拉曼光谱应用之水果农药残留检测

拉曼光谱技术的核心原理在于利用激光照射样品，通过收集和分析其产生的拉曼散射，获取样品分子独特的振动“指纹”信息。基于这些特征光谱，能够***地解析样品的化学成分、识别分子结构变化，从而有效检测诸如农产品病害、农药残留等异常情况。其相较于其他光谱技术，具备以下显著优势：

这是拉曼光谱在农产品检测，尤其是新鲜水果分析中的关键优势。水分子在中红外区域具有强烈的吸收峰，会严重干扰红外光谱的信号。然而，水分子本身的拉曼散射信号相对较弱，对样品拉曼光谱的干扰很小。这使得拉曼光谱能够直接穿透水果表皮或对高含水量的果肉内部进行有效探测，无需复杂的干燥或前处理步骤，即可获得目标物质的清晰信号，特别适合草莓、葡萄、番茄等含水量高的水果进行原位、无损检测。

拉曼光谱技术凭借其“化学指纹”识别的本质，应用范围极其广泛。它不仅能够灵敏地检测出微量的农药残留，还能通过分析病原微生物侵染后植物组织产生的特征代谢物或结构变化，实现对病害的早期、快速识别与分类。此外，不同产地的农产品由于土壤、气候、种植方式等因素，其内在化学成分往往存在细微差异，形成独特的“化学指纹”，拉曼光谱能够捕捉这些差异，结合化学计量学方法。

现代拉曼光谱仪，特别是结合了表面增强拉曼散射（SERS）技术后，其检测灵敏度得到极大提升。即使在目标分析物浓度很低的情况下，也能激发出足够强度的特征拉曼散射，形成清晰可辨的拉曼峰。这种高灵敏度确保了检测结果的准确性和可靠性，能够满足日益严格的农产品安全标准要求，实现对微量有害物质或早期微弱病变信号的***捕捉。

在本研究中，通过将5 mg的噻菌灵、福美双或硫丹粉末或 4.06 μL 的马拉硫磷溶解到50 mL乙醇中，制备了每种农药的 100 mg/kg 储备溶液。通过稀释储备溶液，制备了每种农药的***系列浓度（5、10、50、100、300 和 500 μg/kg）。还使用纯溶剂作为对照。草莓样品用蒸馏水彻底清洗并浸泡 30 分钟。然后，将2 g草莓切成小块，并用不同体积的农药进行加标，以达到目标浓度。草莓样品用农药混合物进行加标，***终浓度为 50、100和300 μg/kg的农药。农药被果实组织吸收后，将样品放入含有4 mL乙醇的锥形管中。混合物剧烈涡旋 1 分钟，超声处理5分钟，以完成从果实基质中提取农药。然后将混合物用于进***步分析。

取5 uL含有该农药的草莓提取物，采用 785 nm 的激发波长,并在 400-2000 cm?1的范围内以10s 积分时间获得草莓提取物中四种农药拉曼光谱信息。

表*** 推荐配置

图1呈现了草莓提取物中四种农药的拉曼光谱特征，其中噻菌灵的特征峰主要分布于 786 cm?1（对应 CH 键的平面弯曲振动）、1016 cm?1（CH 键的平面弯曲振动）、1282 cm?1（环骨架伸缩振动）及 1601 cm?1（含 C=N 基团的环伸缩振动）；福美双的特征峰出现在 556 cm?1（SS 键伸缩振动）、1139 cm?1（CN 键伸缩振动与 CH?基团摇摆振动的叠加）和 1379 cm?1（CH?基团变形振动与 CN 键伸缩振动的耦合）；硫丹的主要特征谱带位于 878 cm?1（CH 键伸缩振动）、1045 cm?1（CH 键伸缩振动）以及 1659 cm?1（Cl?C=C?Cl 结构单元的伸缩振动）；马拉硫磷的特征峰位于 1032 cm?1，其振动模式归属于 POCH?基团的特征振动。图5（a-d）展示了四种农药不同浓度污染草莓样品的拉曼光谱。每个光谱对应***个特定浓度—即使在5 μg/kg浓度下也能被识别。所有浓度水平下，每种农药的特征峰均清晰可见，且其强度随浓度升高显著增强。

对草莓样品中的噻菌灵、福美双、硫丹和马拉硫磷进行了同时检测。RMS3000成功检测到了草莓提取物中的多种农药。草莓样品中产生特定的振动模式，导致独特的拉曼信号，甚至分子结构发生轻微变化，这会通过拉曼峰位置的移动体现出来。该方法能够从噻菌灵、福美双、硫丹和马拉硫磷混合物的表面增强拉曼散射光谱中区分出这些农药。