引  言

洗手液是一種凝膠狀液體，用于殺死微生物，在無法用肥皂洗手時(shí)提供一種消毒雙手的方法。由于 COVID-19 大規(guī)模流行，它的需求激增。其活性成分是乙醇或異丙醇，一般來說，乙醇比異丙醇稍微有效些，但這取決于所對應(yīng)的微生物。疾病控制和預(yù)防中心 (CDC) 指出，消毒洗手凝膠的乙醇含量（或異丙醇）應(yīng)為 60-90% 才能有效。1 低于此值的任何東西都不會成功殺死所有存在的微生物，因此仍然存在感染風(fēng)險(xiǎn)。

在COVID-19Z嚴(yán)重的時(shí)期，隨著洗手液銷量的飆升，一些產(chǎn)品夸大了其酒精含量。例如，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)某待售產(chǎn)品聲稱其酒精含量為75%，但在測試時(shí)它僅含有10%。2  這使得洗手液無法有效殺死微生物，因此無法提供針對 COVID-19 的保護(hù)。乙醇通過被稱為變性的過程殺死細(xì)胞，乙醇分子分解細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)。更具體地說，導(dǎo)致 COVID-19 (SARS-CoV-2) 的病毒是一種包膜病毒，病毒包膜是病毒的Z外層，它在宿主細(xì)胞之間傳播時(shí)保護(hù)遺傳物質(zhì)。沒有它們膜的保護(hù)，病毒細(xì)胞會脫水并迅速死亡。圖 1 顯示了包膜病毒的一般結(jié)構(gòu)，脂質(zhì)包膜和刺突蛋白是乙醇相互作用和分解的區(qū)域。

圖1 包膜病毒

因此，需要一種簡單、快速的方法來確認(rèn)洗手液中的乙醇含量，以確保其功效。在分析化學(xué)中，校準(zhǔn)（或標(biāo)準(zhǔn)）曲線是一種通過將未知樣品與一系列已知標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較來確定未知樣品濃度的方法。拉曼光譜可以提供定量分析，使其適用于校準(zhǔn)曲線。對于乙醇，一個(gè)已知的拉曼峰被選擇在大約880 cm-1 （歸因于 C-C-O 對稱伸縮振動）。峰面積將隨著乙醇濃度的增加而增加，使用這些數(shù)據(jù)點(diǎn)可以創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線。本應(yīng)用說明詳細(xì)介紹了使用乙醇校準(zhǔn)曲線通過拉曼光譜檢查洗手液中的乙醇濃度。

 材料和方法 

使用配備 785 nm激光器和比色皿支架的 RM5 拉曼光譜儀進(jìn)行分析。純乙醇購自 Merck，用做制備校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)溶液。洗手液樣品是在實(shí)驗(yàn)室獲得的。為了創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線，制備了 20%、40%、60%、80% 和 100% 的乙醇溶液。使用相同的測量條件對所有標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品進(jìn)行拉曼光譜測試：100% 激光功率、0.5 s曝光時(shí)間、300 gr/mm 光柵、100 μm 狹縫、2 mm 針孔。

圖2 比色皿支架（左），RM5拉曼光譜儀（右）

制作標(biāo)準(zhǔn)曲線 

校準(zhǔn)曲線是使用標(biāo)記帶在大約880 cm-1的已知乙醇含量的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液中創(chuàng)建的，見圖3（a）。對于VOL/VOL（％）測量值，發(fā)現(xiàn)峰面積隨濃度的增加是線性的。從這些值中，繪制了校準(zhǔn)曲線，圖3（b）。

圖3 （a）乙醇的拉曼光譜，（b）乙醇校準(zhǔn)曲線

校準(zhǔn)曲線提供了線性方程，它可以根據(jù) 880 cm-1 處的峰面積確定未知樣品的乙醇含量。圖 3(b) 中還顯示了 R2 值，這是對曲線與生成的數(shù)據(jù)的匹配程度的度量，代表數(shù)據(jù)與直線的接近程度。值為 1 是一個(gè)完 美的結(jié)果，≥0.990 的值被認(rèn)為是一個(gè)好的結(jié)果，可以定量使用。

乙醇含量分析 

分析了四個(gè)洗手液樣品。其中，三個(gè)樣品是同一品牌的洗手液分裝到不同瓶子中，以確定不同瓶子之間的誤差（樣品 1-3），并分析了被證明乙醇濃度遠(yuǎn)低于預(yù)期的另一個(gè)樣品。同一品牌的 3 個(gè)樣品均顯示乙醇百分比超過標(biāo)簽上標(biāo)明的 68%，它們之間的差異為 3.4%。被分析的第二個(gè)品牌經(jīng)測定其乙醇含量較低，為 57.1%，見表 1，這將使其無法有效殺死微生物。洗手液樣品的乙醇濃度如圖 4 中的橙色方塊所示。

圖4 標(biāo)記有洗手液樣品的校準(zhǔn)曲線（橙色方塊）

表 1：洗手液樣品的乙醇含量

結(jié)論 

本應(yīng)用說明展示了使用拉曼光譜進(jìn)行定量分析的簡便性。RM5 配備比色皿支架，用于快速測量標(biāo)準(zhǔn)乙醇樣品和乙醇含量未知的洗手液樣品。乙醇含量的測定對于了解待售產(chǎn)品的合法性、安全性和有效性至關(guān)重要。拉曼光譜為此類分析提供了一種簡單、無損的方法，結(jié)果顯示，在測試的 4 種洗手液中，有 3 種乙醇含量>60%。

參考文獻(xiàn)

1.       Chemical Disinfectants, Guidelines Library, CDC, https://www.cdc.gov/infectioncontrol/guidelines/disinfection/disinfection-methods/chemical.html, (accessed 20 April 2022)

2.       Hand sanitiser gels sold online fail Which? tests – Which? News, https://www.which.co.uk/news/2020/12/hand-sanitisers-sold-online-fail-which-tests/, (accessed 19 April 2022).