表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)技术作为一种新型的快速检测技术正在被广泛应用于保健食品非法添加化学药物的检测中。通过设计不同的SERS基底，可以搭建出集样品前处理、上机分析、匹配定性的一体化拉曼光谱检测系统。与传统的检测方式相比，SERS技术具有无损、快速、图谱指纹特性强等优点，在保健食品非法添加化学药物的快速检测中具有巨大潜力。

本文主要综述了SERS的技术原理、SERS基底分类以及SERS技术在保健食品中非法添加化学药物检测中的应用，并对SERS技术在保健食品中非法添加化学药物检测方面的应用前景进行了展望，以期为保健食品中未知违禁物的识别提供理论支撑。

引言

保健食品已有数千年的历史，是中国医药科学的重要组成部分。当人们的保健意识日趋增强，保健食品这一新名词便开始出现。随着人们生活水平的提高和对健康养生的重视，保健食品市场规模越来越大，但其保健功能、安全性到底如何，一直饱受批评和争议。目前保健食品的行业发展驶入了快车道，面对快速发展的形势和竞争加剧的局势，一些企业为了在市场竞争中取得有利位置，不惜以身试法，甚至希望借助添加化学药物，来给产品、企业甚至是行业的发展提速。

在巨大的利益驱使下，某些不法厂商未经过严格实验验证，擅自在一些保健食品中添加国家明文规定不允许在保健食品中添加的化学物质。2011年9月，国家食品药品监督管理局稽查局针对“e脂果俏妹牌减肥胶囊”等部分产品非法添加化学药物成分及假冒保健食品批准文号的问题发出通告，要求严查相关产品去向，通告涉及的问题产品不是一家两家企业的个别行为，而是涉及大批的企业。为了保障消费者舌尖上的安全和保健食品行业的健康发展，必须严厉打击保健食品违法乱纪现象。

表面增强拉曼光谱技术(surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)作为一种新兴的快速检测技术，是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，在激发区域内，吸附在SERS基底上分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强的现象。表面增强拉曼光谱承载了丰富的化学指纹信息，因其具有灵敏度高、荧光背景低、不受水干扰等优点，近些年来得到了广大科研工作者的关注。

研究应用SERS技术进行食品安全快速检测已经成为近年来的研究热点之一，目前，SERS技术在食品安全中的应用研究取得了诸多成果，尤其在保健食品的检测方面已进行了大量的研究。本文主要综述了SERS技术在保健食品非法添加物快速检测方面的最新研究进展，主要涉及减肥类保健品、辅助降血糖类保健品、辅助降血压类保健品、增强免疫力/缓解疲劳类保健品、改善睡眠类保健品中非法添加化学药物，并对SERS技术在保健食品中非法添加药物的应用方面做出展望，以期为保健食品中未知违禁物的识别提供理论支撑。

1 表面增强拉曼光谱基本概述

表面增强拉曼散射效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，在激发区域内，吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强的现象。为了解释SERS的增强机制，人们提出了不同的理论模型。由于分子在外电场作用下被极化而产生极化率，交变的极化率在再发射的过程中，收到分子中原子间振动的影响，从而产生拉曼散射光。散射光的增强可能是由于作用在分子上的局域电场的增加和分子极化率的改变，可以形象地把分子的极化偶极矩看成是电磁效应和分子效应的乘积。

1.1 SERS的增强机制

关于SERS增强机制的本质，学术界目前未达成共识，目前学术界普遍认同的SERS机制主要有物理增强机制和化学增强机制2类。物理增强认为金属基底中的自由电子在光电场下发生集体性振荡引起局域电磁场增强，从而导致拉曼信号增强；化学增强认为表面吸附原子和其他共吸附物都可能与分子有一定的化学作用，比如吸附物和金属基底的化学成键导致非共振增强；又或者是吸附分子和表面吸附原子形成表面络合物导致共振增强。大多数学者认为SERS增强主要由物理增强和化学增强2个方面构成，并认为前者占主导地位，而后者在增强效应中只贡献1～2个数量级。物理增强对吸附到基底附近分子的增强没有选择性。大量实验研究表明，单纯的物理或化学增强机制都不足以解释所有的SERS现象，增强过程的影响因素十分复杂，在很多体系中，认为这2种因素可能同时起作用，它们的相对贡献在不同的体系中有所不同。

拉曼光谱的研究学者在长期研究中发现：(1)许多分子都能产生SERS效应。一般而言，含π键、孤对电子以及芳香环的分子更容易获得清晰的SERS光谱。因为该类物质具有相对较大的散射截面，分子内振动模式明显，且更易实现与金属表面的电子转移。一些拥有诸如巯基(-SH)或氨基(-NH2)官能团的分子因能够和Au或Ag形成较强的化学键而更加容易被基底牢牢捕获，从而产生较强的SERS信号。(2)SERS最显著的特征是具有巨大的增强因子。但遗憾的是，就目前的研究而言，只有Au、Ag、Cu等少数几种贵金属呈现优良的SERS效应。(3)SERS效应强弱与其基底的表面粗糙度存在密切关系。一般而言，具有一定纳米级粗糙度的富含自由电子的金属表面才具有理想的SERS效应。

1.2 SERS基底的种类

高性能的SERS基底是SERS技术应用的关键，在定性分析中，灵敏度和重现性是2个比较重要的参数；在定量分析中，SERS基底的均匀性和稳定性是提供一致SERS信号的关键；在痕量分析中，最大限度的增强是灵敏测定的前提。目前较为常见的SERS基底主要有：金属电极活性基底、贵金属溶胶基底、薄膜基底、纳米颗粒基底等。

金属电极活性基底，此类基底的关键是电极表面粗糙化的处理方法，包括化学刻蚀、电化学氧化还原法、电化学阶跃点位和循环伏安法等，其中最被广泛使用的是电化学氧化还原法。此类基底早期使用较多，但由于这种粗糙金属电极上的纳米颗粒可控性不强，且制作过程烦琐，导致应用范围有限。

贵金属溶胶基底的制备方法主要有光电化学还原法和激光刻蚀法等，其中化学还原法目前应用更多，此法主要通过四氯金酸制备灰银胶、柠檬酸三钠还原硝酸银和酒红色金胶等来还原制备。金属溶胶颗粒可控性强，直径可根据不同需求进行定制，一般在10～100 nm之间，并且其稳定性较好，在一般条件下保存更久的时间，其产量也较为客观，能有较好的实验重复率，因此成为SERS研究中较为常用、使用范围较广的活性基底之一。但贵金属溶胶基底的表面易收到外界的干扰，部分颗粒会结合聚沉，一旦发生沉降，溶胶稳定的体系就会被改变，拉曼信号会显著降低，无法获得高质量的光谱。

薄膜基底是指将纳米级别的金属薄膜覆盖在或自组装于固体载体的表面，影响SERS增强效果的主要因素是金属薄膜的表面形态。

金属纳米粒子由于制备简单、增强效果好而被广泛应用。近年来，研究者通过控制纳米颗粒的结构形状、尺寸，从而制备出不同的SERS基底。考虑到金属纳米粒子稳定性较差，学者们通过加入表面活性剂或稳定剂的方式来提高纳米粒子的稳定性。随着纳米技术的发展，许多不同形貌的金、银纳米颗粒已被报道，如MECKER等采用柠檬酸钠包覆的金纳米颗粒作为SERS的基底，开发了基于表面增强拉曼光谱检测三聚氰胺的方法，用于三聚氰胺的现场快速检测；DOU等采用Mo S2包覆的银纳米颗粒作为SERS基底，开发了基于表面增强拉曼光谱检测水中孔雀石绿的方法，用于水中孔雀石绿的现场快速检测；BAO等制备了一种金纳米颗粒包埋的海藻酸凝胶，并将其作为SERS基底检测多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)；LI等通过在聚二甲基硅氧烷涂层的阳极氧化铝(PDMS@AAO)复合衬底上溅射金纳米颗粒(Au NPs)，制备了一种受花椰菜启发的具有强烈热点的3D SERS衬底(图1)。

SERS基底的重现性和灵敏度是制约SERS技术发展的关键因素，如何制备出重现性好、灵敏度高的SERS基底是SERS科研工作者研究的热点之一，SERS技术的重现性问题一直是制约SERS技术标准化发展的重要原因，解决了SERS的重现性问题就意味着SERS技术的标准化迈上了新台阶。此外，可通过制备出灵敏度高的SERS基底实现保健食品中痕量违禁物的检测，从而使得SERS技术在痕量检测方面有所建树。

2 SERS技术在保健食品非法添加药物中的应用

保健食品根据功能主要分为减肥类保健品、辅助降血脂类保健品、辅助降血压类保健品、增强免疫力/缓解疲劳类保健品、改善睡眠类保健品。近年来，我国卫生监管部门对食品安全的重视度逐渐提升，尤其在保健食品方面，逐步规范保健食品检验、审批和实地取证等环节。尽管如此，我国保健食品中非法添加药物的现象仍然有增无减，表现形式多种多样，如2011年9月，“e脂果俏妹牌减肥胶囊”等11种保健食品因非法添加被国家食品药品监督管理局稽查局严查，被通报的产品包括减肥类保健食品中添加西布曲明、在缓解疲劳的保健品中添加西地那非等。保健品企业在非法添加药物上采取的方式发生了很多转变，以前主要是添加一种或几种治疗类药物，而今却更多添加一种或几种非治疗类药物、已经淘汰的药物，还有一些企业将没有获得生产批准的新型药物加入到保健食品中。

除此以外，还有一些不法商人利用保健食品包装特点，将一些非法药物添加至胶囊壳内企图躲避检验。从上述这些安全问题可以看出，我国保健食品现状不容乐观。为了提高食品安全监督效能，表面增强拉曼的非靶向快速筛查技术在保健品非法添加化学药物的检测得到了很多科研工作者的青睐。

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