综述：探究表面增强拉曼光谱（SERS）在保障乳制品质量安全中的作用：近期进展与未来展望

　　本综述系统总结了表面增强拉曼光谱（SERS）作为一种快速、灵敏、无损的分析技术，在乳制品污染物检测中的前沿应用，涵盖兽药残留、农药残留、重金属、霉菌毒素及病原微生物等关键靶标。文章重点探讨了SERS在复杂乳基质（如牛奶、奶酪、酸奶）中面临的基质干扰与基底重现性挑战，并展望了与微流控、机器学习（ML）及荧光技术融合的未来发展方向，为推动其在乳品工业中的标准化与现场实时监测应用提供重要参考。

　　

摘要概述

表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS）因其高灵敏度、快速响应及无损检测特性，已成为乳制品质量与安全控制领域的重要分析工具。该技术通过增强目标分子的拉曼信号，实现对痕量污染物的高效识别与定量，为乳品产业链中的风险管控提供技术支撑。

SERS在乳品污染物检测中的应用

SERS广泛应用于多种乳品污染物的检测，主要包括以下几类：

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  兽药与农药残留：如抗生素、杀虫剂等化学污染物，SERS可在复杂乳基质中实现ppb（十亿分之一）级别的检测灵敏度。
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  重金属离子：例如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等，通过功能化SERS基底实现特异性捕获与信号放大。
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  霉菌毒素：包括黄曲霉毒素（Aflatoxin）、赭曲霉毒素（Ochratoxin）等，SERS技术结合免疫吸附方法显著提升检测准确性。
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  微生物病原体：如大肠杆菌（E. coli）、沙门氏菌（Salmonella）等，通过标记SERS探针实现病原体的快速筛查。

技术挑战与应对策略

尽管SERS技术优势显著，其在乳品实际应用中仍面临两大核心挑战：

其一为基质干扰效应。乳制品中的蛋白质、脂肪、糖类等成分易与非目标分子竞争结合位点，导致信号抑制或偏移。为此，研究者开发了前处理方法如离心、过滤及表面修饰技术以降低基质影响。

其二为基底重现性与稳定性。传统SERS基底如银纳米颗粒（Ag NPs）、金纳米结构（Au Nanostructures）存在制备重复性差、信号均匀性不足等问题。近年来，新型材料如二维材料（如石墨烯）、核壳结构纳米粒子及有序纳米阵列被广泛研究，以提升基底的稳定性和信号一致性。

前沿技术融合与创新

为提升SERS的实用性与自动化水平，多项交叉技术被引入该领域：

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  微流控-SERS集成系统：实现样品预处理、分离与检测的一体化，显著提升检测通量与操作便捷性；
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  机器学习辅助数据分析：利用算法模型（如主成分分析-PCA、支持向量机-SVM）处理复杂光谱数据，提高多组分同时检测的准确率；
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  荧光-SERS联用技术：通过荧光猝灭或共振能量转移机制进一步增强检测特异性与信噪比。

标准化与产业化前景

目前SERS技术尚未在乳品行业实现大规模应用，主因包括缺乏标准化操作程序（SOPs）与设备成本较高。未来需推动以下方向：

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  建立统一的样品制备与检测协议；
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  开发低成本、可大规模生产的SERS基底；
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  推动便携式SERS设备的研制，以满足现场及生产线实时监测需求。

未来展望

随着纳米技术、人工智能及微加工技术的持续发展，SERS有望成为乳制品质量安全控制中的核心工具之一。其与区块链、物联网（IoT）等新兴技术的结合，将进一步促进乳品供应链的透明度与追溯效率，为实现从牧场到餐桌的全程安全监控提供关键技术支撑。