[发明专利]基于表面增强拉曼的有机磷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，特别涉及基于表面增强拉曼的有机磷检测方法。

背景技术

有机磷农药主要用作农业杀虫剂，少数品种用作杀菌剂、除草剂和脱叶剂。本类农药杀虫效果好，残效期较短，但对温血动物具有一定毒性，毒性与化学结构有关。多数属于中等毒和低毒，少数属于高毒类。有机磷农药在工农业生产中广泛应用，但农药的长期大量使用所带来的农药残留问题却成为影响人类健康与环境安全的重大隐患。

农药残留问题在20世纪60年代初就引起国际社会的高度重视，由联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)联合组成的农药残留专家联席会议(JMPR)定期对国际食品法典委员会(CAC)提出最大允许残留量进行评价，CAC基于评价资料制订了最大残留限量标准。这一标准是考验中国农产品质量安全的重要指标，也是国际贸易技术壁垒中的重要内容。

近年来，我国食品中农药残留检测技术发展较快，现行的国标方法采用目前较先进的气相色谱-质谱和液相色谱-串联质谱法，对水果、蔬菜、粮谷、动物肌肉、蜂蜜、果汁和果酒等食品进行了全面的农残控制，涉及农药品种数量达到数百余种。对有机磷农药残留的常规检测方法包含：高效液相色谱、气相色谱法、质谱法、酶联免疫，这类检测方法虽然检测精度高，但需要借助繁杂的前处理过程、技术复杂、成本高、检测周期长，不适合于现场实时、快速检测，而且药剂有毒；还有一类采用试纸条通过酶反应和显色剂实现检测，虽然快速方便，但检测效果不好，只能大约定量，而且只能确定含有有机磷，无法确定具体是哪一种有机磷。

生命科学的发展已经进入到单细胞和单分子水平上的探测与操控时代。由于光学方法可直接成像，且对所研究的对象干扰最小，具有无损、原位测量等优点，已成为生命科学首选的研究手段。拉曼光谱可获得分子的振动能级信息，称为分子的“指纹光谱”，可提供分子的详细结构信息，如化学键的类型、强度、角度、构像变化等。但普通的拉曼散射效率很低，一般情况下分子的拉曼散射截面比荧光散射截面低十几个量级，难以对生物样品直接进行探测，提高激发光强则可能产生样品的光损伤和光漂白等副作用。20世纪70年代研究发现，当吡啶分子靠近粗糙的电极表面时，金属表面等离子体共振产生的局域电场增强可以极大地增强分子所接收到的电场，进而增强远场接收到的拉曼信号，这就是表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，，简称为SERS)。SERS方法可以极大的提高分子的拉曼散射截面，化学还原的电极、金属溶胶、蒸镀、冷沉积或溅射的金属膜等多种材料都可以实现SERS，而百纳米尺度的金和银两种金属可以提供最好的拉曼增强效果。SERS光谱技术对液体样品的浓度检测限可以低至10^-13～10^-14M(mol/L)。这对于研究价格高、数量少、浓度低的生物样品是非常合适的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于表面增强拉曼的有机磷检测方法，使得对有机磷的检测提高了灵敏度，降低了检出限。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于表面增强拉曼的有机磷检测方法，包含以下步骤：

S1.提供一表面增强拉曼基底；其中，所述表面增强拉曼基底包含基底以及覆盖在所述基底上的金属层，所述基底上具有周期性点阵结构的孔；

S2.在所述表面增强拉曼基底上制备样品膜；

S3.拉曼光谱采集系统将激光打在所述带有样品膜的表面增强拉曼基底上，检测通过表面增强拉曼基底上周期性点阵结构的孔反射回来的光，获得拉曼光谱；其中，所述拉曼光谱包含拉曼位移和拉曼强度；

S4.对所述拉曼光谱进行图谱解析，根据拉曼峰位的变化，确定有机磷的种类；根据拉曼峰强度，确定有机磷的浓度。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在具有周期性点阵结构的表面增强拉曼基底结合样品膜，拉曼光谱采集系统将激光打在带有样品膜的表面增强拉曼基底上，检测通过表面增强拉曼基底上周期性点阵结构的孔反射回来的光，获得拉曼光谱；对拉曼光谱进行图谱解析，根据拉曼峰位的变化，确定有机磷的种类；根据拉曼峰强度，确定有机磷的浓度。由于具有周期性点阵结构的表面增强拉曼基底对反射光会产生较强的表面增强拉曼效应，使得对有机磷的检测提高了灵敏度，降低了检出限。

另外，所述周期性点阵结构的排列形状为正方形或六边形。孔的周期性点阵结构的排列形状越有规律，使拉曼峰更强，半波宽更窄，从而进一步使信号强度得到增强。。