一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法，先用柠檬酸钠还原法制备了40‑60nm的金纳米粒子，然后利用两相法制备单层的SERS基底，自然干燥，备用；使用对巯基吡啶分子对制备的SERS芯片活性进行测定，确定可以获得较高的拉曼信号，并且基底具有较好的均匀性；将SERS芯片置于待测烟用香精香料样品中1‑2小时，除去多余香精香料后用拉曼光谱仪对其直接进行检测；采用PCA主成分分析方法对获得的拉曼光谱进行对比分析。本发明专利技术不需对样品进行前处理，不需添加另外的内标物，可以快速、高效、无损地实现对生产中的烟用香精香料进行质量鉴别，适用于大批量样品的快速在线分析。

【技术实现步骤摘要】
一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法
本专利技术属于香精香料质量检验
，特别涉及一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法。
技术介绍
烟用香精香料是卷烟生产最重要的原辅材料之一，也是卷烟工艺特色的关键辅料。烟用香精香料品质稳定性直接关系到卷烟产品的感官品质。烟用香精香料的品质监控分为两个阶段，一是商品香基采购入库，二是生产中的香精香料，即将商品香基进行二次调配后的香精香料在制品。目前，行业监控的是香原料采购入库环节，对于生产中的香精香料在制品，烟草行业内缺少相应的监控手段。目前主要是通过折光指数、相对密度等一些物性指标及人工嗅香这两个环节来对烟用香精香料进行品质监控。前者是物理检测，只能反映出复杂香精香料体系的部分特性；而后者受主观意识、环境、个体差异等影响较大，这两种方法相对较粗放，并不能很好的表征香精香料内在成分的细小变化。目前已报道的用于鉴别烟用香精香料的测定方法主要是质谱法，如专利中CN106404884A和CN106248850A中报道了用质谱结合相似度分析来对烟用香精香料进行质量控制。在专利中CN105891367A也报道了利用气相色谱和质谱法的联用来对其进行质量控制。但这些方法普遍存在前处理复杂、操作繁琐等原因不适合大量样品的实时监测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够利用表面增强拉曼光谱法，来快速鉴别生产中烟用香精香料质量的方法。为此，本专利技术的技术方案是：一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法，包括以下步骤：1）SERS芯片的制备：先用柠檬酸钠还原法制备了40-60nm的金纳米粒子，然后利用两相法制备单层的SERS基底，自然干燥，备用；2）SERS芯片活性测定：使用对巯基吡啶分子对步骤1）制备的SERS芯片活性进行测定，确定可以获得较高的拉曼信号，并且基底具有较好的均匀性；3）烟用香精香料的表面增强拉曼光谱检测：将SERS芯片置于待测烟用香精香料样品中1-2小时，然后再超纯水中浸泡3-4次，以除去表面物理吸附的多余香精香料，用真空水泵抽干，然后用拉曼光谱仪对其直接进行检测；4）数据处理与分析：采用PCA主成分分析方法对获得的拉曼光谱进行对比分析。进一步地，所述步骤1）中SERS芯片所用的金纳米粒子直径为55nm。进一步地，所述步骤3）中组装好的SERS芯片置于超纯水中浸泡3-4次，每次浸泡时间为3-5min。进一步地，所述步骤3）中拉曼光谱检测条件为：785nm激光，1200T光栅，1.6mW功率，采谱时间为每次10s，每个样品每次累积采谱3次，每个样品采10个点。进一步地，所述步骤4）分析具体步骤为：对步骤3）中每个样品的多张表面增强拉曼光谱图进行分析，去掉异常值后，对其进行PCA分析，进而区分不同的样品。本专利技术首次利用表面增强拉曼光谱技术对生产中的烟用香精香料进行质量鉴别；然后利用了二维基底来制备该方法的SERS基底；最终将光谱技术与化学计量法PCA技术相结合，进行生产中的烟用香精香料质量鉴别。PCA技术即主成分分析技术，又称主分量分析。主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。表面增强拉曼光谱具有检测速度快，检测限低，灵敏度高甚至能够达到单分子检测等优点，自其发现以来迅速的应用在食品，医药，生物，化学等多个领域之中。本专利技术利用表面增强拉曼光谱技术对烟用香精香料进行质量检测鉴别，选用合适直径的金属纳米粒子作为检测基底可放大拉曼信号，快速、无损、实时的测定生产中的烟用香精香料，实现产品质量鉴别。本专利技术不需对样品进行前处理，不需添加另外的内标物，可以快速、高效、无损地实现对生产中的烟用香精香料进行质量鉴别，适用于大批量样品的快速在线分析。附图说明以下结合附图和本专利技术的实施方式来作进一步详细说明图1为1#和1#-1的平均表面增强拉曼光谱图（a）和PCA分类图（b）；图2为1#和1#-2的平均表面增强拉曼光谱图（a）和PCA分类图（b）。图中曲线S1为1#的平均表面增强拉曼光谱图，曲线S2为1#-1的平均表面增强拉曼光谱图，曲线S3为1#-2的平均表面增强拉曼光谱图；点集P1为1#的PCA分类图，点集P2为1#-1的PCA分类图，点集P3为1#-2的PCA分类图。具体实施方式本专利技术通过以下具体实施例作进一步描述，但不限制本专利技术。实施例：1．仪器、试剂及仪器工作条件1）仪器共聚焦拉曼光谱仪（XploRA，785nm）2）试剂氯金酸，柠檬酸钠，香精香料3）拉曼光谱条件拉曼光谱仪的参数设置为：HORIBA公司的XploRA，光源：785nm；功率：1.6mW；扫描范围：600~1500cm-1；光栅：1200T；每个样品采谱10张，然后用matlab软件进行PCA分析。2．烟用香精香料样品烟用香精香料的样品信息如下表所示。表1模拟生产中的问题烟用香精香料样品序号样品原料A原料B原料C原料D溶剂丙二醇溶剂95%乙醇11#（正常样）15.0%20.0%5.0%20.0%10.0%30.0%21#—1（问题样）14.0%20.0%5.0%20.0%10.0%31.0%31#—2（问题样）14.5%20.0%5.0%20.0%10.0%30.5%3．SERS芯片的制备1）首先，取250mL的圆底烧瓶，加入200mL的水加热煮沸。迅速加入1.5mL的1%的柠檬酸钠水溶液，溶液变色后继续煮沸半个小时，冷却，得到约55nm（40-60nm）的金纳米粒子，离心，备用；2）取适量1）中获得的金纳米粒子用水稀释置于小烧杯中，加入2~3mL环己烷，形成水/油两相界面，然后加入适量乙醇，等待金纳米粒子析出，在界面处形成一层单层的金膜，用移液器将金膜上层的大量环己烷除去，然后用金片将金膜捞出来，得到SERS芯片；3）将获得的芯片干燥，备用。4．样品测定1）首先将制备好的SERS芯片直接置于配制好的烟用香精料液之中，1-2小时后取出；2）再将芯片置于超纯水中浸泡3-5分钟，重复3-4次，以除去表面多余的香精料液；3）将清洗干净的芯片用真空水泵抽干，用共聚焦显微拉曼光谱仪进行测试。5．数据处理与分析对获得10张表面增强拉曼光谱图进行分析，去掉异常值后，用matlab软件对其进行PCA分析，发现不同的样品可以完美的进行区分。如图1、图2所示，曲线S1为1#的平均表面增强拉曼光谱图，曲线S2为1#-1的平均表面增强拉曼光谱图，曲线S3为1#-2的平均表面增强拉曼光谱图；点集P1为1#的PCA分类图，点集P2为1#-1的PCA分类图，点集P3为1#-2的PCA分类图。由此可清楚对1#（正常样）、1#—1（问题样）、1#—2（问题样）进行区分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）SERS芯片的制备：先用柠檬酸钠还原法制备了40‑60nm的金纳米粒子，然后利用两相法制备单层的SERS基底，自然干燥，备用；2）SERS芯片活性测定：使用对巯基吡啶分子对步骤1）制备的SERS芯片活性进行测定，确定可以获得较高的拉曼信号，并且基底具有较好的均匀性；3）烟用香精香料的表面增强拉曼光谱检测：将SERS芯片置于待测烟用香精香料样品中1‑2小时，然后再超纯水中浸泡3‑4次，以除去表面物理吸附的多余香精香料，用真空水泵抽干，然后用拉曼光谱仪对其直接进行检测；4）数据处理与分析：采用PCA主成分分析方法对获得的拉曼光谱进行对比分析。

【技术特征摘要】
1.一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）SERS芯片的制备：先用柠檬酸钠还原法制备了40-60nm的金纳米粒子，然后利用两相法制备单层的SERS基底，自然干燥，备用；2）SERS芯片活性测定：使用对巯基吡啶分子对步骤1）制备的SERS芯片活性进行测定，确定可以获得较高的拉曼信号，并且基底具有较好的均匀性；3）烟用香精香料的表面增强拉曼光谱检测：将SERS芯片置于待测烟用香精香料样品中1-2小时，然后再超纯水中浸泡3-4次，以除去表面物理吸附的多余香精香料，用真空水泵抽干，然后用拉曼光谱仪对其直接进行检测；4）数据处理与分析：采用PCA主成分分析方法对获得的拉曼光谱进行对比分析。2.如权利要求1所述的一种利用表面增强拉曼光谱法鉴别烟用香精香料的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：许式强，张丽娜，李霞，许利平，高阳，吴兆明，储国海，张云莲，徐清泉，温宝英，李剑锋，陈科兵，许高燕，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33