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邹小波教授课题组在花椒麻味成分SERS检测方法与抗干扰策略方面取得研究进展

编辑:郎涛 时间:2023年02月28日 访问次数:

近日,江苏大学英亚体育y6邹小波教授、张迪副教授课题组在中科院一区期刊Industrial Crops and Products和Food Chemistry 发表题为“A novel strategy based on dynamic surface-enhanced Raman scattering spectroscopy (D-SERS) for the discrimination and quantification of hydroxyl-sanshools in the pericarps of genus Zanthoxylum”和“SERS determination of hydroxy-a-sanshool in spicy hotpot seasoning: The strategy to restrain the interference of capsaicin and its Mechanism”的系列研究论文。论文的主要完成人还有江苏大学博士研究生孙晓霞和硕士研究生范羽珊、中国标准化研究院农业食品标准化研究所史波林副研究员。

花椒原产中国,是中式菜肴及中式复合调味品中广泛使用的辛香料。花椒含有丰富的羟基山椒素,它们是引发花椒麻感的关键成分。上述研究论文旨在探索运用表面增强拉曼光谱(SERS)技术实现花椒原料、麻辣火锅底料等不同体系中的羟基山椒素定性定量检测。

研究内容1 花椒原料中羟基山椒素的SERS检测

该研究利用便携式拉曼光谱仪及制备的AuNRs基底采集α-SOH标准品的D-SERS光谱,并根据主要特征峰强度和α-SOH浓度建立α-SOH标准曲线,凭借线性关系、检测限、相对标准偏差等方面的考察,表明该方法具有良好的重现性和稳定性(图1)。

进一步使用D-SERS和HPLC方法采集全国26个产地花椒中羟基山椒素的SERS谱图和液相色谱图,定量分析花椒样品中的总羟基山椒素含量,通过对比上述两种方法的检测结果,表明D-SERS方法可用于花椒样品中总羟基山椒素的快速定量分析。相关研究结果发表在Industrial Crops and Products, 2022, 183: 114940 (doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.114940).

图1 羟基-α-山椒素的D-SERS图、26种花椒样品的D-SERS图及HPLC色谱图

研究内容2 麻辣火锅底料中羟基山椒素的SERS检测及抗干扰策略

火锅底料成分复杂,其中辣味物质对羟基山椒素的SERS信号产生严重干扰,制约了SERS技术在该食品体系下的应用。该研究首先运用模拟计算揭示了火锅底料中辣椒素(CAP)对α-SOH拉曼信号的干扰机理,依此提出了两种解决CAP干扰的前处理方案,即漆酶催化转化和金属-有机骨架(MOF)处理(图2),进一步比较两种方案对α-SOH SERS信号抗干扰的效果,结果表明Fe-BTC MOF表现出显著的抗CAP干扰作用。

研究人员进一步阐述了Fe-BTC材料抗CAP信号干扰的机制:CAP芳香环的运动受到Fe-BTC空间位阻和静电相互作用的约束,CAP芳香环与α-SOH共轭三烯基之间的相互作用被极大削弱,从而提高了α-SOH的SERS信号灵敏度。此外,研究人员将SERS结合Fe-BTC前处理的方案应用于真实火锅底料中α-SOH的检测,验证了该方法定量分析火锅底料中α-SOH的能力。相关研究结果发表在Food Chemistry, 2023, 413: 135644. (doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135644).

图2 (a)α-SOH、CAP和火锅调味料提取物的主要重叠SERS谱带;(b)抗CAP干扰策略;

(c)测量对象;(d)火锅底料主成分分析。

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