三唑磷是一种高效的广谱有机磷农药ღ◈✿ღ，具有很高的化学和光稳定性ღ◈✿ღ，在环境中很难发生降解ღ◈✿ღ，其残留物会通过食物链进入人体并进行蓄积ღ◈✿ღ，从而对身体健康造成极大威胁ღ◈✿ღ。表面增强拉曼光谱（SERS）技术具有优异的指纹光谱特性和单分子检测能力ღ◈✿ღ。然而ღ◈✿ღ，具有SERS活性的等离子体纳米颗粒（PNPs）稳定性差ღ◈✿ღ，容易发生团聚ღ◈✿ღ，造成SERS信号不稳定ღ◈✿ღ；并且ag真人ღ◈✿ღ，PNPs与分析物分子的亲和力较弱ღ◈✿ღ，导致SERS技术的增强效果差ღ◈✿ღ。将一些具备特定功能的纳米材料和PNPs相结合从而给SERS基底“定制”各种各样的功能是一种可行的解决方案ღ◈✿ღ。

　　华南理工大学 食品科学与工程学院的 阳能静ღ◈✿ღ、朱浩帆ღ◈✿ღ、蒲洪彬*等以(Fe)@Ag NPs作为基底对有机磷农药三唑磷的检测研究ღ◈✿ღ。该基底是用MIL-100(Fe)涂层的Fe3O4并原位负载Ag NPs上制备而成ღ◈✿ღ，对该基底在农残SERS传感中的应用展开研究ღ◈✿ღ，并与传统高效液相色谱（HPLC）法进行比较对该SERS方法展开评估ღ◈✿ღ。

　　Fe3O4ღ◈✿ღ、(Fe)和(Fe)@Ag NPs的SEM如图1所示ღ◈✿ღ。如图1A所示ღ◈✿ღ，Fe3O4的直径约为200 nmღ◈✿ღ，且表现为大小均一的球状ag真人ღ◈✿ღ。在(Fe)的SEM图像中（图1B）ღ◈✿ღ，可以清楚地观察到MOFs外壳在球形Fe3O4纳米粒子表面均匀生长ღ◈✿ღ，呈薄膜状ღ◈✿ღ，证明了MOFs外壳的成功包覆ღ◈✿ღ，同时MOFs的生长并没有改变与破坏Fe3O4的结构ღ◈✿ღ。在图1C可观察到ღ◈✿ღ，MOFs外壳上生长出了直径为20～50 nm球形Ag NPsღ◈✿ღ。通过以上结果证明成功合成了核-壳-卫星结构的(Fe)@Ag NPs基底ღ◈✿ღ。

　　通过SEM-EDS进一步观察所制备基底的元素信息ღ◈✿ღ。在图1D～I中ღ◈✿ღ，Feღ◈✿ღ、C和O元素均匀分布ღ◈✿ღ，证实了(Fe)核壳结构的成功合成ღ◈✿ღ。并且ღ◈✿ღ，Ag元素清晰可见ღ◈✿ღ，也较均匀地分布在(Fe)核壳结构表面ღ◈✿ღ。

　　通过XRD测试观察合成材料每一步的晶体结构和组成ღ◈✿ღ，分别使用“◆”和“●”表示Fe3O4和Ag NPs的特征峰ag真人ღ◈✿ღ。如图2A所示ღ◈✿ღ，其中ღ◈✿ღ，Fe3O4晶体的特征峰与文献所报道的相符ღ◈✿ღ；在包覆了MOFs外壳之后ღ◈✿ღ，其对应的特征衍射峰并没有发生明显变化ღ◈✿ღ，说明了MOFs外壳的合成并没有破坏Fe3O4的晶体结构ღ◈✿ღ。最终的基底同时呈现Fe3O4和Ag NPs的特征衍射峰ღ◈✿ღ，证明(Fe)@Ag NPs基底被成功合成ღ◈✿ღ。

　　同时ღ◈✿ღ，通过对合成的材料做磁滞回线测试观察每一步合成过程中的磁性变化ღ◈✿ღ，如图2B所示ღ◈✿ღ，每一步复合之后的基底磁化强度均比单独的Fe3O4低ღ◈✿ღ，且原位合成Ag NPs后材料的磁性强度下降ღ◈✿ღ，说明MOFs外壳的包覆和Ag NPs的负载均会在一定程度上影响材料的磁性ღ◈✿ღ。图2C表明了在添加外部磁场之后ღ◈✿ღ，包覆MOFs外壳并且负载Ag NPs之后的Fe3O4仍然展现出了极佳的磁分离能力ღ◈✿ღ，能够在30 s内实现迅速的固液分离ღ◈✿ღ。

　　为研究不同低温循环自组装次数对(Fe)吸附性能的影响ღ◈✿ღ，将CV作为分析物对材料进行吸附表征ღ◈✿ღ，在400～700 nm波长范围内进行紫外-可见吸收光谱测定ღ◈✿ღ。

　　在制备基底的过程中ღ◈✿ღ，对MIL-100(Fe)外壳包覆Fe3O4的次数进行优化ღ◈✿ღ，使其吸附效果达到最佳ღ◈✿ღ。在观察紫外-可见吸收光谱图后确定最优条件ღ◈✿ღ。如图3A～C所示ღ◈✿ღ，随着循环次数的增加ღ◈✿ღ，CV溶液的颜色逐渐变浅ღ◈✿ღ，且在590 nm波长处的吸光度逐渐下降ღ◈✿ღ。在9～10 个循环过后ღ◈✿ღ，CV溶液的颜色几乎不再变化ღ◈✿ღ，在590 nm波长处的吸光度也趋于稳定ღ◈✿ღ，因此最终选择循环10 次作为最优条件ღ◈✿ღ，来合成后续进行实验的基底ღ◈✿ღ。

　　接着ღ◈✿ღ，对(Fe)负载Ag NPs的次数进行优化ღ◈✿ღ，以得到最佳的SERS响应效果ღ◈✿ღ。如图3D～F所示ღ◈✿ღ，以CV作为拉曼探针ღ◈✿ღ，分别制备0～5 个银镜循环的基底并进行SERS信号的对比ღ◈✿ღ。制备的基底均呈现出CV明显的特征拉曼峰ag真人ღ◈✿ღ，选取1 175 cm-1作为CV的定量峰ღ◈✿ღ。当银镜循环为0 次时ღ◈✿ღ，SERS响应几乎为零ღ◈✿ღ；随着银镜反应次数增加ღ◈✿ღ，SERS信号先逐渐增强ღ◈✿ღ，达到平稳后SERS信号强度和稳定性反而有所下降ღ◈✿ღ。考虑到以上因素江外江论坛ღ◈✿ღ，本实验选取3 次银镜循环作为基底的合成条件ღ◈✿ღ。

　　由于所制备基底中的MOFs多孔结构对分析物具有吸附作用ღ◈✿ღ，这一吸附作用会帮助三唑磷分子到达Ag NPs的热点区域ღ◈✿ღ，从而使得SERS信号增强ღ◈✿ღ。使用DFT对三唑磷分子的理论拉曼光谱进行了仿线g(d,p)基组优化后的三唑磷分子结构ღ◈✿ღ，图4B则展示了使用(Fe)@Ag NPs获取的三唑磷标准溶液的SERS光谱和DFT仿线处振动峰归属为C-N-N及苯环的弯曲振动ag真人ღ◈✿ღ，1 000 cm-1处振动峰归属为苯环伸缩振动ღ◈✿ღ，1 407 cm-1处振动峰为三唑磷环上C-N拉伸引起ღ◈✿ღ，1 600 cm-1处振动峰为三唑磷环上C＝C拉伸引起ღ◈✿ღ，三唑磷4 个主要拉曼特征峰的理论和实际出峰位置偏差均不超过25 cm-1ღ◈✿ღ。由于SERS光谱中归属于三唑磷环上C＝C拉伸振动的SERS峰强度最高ღ◈✿ღ，因此选取1 600 cm-1作为三唑磷的定量峰ღ◈✿ღ。

　　为探究(Fe)@Ag NPs基底对三唑磷标准溶液的灵敏性ღ◈✿ღ，采集梯度浓度三唑磷标准溶液的SERS光谱ღ◈✿ღ，从图4C可以看出ღ◈✿ღ，三唑磷标准溶液的SERS信号随着质量浓度的降低而逐渐降低ღ◈✿ღ，在质量浓度低至0.01 mg/L时ღ◈✿ღ，仍然可以清晰得识别出三唑磷分子于1 600 cm-1处的拉曼特征峰江外江论坛ღ◈✿ღ。由图4D可知江外江论坛ღ◈✿ღ，三唑磷标准溶液于1 600 cm-1处的SERS特征峰强度和其质量浓度在0.01～5 mg/L之间有着良好的相关性ღ◈✿ღ，回归方程为Y＝0.525 5X＋3.419ღ◈✿ღ，R2为0.983ღ◈✿ღ。根据公式计算得到的LOD为1.75 μg/Lღ◈✿ღ，充分证明了核-壳-卫星结构的(Fe)@Ag NPs基底能够作为灵敏的SERS基底用于对三唑磷的检测ღ◈✿ღ。

　　通过合成基底对苹果中的三唑磷残留进行SERS定量分析ღ◈✿ღ。如图5A所示ღ◈✿ღ，苹果基质在1 300ღ◈✿ღ、1 480 cm-1附近分别出现明显的SERS信号峰ღ◈✿ღ，同时ღ◈✿ღ，在实际样品的SERS光谱中也观察到了这些SERS信号ღ◈✿ღ。如图5B所示ღ◈✿ღ，三唑磷在1 600 cm-1处的SERS特征峰强度的对数值与其质量浓度的对数值在0.05～10 mg/L的范围内具有良好的线）ღ◈✿ღ。通过计算ღ◈✿ღ，其LOD为11.9 μg/Lღ◈✿ღ。与标准溶液相比ღ◈✿ღ，实际样品的LOD更高ღ◈✿ღ。但与经典的样品前处理方法如QuEChERS法相比ღ◈✿ღ，这种简单的萃取方式更加简便ღ◈✿ღ、迅速ღ◈✿ღ，也更加符合现场检测和快速检测的需要ღ◈✿ღ。

　　使用加标质量浓度为2ღ◈✿ღ、5ღ◈✿ღ、10 mg/L的样品进行回收实验ღ◈✿ღ，结果如表1所示ღ◈✿ღ，使用SERS法检测苹果中三唑磷残留的回收率范围为90.07%～103.27%ღ◈✿ღ，相对标准偏差为3.02%～8.24%ღ◈✿ღ，证明了该SERS方法可以作为一种可靠ღ◈✿ღ、灵敏的方法实现对苹果中三唑磷残留的检测ღ◈✿ღ。

　　为了和SERS法进行对比ღ◈✿ღ，使用HPLC法对苹果中三唑磷残留进行测定ღ◈✿ღ。如图6所示ღ◈✿ღ，三唑磷的出峰时间在24 min附近ag真人ღ◈✿ღ，随着三唑磷质量浓度的降低ღ◈✿ღ，峰面积逐渐下降ღ◈✿ღ，在0.2 mg/L时仍能观察到该峰的存在ag真人ღ◈✿ღ，但到0.1 mg/L时三唑磷的峰几乎完全消失ღ◈✿ღ，说明该HPLC法对三唑磷的LOD约为0.2 mg/Lღ◈✿ღ。以峰面积为纵坐标ღ◈✿ღ，以三唑磷质量浓度为横坐标绘制标准曲线 mg/L的范围内线ღ◈✿ღ。为进一步探究HPLC法在实际样品检测中的定量分析能力ღ◈✿ღ，使用2ღ◈✿ღ、5ღ◈✿ღ、10 mg/L三种不同加标水平的样品进行定量分析ღ◈✿ღ。如表1所示ღ◈✿ღ，HPLC法对苹果中三唑磷残留的加标回收率为98.51%～109.76%ღ◈✿ღ，相对标准偏差为1.82%～3.40%ღ◈✿ღ。

　　将SERS法与传统的HPLC法进行对比评价本实验所建立的三唑磷SERS检测方法ღ◈✿ღ。HPLC法对苹果中三唑磷残留的加标回收率为98.51%～109.76%ღ◈✿ღ，相对标准偏差为1.82%～3.40%ღ◈✿ღ，而建立的SERS快速检测方法的回收率范围为90.07%～103.27%ღ◈✿ღ，相对标准偏差为3.02%～8.24%ღ◈✿ღ。通过加标回收率的对比可知ღ◈✿ღ，SERS检测方法和传统HPLC法的回收率均在90%～110%之间ღ◈✿ღ，可以满足实际检测要求ღ◈✿ღ。通过对比检测结果的相对标准偏差可知ღ◈✿ღ，相对于SERS检测方法ღ◈✿ღ，HPLC法的稳定性更佳ღ◈✿ღ。使用SERS检测方法获取的三唑磷LOD为11.9 μg/Lღ◈✿ღ，线 mg/Lღ◈✿ღ；使用HPLC法获取的三唑磷的LOD为0.2 mg/Lღ◈✿ღ，线 mg/Lღ◈✿ღ。

　　表2中对比了几种检测食品中三唑磷残留的方法ღ◈✿ღ，可以看出ღ◈✿ღ，基于(Fe)@Ag NPs所建立的SERS法具有较宽的检测线性范围和良好的检测灵敏度ღ◈✿ღ，能够作为可靠ღ◈✿ღ、灵敏的快速检测方法用于食品中三唑磷残留的监测ღ◈✿ღ。

　　基底的稳定性和可重现性是影响基底实际应用的重要因素ღ◈✿ღ。为了对(Fe)@Ag NPs基底的稳定性进行测定ღ◈✿ღ，通过对不同批次的基底在不同位置各采集10 条SERS光谱ღ◈✿ღ。如图7所示ღ◈✿ღ，在5 批基底的不同位置采集的光谱其出峰位置和峰强度大体一致ღ◈✿ღ，并且SERS在1 175 cm-1处特征峰强度较为稳定ღ◈✿ღ，计算得到的RSD为5.58%ღ◈✿ღ。为了对(Fe)@Ag NPs的稳定性进行分析ღ◈✿ღ，采用化学还原法制备Ag NPs溶胶ღ◈✿ღ，分别采集两种基底对CV标准溶液的SERS光谱ღ◈✿ღ。图8展示了两种基底在0ღ◈✿ღ、5ღ◈✿ღ、10ღ◈✿ღ、15ღ◈✿ღ、20 d的SERS信号ღ◈✿ღ，随着时间延长ღ◈✿ღ，Ag NPs溶胶对CV的SERS信号显著降低ღ◈✿ღ，而(Fe)@Ag NPs在储存20 d后ღ◈✿ღ，在1 175 cm-1处特征峰的强度几乎保持稳定ღ◈✿ღ。可见ღ◈✿ღ，(Fe)@Ag NPs基底具有良好的稳定性和可重复性ღ◈✿ღ。

　　在实际应用中ღ◈✿ღ，基底的可回收性和重复使用性是重要的评价指标ღ◈✿ღ。本实验对(Fe)@Ag NPs基底进行了重复使用研究ღ◈✿ღ，10 mmol/L H 2 O 2 ღ◈✿ღ、5 min内可将CV分子完全降解ღ◈✿ღ，使用H2O2溶液清洗基底ღ◈✿ღ。图9表明制备的基底循环5 次时ღ◈✿ღ，CV的SERS信号并未发生明显减弱ღ◈✿ღ，循环6 次时其SERS信号稍有所下降ღ◈✿ღ，但总体信号较好ღ◈✿ღ；并且ღ◈✿ღ，基底在每次清洗过后ღ◈✿ღ，CV无明显的SERS信号ღ◈✿ღ。

　　本研究制备了(Fe)@Ag NPs基底ღ◈✿ღ，对食品农残实际检测中的应用展开研究ღ◈✿ღ，并和传统的HPLC分析方法进行对比ღ◈✿ღ，对该SERS方法进行评估ღ◈✿ღ。三唑磷分子的DFT仿真拉曼光谱与SERS光谱相似度极高ღ◈✿ღ，选取1 600 cm-1处的SERS特征峰作为三唑磷的定量峰ღ◈✿ღ。使用该基底对苹果中的三唑磷残留进行检测ღ◈✿ღ，三唑磷于1 600 cm-1的SERS特征峰强度对数值与其质量浓度对数值在0.05～10 mg/L范围内具有良好线 μg/Lღ◈✿ღ，加标质量浓度为2ღ◈✿ღ、5ღ◈✿ღ、10 mg/L时得到的回收率为90.07%～103.27%ღ◈✿ღ。相较于HPLC方法江外江论坛ღ◈✿ღ，SERS方法的LOD更低ღ◈✿ღ，样品前处理更容易江外江论坛ღ◈✿ღ，加标回收率和HPLC方法相近ღ◈✿ღ，证明了本实验制备的SERS基底在食品农残的检测中具有巨大潜力ღ◈✿ღ。

　　本文《基于(Fe)@Ag NPs的三唑磷SERS检测方法》来源于《食品科学》2023年44卷12期376-384页. 作者ღ◈✿ღ：阳能静ღ◈✿ღ，朱浩帆ღ◈✿ღ，韦庆益ღ◈✿ღ，孙大文ღ◈✿ღ，蒲洪彬. DOI:10.7506/spkx0518-238. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息ღ◈✿ღ。

　　实习编辑ღ◈✿ღ：李雄. 责任编辑ღ◈✿ღ：张睿梅ღ◈✿ღ。点击下方阅读原文即可查看全文ღ◈✿ღ。图片来源于文章原文及摄图网ღ◈✿ღ。

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