近日，beat365在线体育鄒小波教授、張迪副教授課題組在中科院一區期刊Industrial Crops and Products和Food Chemistry 發表題為“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”的系列研究論文。論文的主要完成人還有beat365在线体育博士研究生孫曉霞和碩士研究生範羽珊、中國标準化研究院農業食品标準化研究所史波林副研究員。

花椒原産中國，是中式菜肴及中式複合調味品中廣泛使用的辛香料。花椒含有豐富的羟基山椒素，它們是引發花椒麻感的關鍵成分。上述研究論文旨在探索運用表面增強拉曼光譜（SERS）技術實現花椒原料、麻辣火鍋底料等不同體系中的羟基山椒素定性定量檢測。

研究内容1 花椒原料中羟基山椒素的SERS檢測

該研究利用便攜式拉曼光譜儀及制備的AuNRs基底采集α-SOH标準品的D-SERS光譜，并根據主要特征峰強度和α-SOH濃度建立α-SOH标準曲線，憑借線性關系、檢測限、相對标準偏差等方面的考察，表明該方法具有良好的重現性和穩定性（圖1）。

進一步使用D-SERS和HPLC方法采集全國26個産地花椒中羟基山椒素的SERS譜圖和液相色譜圖，定量分析花椒樣品中的總羟基山椒素含量，通過對比上述兩種方法的檢測結果，表明D-SERS方法可用于花椒樣品中總羟基山椒素的快速定量分析。相關研究結果發表在Industrial Crops and Products, 2022, 183: 114940 (doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.114940).

圖1 羟基-α-山椒素的D-SERS圖、26種花椒樣品的D-SERS圖及HPLC色譜圖

研究内容2 麻辣火鍋底料中羟基山椒素的SERS檢測及抗幹擾策略

火鍋底料成分複雜，其中辣味物質對羟基山椒素的SERS信号産生嚴重幹擾，制約了SERS技術在該食品體系下的應用。該研究首先運用模拟計算揭示了火鍋底料中辣椒素（CAP）對α-SOH拉曼信号的幹擾機理，依此提出了兩種解決CAP幹擾的前處理方案，即漆酶催化轉化和金屬-有機骨架（MOF）處理（圖2），進一步比較兩種方案對α-SOH SERS信号抗幹擾的效果，結果表明Fe-BTC MOF表現出顯著的抗CAP幹擾作用。

研究人員進一步闡述了Fe-BTC材料抗CAP信号幹擾的機制：CAP芳香環的運動受到Fe-BTC空間位阻和靜電相互作用的約束，CAP芳香環與α-SOH共轭三烯基之間的相互作用被極大削弱，從而提高了α-SOH的SERS信号靈敏度。此外，研究人員将SERS結合Fe-BTC前處理的方案應用于真實火鍋底料中α-SOH的檢測，驗證了該方法定量分析火鍋底料中α-SOH的能力。相關研究結果發表在Food Chemistry, 2023, 413: 135644. (doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135644）.

圖2 （a）α-SOH、CAP和火鍋調味料提取物的主要重疊SERS譜帶；（b）抗CAP幹擾策略；

（c）測量對象；（d）火鍋底料主成分分析。