每年5月31日是世界無煙日。今年的主題是 “應(yīng)對尼古丁與煙草成癮"。

煙草的危害我們都清楚，但在科研工作者眼中，煙草是一個復(fù)雜的化學(xué)體系——尼古丁含量、霉變程度、重金屬殘留……這些“秘密"如何被快速、準(zhǔn)確地檢測出來？

拉曼光譜，正在給出答案。

一、尼古丁含量：快速檢測，無需預(yù)處理

尼古丁是煙草制品的核心成分，也是成癮性的根源。準(zhǔn)確測定尼古丁含量，對質(zhì)量控制和監(jiān)管合規(guī)至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的色譜法（如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用）雖然精確，但存在樣品前處理復(fù)雜、分析成本高、速度慢等問題^[1]。

拉曼光譜的優(yōu)勢在于：

無需樣品預(yù)處理——可直接通過包裝材料進(jìn)行無損檢測^[2]

快速定量——利用尼古丁特征峰（如1053 cm?1）與溶劑峰的強(qiáng)度比，可在0-30 mg/g范圍內(nèi)線性定量^[1]。

適用多種基質(zhì)——霧化液、尼古丁袋等均可直接分析

霧化產(chǎn)品和尼古丁袋是兩種新型的煙草制品。其中霧化產(chǎn)品是使用的液態(tài)尼古丁溶液，常添加水果、糖果等口味吸引青少年。而尼古丁袋無需燃燒、無需的口含尼古丁產(chǎn)品，外觀類似小茶包。世界衛(wèi)生組織明確指出：霧化產(chǎn)品并非無害，其氣溶膠中含有甲醛、乙醛等致癌物。尼古丁袋的尼古丁含量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)香煙（單包可達(dá)傳統(tǒng)香煙數(shù)倍的尼古丁劑量），且隱蔽性強(qiáng)，容易過量使用。兩者都對青少年具有強(qiáng)烈吸引力，是尼古丁成癮的“新入口"。

一項2026年發(fā)表于《Microchemical Journal》的研究表明，采用拉曼光譜結(jié)合內(nèi)標(biāo)法，對28種市售霧化液樣品的尼古丁含量進(jìn)行了測定，結(jié)果與氣相色譜法高度一致，且整個過程無需稀釋或前處理^[1]。

                                                          圖1 來源：DOI: 10.1016/j.microc.2026.118007

另一項針對尼古丁袋的研究也證實(shí)，使用配備寬場照明（WAI）方案的拉曼光譜儀（785nm激發(fā)），可以直接透過包裝材料測定尼古丁含量，準(zhǔn)確度達(dá)到99.0%-102.3%，還能根據(jù)光譜特征對樣品進(jìn)行口味分類^[2]。

二、霉變預(yù)警：10分鐘發(fā)現(xiàn)“看不見的威脅"

煙草在儲存過程中極易霉變。霉變不僅影響口感，更會產(chǎn)生2,4,6-三氯茴香醚（TCA）等有害物質(zhì)，對人體健康構(gòu)成威脅。

難點(diǎn)在于： 早期的霉變?nèi)庋蹘缀鯚o法發(fā)現(xiàn)。

拉曼光譜的創(chuàng)新應(yīng)用：

頂空-SERS技術(shù)：通過檢測煙草釋放的揮發(fā)性標(biāo)志物（如2,3-DCA和2,4,6-TCA），可在10分鐘內(nèi)預(yù)警早期霉變^[3]。

可視化指標(biāo)：當(dāng)SERS峰強(qiáng)度比（1054/1035 cm?1）低于0.5時，可作為霉變預(yù)警信號^[3]。

相關(guān)研究發(fā)表于《Talanta》期刊，研究者采用自組裝的AuAg納米合金芯片，通過頂空采集煙草釋放的揮發(fā)性有機(jī)物，結(jié)合表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS），實(shí)現(xiàn)了對煙草霉變的早期預(yù)警。這一技術(shù)為煙草儲存過程中的質(zhì)量監(jiān)控提供了全新的、快速的原位檢測方案^[3]。

圖2 來源：DOI: 10.1016/j.talanta.2024.126681

三、重金屬篩查：30分鐘完成多元素檢測

卷煙紙燃燒產(chǎn)生的灰分中可能含有鎘、鉻、鉛等重金屬，是煙草質(zhì)量安全監(jiān)管的關(guān)鍵指標(biāo)。

挑戰(zhàn)： 傳統(tǒng)方法需要復(fù)雜的儀器和專業(yè)的操作人員。

SERS免疫層析法的突破：

超高靈敏度：對Cd2?、Cr3?、Pb2?的檢測靈敏度分別達(dá)到1.424、0.937和1.568 ng/kg^[4]

快速高效：包含前處理在內(nèi)，30分鐘內(nèi)即可完成檢測

操作簡便：使用便攜式拉曼光譜儀，可在現(xiàn)場完成篩查^[4]

國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種基于樹莓狀磁性納米顆粒的SERS免疫層析試紙，實(shí)現(xiàn)了對卷煙紙灰分中多種重金屬的同時檢測，加標(biāo)回收率>90%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%^[4]。

圖3來源： DOI: 10.1016/j.talanta.2025.127929

圖4 通過SERS獲取尼古丁和可替寧拉曼光譜

來源： DOI: 10.1016/j.talanta.2025.127929

四、更廣闊的應(yīng)用前景

除了上述應(yīng)用，拉曼光譜還在以下領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力：

霧化產(chǎn)品中痕量尼古丁類似物檢測：如6-甲基尼古丁（6-MN），檢出限低至0.13 μg/L^[5]

環(huán)境與生物樣本分析：可檢測空氣中的尼古丁痕跡、人體唾液中的尼古丁及其代謝物可替寧^[6]

世界無煙日，用科學(xué)“揭穿煙草"。

一束激光，看清成分；
一次掃描，預(yù)警風(fēng)險。
科技的力量，讓健康更有保障。

本文為科普編譯內(nèi)容，參考文獻(xiàn)已標(biāo)注于文末。

參考文獻(xiàn)：

[1]  Chen M, Yuan X, Chen S, et al. Rapid and pretreatment-free determination of nicotine in e-liquids using Raman spectroscopy. Microchemical Journal, 2026, 118007. DOI: 10.1016/j.microc.2026.118007.

[2]  Kim Y, Jeong H, Park SC, et al. Noninvasive Nicotine Quantitation and Flavor Differentiation of on! Nicotine Pouches Using Raman Spectroscopy: A Direct, Reliable, and Preparation-Free Approach. ACS Omega, 2026, 11(3): 3866-3874. DOI: 10.1021/acsomega.5c06748.

[3]  Cao J, Wang Z, Jiang Y, et al. Headspace-SERS assay for early mildewing tobacco leaves. Talanta, 2024, 280: 126681. DOI: 10.1016/j.talanta.2024.126681.

[4]  董浩, 胡興鋒, 白文龍, 等. 基于表面增強(qiáng)拉曼光譜免疫層析法的卷煙紙中重金屬元素快速檢測. 中國造紙, 2025, 44(1): 92-100. DOI: 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.01.012.

[5]  Zhao Z, Pang Q, Wang X, et al. Se-, S-, and N-doped carbon dot-based AuNPs for the detection of 6-methylnicotine in e-cigarettes by surface-enhanced Raman scattering. Analyst, 2026. DOI: 10.1039/d5an01296a.

[6]  A diverse paper sensor for the rapid determination of nicotine and cotinine traces in air, vaping liquid, and human saliva. Talanta, 2025, 292: 127929. DOI: 10.1016/j.talanta.2025.127929.