用固綠FCF作探針快速測定蘿卜紅色素中的Pb

江虹,龐向東,譚建紅,尤曉露,陳娥

(長江師范學院 化學化工學院，重慶市無機特種功能材料重點實驗室，重慶，408100)

用固綠FCF作探針快速測定蘿卜紅色素中的Pb

江虹*,龐向東,譚建紅,尤曉露,陳娥

(長江師范學院 化學化工學院，重慶市無機特種功能材料重點實驗室，重慶，408100)

建立了快速測定蘿卜紅色素中Pb 的瑞利散射新方法。固綠FCF 與陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨在酸性Tris-鹽酸緩沖介質中，與Pb(Ⅱ) 結合生成的三元復合物能使瑞利散射(RLS)顯著增強并產生新的RLS光譜，在最大RLS峰342 nm波長處，Pb(Ⅱ) 的質量濃度在0.005～0.40 mg/L內與體系的瑞利散射增強程度△IRLS呈線性關系，定量限為0.044 mg/kg。方法用于蘿卜紅色素中Pb的測定，回收率為98.5%～102%，相對標準偏差RSD(n=5)為1.8%～2.3%。

固綠FCF；Pb；蘿卜紅色素；十六烷基三甲基溴化銨；瑞利散射

蘿卜紅色素是一種天然食用色素，一般由紅心蘿卜提取，安全、無毒、資源豐富，且具有一定的營養(yǎng)和藥理作用，在食品、化妝、醫(yī)藥等領域有著巨大的應用潛力，有很好的市場發(fā)展前景。而Pb 是一種毒性很強的微量元素，主要經過呼吸道、消化道和皮膚的滲透作用進入人體，當積蓄量達到一定閾值時，就會對人體造成危害。蘿卜紅色素中的Pb 主要來源于原料、色素提取、加工、容器、包裝、貯存和運輸等過程中的污染，因此，研究蘿卜紅色素中Pb 的檢測方法具有重要意義。

目前，測定Pb 的方法主要有：原子吸收法[1-5]，紫外-可見分光光度法[6-9]，電化學法[10-13]，原子發(fā)射法[14]，質譜法[15]和原子熒光法[16-18]等。原子吸收法，操作繁瑣費時、條件較苛刻，需要配備專門的元素燈。紫外-可見分光光度法雖然儀器價廉，易于推廣，操作也簡便，但靈敏度不高。其他方法在線性范圍、干擾因素或條件要求等方面存在不足等。近年，用固綠FCF 作探針的分光光度法在藥物分析中已有報道，而以固綠FCF為探針，采用近年發(fā)展起來的瑞利光散射(rayleigh light scattering，RLS)技術來測定食用蘿卜紅色素中Pb未見報道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Pb(Ⅱ) 標準溶液：20.72 mg/L 貯備液，此液稀釋10倍，即為操作液；固綠FCF(fast green FCF，簡寫為 FGF)溶液：1.0×10-4mol/L；溴化十六烷基三甲基銨(簡寫為CTMAB)：稱取適量CTMAB，用少量無水乙醇溶解后加水配成400 mg/L；Tris(三羥甲基氨基甲烷)-HCl緩沖溶液：0.20 mol/L Tris溶液與0.10 mol/L HCl混合，用酸度計測定，配成pH 3.0～7.0的系列緩沖溶液。試劑均為分析純，實驗用水為超純水。

樣品：4種蘿卜紅色素(1#～4#)，市售。

1.2 儀器與設備

F-2500型熒光分光光度計，日本日立公司；pHS-3C 精密酸度計，上海虹益儀器儀表有限公司。

1.3 樣品處理

稱取市售蘿卜紅色素1# 19.482 2 g，2# 18.956 0 g，3# 18.325 0 g，4# 18.765 3 g分別置于瓷坩堝中，在電爐上低溫加熱，待樣品炭化后，將溫度調至500 ℃ 灼燒灰化5 h，取出冷卻后，加2.0 mL 1∶1 HNO3潤濕灰分，低溫加熱蒸干，在500～550 ℃灼燒2 h，放冷，取出坩堝，加2.0 mL 1∶1 HNO3溶液，低溫加熱，使灰分溶解，冷卻，過濾，濾液中加入3.0 mL 1∶2 三乙醇胺溶液，再用水定容至50 mL，即得待測液。

1.4 實驗方法

于10mL 具塞比色管中，依次準確加入3.0 mL 1.0×10-4mol/L固綠FCF 溶液，1.5 mL pH 4.55 Tris-HCl緩沖溶液，適量的2.072 mg/L Pb(Ⅱ) 標準溶液或樣液，再加入0.20 mL 400 mg/L 溴化十六烷基三甲基銨溶液，用水定容，搖勻，10 min 后，在熒光光度計上設置λex=λem=220 nm，測定狹縫10 nm，掃描RLS 光譜，記錄最大瑞利散射波長處體系的瑞利散射強度IRLS及試劑空白的瑞利散射強度I0，計算△IRLS。

2 結果與討論

2.1 光譜特征

圖1為△λ=0 時各溶液的 RLS 光譜。從圖1可見，Pb(Ⅱ)、FGF、FGF 的酸性溶液及FGF-Pb(Ⅱ) 的酸性溶液的RLS均十分微弱(曲線1～4)。當在FGF 的酸性溶液中加入表面活性劑CTMAB 后，其RLS 顯著增強(曲線5)，最大瑞利散射峰位于 342 nm 波長處。當在 FGF-CTMAB 的酸性溶液中加入不同質量濃度的Pb(Ⅱ)溶液時，瑞利散射曲線的最高峰隨著Pb(Ⅱ) 濃度的增大而逐漸增強(曲線6～11)，Pb(Ⅱ) 在一定質量濃度范圍內，其質量濃度與體系的瑞利散射增強程度(△IRLS)呈線性關系。故該體系可在342 nm處對Pb(Ⅱ) 進行定量分析。

1-Pb(Ⅱ)(0.207 mg/L); 2-FGF(3.0×10-5 mol/L); 3-FGF (3.0×10-5 mol/L), pH 4.55; 4-Pb(Ⅱ)(0.207 mg/L) - FGF (3.0×10-5 mol/L), pH 4.55; 5～11-Pb(Ⅱ)(0.000, 0.0414, 0.124, 0.207, 0.290, 0.373, 0.414 mg/L) - FGF(3.0×10-5 mol/L) - 8.0 mg/L CTMAB, pH 4.55圖1 RLS光譜Fig.1 RLS spectra

可能的反應機理：三苯甲烷類酸性染料固綠FCF 分子上的2個Na+可離解，使自身帶2個單位的負電荷。陽離子表面活性劑CTMAB在酸性溶液中可離解出Br-，變成自身帶1個單位正電荷的陽離子活性基團。帶正負電荷的陰、陽離子結合后生成帶負電荷的締合顆粒，進而與Pb(Ⅱ) 結合生成三元復合物，使體系的摩爾質量和體積顯著增大，故瑞利光散射強度顯著增強。

2.2 反應條件

2.2.1 pH 值

考察了Tris-HCl、BR、NaAc-HAc 等緩沖溶液對體系△IRLS的影響，結果表明，用Tris-HCl效果相對較好。同時考察了不同pH 值的Tris-HCl緩沖溶液對體系△IRLS的影響，結果如圖2所示?？梢?，pH值在 4.0～5.5 時，體系有較大的△IRLS，表明其靈敏度較高。實驗用pH 4.55 的Tris-HCl 緩沖溶液，適宜用量范圍為1.5～2.0 mL，實驗用1.5 mL。

圖2 pH值對△IRLS的影響 Fig.2 Effect of buffer pH on △IRLS

2.2.2 固綠FCF溶液的濃度

考察了不同濃度FGF 溶液對體系△IRLS的影響，結果如圖3所示?？梢?，FGF 溶液濃度較小時，△IRLS較小，原因是FGF 沒有與CTMAB 及 Pb(Ⅱ)充分結合。當FGF 溶液濃度過大時，△IRLS仍較小，其原因是FGF 本身的光吸收會使散射強度減弱。故FGF適宜濃度為(2.5～3.2)×10-5mol/L，在此范圍內，體系有較大的△IRLS。實驗用1.0×10-4mol/L FGF 溶液3.0 mL。

圖3 固綠FCF溶液濃度對△IRLS的影響Fig.3 Effect of fast green FCF concentration on △IRLS

2.2.3 表面活性劑

考察了陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，陽離子表面活性劑溴化十六烷基三甲基銨、溴代十六烷基吡啶，非離子表面活性劑OP乳化劑、Triton X-100、Tween-20等對體系△IRLS的影響。結果表明，只有陽離子表面活性劑具有增敏作用，其中又以CTMAB 為最佳。由此說明，CTMAB 可與帶負電荷的FGF以靜電引力結合，使體系及試劑空白的RLS 顯著增加。故實驗用400 mg/L CTMAB溶液作為增敏劑，適宜用量0.20 mL。

2.2.4 試劑加入順序

考察了各物質在不同加入順序時對體系△IRLS的影響。結果表明，加入順序為FGF、pH 4.55 的Tris-HCl緩沖溶液、Pb(Ⅱ)、CTMAB 時，體系△IRLS值最大，靈敏度最高，故該順序可確定為最佳加入順序。實驗按此順序進行。

2.2.5 反應時間及穩(wěn)定性

考察了不同放置時間對體系△IRLS的影響(圖4)。

圖4 時間對△IRLS的影響Fig.4 Effect of time on △IRLS

結果表明，開始時，隨著溶液放置時間的增加，△IRLS逐漸增大，說明此時反應并未完全，當時間增至10 min 后，體系的 △IRLS趨于平穩(wěn)，說明反應在10 min內即可進行完全，穩(wěn)定時間至少1 h。實驗選在10 min 后測定。

2.3 標準曲線

按1.4方法配制Pb(Ⅱ) 的標準系列溶液，掃描RLS 光譜，作 △IRLS-ρ 標準曲線(圖5)。該方法在0.005～0.40 mg/L內與體系的△IRLS呈線性關系，一元線性回歸方程為 △IRLS=-3.998+503 8ρ(質量濃度ρ∶mg/L)，相關系數為r=0.999 9，定量限為0.044 mg/kg。

圖5 Pb(Ⅱ)的標準曲線Fig.5 Standard curve of lead(Ⅱ)

2.4 共存物質的影響

考察了一些常見物質在342 nm 波長處，對測定0.207 mg/L Pb(Ⅱ) 的影響。結果表明，當相對誤差≤ ±5% 時，以下物質不干擾測定：100倍的K+、Na+、NH4+、NO3-、Cl-；60倍的Mn2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+、Mg2+、Ca2+、S2O32-、SO32-；30倍的Cu2+、C2O42-、CO32-、SO42-；5倍的Fe3+、Al3+。Fe3+、Al3+允許量較小，可加入三乙醇胺和水的體積比為1∶2的溶液1.0 mL 予以掩蔽。可見，方法有較好的選擇性。

2.5 樣品分析

按實驗方法加入各試劑溶液及3.00 mL 1.3中的各待測樣液，各平行測定5份，再按1.4中的方法掃描RLS 光譜，同時做加標回收試驗(n=5)。根據RLS 光譜，求出各樣液中Pb(Ⅱ) 的含量，最后推至原始樣品中Pb的含量，并與國標法(原子吸收法，AAS)[1]比較，結果見表1。

表1 樣品分析結果及回收試驗(n=5)

注：ND 為未檢出；樣品含量<檢出限的按檢出限的1/2 計算回收率。

3 結論

本法與國標法[1]相比，操作更簡便，條件不苛刻，試劑價廉易得，樣品處理安全，線性范圍較寬，有較高的準確度和精密度，其靈敏度能滿足痕量分析要求，該方法適于批量食用蘿卜紅色素中Pb 的快速測定。

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Fast determination of lead in radish red pigment with FCF as a probe

JIANG Hong*, PANG Xiang-dong, TAN Jian-hong, YOU Xiao-lu, Chen E

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Yangtze Normal University,Chongqing Key Laboratory of Inorganic Special Functional Materials, Chongqing 408100,China)

A new and fast Rayleigh light scattering method for quantified detection of lead in radish red pigment was developed. In an acidic Tris-Hydrochloric acid buffer medium, lead(Ⅱ) can be bound with fast green FCF and cationic surfactant cetyl trimethyl ammonium bromide to form a ternary complex and distinctively enhanced Rayleigh scattering (RLS) of the system and form a new RLS spectrum. The maximum Rayleigh scattering peak was located at 342 nm. In this wavelength, The RLS intensity (△IRLS) was directly proportion to the mass concentration of lead (Ⅱ) in the range of 0.005-0.40 mg/L with the quantitative limit of 0.044 mg/kg. The method applied in trace lead detection in radish red pigment with satisfied results as the recovery rate of 98.5%-102% and RSD(n=5) of 1.8%-2.3%.

fast green FCF; lead; radish red pigment; cetyl trimethyl ammonium bromide; Rayleigh scattering

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702036

學士，教授(本文通訊作者,E-mail: jianghongch@163.com)。

重慶市教委科技基金資助項目(KJ1401226);長江師范學院科技基金資助項目(2015CXX079)

2016-06-03，改回日期：2016-11-22