PDDA-Ag吸光光度法測定果粒橙中日落黃含量

王 玲,侯巧芝,李 蘭,黃澤林

(1.鄭州師范學院化學化工學院 河南鄭州 450044;2.黃河科技學院醫(yī)學院,河南鄭州450063)

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PDDA-Ag吸光光度法測定果粒橙中日落黃含量

王 玲1,侯巧芝2,李 蘭1,黃澤林1

(1.鄭州師范學院化學化工學院 河南鄭州 450044;2.黃河科技學院醫(yī)學院,河南鄭州450063)

目的:建立測定果粒橙中日落黃含量的方法。方法:以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)為穩(wěn)定劑,NaBH4為還原劑還原AgNO3溶液得到納米銀(Ag),利用紫外-可見分光光度法研究日落黃對PDDA-Ag吸光度的影響。結果:日落黃對PDDA-Ag紫外吸收強度具有強猝滅作用,據此建立了紫外-可見分光光度法測定日落黃含量的新體系。在最優(yōu)條件下,PDDA-Ag吸收強度降低值ΔA與日落黃濃度在0.01×10-6～9×10-6mol/L范圍內有良好線性關系。該方法用于果粒橙中日落黃的檢測,回收率為94%～108%。結論:該方法可為實際樣品中日落黃含量測定提供實驗數據和方法參考。

紫外-可見分光光度法,聚二烯丙基二甲基氯化銨,納米Ag,日落黃

日落黃(1-(4′-磺基-1′-苯偶氮)-2-萘酚-6-磺酸二鈉鹽)是一種人工合成的水溶性偶氮類染料,著色力強,性質穩(wěn)定,價格低廉,被批準為可以食用的食品添加劑。目前,廣泛應用在藥物、汽水、酒、甜點、罐頭等食品中。但是研究表明,長期大量食用日落黃含量超標的食物,會導致腹瀉、過敏,嚴重情況下,會蓄積在人體內,對肝臟、腎臟產生傷害[1]。因此,中國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》(GB2760-2011)對不同類食品中日落黃用量進行了嚴格的界定。目前,日落黃含量測定的常用方法主要有高效液相色譜法[2-4]、示波極譜法[5]、熒光光譜分析法[6]等。與以上方法相比,紫外-可見分光光度法具有儀器便宜,操作簡便,穩(wěn)定性較好的優(yōu)點。目前,利用紫外-可見分光光度法直接測定飲料中日落黃的研究已有報道[7-10],但靈敏度及抗干擾能力均較低,迫切需要建立新的檢測體系。

納米銀(Ag)具有獨特的物理化學性能,廣泛應用于抗菌、催化和化學分析等領域。目前,化學還原法是制備納米Ag最常用的方法之一,該法是在液相體系中,選擇合適的還原劑(抗壞血酸[11-12]、葡萄糖[13-14]、NaBH4[15-16]、水合肼[17])將Ag+還原為Ag,但是得到的納米Ag易團聚,限制了納米Ag的廣泛應用。因此常常采用加入保護劑來降低Ag的團聚,保護劑主要有檸檬酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮等。

本文以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)作為分散穩(wěn)定劑,NaBH4還原AgNO3制備納米Ag溶液。紫外-可見吸收光譜表明,納米Ag在399 nm處具有較強吸收,日落黃對該體系的吸光度具有明顯猝滅作用。基于此,建立測定果粒橙中日落黃含量的新方法。與以往報導的方法相比,樣品前處理過程無需經過聚酰胺吸附[2-3]及微孔濾膜過濾[3],方法簡單;與已報道的有關分光光度法檢測日落黃方法相比[7-10],該法具有更低的檢出限,更寬的線性范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

TU-1901型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;pHS-3C型酸度計 上海儀電科學儀器股份有限公司;BS224S電子分析天平 北京賽多利斯天平有限公司;81-2型恒溫磁力攪拌器 上海司樂儀器有限工資;H1850離心機 湖南湘儀離心機儀器有限公司;BCD-218EMG3C新飛冰箱 河南新飛電器集團有限公司;果粒橙 購于鄭州市某百貨超市。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸、硼氫化鈉、硝酸銀、日落黃、氫氧化鈉 均購于國藥集團化學試劑有限公司;0.1 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液酸堿度用NaOH或者H3PO4調節(jié),0.5% PDDA溶液 購于Aldrich試劑公司;硼氫化鈉 購于阿拉丁試劑公司，配制成0.1 mol/L溶液(內含0.01 mol/L的NaOH);日落黃 購于Aldrich試劑公司,標準貯備液(1×10-3mol/L);試劑 均為分析純;實驗用水 為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 PDDA-Ag的合成 PDDA-Ag合成方法在已報道方法的基礎上進行了改進[18]。在磁力攪拌下,把0.5% PDDA溶液20 μL加入到11.98 mL水中,逐滴加入2.00 mL 0.01 mol/L AgNO3溶液。攪拌均勻后,逐滴加入1.00 mL 0.1 mol/L NaBH4,即得到均勻的PDDA-Ag溶液,濃度約為1.3×10-3mol/L。

1.2.2 PDDA-Ag的光譜掃描 在多支比色管中分別加入一定量1.3×10-3mol/L PDDA-Ag溶液,超純水稀釋至終濃度分別為0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5mol/L,在300～600 nm范圍內進行光譜掃描。

1.2.3 日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜的影響 在比色管中加入一定量PDDA-Ag溶液,0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,然后加入一定量的日落黃標準溶液,以超純水定容到4 mL,PDDA-Ag終濃度為9.3×10-5mol/L。

1.2.4 酸度對猝滅強度(ΔA)的影響 在一支比色管中依次加入一定量PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=3的NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,最后用H2O定容到4 mL,測定PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度A0。另外一支比色管中,加入試劑方法與上述相同,額外加入0.03 mL 1×10-5mol/L的日落黃，最后用H2O定容到4 mL,測得此時399 nm處吸光度為A1,ΔA=A0-A1。不同pH(3、4、5、6、7、8)條件下,ΔA的求算方法與此方法相同,以ΔA對pH作圖。

1.2.5 標準曲線方程建立方法 在多支比色管中加入PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,然后加入不同量的日落黃標準溶液,以超純水定容到4 mL。日落黃終濃度分別為:0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、0.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6mol/L。測定日落黃對PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度的影響,以ΔA對日落黃濃度作圖,建立標準曲線。

1.2.6 樣品前處理及實際樣品測定 取適量果粒橙于離心管中,放入離心機,轉速調至10000 r/min,離心30 min,至果肉和上清液分開,取上清液,4 ℃冷藏備用。測定方法:在比色管中加入PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,1.0 mL的果粒橙上清液,以超純水定容到4 mL,測定體系在399 nm處吸光度,根據標準曲線回歸方程計算果粒橙中日落黃含量。為驗證方法的可行性,進一步通過標準加入法測定加標日落黃的回收率。

2 結果與討論

2.1 PDDA-Ag的表征

不同濃度的PDDA-Ag溶液進行紫外-可見吸收光譜掃描。由圖1可以看出,PDDA-Ag溶液最大吸收波長為399 nm,與文獻報道結果一致[14];吸收峰峰寬度較窄,且對稱性較好,說明制備的PDDA-Ag分散較好。

圖1 不同濃度PDDA-Ag的紫外-可見吸收光譜Fig.1 UV-vis spectra of different concentration of PDDA-Ag注:a→g:0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5 mol/L。

2.2 日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜的影響

日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜影響表明(圖2),日落黃的加入沒有改變納米Ag溶液吸收光譜形狀,但其在399 nm處最大吸收強度明顯降低,推斷是日落黃的加入改變了PDDA-Ag表面狀態(tài),與PDDA-Ag發(fā)生了相互作用,導致其吸收強度降低。

圖2 日落黃對PDDA-Ag吸收光譜的影響Fig.2 The effect of sunset yellow on UV-vis absorption spectroscopy of PDDA-Ag注:a:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag;b:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag+0.09×10-5mol/L日落黃。

2.3 酸度對猝滅強度的影響

圖3實驗結果表明,加入日落黃前后,在pH=4時,體系吸光度降低相對明顯,檢測靈敏度最高,因此以pH=4緩沖介質進行后續(xù)實驗。

圖3 pH對ΔA的影響Fig.3 The effect of pH on ΔA

2.4 標準曲線

由圖4可以看出,隨著日落黃濃度增加,PDDA-Ag在399 nm處的吸光度有規(guī)律地降低,在0.01×10-6～0.1×10-6、0.1×10-6～1×10-6及1×10-6～9×10-6mol/L濃度范圍內,ΔA與日落黃濃度有良好線性關系,回歸方程分別為ΔA=2.2984c+0.0321(R2=0.995)、ΔA=0.1842c+0.2484(R2=0.991)及ΔA=0.0256c+0.4311(R2=0.950),檢出限為8×10-9mol/L(S/N=3,S是多次空白實驗的標準偏差,N為標準曲線方程斜率),擬合曲線如圖5所示。對擬合曲線進行觀察發(fā)現,在低濃度范圍內,日落黃對PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度猝滅率較高,在高濃度范圍內影響減弱,推測是由于在低濃度階段PDDA-Ag提供更多的接觸位點數,高濃度階段PDDA-Ag表面接觸位點逐漸趨向飽和,因此在不同濃度階段呈現出不同的標準曲線方程。標準曲線需要分段進行擬合的現象在其他工作中也有類似報道[19-21]。將PDDA-Ag分光光度法測定日落黃的結果與已經報道的分光光度法檢測日落黃進行對比[7,10],可以看出,本研究具有較寬的線性范圍,較低的檢測限。對濃度為5×10-7mol/L的日落黃進行5次平行測定,RSD為4.5%,具有較好的重現性,可以滿足分析檢測的要求。

圖4 不同濃度的日落黃對PDDA-Ag吸收光譜的影響Fig.4 UV-vis spectra of PDDA-Ag in presence of different concentration of sunset yellow注:a→p:0,0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6 mol/L。

圖5 ΔA與日落黃濃度校準曲線圖Fig.5 The calibration curve was ΔA vs sunset yellow concentration

2.5 干擾測定

在最優(yōu)實驗條件系下,考察了飲料中一些可能共存物對測定的影響。日落黃濃度固定為1×10-6mol/L,允許測定的相對誤差為<±10%。實驗結果表明,500倍的蔗糖、葡萄糖、白砂糖及葡萄糖均不干擾測定;50倍的靛藍、胭脂紅、乙二胺四乙酸、基羥基茴香醚等無明顯干擾。因此,本研究中建立的方法具有較好的選擇性,可以用于實際樣品分析檢測。

2.6 實際樣品測定

表1 飲料中日落黃含量測定(n=5)Table 1 The determination for sunset yellow in beverage(n=5)

根據所建立的方法,對果粒橙中日落黃含量進行了測定,測定結果表明,果粒橙中日落黃含量約為1.2×10-7mol/L。加標回收率在94%～108%之間,三次平行測定的相對標準偏差(RSD)低于4.0%。因此,本實驗中建立的方法可以應用于實際樣品中日落黃含量的測定。

3 結論

本研究合成了PDDA包裹的納米Ag;日落黃對PDDA-Ag體系紫外-可見吸收具有猝滅作用,基于此建立了測定果粒橙中日落黃的新方法,該方法相對于已經報道的分光光度法檢測日落黃方法具有更寬的線性范圍,較低的檢測限,為測定食品中日落黃的含量提供了方法參考。

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A UV-visible spectrophotometry sensor for sunset yellow detection in orange juice based on poly (diallyldimethylammonium chloride)modified nano silver

WANG Ling1,HOU Qiao-zhi2,LI Lan1,HUANG Ze-lin1

(1.Department of Chemistry,Zhengzhou Normal University,Zhengzhou 450044,China;2.Medical School,Huanghe Science and Technology College,Zhengzhou 450063,China)

Objective:To establish a method to determine sunset yellow content of orange juice. Methods:Poly(diallyldimethylammonium chloride)(PDDA)capped silver nanoparticles(Ag)was prepared via a simple chemical reduction using PDDA as a stabilizer and NaBH4as a reducing agent for AgNO3. The interaction between PDDA-Ag and sunset yellow was studied by UV-vis spectrophotometry. Results:Under the optimal conditions,a good linear relationship of ΔA with respect to concentration of sunset yellow cross the range of 0.01×10-6～9×10-6mol/L was achieved. The proposed method was successfully applied for the determination of sunset yellow in orange juice with recoveries 94%～108%. Conclusions:This method could provide experimental data and method for detection of sunset yellow in the sample.

UV-vis spectrophotometry;poly(diallyldimethylammonium chloride);silver nanoparticles;sunset yellow

2016-09-02

王玲(1979-),女,博士,副教授,主要從事光譜及生物電分析方面的研究,E-mail:zztcchemistry@163.com。

河南省高等學校重點科研項目(17A150054);鄭州師范學院校級課題(2012068)。

TS275.5

A

1002-0306(2017)10-0054-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.002