能提供唯一的指標，但是卻不能從中得到樣品的實際化學成分的信息。另外，在油脂氧化初期往往很難用化學分析的方法準確測定。另一種色譜法，如氣相色譜法、高效液相色譜法這類技術(shù)，可以更細致地研究氧化進程，對油脂輕度氧化也非常敏感，然而卻需要大量的抽樣處理，設(shè)備操作復雜又消耗大量預處理時間，不能實現(xiàn)實時快速分析的目的。因此制定一種油脂氧化便捷快速且對于輕度痕量氧化又十分靈敏的分析方法是十分必要的。拉曼光譜作為一種快速分析手段，可以通過不同的振動快速、準確地識別分子物種，而且不會破壞物質(zhì)原來具有的結(jié)構(gòu)，可以用來快速檢測油脂氧化程度，但是由于樣品氧化初期，氧化程度過低，粒子的振動不明顯，傳統(tǒng)拉曼光譜可能捕捉不到這些變化，使這項技術(shù)的潛力受到了限制，因此，在檢測樣品濃度較低時，提高傳統(tǒng)拉曼光譜的檢測敏感度和精確度成為一個亟待解決的問題。近年來，表面增強拉曼光譜(SERS)技術(shù)逐漸成為了一種非常重要的生物分子超敏感探測技術(shù)。這種技術(shù)結(jié)合了拉曼效應的優(yōu)點，如識別給定物質(zhì)和對相似物質(zhì)進行區(qū)分的高度特異性，而且將樣品附著在納米級的粗糙金屬表面上，還能有效地大幅度增強拉曼信號。在增強基底的作用下，拉曼信號的強度可能會增大104～106倍。這種增大效應稱為表面增強拉曼散射，不過只有在直接吸附于金屬表面的物質(zhì)中才能觀察到這種現(xiàn)象。銀和金是最常使用的增強基底。為了得到好的增強效果，金屬表面必須具有合適的粗糙度，而銀基在SERS效應中是較為有效，且成本較低的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。鑒于上述和/或現(xiàn)有檢測食用油脂氧化進程的方法中存在的問題，提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法，包括，油脂加速氧化試驗，將食用油脂密封，置于溫度為50～60℃的環(huán)境下，定時取樣測定；制備拉曼光譜表面增強基底，在金屬鋅過量的條件下，加入硝酸銀溶液，制得納米銀；拉曼光譜掃描，在納米銀表面滴加經(jīng)正己烷或無水乙醇稀釋的油樣，然后烘干，采用785nm波長的入射激光光源對待測油樣進行掃描，獲得含拉曼特征峰的拉曼光譜圖，選擇其中最顯著的974cm-1和1304cm-1的特征峰特異表示油脂放大痕量氧化程度，以特征峰1442cm-1作為內(nèi)標，其比值為油脂的相對氧化強度，用拉曼光譜的相對氧化強度來分析表面增強拉曼光譜測得的油脂氧化強度；所述對待測油樣進行掃描，其中，選用光柵為500～700mm-1，積分時間為25～35s，掃描次數(shù)為3～5次，掃描范圍設(shè)為200-2000cm-1。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述光柵為600mm-1鋸齒形光柵。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述積分時間為25～35s。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述經(jīng)正己烷或無水乙醇稀釋的油樣，其稀釋倍數(shù)為5～50倍。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述食用油脂包括大豆原油及其成品油、菜籽原油、茶籽油、食用調(diào)和油、橄欖成品油、花生油、芝麻油、芥花籽成品油、棕櫚原油、精煉棕櫚油、葵花籽原油及其成品油、玉米原油及其成品油、精煉椰子油、米糠原油、棉籽原油、稻米成品油、精煉紅花油、亞麻籽成品油、花椒成品油或魚油中的一種或幾種。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述食用油脂為山茶籽油。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對待測油樣進行掃描，其是對待測油樣進行多次取樣掃描，并將各掃描曲線置于同一拉曼光譜圖中，制得各樣品曲線疊加后形成的所述待測油樣的拉曼光譜圖。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對待測油樣進行掃描，其掃描次數(shù)為3次。作為本發(fā)明所述基于表面增強拉曼光譜檢測油脂痕量氧化的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述入射激光光源，其激光能量為5.0mW，此時特征拉曼峰的強度不低于1000，分辨率高于2cm-1。本發(fā)明具有的有益效果：(1)特異性強、拉曼特征信號強信噪比高，熒光背景小且鑒定結(jié)果準確可靠。(2)無損檢測并且測試過程不使用任何化學試劑。(3)鑒定迅速，積分時間短效率高，適合大批量快速檢驗。(4)痕量檢測，能使拉曼信號增強上萬倍，對微量氧化敏感度更高，在油脂氧化的初期，傳統(tǒng)化學方法很難監(jiān)測到油脂的微量氧化，但本發(fā)明在油脂發(fā)生微量氧化時仍可以快速準確靈敏的完成檢測。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：圖1為實施例1過氧化值標準曲線。圖2為實施例1山茶籽油儲存不同天數(shù)的過氧化值變化。圖3為實施例2中納米銀基底的掃描電子顯微鏡圖。圖4為實施例2中納米銀溶液的拉曼光譜圖。圖5為實施例4中己烷稀釋50倍的山茶籽油SERS圖。圖6為實施例5中50倍稀釋倍數(shù)的山茶籽油在儲存過程中油脂氧化強度(I965/I1442)的變化。具體實施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。實施例1(對比實施例)：過氧化值檢測法檢測山茶籽油的氧化情況于一系列干燥的50mL比色管中，加入2.5mL的氯仿-冰乙酸(40:60)混合溶液，再分別加入0，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.4，0.5，0.6mL碘標準溶液，搖勻。各加入0.50mL的淀粉指示劑，加水稀釋至刻度，輕輕搖勻并靜置5min。待分層后吸取上層清液，以空白作參比，于535nm處測其吸光度。根據(jù)得到的吸光度各自對應的濃度，繪制工作曲線并且計算其直線回歸方程如圖1所示。油樣過氧化值的測定步驟：準確稱取0.01～0.025g(準確至0.0002g)樣品于干燥的50mL比色管中，加入2.50mL的氯仿-冰乙酸(40:60)混合溶液，加入0.25mL飽和碘化鉀溶液，輕輕搖勻，置于暗處，反應3min；取出后立即加入0.5mL淀粉指示劑，加水稀釋到刻度，搖勻，靜置5min；待分層后吸取上層清液，以空白作參比，于535nm處測其吸光度，并在標曲上讀出樣品的過氧化值如圖2所示，圖中可以看出在第1天至第4天，油脂氧化初期，用該方法進行測定結(jié)果并不十分靈敏。實施例2：納米銀的制備準確稱取0.425g硝酸銀晶體并溶于50mL蒸餾水中，配制成50mmol/L的硝酸銀溶液。取過量鋅片在0.02mol/L的稀鹽酸中浸泡一段時間，清洗掉表面雜質(zhì)，取出后用蒸餾水洗凈、晾干。將鋅片置于燒杯中，緩緩加入配制好的硝酸銀溶液，反應3min。將硝酸銀溶液慢慢倒掉，將鋅片上的銀晶體輕輕刮下，并用煮沸過的蒸餾水反復洗滌。將洗凈的銀晶體置于裝有煮沸過的去離子水的小玻璃容器中，避光儲存，備用。納米銀基底形態(tài)用掃描電子顯微鏡觀察呈樹枝狀，結(jié)果如圖3所示。納米銀溶液單獨的拉曼光譜圖如圖4所示。實施例3：準備油脂痕量氧化樣品將山茶籽油分別用用正己烷和無水乙醇稀釋，得到5倍、10倍、20倍、50倍的混合溶液。在包有錫箔紙的載玻片上滴加5μL納米銀，烘干后在納米銀表面滴加2.5μL經(jīng)稀釋的油樣，再次烘干，將其置于顯微共聚焦拉曼光譜儀載物臺的物鏡視野下，找到合適的位置，并調(diào)整焦距至清晰可見。實施例4：表面增強拉曼光譜監(jiān)測油脂痕量氧化設(shè)置掃描參數(shù)為光柵600mm-1，積分時間為25s，掃描次數(shù)為3次，掃描范圍則設(shè)定為200～2000cm-1，在視野中取合適的點，調(diào)整焦距至清晰可見并檢測，己烷稀釋20倍的山茶籽油SERS圖如圖5所示。與普通拉曼光譜的測定結(jié)果相比較，SERS圖中967cm-1處的特征峰對應普通拉曼圖的974cm-1處；SERS圖中1304cm-1處的特征峰對應普通拉曼圖的1303cm-1處，表面增強拉曼光譜的特征峰較普通拉曼光譜有一定的位移。實施例5：油脂痕量氧化表面增強拉曼光譜圖譜分析以波數(shù)為967cm-1和1303cm-1的特征峰表示油脂放大痕量氧化程度，以波數(shù)為1442cm-1的特征峰為內(nèi)標，用相對強度分析表面增強拉曼光譜測得的油脂氧化強度。這些不同的樣品在967cm-1和1303cm-1處的SERS特征峰強度對比如表1和表2所示。由表可見，信號強度增加了幾十倍到上百倍。表1山茶籽油在967cm-1處的SERS特征峰稀釋倍數(shù)拉曼強度增強因子-307-530144497.1510326671059.3620423672767.0950597259734.58100--200--表2山茶籽油在1303cm-1處的SERS特征峰稀釋倍數(shù)拉曼強度增強因子-775-535419225.161036933478.8720439162839.3150650004196.62100--200--通過下列公式(1)計算相關(guān)的增強因子，以此來說明與普通拉曼光譜相比，表面增強拉曼光譜的相應特征峰強度增強的情況。其中，ISERS表示處于某位置的特征峰的SERS強度，IRS表示相應特征峰的普通拉曼強度；CRS表示在普通拉曼光譜的測定方法中該樣品的濃度，CSERS表示SERS所用樣品的濃度。AEF=ISERSIRS×CRSCSERS]]>根據(jù)公式(1)計算的967cm-1和1304cm-1處特征峰的增強因子也如表1和表2所示，效果最好的50倍稀釋倍數(shù)條件下，967cm-1處的SERS的特征峰強度比普通拉曼光譜的增強了約9727倍；1303cm-1處的SERS的特征峰強度比普通拉曼光譜的增強了約4194倍。當稀釋到100倍和200倍時檢測不到拉曼光譜信號。稀釋倍數(shù)為50時，山茶籽油在儲存過程中I965/I1442值即，油脂的相對氧化強度的直觀變化折線圖如圖6所示，其變化趨勢與過氧化值方法測定結(jié)果一致。但是在氧化前4天，采用過氧化值測定油脂的氧化程度，數(shù)據(jù)顯示僅為0.001左右，氧化數(shù)值改變不明顯，到第6天時過氧化值為0.52，明顯高于前3天。而采用表面增強拉曼光譜進行檢測，前4天相對氧化強度變化明顯由0.97上升至1.25，氧化強度改變明顯，而第6天時相對氧化強度為1.51，數(shù)據(jù)在氧化初期和中后期都顯示出良好線性，對痕量油脂氧化有準確的檢測效果。另外，稀釋50倍后的山茶籽油增強效果要好于低稀釋倍數(shù)的油樣。當稀釋倍數(shù)較低時，有多層油脂分子吸附在納米銀表面，會降低拉曼信號；當?shù)竭_某一倍數(shù)時，只有一層分子吸附在納米銀表面，這時信號最強；而當稀釋倍數(shù)過高時，分子達不到發(fā)生聚合的臨界濃度，使得沒有足夠的油脂分子吸附在基底表面，因此信號很弱。通過研究發(fā)現(xiàn)，掃描積分時間決定了CCD的曝光時間，為避免CCD在強度為50000個計數(shù)的時候飽和，需要校準這個積分時間，最大設(shè)定為120s。相同條件下，積分時間越長，拉曼峰強度越大。在基于拉曼光譜對食用油進行檢測時，操作者為獲得一較強的信號強度，積分時間通常會選用其最大值，即120s。但如果大批量檢測時，120s的積分時間疊加起來就會使整體效率急劇下降，也就失去了利用拉曼光譜技術(shù)本身迅速高效的特點；但積分時間過短，信號強度不足，并且信噪比低，對檢測十分不利。發(fā)明人在對山茶籽油進行拉曼光譜檢測的實驗過程中嘗試引入鋸齒形光柵，發(fā)現(xiàn)鋸齒形光柵在尖角處不論是鈍角或銳角，都有增強拉曼信號強度的作用，并且尖角角度越尖其增強效果越好。這樣一來，即使積分時間較短，也能夠保證一定的拉曼信號強度，在這個基礎(chǔ)上，經(jīng)過大量實驗優(yōu)選，最終選用鋸齒形光柵600mm-1，積分時間選為25～30s，當稀釋倍數(shù)適當時，分子達到發(fā)生聚合的臨界濃度，擁有足夠的油脂分子吸附在基底表面，掃描次數(shù)為三次即可。在此積分時間下，拉曼信號強度大，并且噪聲小、基線平滑，信噪比較高。由此可見，本發(fā)明提供的一種快速快速檢測食用油脂氧化進程的方法，所檢測出的拉曼特征信號強、信噪比高，積分時間短效率高，適合大批量快速檢驗。通過研究發(fā)現(xiàn)，在對食用油進行拉曼光譜檢測時，會出現(xiàn)一個典型的傾斜寬背景，使基線偏離，信噪比下降，影響數(shù)據(jù)進一步分析處理，有時熒光物質(zhì)會使拉曼光譜的特征峰淹沒在較強的熒光背景里，致使定性分析失敗。發(fā)明人在對食用油進行拉曼光譜檢測的實驗過程中嘗試采用波長有785nm的入射光源，并調(diào)整激光能量為5.0mW，發(fā)現(xiàn)調(diào)整一定強度的激光能量大小，能夠大大減小其熒光背景，提高信噪比；但激光光源功率過大，聚焦點微小，易造成樣品局部升溫，而樣品的顏色會影響物質(zhì)的吸光度。通過反復試驗推究發(fā)現(xiàn)，這樣的波長下可以避免背景太大，易于觀察出峰情況以及有效確定成分結(jié)構(gòu)；提高一定的激光能量能有效縮小積分時間同時不降低信號信噪比，提高檢測效率及其準確性，實現(xiàn)對食用油氧化檢測的快速、特異、高效。應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3