利用拉曼光譜快速檢測香草莢之香草醛成分

引言

有著香料皇后之稱的香草，是全球最受歡迎的香料之一，它被廣泛運用在甜點、飲料，甚至是香水及沐浴保養用品等。經過熟成催化的香草莢含有多達200種的香氣成分，而當中的香草醛(Vanillin) 具有令人愉悅的香甜氣味，也是香草莢主要的氣味來源。

香草從種植、栽培到加工成香草莢的製程，以及香草醛的檢測方式，都有其國家(或國際)標準。根據檢測標準，香草莢也將分成不同的等級並應用於不同的產品。本文主要介紹如何利用表面增強拉曼光譜(SERS)技術快速篩檢香草醛(Vanillin)的成份。

一、測試香草莢之萃取液

A. 量測流程與結果

1. 秤取樣品，放入玻璃管內。

2. 加入熱水，浸泡1分鐘後移除樣品，得到萃取液。

3. 取萃取液3μl，滴至SERS晶片。

4. 以RMS1000-785拉曼光譜儀進行量測。

測試條件：

量測功率：150mＷ laser power

積分時間：2s

平均次數：2 times

所得結果如下：

B. 注意事項與小結

1. 不同型態之樣品，可調整其前處理萃取方式，然而需注意樣品基質之干擾問題。
2. 拉曼光譜主要應用定位為快速篩檢，無法精確量測出含量。如能連結光譜與香草醛含量之關係，將可快速進行半定量檢測或定義濃度區間。

二、香草醛標準品半定量測試 (2021/03/29 updated)

A. 量測流程與結果

1.測試標準品

Vanillin EP香草醛 (試藥級)

製造廠：Scharlau

CAS 121-33-5

2.配置溶液

以 50%(v/v)甲醇水溶液分別配製濃度如下：

0.01 ppm /0.2 ppm /1 ppm /5ppm /15 ppm

3.半定量參考線(以特徵峰位置1262來計算)

4. 量測光譜

15ppm

5ppm

1ppm

0.2ppm

B. 說明與小結
1. 利用香草醛標準品，可建立半定量之類檢量線。
2. 標準品與作物萃取後拉曼特徵峰一致。
3. 若測試實際樣品，需加入回收率值來進行反推; 若是採用表面萃取，則回收率將依不同型態而改變(如種子、豆子等，需進行各作物回收率測試)。
4. 本方法為快篩方法，並非精確定量工具，可快速對作物之有效成份進行半定量判別。

5. 半定量之準確度，將隨資料庫之累積而上升。
6. 本方法可利用表面萃取，不需淨化程序，以直接稀釋後來得到量化關係。

檢測設備：RMS1000 -785手持拉曼光譜儀

設備參數

型號	RMS1000-785
尺寸	117mm×78mm×18.5mm
重量	220g
電源	5V/2A
激發光波長	785nm±0.5nm
激發光功率	5~495mW可調
雷射功率重複性	20 mW@350mW P-P
雷射器壽命	10000hrs
拉曼光譜範圍	200~3400cm^-1
拉曼光譜解析度	12cm^-1
拉曼頻移示值誤差	3cm^-1
拉曼頻移重複性差	1cm^-1
拉曼瑞利散射截止深度	OD6
探頭工作距離	7.5mm±0.5mm
拉曼頻移溫度漂移	6cm^-1@0~40°C
有效積分時間	1mS~15S
檢出靈敏度	SNR³30@單晶矽2階峰
動態範圍	1300:1@100mS
信噪比（重複性）	400:1@100mS
功耗	~3.5W（typical）
通訊介面	Micro-USB、TTL
支援系統	Windows、Android、Linux
光譜採集軟體	"UspctraLite（Andorid）
二次開發SDK	UspectralPLUS(Windows)"
雲端資料管理系統	YES