有关静电富集-表面增强拉曼光谱联用技术的抗生素检测

近年来，滥用抗生素导致的污染问题受到广泛关注，其首要污染源为水产养殖业，其他污染源为生活、农业、畜牧养殖业的污水排放。因此，对水环境中抗生素的有效检测和监控关乎人类健康。目前，残留抗生素的检测技术主要有酶联检测免疫技术、气相色谱一质谱检测技术和液相色谱一质谱检测技术等。然而，这些检测技术均存在操作繁琐、耗时长等问题，不适用于现场探测。因此，寻找一种简便、快捷、易于实时探测的抗生素检测新方法对水环境中抗生素污染的严格控制具有重要的意义。表面增强拉曼散射(SERS)作为一种分子识别光谱，能以较高的灵敏度反映分子的结构信息，被广泛应用于食品安全及医学等领域。

近年来，基于SERS技术的抗生素检测研究取得了一定的成果。2013年，李春颖等对水产品中常用抗生素药物氯霉素和磺胺甲基嘧啶进行了探测，探测的最低浓度分别达到1．5×10mol·L和1．9×10mol·L～。2014年，Han等。。利用银纳米棒阵列对兽药中的甲硝唑和洛硝哒唑进行了检测，检测限分另U达至05．8×10一tool·L一和5×10一mol·L一。2015年，Andreou等_l1]利用优化的银纳米溶胶对牛奶中的氨苄青霉素进行了检测，最低检测浓度达到2．5×10tool·L_。。2013年，马君等El2]利用SERS技术对养殖水环境中的氯霉素、环丙沙星和恩诺沙星进行了一系列探测，检测的最低浓度分别达到1．2×1OI。，1．5×1O～，1．2×10mol·L～。在外加电场作用下，静电富集(EP)技术使电离状态下的极性有机分子在电极表面富集。

采用EP—SERS联用技术，可以有效地增强SERS纳米基底的吸附能力，提高SERS探测灵敏度。本文以银纳米镀膜的碳电极作为SERS基底，根据不同的抗生索分子极性官能团(一NH，一OH等)，调节溶液的pH值，使抗生素分子在酸性或碱性水溶液中发生质子化或离子化。在外电场的作用下，对带有不同性质电荷的抗生素分子进行富集，实现了水环境中磺胺甲基嘧啶、丁胺卡那霉素、恩诺沙星和环丙沙星的快速痕量探测。

2实验

2．1仪器与材料

实验采用美国Princeton公司生产的Isoplane—STC一320型光谱仪探测散射光谱，其光谱范围为290～1890cm_。，分辨率为2cm一；采用北京榜首科技有限公司生产的VA—I—N532型激光器作为激发光源，其波长为532nm，最大输出功率为300mw；采用日本岛津公司生产的UV一2550型紫外分光光度计测定样品的吸收谱；采用日本日立公司生产的34800型扫描式电子显微镜对纳米基底进行表征。实验采用上海钼镁电子科技有限公司生产的B1008153型丝网印刷电极，上海国药集团化学试剂有限公司生产的硝酸银、柠檬酸三钠、硝酸、氢氧化钠，上海阿拉丁生化科技有限公司生产的磺胺甲基嘧啶，北京华越洋生物科技有限公司生产的丁胺卡那霉素，以及上海原叶生物科技有限公司生产的恩诺沙星和环丙沙星。

2．2样品的制备

在溶液配制的过程中，对于含有一NH基团的磺胺甲基嘧啶和丁胺卡那霉素分子，首先配制pH值在3．0～4．0的硝酸溶液，并以此作为溶剂配制磺胺甲基嘧啶和丁胺卡那霉素标准溶液，再用超纯水对其进行稀释，获得不同浓度的标准溶液。对于含有一OH基团的恩诺沙星和环丙沙星分子，以pH值在9．8～10．8的氢氧化钠溶液作为溶剂配制标准溶液，再用超纯水稀释，得到不同浓度标准溶液。制备的溶液样品密封，避光保存。空白样品为纯净水。

2．3纳米基底的制备

采用传统的微波加热技术制备银纳米溶胶颗粒[1，即在微波加热的条件下，利用柠檬酸三钠还原硝酸银，制得银溶胶。在制备过程中，当银纳米溶胶的颜色由红变为灰绿时，停止加热并取出，冷却至室温，在4℃下保存备用。吸取1OL的银纳米溶胶，均匀附于丝网印刷电极的碳工作电极上，在烘干箱中烘干，重复镀制三次，制成银纳米膜，作为SERS增强基底。

2．4静电富集和SERS探测

图1所示为拉曼探测系统示意图。将银纳米镀膜碳电极置人含有抗生素标准溶液的比色皿中，在丝网印刷电极上施加电压，对抗生素分子进行富集和吸附；调节搭建的拉曼探测光路，获得SERS光谱，并对测量数据进行分析处理。