常穎，趙陽，高利生

(公安部物證鑒定中心，北京 100038)

氯胺酮(俗稱K 粉)是常見的毒品之一，人服用后會(huì)產(chǎn)生意識(shí)與感覺分離，導(dǎo)致神經(jīng)中毒和精神分裂，出現(xiàn)幻覺、運(yùn)動(dòng)功能障礙等癥狀，同時(shí)對(duì)記憶和思維能力造成嚴(yán)重?fù)p害。人吸食毒品后，氯胺酮會(huì)隨人體代謝排入生活污水中。通過對(duì)一定區(qū)域內(nèi)生活污水中氯胺酮進(jìn)行檢測(cè)分析，即可獲得該區(qū)域內(nèi)毒品濫用情況的代表性數(shù)據(jù)并進(jìn)行溯源，進(jìn)而為公安緝毒部門主動(dòng)出擊、有的放矢打擊毒品犯罪提供可靠情報(bào)數(shù)據(jù)。

目前檢測(cè)氯胺酮的方法主要有液相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜法以及紅外光譜法等［1–2］。由于污水中氯胺酮含量較低，現(xiàn)有分析方法大多需要復(fù)雜的前處理過程，以提高樣品的分析濃度。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)法具有儀器便于攜帶、檢測(cè)速度快、靈敏度高、能提供分子指紋信息等特點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，已廣泛用于食品中非法添加劑、農(nóng)獸藥殘留、肉類品質(zhì)以及保健品中非法添加物等的快速檢測(cè)［3–5］。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于其增強(qiáng)效果持續(xù)時(shí)間短，往往只持續(xù)數(shù)十秒，制約其用于定量分析。針對(duì)上述問題，筆者設(shè)計(jì)了一套微流控聯(lián)用檢測(cè)平臺(tái)，將其與表面增強(qiáng)拉曼光譜進(jìn)行聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣品與表面增強(qiáng)試劑在微流控通路內(nèi)的混合，進(jìn)而建立了微流控芯片–表面增強(qiáng)拉曼光譜快速檢測(cè)污水中氯胺酮的分析方法［6–16］。該方法儀器設(shè)備體積小、便于攜帶，檢測(cè)成本低，首次實(shí)現(xiàn)了污水、河道水中氯胺酮的現(xiàn)場(chǎng)、快速測(cè)定，有望實(shí)現(xiàn)社區(qū)毒情在線監(jiān)測(cè)，為公安禁毒部門提供一線的情報(bào)參考信息。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

便攜式拉曼光譜儀：Polaris-R80 型，普拉瑞思科學(xué)儀器(蘇州)有限公司；

高精度蠕動(dòng)泵：PL–B4 型，普拉瑞思科學(xué)儀器(蘇州)有限公司；

電子天平：XS105DU 型，感量為0.01 mg，瑞士梅特勒–托利多公司；

超純水機(jī)：Milli-Q Academic 型，美國(guó)密理博 公司；

氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液：(1.00±0.03) mg／mL，公安部物證鑒定中心；

乙腈、環(huán)己烷、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷、乙醚：色譜純，北京國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、硝酸：分析純，北京國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

氯金酸鉀：金含量不小于52.0%，南京森貝伽生物科技有限公司；

檸檬酸三鈉：含量為99%，北京百靈威科技有限公司；

污水樣品：取自北京某污水處理廠進(jìn)水口細(xì)格柵后污水；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 微流控芯片設(shè)計(jì)

微流控芯片示意圖如圖1 所示，采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材質(zhì)，該類型材質(zhì)兼容性能好，溶出物少，柔韌度高，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。芯片尺寸為6 cm×2.5 cm，設(shè)計(jì)有3 個(gè)進(jìn)樣口，1 個(gè)檢測(cè)口及S 型樣本混勻通道。通道直徑為200 μm，保證在適當(dāng)流速下樣品混合均勻，反應(yīng)充分。拉曼光譜–微流控聯(lián)用檢測(cè)平臺(tái)示意圖如圖2 所示。

圖1 微流控芯片示意圖

圖2 拉曼光譜–微流控聯(lián)用檢測(cè)平臺(tái)示意圖

1.3 儀器工作條件

（1）拉曼光譜儀。激光功率：200 mW；檢測(cè)時(shí)間：5 s；采集次數(shù)：2 次；平滑系數(shù)：2；譜圖設(shè)置：自動(dòng)平滑和自動(dòng)基線。

（2）蠕動(dòng)泵。正相旋轉(zhuǎn)，流量：0.3 mL／min；3通道。

1.4 溶液配制

氯金酸鉀水溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，準(zhǔn)確稱取1 g 氯金酸鉀固體，加入99 g 超純水溶解，搖勻，于4℃冰箱中冷藏備用。

檸檬酸三鈉水溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，準(zhǔn)確稱取1 g 檸檬酸三鈉鹽固體，加入99 g 超純水溶解，搖勻，于4℃冰箱中冷藏備用。

膠體金溶液：向已清洗干凈的三口燒瓶中加入1 mL 氯金酸鉀水溶液，99 mL 超純水，于磁力攪拌下加熱，待溶液開始沸騰時(shí)(開始有氣泡產(chǎn)生)，迅速加入適量體積的檸檬酸三鈉水溶液，待其變色后繼續(xù)加熱30 min，得紅色膠體金溶液［17］，冷卻至室溫備用。

系列氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取適量的氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液，用超純水逐級(jí)稀釋，配制成氯胺酮的質(zhì)量濃度分別為10，7.5，5.0，2.5，1.0，0.5 μg／mL的系列氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

1.5.1 樣品預(yù)處理

取20 mL 污水樣品，加入0.6 mL 質(zhì)量濃度為2 mol／L 的氫氧化鈉溶液，5 mL 乙酸乙酯，振蕩后離心或靜置待其分層，取上層清液至另一離心管中，然后進(jìn)行二次萃取，合并兩次的萃取上清液，加入1 mL 質(zhì)量濃度為0.1 mol／L 的鹽酸溶液反萃取，離心10 s，下層酸液轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶中，待測(cè)。

1.5.2 樣品測(cè)定

將微流控芯片、進(jìn)樣針、進(jìn)樣管、拉曼光譜儀檢測(cè)探頭分別固定到位，調(diào)整焦距，在1.2 儀器工作條件下，控制膠體金溶液、待測(cè)樣品液、促凝劑流量比為1∶1∶1，進(jìn)樣測(cè)定。圖3 所示為微流控芯片檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖，右側(cè)為3 個(gè)進(jìn)樣孔，分別連接進(jìn)樣針和進(jìn)樣管；左側(cè)為檢測(cè)孔，正上方為調(diào)整焦距的拉曼光譜儀探頭，啟動(dòng)軟件后采集拉曼光譜，檢測(cè)結(jié)束后，廢液導(dǎo)流，進(jìn)樣裝置清洗干凈后可重復(fù)使用。

圖3 微流控芯片檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 氯胺酮定性分析

按照1.5.2 方法分別對(duì)質(zhì)量濃度為10 μg／mL的氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液進(jìn)行測(cè)定，氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液及空白溶液的拉曼光譜圖如圖4 所示。

圖4 氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液及空白溶液的拉曼光譜圖

由圖4 可以看出，經(jīng)增強(qiáng)檢測(cè)后的指紋特征峰在譜圖中能清楚識(shí)別，在450，595，654，768，1 048 cm–1處有峰，其中較為明顯的654 cm–1為鄰位取代的伸縮振動(dòng)，1 048 cm–1為鄰–雙取代苯的伸縮 振動(dòng)。

2.2 促凝劑選擇

在SERS 檢測(cè)中，促凝劑主要作用是使目標(biāo)分子與納米粒子吸附在一起，改變納米金增強(qiáng)基底聚集狀態(tài)，從而改變SERS 信號(hào)。分別考察質(zhì)量濃度為0.1 mol／L的氯化鈉溶液、氯化鉀溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液等多種離子態(tài)促凝劑，結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可以看出，當(dāng)促凝劑為0.1 mol／L 氯化鈉溶液時(shí)，特征峰強(qiáng)度最大，因而選用0.1 mol／L氯化鈉溶液作為促凝劑。

圖5 不同促凝劑時(shí)氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的拉曼光譜圖

2.3 提取試劑及萃取試劑選擇

按照1.5.1 方法，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，分別考察乙酸乙酯、環(huán)己烷、正己烷、二氯甲烷、乙腈5 種試劑的提取效果，結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可以看出，用乙腈提取時(shí)分層步驟復(fù)雜，且雜質(zhì)較多；正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷提取效果稍好；乙酸乙酯提取效率最高，且伴生雜質(zhì)較少，因此確定最佳提取試劑為乙酸乙酯。

圖6 不同提取試劑時(shí)氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的拉曼光譜圖

按照1.5.1 方法，固定其它實(shí)驗(yàn)條件，分別考察硫酸、鹽酸、硝酸3 種反萃取試劑萃取效果，結(jié)果如圖7 所示。由圖7 可以看出，鹽酸萃取效果稍好于硫酸和硝酸，且鹽酸濃度為0.1 mol／L 時(shí)萃取效果最好，故確定最佳萃取試劑為0.1 mol／L 鹽酸。

圖7 不同萃取試劑時(shí)氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的拉曼光譜圖

2.4 拉曼特征峰選擇

按照1.5.2 方法，分別對(duì)不同濃度的氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可以看出，氯胺酮在654 和1048 cm–1處的特征拉曼峰，對(duì)樣品的分析不產(chǎn)生干擾；隨著氯胺酮溶液濃度的降低，其拉曼特征峰也在不斷減弱；當(dāng)氯胺酮溶液濃度為500 ng／mL 時(shí)，仍然可明顯觀察到氯胺酮的特征拉曼譜峰，表明SERS 在氯胺酮的檢測(cè)中有較高的檢測(cè)靈敏度。利用鄰位取代伸縮振動(dòng)特征峰(654 cm–1)的強(qiáng)度，對(duì)氯胺酮可進(jìn)行定量分析。

圖8 污水中不同濃度氯胺酮溶液的拉曼光譜圖

2.5 線性方程與檢出限

按照1.5.2 方法，對(duì)1.4 中的系列氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以氯胺酮的質(zhì)量濃度（X）為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的拉曼特征峰強(qiáng)度（Y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算得線性方程為Y=1 116.8X+268.81，相關(guān)系數(shù)為0.996 3。

以3 倍信噪比對(duì)應(yīng)的濃度作為方法檢出限，則該方法檢出限為250 ng／mL。

2.6 精密度試驗(yàn)

移取污水樣品，按照1.5.1 方法處理6 份樣品，在1.2 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定，選取654 cm–1處的特征峰，記錄拉曼峰強(qiáng)度，結(jié)果見表1。由表1 可知，6 次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%，表明該方法具有較好的精密度。

表1 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 加標(biāo)回收試驗(yàn)

移取適量已知氯胺酮濃度的污水樣品，加入一定濃度的氯胺酮標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.5 實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表2。由表2 可知，氯胺酮的回收率為95.8%，表明該方法具有較高的準(zhǔn)確度，滿足測(cè)定 要求。

表2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

建立了微流控芯片和表面增強(qiáng)拉曼光譜聯(lián)用法快速檢測(cè)環(huán)境樣品中氯胺酮的方法。在堿性條件下選取乙酸乙酯為提取試劑，鹽酸為萃取試劑，利用拉曼表面增強(qiáng)試劑對(duì)樣品中的氯胺酮拉曼光譜信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)，進(jìn)而對(duì)環(huán)境樣品中低濃度的氯胺酮進(jìn)行檢測(cè)。該方法適用于污水、地表水、河道水等環(huán)境樣品中低濃度違禁氯胺酮的檢測(cè)，檢出限為250 ng／mL。該方法具有檢出限低、分析范圍廣、操作方便簡(jiǎn)單、分析速度快等特點(diǎn)，可用于氯胺酮等毒品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。