SERS（表面增强拉曼散射）食品快检技术
拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
拉曼散射现象形成的机理如图1所示，当一束单色光照射在物质表面上时，光子与物质分子之间发生碰撞后，约有0.1%的光子发生散射。在这一过程中，受激发的物质分子从基态跃迁至虚拟能级状态，而后又从虚拟能级状态回落至低能级状态，并释放出散射光子。依据回落能级状态的不同可分为两种散射：一为瑞利散射。光子与分子之间发生弹性碰撞，但并不产生能量交换，分子回落至初始能级状态，散射光的频率与入射光频率相同；二为拉曼散射。光子与分子之间发生非弹性碰撞，从而产生能量交换，分子回落至与初始能级不同的状态，散射光的频率与入射光频率不同。其中，当散射光频率小于入射光频率时称作斯托克斯散射，反之则称作反斯托克斯散射。
图1 拉曼散射机理
拉曼位移只与被照射物质本身的分子结构有关，取决于分子振动能级的变化，与入射光频率无任何关系。不同的官能团产生不同的振动特征，从而产生不同的拉曼光谱；不同分子一般拥有丰富的指纹信息，见图2，图3。因此，拉曼光谱是物质鉴别和结构解析的有力工具之一。然而，拉曼散射光的强度约只有散射光的10-7，荧光强度的10-14。因此，拉曼散射强度很弱、且易受到荧光干扰，使得拉曼光谱的灵敏度较低。而且，初期由于缺乏高强度的单色光源，拉曼光谱的发展极为缓慢。激光作为激发光源的应用以及表面增强拉曼效应的发现，促使拉曼光谱得以迅速发展，产生了SERS（表面增强拉曼散射）技术、针尖增强拉曼光谱技术、共振增强拉曼技术等，其中SERS（表面增强拉曼散射）作为其中一个重要分支，得到了迅速发展。
图2
图3
表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering，简称SERS），用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品，或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品。吸附在粗糙银电极表面上的吡啶分子，其拉曼信号经计算增强了约百万倍（达到6个数量级），该增强效应不应仅仅归因于粗糙银电极比表面积的增加，更主要是吡啶分子散射截面增加的结果，这是一种与粗糙金属表面相关的增强效应，即被称为表面增强拉曼散射效应。与拉曼散射相比，表面增强拉曼散射在保留分子指纹信息、无损分析以及适
合水体系检测等优点的同时，其信号强度增强了6-10个数量级。
表面增强拉曼散射
随着社会经济的蓬勃发展，民众对生活质量的要求也越来越高，在食品安全、医药管理、刑事侦查和环境监测等领域内，亟需快速、方便的现场检测技术。SERS检测可对被散射分子的组成与结构进行有效的 “指纹”识别，根据物质的特征峰强度信息，还可实现定量分析。SERS检测速度快、灵敏度高、成本低、仪器轻便、设备操作和前处理简单等优点等优势非常适用于微痕量物质的现场快速检测。
SERS检测应用
镭纳运用超快激光制备精致纳米结构结合超疏水蒸发浓缩技术，全面解决了SERS检测的灵敏度、稳定性、均匀性、实用性和工艺性难题，研发出六种灵敏度为10-8，10-10，10-12，10-14，10-16，10-18mol/L的SERS芯片系列产品，在食品快速检测以及癌症早期筛查的医学领域具有极为广泛的应用潜力。
SERS食品快检具有以下优势：
（1）样品预处理过程简单，处理步骤相对较少，需要试剂少，操作难度低。相对于传统的GC、HPLC、GC/MS、HPLC/MS样品复杂耗时的前处理过程，SERS检测技术的样品预处理过程简单，耗时少，5-10分钟的预处理过程大大缩减检测样品的预处理过程。
（2）分析检测过程简单、结果显示直观，快速，可在极端时间内得到检测结果。拉曼SERS检测仅需对样品进行照射10-30s就可以快速显示结果，提高检测效率。
（3）可以进行现场检测，即检即出结果，手持式拉曼光谱仪可以进行随身携带，进行样品的现场检测。
（4）减少了样品抽样和转运过程，有效规避了因样品转运保管不善或样品滞留途中过久对检测结果造成的影响。
（5）削减了使用大型检测设备所需的人力、设备、试剂成本等。
测试样品图
镭纳SERS快检
现有的食品检测市场主要分为试纸条、试剂盒的快检、实验室高精密大型设备的精密检测。现有的试纸条、试剂盒快检方法假阴性、假阳性问题突出，针对不同成分需要研发不同的试剂匹配，不能满足绝大部分现行国家标准的ppb级的检测限要求，精密大型设备虽然可以提供准确的检测结果，但是需要较高的人力、物力、财力成本，而且操作繁琐，分析时间长，不能便携现场检测（时效性弱）。镭纳SERS（表面增强拉曼散射）快检技术填补现有食品检测技术的缺陷，既能达到ppb级的检出水平，也能减少假阴、假阳性的概率，还能现场进行快检，解决大型仪器检测难以突破的时效性问题。同时SERS检测的高灵敏度优势为简化食品检测的前处理操作上提供了可能，可以适用于食品中90%以上成分的检测包括营养成分、有毒有害成分、功能性成分等，手提箱式便捷携快检箱和通用的判据总结方法论，一套统一的硬件设备和一套统一的理论方法，为食品企业搭建一个快检平台，满足现在不断改变的食品检测市场需求，解决食品企业的大部分检测需求。
应用场景：
