基于拉曼光谱技术的辣椒制品中苏丹红I 的快速检测方法研究

刘晓晔，张紫超

（南京森林警察学院，江苏南京 210023）

苏丹红I（Sudan I）化学名称为1-苯基偶氮-2-萘酚。经毒理学研究表明，苏丹红I 具有致癌性和致突变性，被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）归为Ⅲ类致癌物[1]。我国发布的《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂品种名单（第一批）》（食品整治办〔2008〕3 号）中明确指出苏丹红不能用在食品的制作过程中[2]。可能非法添加苏丹红的食物包括辣椒粉、辣椒油、辣椒酱、红豆腐和红心禽蛋等。目前常见的检测方法有高效液相色谱法[1,3]、液相色谱-串联质谱法[4]，但这些方法检测时间较长且需要大型仪器设备，不适用于现场快速检测。高效液相色谱法能得到较精准的检测结果，但处理过程较为复杂，工艺运用繁杂，耗费的时间较多。拉曼光谱技术是一种针对分子光谱指痕进行鉴定的方法，运用纳米特殊金属材料将分析物附着在材料表面位置，显著增强了整体检测效果，将拉曼信号增强104 ～105 倍，相比于高效液相色谱法，检测应用优势较明显，检测取量少、携带方便、对样品的处理方式简单且检测速度快，因此该检测方法在药物定性分析、食品添加剂、农药残留检测等多个领域中应用较为普遍，可应用于对苏丹红的检测，增强检测效能。

本研究选用便携式拉曼光谱仪，建立以胶体金为基底的表面增强拉曼光谱法实现对苏丹红I 的快速定性检测，为基层单位使用表面增强拉曼光谱法检测苏丹红提供技术支撑。并应用所建立的方法对市面上购买的辣椒制品进行检测。

1 材料与方法

1.1 样品与试剂

老干妈辣椒油（超市）；渝里香辣椒粉、川娃子油泼辣子（淘宝）；麻老五油泼辣子、鑫佐味油泼辣子、辣椒粉（拼多多）；苏丹红Ⅰ号标准液；乙腈（色谱纯）；正己烷（色谱纯）；甲醇（色谱纯）；N-丙基乙二胺；纳米金溶胶；氯化钠溶液。

1.2 仪器与设备

便携式拉曼光谱仪，普拉瑞思科学仪器（苏州）有限公司；TG16W 高速离心机，长沙平凡仪器仪表有限公司；电子天平；XW-80A 漩涡振荡器，上海青浦沪西仪器厂；SK250HP 超声清洗器，上海科导超声仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 检测方法

用甲醇溶液配制不同浓度梯度的苏丹红I 标准溶液，向检测瓶中分别加入纳米金溶胶、苏丹红I 标准溶液及0.1 mol/L NaCl 溶液，振荡混匀，置于表面增强拉曼光谱仪检测池中检测。用正己烷对样本进行提取，加入N-丙基乙二胺（PSA）纯化后，再加入乙腈溶液解吸附。向固体和液体空白基质中加入不同浓度的苏丹红I 标准溶液，确定检出限。应用该方法对实际样本进行检测。

1.3.2 拉曼光谱条件

光谱仪激光功率为200 mW，积分时间5 s，积分2 次平均。

1.3.3 数据处理

用便携式拉曼光谱仪自带的光谱分析软件采集光谱并对数据进行基线校正。采用The Unscrambler X 10.4 软件对数据进行Moving Average 平滑处理，用Excel 绘制谱图。用IBM SPSS Statistics 25 对数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 特征峰的确立

应用表面增强拉曼光谱对浓度为10 μg/mL 的苏丹红I 号进行检测。结果如图1 所示，苏丹红Ⅰ在681 cm-1、717 cm-1、840 cm-1、898 cm-1、977 cm-1、1 159 cm-1、1 222 cm-1、1 337 cm-1、1 381 cm-1、1 482 cm-1和1 577 cm-1处有明显的特征峰。

图1 0 μg/mL 和10 μg/mL 的苏丹红I 标准液拉曼光谱图

2.2 检测方法的优化

对1 mg/L 的苏丹红I 标准液加入不同体积的胶体金溶胶溶液后进行检测。结果显示，当加入胶体金溶胶的体积为300 μL 时，位于681 cm-1、717 cm-1、840 cm-1、977 cm-1、1 159 cm-1、1 222 cm-1、1 482 cm-1和1 577 cm-1处的拉曼特征峰强度极显著高于胶体金溶胶的加入量为400 μL 与500 μL 时峰的 强 度（P＜0.01）；位 于898 cm-1、1 337 cm-1、1 381 cm-1处的拉曼特征峰强度显著高于胶体金溶胶的加入量为400 μL 时峰的强度（P＜0.05）；位于898 cm-1、1 337 cm-1、1 381 cm-1处的拉曼特征峰强度极显著高于胶体金溶胶的加入量为500 μL 时峰的强度（P＜0.01）。当加入胶体金溶胶的体积为400 μL时，位于977 cm-1处的拉曼特征峰强度显著高于胶体金溶胶的加入量为500 μL 时峰的强度（P ＜0.05）；位 于681 cm-1、717 cm-1、898 cm-1、1 159 cm-1、1 222 cm-1、1 337 cm-1、1 482 cm-1和1 577cm-1的拉曼特征峰强度与胶体金溶胶的加入量为500 μL 时峰的强度无显著差异（P＞0.05）。综上所述，当苏丹红I 标准液为1 mg/L 时，胶体金溶胶的加入量为300 μL，拉曼特征峰的强度最优。

2.3 样品最低检测限

对样品按照1.3.1 处理，放入便携式表面增强拉曼光谱仪检测池中检测，确定苏丹红I 在实际样品中的最低检测限。

2.3.1 油状样品加标的最低检测限

如图2 所示，吸取空白辣椒油样品待测液作为液体加标空白基质，当苏丹红加标浓度为8 μg/mL 时，位于717 cm-1、977 cm-1、和1 222 cm-1处的拉曼光谱特征峰清晰可辨，其余的特征峰表现不明显或受到基质干扰，且位于717 cm-1、977 cm-1、1 222 cm-1处特征峰的峰强度均符合《食品卫生检验方法 理化部分 总则》（GB/T 5009.1—2003）[5]中关于检出限的定义。因此在本实验条件下，苏丹红I 在辣椒油等油状样品中的最低检出浓度为8 μg/mL。

图2 不同浓度的苏丹红I 液体加标样品的拉曼谱图

2.3.2 粉末状样品加标的最低检测限

如图3 所示，提取空白辣椒粉样品待测液作为固体加标空白基质，当苏丹红加标浓度为5 μg/mL 时，位于717 cm-1、977 cm-1、1 222 cm-1处的拉曼特征峰清晰可辨，且特征峰强度均符合《食品卫生检验方法 理化部分 总则》（GB/T 5009.1—2003）[5]中关于检出限的定义。因此，苏丹红Ⅰ在辣椒粉等粉末状样品中的最低检出浓度为5 μg/mL。

图3 不同浓度的苏丹红I 固体加标样品的拉曼光谱图

2.4 实际样品的快速检验

按照1.3.1 步骤，分别对从超市、淘宝、拼多多电商平台购买的辣椒制品进行样品前处理，对提取液进行检测，重复3 次。结果显示，所得实际样品拉曼光谱未见位于717 cm-1、977 cm-1、1 222 cm-1处的特征峰，需应用大型仪器进行进一步确证。

3 结论

苏丹红具有多种化学衍生物，属于化工类染色剂，主要用于墨水、塑料、汽油等非食用类物质的染色，具有一定的致癌性、致突变性等，禁止在食品中添加。但由于利益的驱使，部分不法商家为增加食品的色泽，牟取不当收益，选择在食品中添加苏丹红。因此，需构建食品中苏丹红成分的检测方法。本研究建立了应用表面增强拉曼光谱技术快速检测辣椒油及辣椒粉中非法添加苏丹红I 染料的方法，可实现定性检测，在辣椒油类样本的最低检出限为8 mg/L，在辣椒粉制品中的最低检出限为5 mg/L，符合当前食品安全的标准与要求。本方法具有操作简单、前处理过程简便、检测时间短和成本低廉等优点，可以满足大规模样品定性筛查的需求。