生物胺(BAs)是在食物被致病菌感染后,由细菌分泌的酶分解氨基酸而产生的物质。摄入过多的生物胺可能会引起如过敏反应和恶心等症状,从而危害人体健康。因此,研发能够有效检测多种生物胺的方法成为分析化学及食品科学等多个领域的重要研究方向。传统的基于“指纹区”(800-1800 cm-1)的表面增强拉曼散射(SERS)检测技术常因受到样品基质自身背景信号的影响,而导致较差的抗干扰能力。为此,开发一种具备高信噪比和高选择性的抗干扰多频同步SERS检测方法,对于提升实际样品中生物胺的检测效率至关重要。
研究发现,在1800-2800 cm-1的范围内,存在一个几乎无生物背景信号干扰的“静默区”。那些在这个区域内有特征峰的生物正交分子被称为“静默区”拉曼报告分子,它们的应用对于实现抗干扰多频同步SERS检测至关重要。然而,目前这种类型的拉曼报告分子数量有限,因此急需发展更多定制化的拉曼报告分子来实现无干扰的混频SERS检测。
针对这一需求,研究团队选择了4-巯基苯甲腈(4-MBN)作为基础结构,利用分子结构“编码”技术调整氰基(C≡N)的位置,设计并筛选出了三种具有强烈且独立SERS信号的含氰基拉曼报告分子,其信号(2220,2251,2150 cm-1)位于生物“静默区”,可以有效地减少来自非目标分子的光学信号干扰。结合适配体辅助磁性诱导技术,研究人员创建了一个“一锅法”的可编程SERS编码传感平台,实现了对食品中组胺、酪胺、苯乙胺的高灵敏度、抗干扰、选择性检测,检测限分别为0.61×10^-5、2.67×10^-5和1.78×10^-5 mg/L。这项研究成果提供了一种精确灵敏的同时检测多种生物标志物的方法,并为复杂基质中的多种分析物的常规SERS分析开辟了新的途径。