摄入非法酿造的酒精会给健康带来严重的后果。这些蒸馏烈酒常使用工业溶剂如木醇来制备，并被当作酒精饮料出售，其中往往含有甲醇。这种成分一旦被人体摄入，不仅可能导致失明，严重时甚至可能致命。这一趋势已在多个大陆引发致命事件[1-3]。
捷克共和国在2012年9月遭遇了此类事件。当时，由于有20人因饮用含有高浓度甲醇的烈酒而死亡[2]，该国被迫暂时禁止销售烈酒。经过一系列使用不同检测工具的深入研究后，捷克共和国决定采用拉曼光谱学作为鉴定和量化受污染烈酒中的甲醇含量的方法。
本应用说明解释了为何拉曼光谱学是理想的技术选择，并展示了一个利用拉曼光谱分析含有甲醇朗姆酒的实际案例。
拉曼光谱是一种快速、简便的分析工具，可用于定量酒精饮品中的甲醇含量。这是一种理想的方法，用于区分非常相似的分子，如乙醇（CH3CH2OH）和甲醇（CH3OH），如图1所示。
拉曼光谱相比于传统红外光谱具有如下优势：
- 通过透明容器进行测量的能力
- 对水干扰不敏感
这两个关键特性使得拉曼技术能够在现场准确检测低至约1%体积的甲醇，而无需打开瓶子。
我们在市售朗姆酒中掺入了浓度在0.33%和5.36%之间的甲醇。i-Raman® Plus是一套灵敏的高分辨率实验室系统，配有光纤探头，用于收集混合物的拉曼光谱，如图2所示。表1列出了用于本应用研究的相关设备和仪器设置。
在1000 cm-1附近的峰随着甲醇浓度的增加而明显增加，在约1%时较为明显。
表1，实验参数
| 实验设备 | 采集参数 | |
|---|---|---|
| i-Raman Plus 785S | 激光功率 | 100 |
| 采样支架 | 采集时间 | 20s |
| Vision 软件 | 平均 | 1 |
用Vision软件对这些数据进行分析，并对归一化数据建立偏最小二乘（PLS）回归模型。在920-1580 cm-1范围内通过双因素模型给出了图3所示的校准曲线，其交叉验证均方根误差（RMSECV）为0.1069（表2）。表2中所示的R2值为0.9977意味着此处使用的拉曼方法能够可靠地定量混合醇样品中的甲醇量。
表2. 用于开发PLS模型的回归参数，以使用i-Raman Plus 785S测定朗姆酒中的甲醇。
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 谱频处理 | 标准正态变量 |
| R2 | 0.9977 |
| 校准均方根误差 | 0.0976 |
| 交叉校准均方根误差 | 0.1069 |
这些结果验证了拉曼可用于快速、定量筛查酒精饮料中构成公共安全风险的危险掺杂物。该技术可以扩展到调查其他媒介中的掺假，如食品，石油和药物 [4]。
- Lachenmeier, D. W.; Schoeberl, K.; Kanteres, F.; Is Contaminated Unrecorded Alcohol a Health Problem in the European Union? A Review of Existing and Methodological Outline for Future Studies. Addiction 2011, 106 (s1), 20–30. https://doi.org/10.1111/j.1360-0443.2010.03322.x.
- Spritzer, D.; Bilefsky, D. Czechs See Peril in a Bootleg Bottle. The New York Times. USA September 17, 2012.
- Collins, B. Methanol Poisoning: The Dangers of Distilling Spirits at Home. ABC. Australia June 13, 2013.
- Gryniewicz-Ruzicka, C. M.; Arzhantsev, S.; Pelster, L. N.; et al. Multivariate Calibration and Instrument Standardization for the Rapid Detection of Diethylene Glycol in Glycerin by Raman Spectroscopy. Appl Spectrosc 2011, 65 (3), 334–341. https://doi.org/10.1366/10-05976.
分享应用
下载PDF