在SERS检测农残中,由于农药种类繁多、成分复杂且残留量较少,因此需制备高活性增强基底以提高对待测物的灵敏性和特异性。近年来,科研人员致力于研究纳米材料并通过各种方法制备均一性好和重复性高的金属纳米材料作为SERS基底实现痕量农残检测。迄今为止,SERS增强基底主要分为两类:贵金属溶胶基底和复合基底。
在SERS检测农残中,由于分析样品的成分复杂、农药残留量较少,对样品前处理以实现待测物富集是非常关键的。另外,虽然Au和AgNPs因其制备简单方便被广泛使用,但是易受金属氧化、团聚等因素影响,使得采集信号的灵敏度降低1~2个数量级,不能达到农药残留标准检测要求。并且该方法存在成本高、重复利用率低等缺点,不能满足现场快速检测需求。因此检测方法从使用单一的Au/AgNPs作为增强基底进行直接检测,逐渐趋向于样品前处理技术优化、特异性SERS探针、纳米阵列结构、廉价金属纳米微粒等方向发展。
综上,SERS检测方法不仅在样品前处理技术优化方面取得进展,在化学修饰以制备功能化特异性探针和增强基底的物理结构等方面获得突破,同时在检测过程中也有了新的方式。这些方法都为SERS技术在农残检测中的应用提供了途径,使得痕量农残SERS检测有更好的发展趋势。
拉曼光谱技术在实现超灵敏痕量检测的同时,也面临着由背景、检测环境变化和设备参数差异等多种干扰因素导致的光谱信噪比低、基线漂移、微弱信号被荧光背景湮灭等问题。此外,采用传统的光谱技术进行定性和定量需要借助专业人员,这种分析方法具有个体差异性、费时费力等不足,不适合应用推广。化学计量学方法通过建立智能分类或回归模型可以在无需专家的情况下实现自动快速光谱分析。基于此,光谱技术结合化学计量学方法可避免或减弱以上问题,进而提升检测结果的准确性和效率。常用的方法包括光谱预处理、特征提取、建模方法等。
SERS具有检测灵敏度高、操作简单、成本低等优点,作为一种快速检测农药残留的方法具有很大的发展潜力。本文主要综述了SERS在农残检测中的研究进展,具体包括SERS增强基底的制备、SERS的检测方式优化以及SERS光谱数据的智能解析,可为研究人员对于SERS的应用及发展前景提供一定的借鉴。由于农药种类繁多、结构复杂,使得SERS在分析农药时面临较大的背景干扰,未来应对SERS光谱数据分析方法有更深入的研究,实现可独立于专业人员的农残快速准确检测。另外,SERS技术作为一种强大的分析手段在生物、医学等领域得到了广泛应用,尤其是对人体中肿瘤标志物、蛋白酶、生理指标物和毒物等的检测,为临床诊断提供了数据支撑。然而,由于人体中成分多样、复杂、痕量,为实现快速准确检测,需对样本前处理、待测物富集及特异性捕获等方法做进一步探索。