一种表面增强拉曼光谱测定果蔬气态氛围中乙烯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控压气体采样装置与表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman scattering，SERS)技术联用快速检测复杂果蔬样品气态氛围中乙稀的方法，属于新 方法研宄领域。
【背景技术】
[0002] 采用合理的气体采样装置，可提高装置便捷度及痕量分析方法的重现性、准确度、 精密度。气体采样装置按照采样的方式可分为两种采样装置模式：流动式采样、静态采样。
[0003] 流动式采样装置是采用连续的流动的惰性气体（本案中指不与乙烯及萃取液反 应的气体，如高纯氮气、氦气）不断经过待测样品，将样品基质中的挥发性组分"吹扫"至顶 空相中，随后待测挥发性组分由惰性气体推动至捕集器，并被捕集器内的吸附剂捕集或采 用低温冷阱捕集，例如吹扫-捕集装置、动态顶空装置。待测组分经捕集后，可通过合适的 方法解吸后进行分析检测。流动式采样装置不仅可适用于挥发性高的待测组分，对于半挥 发性组分也同样适用，此外，通过"吹扫"的方式可提高采样容量，继而提高分析方法的灵敏 度。然而，由于待测组分是被动地由气流带出样品，所测得的组分含量高于样品实际静态挥 发时的含量，分析结果难以反映样品的实际状态。
[0004] 静态采样装置通常是将样品放置于定体积的采样瓶内，待样品中的挥发性物质在 瓶内气相与样品固相间达到分配平衡时，采集瓶内气相中的待测组分。采集瓶内待测组分 的方法有多种模式，如采用气密性气体取样针直接进样等。当复杂样品中待测组分含量较 低时，以上的采样模式需要配置大体积的气体进样针，通过大体积的气体进样达到痕量分 析的灵敏度的要求，然而，进样体积过大容易引起分析检测器的稳定性变差、检测分辨率降 低，使得检测准确度受影响。
[0005] 表面增强拉曼（SERS)是一种快速、易于实现现场检测的分析技术。然而，由于实 际样品中气体分子含量低、结构简单、背景干扰因素多等，SERS难以直接应用于实际样品中 的痕量气体分析。乙烯分子结构简单、分子量小，仅含两个碳原子和四个氢原子，官能团少 (仅含一个不饱和碳碳双键）。然而在整个植物生长过程中，包括萌芽、果实成熟、植物衰 老、枝叶的脱落过程，乙烯均具有重要的调控作用。由于乙烯对绝大多数果蔬均具有催熟作 用，因此，在果蔬储存的过程中控制乙烯的含量对果蔬新鲜度的调控具有重要作用。目前， 乙烯的常用检测手段为色谱法、电化学传感器法、光谱法。色谱法分离度高，但设备复杂，不 适宜现场分析；电化学传感器法稳定性差，且易受湿度、温度等因素干扰，分析准确度较低； 传统光谱法稳定性较差、灵敏度较低。研制新型的采样装置，实现与表面增强拉曼检测技术 联用，通过衍生化反应将气体分子转化为液态分析物，可集合合理高效的气体采样与快速 检测的优势，实现果蔬气态氛围中乙烯的选择性快速定量分析。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在针对痕量气体的采样合理性及气体分子的扩散性强、含量低等因素造 成表面增强拉曼快检技术难以应用于实际样品的气体检测的问题，设计一种控压气体采样 装置-表面增强拉曼联用快速检测系统，采用控压气体采样装置，解决采样过程中气压、气 流对采样合理性、采样代表性的影响；通过衍生化反应减少了检测过程中的干扰因素并提 高了检测过程的操作简便度，实现了表面增强拉曼快速检测技术在复杂基质中的痕量气体 分析物分析中的应用。该方法简便快捷，选择性好，灵敏度和准确度高，适用于果蔬样品气 态氛围中乙烯含量的测定。
[0007] 本发明的目的，是通过以下技术方案实现的：
[0008] -种表面增强拉曼光谱测定果蔬气态氛围中乙烯的方法，利用稀释气对采样袋中 的样品进行采样，并使采集到的乙烯与萃取液反应，将获得的萃取反应液与衍生化试剂进 行衍生化反应后，再由表面增强拉曼检测装置进行检测。
[0009] 进一步地，所述萃取液为溴的四氯化碳溶液中加入少量乙醇及水。
[0010] 进一步地，所述衍生化试剂为硫脲的乙醇溶液。
[0011] 进一步地，所述采样步骤通过一个控压气体采样装置完成，所述控压气体采样装 置包括一个采样缸、气体采样袋、萃取瓶和采样泵，所述气体采样袋置于采样缸内部，可以 容纳待测物或样品，所述采样缸设有一个进气口及一个出气口，并与气体采样袋连通，所述 出气口与萃取瓶相连，所述采样泵分别与萃取瓶和进气口相连，形成密闭的采样流路。其检 测原理为：所述的控压采样装置包括两个状态，包括制气状态（a)和采样状态（b)，所述的 控压采样装置处于制气状态（a)时，首先出气口密封，进气口与采样泵相连，抽空采样袋内 的空气；进气口密封，出气口通入高纯氮气；密封出气口，从进气口以气体进样针注入一定 量标气；从出气口通入高纯氮气加速标气平衡，密封出气口；当所述控压采样装置处于采 样状态（b)时，密封进气口，出气口以聚四氟乙烯管路与置于涡旋混合器中的萃取瓶相连， 萃取瓶与电子流量计相连，电子流量计与采样泵相连，形成密闭的采样流路。所述的控压采 样装置采样结束后，取萃取反应液与衍生液混合发生衍生化反应，取衍生反应液进行表面 增强拉曼快速检测。
[0012] 进一步地，所述控压气体采样装置，通过控制抽空控压采样袋空气再通入恒定体 积的稀释气来控制采样袋内的气体体积；通过在进气口以气密性的气体采样针注入恒定体 积的待测标准气体，再通入高纯氮气加速标气平衡过程；通过调控采样泵的采样流速及采 样时间控制采样量。
[0013] 进一步地，所述控压气体采样装置还包括一个电子流量计和一个洗气瓶，所述电 子流量计能准确监测流路系统的气体流量变化；所述洗气瓶设置与萃取瓶出气端，将采样 过程中萃取液挥发的有害物质捕集于洗气瓶内的溶液中，防止后续器件的污染；所述萃取 瓶设置于涡旋震荡器内。
[0014] 进一步地，所述的表面增强拉曼光谱测定果蔬气态氛围中乙烯的方法，包括以下 步骤：
[0015] 第一步，控压采样装置处于制气状态（a)，通入稀释气，制备一定浓度的乙烯标准 气体；
[0016] 第二步，取一定体积萃取液于萃取瓶内，控压采样装置处于采样状态（b)，控制恒 定流速下将采样袋内的标气抽取至萃取瓶中进行采样；
[0017] 第三步，取萃取瓶内萃取液与衍生化试剂混合发生衍生化反应；
[0018] 第四步，取少量反应液于硅片上，挥干溶剂后，加入少量增强粒子，充分混合均匀 后，进行表面增强拉曼检测；
[0019] 第五步，调整乙烯标气浓度，重复步骤一~步骤四，绘制出不同含量乙烯所对应的 表面增强拉曼光谱图；
[0020] 第六步，测量不同含量乙烯所对应的特征定量拉曼光谱峰峰面积，与所测浓度绘 制标准曲线；
[0021] 第七步，将实际样品放于控压采样装置采样袋内，按照上述第一步至第四步的操 作绘制出实际样品对应的表面增强拉曼光谱图；
[0022] 第八步，测量实际样品的特征定量拉曼光谱峰峰面积，根据第六步中的标准曲线 计算待测样品的待测分析物浓度。
[0023] 进一步地，所述步骤四中，取反应液于硅片上，通过挥干反应液有机溶剂，减少反 应液中复杂挥发物成分对检测的干扰；所述增强粒子为金纳米粒子溶胶或Au/Si0 2，其中 Au/Si02为金纳米粒子表面包被了二氧化娃壳的核壳式结构。
[0024] 进一步地，步骤一中所述稀释气为高纯的氮气或其他不与乙烯及萃取液反应的气 体。
[0025] 通过上述步骤可以发现，本发明基于待测气体分析物的特异性衍生化反应，采用 SERS增强基底，结合控压采样装置及便携SERS分析技术，构建了实际样品气态氛围中