表面增強拉曼光譜法在動物源性食品安全檢測中的應用

李春穎，王紅義，陳高樂，張添淇，王云舒，樊玉霞,

（1.赤峰學院化學與生命科學學院，內蒙古赤峰 024000；2.上海交通大學農業與生物學院食品科學與工程系，上海 200240）

動物源性食品是指全部可食用的動物組織以及蛋和奶，包括肉類及其制品（含動物臟器）、水生動物產品等[1]。隨著動物源性食品多樣化的發展，動物源性食品安全事故也時有發生。近年來，“瘦肉精”事件、三聚氰胺奶粉事件、鴨舌產品含有甜蜜素、海鮮產品中的孔雀石綠、福壽螺事件等食品安全問題的出現讓人們對動物源性食品的安全更加重視和關注，因此對動物源性食品的安全檢測提出了更高的要求和挑戰。動物源性食品安全檢查常用的方法包括高效液相色譜法[2]、液相色譜質譜聯用法[3]、氣相色譜質譜聯用法[4]、酶聯免疫吸附法[5]、毛細管電泳法[6]、聚合酶鏈式反應[7]等，這些方法具有高靈敏度和準確度的優勢，但也存在著樣品前處理復雜、消耗時間長、設備昂貴等問題，不能滿足實際監管檢測需求。因此，迫切需要快速、靈敏、準確的動物源性食品安全檢測新方法。

隨著材料科學、光學技術的不斷發展，表面增強拉曼光譜（ surface-enhance Raman spectroscopy，SERS）技術被廣泛應用于食品監督[8]、生物醫學和藥品檢驗[9-10]等領域。SERS 技術克服了傳統拉曼技術的局限，在食品安全檢測方面的應用成為國內外學者的研究熱點，研究內容涵蓋了理論探討、SERS 方法建立及優化、實際檢測等，推動了SERS 技術在食品安全方面應用的發展。本文綜述了SERS 在動物源性食品安全檢測中應用的最新研究進展，詳細介紹了SERS 對三聚氰胺、食源性致病菌、農獸藥殘留和食品添加劑的檢測的應用及發展，并對SERS 技術在食品中有害物質快速殘留檢測方面的應用進行了總結和展望，旨在為SERS 技術在食品安全檢測領域的進一步發展提供參考。

1 表面增強拉曼光譜

拉曼光譜是通過拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光進行分析以獲得分子振動和轉動方面信息的一種散射光譜[11]。當物質發生拉曼散射時就會產生拉曼光譜，拉曼光譜與紅外光譜都屬于分子振動光譜，通過物質分子中的官能團振動即可產生圖譜，而不同分子所具有的官能團各不相同，所以每種分子都具有唯一且確定的拉曼光譜[12]。因此，拉曼光譜可以作為分子的指紋光譜，提供分子結構信息，進而達到對物質快速檢測的目的[13]。

當待測物吸附在經過特殊處理、且具有納米結構的粗糙金屬（如金、銀等）表面時，待測物分子的拉曼信號得到極大的增強，能夠被提高106～1014倍[14]，這就是表面增強拉曼散射現象，簡稱SERS。目前公認的SERS 增強機制主要有物理增強和化學增強兩種。在物理增強機理中，被人們廣泛接受的是表面等離子體共振引起的局域電磁場增強原理[15-16]；化學增強認為，吸附分子與金屬表面的原子或原子團簇之間發生某種化學作用，在分子吸附到金屬基底時，產生新的激發態，形成新的吸收峰，當合適波長的入射光照射到金屬基底時，將會產生共振，從而使體系的有效極化率得到增加，SERS 信號強度增強[17-19]。SERS 增強過程十分復雜，僅通過物理增強和化學增強機制不足以解釋所有SERS 現象，通常情況下，化學增強的數量級在10～103之間，大多數學者認為物理增強在SERS增強中占主導地位。

高性能SERS 基底的制備是SERS 研究中的核心技術，高性能的SERS 基底應滿足：靈敏性強，重現性、均勻性和穩定性好等。另外，SERS 作為一種前景廣闊的痕量甚至微痕量快速檢測分析技術，其活性基底應同時具有靈敏性、穩定性、特異性及經濟可行性等特點。目前，在動物源性食品安全檢測領域常見的SERS 基底，依據基底狀態，可以分為：金屬溶膠活性基底、固體活性基底、柔性活性基底等。金屬溶膠基底具有成本低、易合成、使用范圍廣的優點，但其受環境影響較大，膠體粒子易聚集，易受“咖啡環”效應的影響，穩定性和重現性略差；固體基底結構穩定，具有較好的均勻性、重復性，但成本相對較高、制備較復雜，難以在不規則樣品表面上進行測試；柔性基底的柔韌性強，適用于復雜樣品平面的檢測，有利于實現微創或無損檢測，也使批量生產SERS 基底成為可能，但其制備過程復雜，對襯底材料要求很高，樣品采集的效率較低。SERS 在動物源性食品安全檢測中應用的部分代表性研究如表1 所示。研究對象涉及到乳制品、肉類食品、海鮮等，以化學殘留及食源性微生物為目標，結合了不同類型的增強材料開展了多樣化的研究。從表1 可以看出金屬溶膠活性基底應用范圍較廣，靈敏度較高，較適合于以檢測限（LOD）為評價指標的痕量定性分析。固體基底和柔性基底適用范圍相對較窄，制備復雜，但其均一性和重復性較好，更適用于關注重復性的定量分析。

表1 SERS 技術在動物源性食品安全檢測中的部分應用Table 1 Partial application of SERS technology in animal derived foods safety

2 SERS 在動物源性食品常見污染物檢測中的應用

2.1 SERS 在三聚氰胺檢測中的應用

乳與乳制品是膳食中蛋白質、鈣、磷、維生素A、維生素D 和維生素B2的重要來源之一，在日常膳食中占重要的地位。三聚氰胺奶粉事件讓人們對三聚氰胺有了更深刻的認識和了解。除了人為地添加，三聚氰胺還會從加工過程中、所處環境中以及包裝材料等各個環節進入到食品里，影響人的身體健康。目前已報道的研究主要圍繞SERS 增強基底及相關食品基質對表面增強拉曼光譜技術的影響，來探究SERS 對食品中三聚氰胺的快速檢驗方法[34-36]，從而使牛奶中三聚氰胺的檢出限降至最低。

通常，牛奶中的三聚氰胺拉曼信號較低，單金屬納米顆粒作為SERS 基底很難滿足檢測要求，因此，近年新研發的雙金屬納米顆?；钚曰缀凸腆w基底得到了快速發展，以乳制品為對象的三聚氰胺的SERS 研究進展如表2 所示。聶彬彬[20]以不同Ag/Au比例的碗孔狀微/納結構陣列作為SERS 基底，檢測水溶液和奶粉中的三聚氰胺，當Ag/Au 比例接近1:1 時，對于10-5mol/L 三聚氰胺水溶液的SERS 信號約是Ag或Au 樣品的5 倍，并且其檢測下限為10-9mol/L。除了金屬納米顆?；钚曰淄?，為了滿足三聚氰胺等有害物質高通量、低成本、快速檢測的需求，新型固相SERS 平臺成為科研工作者的研究熱點。He 等[37]制備了一種將Ag 納米粒子沉積在PPy@PEDOT:PSS薄膜表面的SERS 基底，用來檢測三聚氰胺分子，當濃度為6.4 ng/mL 時，仍然可以清晰地識別出來。Xiao等[38]以銀膜覆蓋納米球（AgFON）作為SERS 基底對嬰兒配方奶粉中的三聚氰胺進行檢測，當線性范圍為2～25 mg/L 時，相關系數為0.9926，所制備的活性基底不僅具有較高的增強能力，而且重現性和穩定性也很好。Xu 等[39]以納米線組裝的高表面粗糙度的銀納米片為SERS 活性基底，用于檢測牛奶中的三聚氰胺，最低檢測濃度為10-9mol/L，這遠遠低于中國和美國對三聚氰胺的安全限值要求。不同的納米活性基底是SERS 檢測的關鍵，基于其它技術的SERS方法也是提高SERS 檢測效率、擴大SERS 應用范圍的剛需。Viehrig等[40]用SERS 結合電化學輔助的方法檢測牛奶中的三聚氰胺，如圖1 所示，利用傳感器的可重復性降低測量值之間的差異、原材料消耗和分析時間，最終對牛奶中三聚氰胺的最低檢測濃度為0.3 mg/L。研究人員采用不同策略構建了三聚氰胺快速檢測方法，發現對基質成分較為一致的乳品樣品，不同增強基底性能是導致檢測性能差異的主要因素。

圖1 定制的電化學-SERS 檢測系統的工作原理（A）、電化學-SERS 平臺（B）和金納米柱結構的SEM 圖像（C）[40]Fig.1 Working principle of the custom-made electrochemical-SERS (A), electrochemical-SERS platform (B) and SEM image of Aucapped nanopillar structures for SERS detection (C)[40]

表2 SERS 技術在乳制品中三聚氰胺檢測中的應用Table 2 Application of SERS technology in the detection of melamine in dairy products

2.2 SERS 在食源性致病菌檢測中的應用

食源性致病菌顧名思義是以食物為媒介進入體內從而影響人的身體健康，一般發生在畜肉類、禽類、蛋類以及奶類中。在非人為故意的原因下，生、熟案板未分開，手沒有清洗干凈等都會產生致病菌。當前，對于食源性致病菌的檢測技術普遍操作復雜，消耗時間長。因此，操作簡便、快捷、高效的SERS技術在食源性致病菌檢測中表現出巨大的應用潛力。

通常SERS 用于食源性致病菌的檢測可以分為直接檢測、間接檢測及與其它技術相結合檢測。對實際樣品中的食源性致病菌進行直接檢測的研究相對較少，主要依賴于間接檢測方法進行定性定量檢測，檢測限可低至幾CFU/mL。目前，結合其他技術方法，發揮SERS 檢測手段快速靈敏的優勢，開展食源性致病菌檢測研究已成為一個新的重要趨勢。應用SERS 技術對常見食源性致病菌（大腸桿菌、沙門氏菌、單核細胞增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌）檢測的最新研究進行了總結討論，對食源性致病菌的SERS 檢測研究最新進展如表3 所示。

表3 SERS 技術在動物源性食品中食源性致病菌檢測中的應用Table 3 Application of SERS technology in detection of foodborne pathogens in animal derived foods

2.2.1 SERS 在大腸桿菌檢測中的應用 大腸桿菌是常見致病菌的一種，有較強的致病性，食用被大腸桿菌感染的食品后能引起出血性腸炎、溶血性尿毒綜合癥和血栓形成性血小板減少性紫癜等多種腸道疾病，嚴重時能造成病人死亡[41]。Bozkurt 等[42]采用表面增強拉曼光譜技術，利用堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）對5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸（5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate，BCIP）的酶活性，建立了一種夾心免疫檢測大腸桿菌的方法，并同時合成了球形磁性包金核殼納米顆粒（MNPs-Au）和棒狀金納米顆粒（AuNRs）兩種SERS 活性基底，該方法的檢出限為10 CFU/mL。使用開發的夾心免疫分析法檢測大腸桿菌用時不到3 h，包括MNPs-Au/抗體與大腸桿菌結合（40 min）、夾心形成試驗（40 min）、ALP-BCIP 相互作用（60 min）和最終的SERS 檢測（2～5 min）。Zhu 等[25]以Fe3O4@Au 復合材料為載體，利用表面增強拉曼光譜和磁分離技術，開發了一種基于金箔紙的腸致病性大腸桿菌的吸附傳感器，在緩沖溶液和甘草提取物中，檢出限約為2.86 CFU/mL，檢測時間僅為2.5 h，結果表明，金箔紙為大腸桿菌檢測提供了一種可靠、快速、靈敏的生物傳感平臺。Yan 等[43]采用表面增強拉曼散射橫向流動試驗（SERS-LFA）條帶快速、靈敏地定量分析了大腸桿菌O157:H7，基于5,5'-二硫代二苯甲酸拉曼信號強度的極值梯度增強回歸（extreme gradient boosting regression，XGBR）對大腸桿菌O157:H7 的檢出限為6.94×101CFU/mL；此外，大腸桿菌O157:H7被添加到牛奶和牛肉等食物基質中，在10 CFU/mL的超低劑量下，SERS-LFA 與XGBR 結合僅孵育2 h就能成功地從混合物中檢出大腸桿菌O157:H7，回收率在86.41%～128.25%之間。Weng 等[44]研制了一種用于大腸桿菌磁性富集和SERS 檢測的一體化納米傳感器，這種一體化的納米傳感器是通過將四種成分化學集成到一個納米顆粒中來構建的，其中包括作為磁芯的錳鐵氧體納米顆粒、作為SERS 活性基底的銀殼、4-巰基苯甲酸（4-mercaptobenzoic acid，MBA）分子自組裝層作為SERS 內標、以MBA 偶聯層的適配體序列作為大腸桿菌的捕獲探針。預濃縮和比率測定使納米傳感器檢測大腸桿菌的檢出限降至10 CFU/mL。該一體化納米傳感器已成功應用于包括牛奶在內的多種液體食品中的大腸桿菌檢測，回收率為89%～110%，相對標準偏差小于1.7%。相較于以往大多數SERS 傳感器采用的三明治策略相比，該納米傳感器使用起來更簡單、成本更低，具有較高的靈敏度和可重復性，在實際應用中具有很大的潛力。

2.2.2 SERS 在沙門氏菌檢測中的應用 在禽肉類產品以及蛋制品中沙門氏菌是一種常見的食源性致病菌，一旦食用了含有沙門氏菌的食物就容易引發細菌性腸胃炎、敗血癥和心肌炎等多種疾病[45]。Chattopadhyay 等[46]利用合成的功能化聚合磁性納米顆粒（FPMNPs）作為有效的捕獲探針和免疫磁選分離劑，研制了一種用于檢測沙門氏菌的SERS 免疫傳感器；比較了4-巰基苯甲酸和5,5′-二硫基（琥珀酰亞基-2-硝基苯甲酸酯）作為拉曼報告分子的信號屬性，在最佳條件下，分別用MBA 和DSNB 在1588 和1336 cm-1處的SERS 強度測量101～107cells/mL 范圍內的病原體濃度，檢測限分別為100 cells/mL 和10 cells/mL；此外，對于不同的添加食品，檢測方法的回收率為82%～114%。Li 等[47]基于金納米棒與寡核苷酸適配體和拉曼報告子組成的新型SERS 標簽，開發了一種可同時靈敏檢測不同食物致病菌的生物傳感器。他們將新型SERS 標簽與抗體修飾的磁性納米顆粒相結合，創建了一個能夠同時檢測大腸桿菌O157:H7 和沙門氏菌的生物傳感器，在101～106CFU/mL 具有良好的線性關系，較高的檢測靈敏度（＜8 CFU/mL）和回收率（95.26%～107.88%），該方法達到了靈敏、同時定量檢測病原體的目的。Yang等[48]開發了一種基于三維DNA 漫步器的SERS 方法，可對鼠傷寒沙門氏菌進行定量分析，其檢測策略如圖2 所示。結果表明，SERS 強度與沙門氏菌的濃度（10～104CFU/mL）和濃度（104～106CFU/mL）均呈良好的線性關系。由于“DNA 漫步者”的信號放大效應，檢測限低至4 CFU/mL，該方法的選擇性是由適體序列的選擇性決定的。這種將SERS 技術與生物基質分離的策略，使SERS 光譜具有較高的靈敏性和良好的重復性，為食源性致病菌的SERS 檢測提供了一種新的方法，可受益于多種應用場景。

圖2 SERS 檢測細菌策略示意圖[48]Fig.2 Schematic illustration of the SERS strategy for bacterial detection[48]

2.2.3 SERS 在單核細胞增生李斯特菌檢測中的應用 單核細胞增生李斯特菌對免疫力低的人群極易感染，感染病癥可表現為腦膜炎、敗血癥等[49]。Wu[26]利用SERS 與免疫層析法相結合的方法，實現了對單核增生李斯特菌和沙門氏菌的同時檢測，兩種致病菌都在102～107CFU/mL 范圍內具有良好的線性關系，且檢出限均為75 CFU/mL。Teixeira 等[50]利用環介導等溫擴增（loop-mediated isothermal amplification, LAMP）技術與SERS 技術相結合，設計了一種基于LAMP 擴增DNA 過程中產生焦磷酸鹽的多功能金納米顆粒的間接SERS 檢測方法檢測李斯特菌，不僅在緩沖液中檢測到，而且在超高溫消毒的牛奶中能夠檢測到李斯特菌的濃度為3.6×102CFU/mL。Huang 等[51]探索了一種基于黑磷-金（BP-Au）濾紙的3D-SERS 基底來對常見的食源性細菌包括金黃色葡萄球菌、單核增生李斯特菌和大腸桿菌進行檢測，無需復雜的樣品處理，整個檢測過程只需要幾分鐘。研究表明，基于BP-Au 濾紙的3D-SERS 襯底比2D-SERS 襯底具有更大的表面積和更多的樣品檢測熱點，在濃度為107CFU/mL 時，可以對三種目標細菌進行特異性識別和辨別。隨后，利用主成分分析和線性判別分析對三種細菌的SERS 光譜數據進行了成功的區分，該方法實現了在食品安全領域應用統計判別分析PCA-LDA 對食源性細菌進行快速無標簽檢測和鑒定。

2.2.4 SERS 在金黃色葡萄球菌檢測中的應用 鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌是目前報道最多的食源性致病菌，可引起食物中毒、腸道傳染病等健康問題，傳統的金黃色葡萄球菌檢測方法通常是經典的培養方法，但此方法耗時，且不能實時應用，開發出反應速度快、靈敏度高、選擇性好的新技術，特別是能同時檢測不同食源性致病菌的技術具有重要意義。Wang 等[52]介紹了一種基于SERS 的免疫捕獲納米探針用于檢測致病菌，該探針使用硼酸功能化多巴胺包被的Au@Ag 納米顆粒作為先進的SERS 納米標簽，可實現對金黃色葡萄球菌及其他多種細菌的鑒別及檢測，當SERS 標簽與細菌表面結合時，SERS 信號可被放大108倍，最低檢出限為10 CFU/mL，并且檢測過程只需要30 min。Zhang 等[53]研制了一種基于SERS 的生物傳感器，可同時檢測沙門氏菌和金黃色葡萄球菌，用鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的適配體固定的Fe3O4磁性金納米顆粒（MGNPs）作為捕獲探針，然后信號探針也通過適體的作用與細菌連接，形成三明治狀的目標結構，在最優的檢測條件下，在102～107CFU/mL 范圍內，檢測金黃色葡萄球菌，具有良好的線性關系（y=135.2381+211.4286x,R2=0.9946），其檢出限為35 CFU/mL。Zhang 等[54]通過在聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯（POEGMA）中加入多層銀納米顆粒（AgNPs），該納米復合薄膜被用作SERS 基底，用于拉曼報告分子（即4-氨基噻吩）的檢測，增強因子可達1.29×107，且具有較好的均勻性和重現性，應用此法檢測金黃色葡萄球菌，檢出限低至8 CFU/mL。

基于SERS 對食源性致病菌的檢測主要通過SERS 結合不同技術或納米材料，實現致病菌的定性識別，展現了SERS 技術快速分析的優點，但針對實際食品樣品中微生物污染的檢測分析還是非常有限，后續研究應充分挖掘SERS 在該方向實際檢測當中的應用潛力。

2.3 SERS 在獸藥殘留檢測中的應用

近年來獸藥殘留問題引起了人們的廣泛關注，在動物的生長過程中，總會使用一些獸藥來預防疾病或者消滅蟲害等，由此就會引起獸藥的藥物殘留問題。SERS 具有極高的分子特異性，操作靈敏，重復性強，穩定性佳，因此SERS 在獸藥殘留檢測中具有重要的意義。

2.3.1 SERS 在蛋類藥物殘留檢測中的應用 應用SERS 技術對農獸藥殘留檢測的研究重點主要是獲取高質量SERS 信號和提高數據分析能力。Muhammad等[27]以SiO2包裹銀納米粒子（SiO2@Au NPs）為基底，對雞蛋內膜中的氟蟲腈的最低檢測限為10-7mol/L，并利用密度反函數法進行定量分析（如圖3 所示）。Tu 等[55]報道了一種簡單、快速檢測雞蛋殼和雞蛋液中氟蟲腈的方法，在1～500 mg/L 范圍內基于2256 cm-1處的特征峰定量分析氟蟲腈的標準溶液，R2≥0.997；在蛋殼和蛋液中添加氟蟲腈的標準溶液，使實際樣品中氟蟲腈的最終濃度都分別為5、60 和100 mg/kg 時，回收率為59.91%～81.72%和85.97%～152.46%，該方法適用于雞蛋殼和雞蛋液中氟蟲腈的快速檢測，檢測時長約為30 min。

2.3.2 SERS 在水產品獸藥殘留檢測中的應用 魚、蝦、貝類等水產品中是獸藥殘留的主要對象，殘留的獸藥如：孔雀石綠、結晶紫、氯霉素等。基于SERS方法檢測水產品中禁用和限用獸藥的報道已有很多，趙靜晨等[28]在表面活性劑十二烷基甲基溴化哌啶溶液中以抗壞血酸為還原劑還原氯金酸，快速合成具有樹枝狀結構的金納米粒子，以此作為SERS 活性基底檢測孔雀石綠，檢出限為1×10-8mol/L，對鯽魚肉中孔雀石綠進行快速檢測，樣品加標回收率為81.6%～102.1%。張梓涵等[56]通過化學還原反應，分兩步制得形狀規則、外徑為60～70 nm 的銀包銅納米線（Cu-Ag NWs）并以其為基底，對羅非魚肉中孔雀石綠殘留進行快速檢測，結果表明，孔雀石綠在400～1800 cm-1范圍內的特征峰清晰，當孔雀石綠濃度為0～20 μg/kg時，特征峰強度與孔雀石綠濃度呈現良好的線性關系，對孔雀石綠標準溶液的最低檢測濃度為0.5 μg/kg，對羅非魚肉中孔雀石綠殘留最低檢測濃度為1.0 μg/kg。Chen 等[57]開發了一種高靈敏性、高性價比的Ag/納米纖維素SERS 基底，可用于食品安全原位檢測，對于魚肉中孔雀石綠和恩諾沙星的檢出限分別為0.0014 和0.069 mg/kg。Alyami 等[58]用具有透光性的Ag NPs-PDMS 基底來檢測魚皮上的結晶紫，其檢出限為10-7mol/L。Pan 等[59]基于SERS 與免疫層析法相結合檢測3 種氯霉素類抗生素，最終所得氯霉素、甲砜霉素和氟苯尼考的檢出限分別為0.36、0.20 和0.78 ng/mL。

2.3.3 SERS 在奶類抗生素殘留檢測中的應用 除了水產品、蛋類，奶類也是獸藥殘留較為嚴重的食品。Zhai 等[29]制備出以ZnO 為模板，可再生的3D角狀ZnO/Ag@Au，用于檢測牛奶中的抗生素，3DZnO/Ag@Au 結構很明顯地增加了納米顆粒的表面積，SERS 增強因子可以達到1.48×109，對牛奶中磺胺吡啶的檢測限低至1×10-9mol/L。除此之外，Xie等[60]提出了檢測牛奶中氯霉素殘留的MIP-SERS傳感器，在牛奶實際樣品中檢測氯霉素的含量，檢出限為0.1 μg/mL。Wang 等[61]利用Ag@IP6@AuNPs作為活性基底檢測牛奶中痕量青霉素G 的殘留，當線性范圍為10-5～10-11mol/L 時，檢出限為10-12mol/L，檢測回收率在92.18%～101.4%之間，該方法實現了牛奶中青霉素G 的現場殘留檢測。

2.3.4 SERS 在畜禽肉藥物殘留檢測中的應用 畜禽肉類是人們日常生活中不可或缺的一類食品，利用SERS 技術監測肉類食品的品質至關重要。江南大學的謝云飛團隊建立了一種豬肉中左旋咪唑殘留的表面增強拉曼光譜快速檢測方法，在最佳實驗條件下，建立了左旋咪唑鹽酸鹽標準溶液特征峰SERS 信號與濃度的標準曲線，線性方程R2值均在0.9 以上；對不同加標濃度的實際樣品進行檢測，得到平均回收率為80.39%～95.94%，RSD 值為3.08%～6.20%[31]。李耀等[62]以NaCl 溶液為膠體的活化劑，用金納米溶膠作為活性基底檢測鴨肉提取液中的氧氟沙星殘留，檢出限為0.05 mg/L。孫琳等[63]研發了一種基于氨基改性多孔材料SBA-15 的SERS 基底，用于雞肉和雞飼料提取液中恩諾沙星的SERS 檢測，結果表明在0.1～1 mg/kg 濃度范圍內，特征峰的強度與恩諾沙星濃度具有良好線性關系，R2=0.98 和R2=0.99，檢測限均達到0.1 mg/kg。徐寧等[64]以金溶膠為SERS 基底，實現了快速鑒別雞肉中殘留的磺胺二甲基嘧啶和磺胺吡啶兩種抗生素，該方法具有良好的鑒別效果，可用于對雞肉中兩種抗生素殘留的快速檢測和鑒別。

動物源性食品獸藥殘留的SERS 檢測研究中，針對不同化學目標分析物，一方面側重SERS 增強基底的制備以達到痕量最低檢出濃度；另一方面嘗試結合化學計量學方法構建定性定量分析模型。但多數研究以單一物質為分析目標，實現多目標同時檢測依然面臨極大的困難和挑戰。

2.4 SERS 在食品添加劑檢測中的應用

動物源性食品中常用的食品添加劑有著色劑、防腐劑和抗氧化劑，這些添加劑可以使肉制品等保持良好的色澤，看起來更新鮮、保質期更久。然而，食品添加劑的非法、不規范使用也會引起潛在的食品安全問題，已有研究報道了SERS 在食品添加劑檢測方面的應用研究。

Ai 等[65]在聚乙烯吡咯烷酮表面活性劑存在下，用抗壞血酸還原硝酸銀，合成花狀銀納米粒子，檢測4 種不同的食品著色劑，檢出限分別為食品藍79.285 μg/L、檸檬黃5.3436 μg/L、日落黃45.238 μg/L、酸性紅50.244 μg/L。Wang 等[32]以ZnO@Ag 空心納米球為模型，研究出了可以用來檢測食品中亞硝酸鹽的SERS 傳感器，亞硝酸鹽檢測的線性范圍為1×10-8～1×10-3mol/L，檢出限為0.3×10-8mol/L。此外，郭紅燕等[66]采用金納米棒和Fe3O4/TiO2/Au NRs 磁性復合物在超疏水材料表面進行自組裝，形成具有優異SERS 性能的磁性試紙。該磁性試紙在酸性條件下表面吸附的4-氨基苯硫酚與待測的亞硝酸根進行偶合，利用偶合產物的SERS 信號，從而實現亞硝酸根的定性及定量檢測。陳泳等[33]建立了衍生化-富集-表面增強拉曼光譜法快速檢測奶粉中亞硝酸鹽的分析方法，對7 類不同奶粉進行檢測，單個樣品檢測全過程只需3～15 min，定性檢測限為0.4 mg/kg，遠低于國家安全標準對亞硝酸鹽的限量要求（2 mg/kg）。

基于SERS 的化學殘留分析面臨著類似的問題，高性能、普適性基底的開發是SERS 方法構建的關鍵環節。多數研究以標準樣品體系為主，針對復雜食品體系仍然面臨基質嚴重干擾的問題，簡化前處理方法提升檢測性能是實現SERS 快速檢測的前提；從實際應用的角度考慮，性能優越、價格昂貴的拉曼設備并不適用于食品安全實時檢測，便攜式光譜設備開發及完善是突破和完善硬件限制的方向；從不同角度切入的研究工作將為實現SERS 技術在食品安全分析領域應用提供基礎和保障。

3 展望

SERS 技術在動物源性食品安全檢測中的應用研究表明其具有巨大的應用潛力和廣闊的發展前景，相對傳統技術，顯示出檢測迅速、精度較高、操作方便、靈敏度高等應用優勢。但在實際應用中仍然存在一些問題：首先，目前SERS 技術在食品檢測行業的應用仍處于起步階段，尚未形成系統的標準化工作，研究內容主要集中在不同食品基質及不同活性增強基底對 SERS 光譜的影響。而且表面增強拉曼光譜技術除了優點之外也存在著一些不足。例如：雖然對SERS 的機理在一些物理模型上進行了一定的闡述但仍然不能完全闡明SERS 機理；其次，便攜式、低成本SERS 設備的開發需要完善，雖然有手持式的表面增強拉曼光譜儀，但是價格昂貴，功能單一，因此研制價格低、功能完備的SERS 檢測設備也是一個待解決的難題；再次，SERS 基底普適性有待提升。SERS 活性基底的開發是SERS 技術應用的關鍵，在已有的研究中，金、銀金屬材料以不同形態作為增強基底較為常見，不同基底表現出不同的增強性能，不同目標需要適配不同的納米活性基底，一定程度上限制了其應用，未來對SERS 基底的研究需在保證SERS 活性的基礎上提升納米活性基底的普適性。最后，對復雜食品的前處理，應用傳統的前處理方法結果精確、回收率高，但消耗的時間長、過程比較麻煩、成本高，僅局限于實驗室內部檢測。SERS 技術雖然可以有效識別復雜的食品基質成分及分子結構，但結果的準確性會受到一定的干擾。因此，針對不同的食品類別，尋求快速、回收率高的SERS 前處理技術非常重要。基于SERS 研究中所面臨的共性問題，以期后續在以下三個方面開展研究并突破瓶頸：第一，SERS 基底的靈敏性與均一性和重復性的完美統一，從而實現SERS 檢測定性分析和定量分析的完美結合；第二，多目標組分的同時檢測，SERS 檢測以單一目標組分為主，如何能夠實現一種活性基底同時檢測多種目標組分或者多種活性基底適合于同一目標物質的檢測，從而建立適用于大多數動物源性食品和獸藥、食品添加劑、食源性致病菌的最優的SERS 檢測方法，推進SERS 檢測技術的實際應用；第三，更加深入對各種實際樣品的研究，包括從樣品前處理方法到目標分析物的SERS 檢測的全過程。隨著對SERS 技術的深入研究，結合材料科學及信息技術的發展，SERS 技術將會在食品安全檢測領域發揮重要作用，為食品安全檢測監管提供重要的技術支撐。