李 靜，李紅波,,*，范大和，王 偉，胡效亞

(1.鹽城工學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051；2.揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225002)

微波消解-電化學(xué)信號抑制法測定鰻魚中的鉻(Ⅵ)含量

李 靜1，李紅波1,2,*，范大和1，王 偉1，胡效亞2

(1.鹽城工學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051；2.揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225002)

運(yùn)用電化學(xué)信號抑制法耦合微波消解技術(shù)測定鰻魚中的六價鉻離子。六價鉻離子能夠氧化槲皮素使其氧化峰電流得到抑制；考察緩沖液的pH值、富集電位、富集時間及可能存在干擾物質(zhì)的影響因素。結(jié)果表明，六價鉻離子在0.2～2.6nmol/L濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性相關(guān)性系數(shù)為0.9977，檢出限為60.2pmol/L。該方法在過量的干擾離子存在條件下，表現(xiàn)出超靈敏性和有效性，建立的溶出伏安信號抑制法可用于鰻魚中六價鉻離子的分析檢測。

微波消解；電化學(xué)；測定；六價鉻

近幾年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，尤其是具有廣泛用途的鉻工業(yè)，主要有金屬加工、電鍍、制革行業(yè)等，這些行業(yè)排放的廢水中的鉻在水生生物體內(nèi)富集，對海產(chǎn)品的質(zhì)量帶來巨大影響，損害人們的健康[1-3]。環(huán)境中主要存在兩種鉻的形態(tài)，維持人體生命的必需元素Cr(Ⅲ) 和具有高毒、強(qiáng)致癌性的Cr(Ⅵ)[4-6]。目前報道檢測Cr(Ⅵ)的方法有電感耦合等離子發(fā)射光譜-離子色譜法[7-9]、液相色譜-原子發(fā)射光譜法[10]、液相色譜-電感耦合等離子發(fā)射光譜[11]及液相色譜-電感耦合等離子質(zhì)譜法[12]，然而到目前為止未見用電化學(xué)方法選擇性地檢測Cr(Ⅵ)的報道。

黃酮醇是植物光合作用產(chǎn)生的一種天然有機(jī)物，廣泛地分布于植物界，是一種植物抗生素，具有抗氧化性的羥基衍生物形態(tài)，并顯示出多種生物活性[13]，槲皮素(圖1)是黃酮醇的一種。本研究采用Cr(Ⅵ)氧化槲皮素使其電化學(xué)信號被抑制的方法來選擇性的測定鰻魚中的Cr(Ⅵ)。

圖1 槲皮素的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structure of quercetin

圖2 槲皮素及加入Cr(Ⅵ)的槲皮素方波吸附陽極溶出伏安曲線Fig.2 SWAASVs of quercetin with and without the presence of Cr(Ⅵ) at the concentration of 1.0 ×10-5mol/L in sodium acetate buffer solution (pH 4.0)

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

鱗片石墨、槲皮素、K2Cr2O7上海國藥試劑有限公司；1.0mmol/L Cr(Ⅵ)、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Al3+、Pb2+、Fe3+、SCN-、Cl-、F-、等都由對應(yīng)的鹽配制而成，使用之前再用緩沖溶液稀釋至所需濃度；0.1mol/L HAc-NaAc緩沖溶液；其余試劑均為分析純；實(shí)驗用水均為二次蒸餾水。

CHI760D電化學(xué)分析儀[三電極體系：工作電極為碳糊電極，參比電極為飽和甘汞電極(staurated calomel electrode，SCE)，對電極為鉑絲電極] 上海辰華儀器有限公司；KQ118型超聲波清洗器 昆山市超聲波儀器有限公司；pHS-25精密pH計 上海雷磁儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 鰻魚樣品消解

稱取鰻魚樣品0.5g于微波爐消解罐中，加入硝酸6.5mL HNO3放置0.5h以上，再加入1.5mL H2O2，蓋上蓋子，按儀器操作步驟將其裝入微波裝置內(nèi)，連接好壓力傳感器，設(shè)置功率380W、壓力138kPa，消解10min后取出冷卻至室溫，用二次蒸餾水定容至25mL容量瓶中，搖勻。

1.2.2 碳糊電極(carbon paste electrode，CPE)的制備

鱗片石墨粉與石蠟油以質(zhì)量比2∶1充分?jǐn)噭蚝笸磕ㄔ诠^緣層的碳棒的一端，碳棒的另一段連接導(dǎo)線，通過更換碳棒表面的石墨浸蠟來實(shí)現(xiàn)電極表面的更新。

1.2.3 方波溶出伏安信號抑制法

在0～0.6V區(qū)間內(nèi)，在pH4.0 0.1mol/L HAc-NaAc緩沖溶液中，0.2V、300s富集優(yōu)化條件下對稀釋后的槲皮素作方波溶出伏安測試，然后依次加入不同濃度的Cr (Ⅵ)氧化槲皮素使其電化學(xué)信號受到抑制，從而實(shí)現(xiàn)對Cr(Ⅵ)的定量測定。其工作條件為振幅0.05V、頻率50Hz、電位增量0.008V。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同物質(zhì)的方波吸附陽極溶出伏安曲線

從圖2可以看出，加入Cr(Ⅵ)的槲皮素的方波吸附陽極溶出伏安曲線峰電流減小，峰電位正移。此現(xiàn)象表明Cr(Ⅵ)氧化了槲皮素[14](圖3)，使得底液中槲皮素的濃度減小以至于到達(dá)電極表面的槲皮素濃度更小，所以峰電流降低；而且，生成了的醌式槲皮素被吸附到電極表面阻礙了電子傳遞，使得氧化峰電位發(fā)生正移。

圖3 槲皮素的氧化反應(yīng)原理圖Fig.3 Scheme of quercetin oxidation in aqueous media

2.2 pH值的優(yōu)化

考察緩沖溶液不同的pH值(3.6～5.8)對槲皮素氧化峰電流的影響，結(jié)果表明pH4.0時峰電流最大。因為槲皮素的pKa值約為6.74[15]，因此從理論上來說，在pH值小于6.74的緩沖液中槲皮素氧化峰電流達(dá)到最大。實(shí)驗證明，在pH4.0時槲皮素氧化峰電流達(dá)到最大，因此，pH4.0被選為最佳pH值。

2.3 富集電位和富集時間的優(yōu)化

富集電位和富集時間對槲皮素氧化峰電流的影響也得到了考察。先固定富集時間為60s，改變富集電位(-0.2～0.4V)，結(jié)果表明，富集電位從-0.2～0.2V時，峰電流逐漸增大，在0.2V時達(dá)到最大，大于0.2V時峰電流減小，因此可以認(rèn)為，更正的電位有助于富集；固定富集電位為0.2V，考察不同的富集時間(60～240s)，結(jié)果表明，隨著富集時間的延長，峰電流隨著增大，當(dāng)達(dá)到120s時，峰電流增幅減小，說明電極表面幾乎達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，0.2V和120s被選為最佳富集電位和富集時間。

2.4 方波陽極溶出伏安法測定鰻魚中的Cr(Ⅵ)

2.4.1 線性范圍和檢出限

在優(yōu)化的實(shí)驗條件下，應(yīng)用方波陽極溶出伏安信號抑制法對Cr(Ⅵ)進(jìn)行測定。被抑制的槲皮素峰電流Ip與Cr(Ⅵ)濃度在0.2～2.6nmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為IPa/(μA)＝23.1031-2.4027C/(nmol/L)，r＝0.9977；檢出限為60.2pmol/L，比電感耦合等離子體質(zhì)譜法[16]報道的檢出限低兩個數(shù)量級。對加有1.0nmol/L Cr(Ⅵ)的10μmol/L槲皮素的緩沖液，連續(xù)測定9次，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.8%，表明該檢測方法重現(xiàn)性好。

圖4 加入不同濃度Cr(Ⅵ)的槲皮素在一次性電極上的方波吸附陽極溶出伏安曲線Fig.4 SWAASVs of quercetin (10.0 μmol/L) in the presence of different concentrations of Cr(Ⅵ) at disposable electrode

2.4.2 干擾實(shí)驗

在含1.0nmol/L Cr(Ⅵ)的10μmol/L槲皮素體系中，研究100nmol/L的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、SCN-、Cl-、F-、SO42-、NO3-對Cr(Ⅵ)測定的影響，結(jié)果表明無影響；20倍的Cu2+、Pb2+， Fe3+對Cr(Ⅵ)測定影響小于5%，可能是因為Cu2+、Pb2+、Fe3+和槲皮素形成了配合物，從而影響了對Cr(Ⅵ)的測定。

2.4.3 樣品的測定及回收率實(shí)驗

對鰻魚樣品微波消解后取其清液，用本法對其進(jìn)行測定；為驗證本方法的可行性，進(jìn)一步地做了回收率實(shí)驗(表1)。結(jié)果表明，本方法可以用來測定鰻魚中的Cr(Ⅵ)。

表1 鰻魚中鉻(Ⅵ)的回收率Table 1 Spike recoveries of Cr(Ⅵ) from eel

3 結(jié) 論

運(yùn)用微波消解鰻魚，避免了其中大量蛋白質(zhì)、脂肪酸和維生素等物質(zhì)對電化學(xué)法測定Cr(Ⅵ)的影響；方波陽極溶出伏安信號抑制法測定鰻魚中Cr(Ⅵ)含量具有試樣用量少、靈敏度高、檢出限低、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好和操作簡單等特點(diǎn)；為鰻魚中Cr(Ⅵ)的超痕量檢測提供了一種新方法。

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Microwave Digestion Coupled with Electrochemical Signal Inhibition Method for Determination of Chromium(Ⅵ) in Eel

LI Jing1，LI Hong-bo1,2,*，F(xiàn)AN Da-he1，WANG Wei1，HU Xiao-ya2
(1. Chemical and Biological Engineering College, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225002, China)

An electrochemical signal inhibition method coupled with microwave digestion was developed for ultrasensitive determination of chromium(Ⅵ) in ell. Cr(Ⅵ) could be oxidized and the oxidation peak current was therefore inhibited. Factors affecting Cr(Ⅵ) determination such as buffer solution pH, enrichment potential, accumulation time and possible interferences were investigated. The developed method revealed excellent linearity over the Cr(Ⅵ) concentration of 0.2 to 2.6 nmol/L with a correlation coefficient 0.9977. The limit of detection was 60.2 pmol/L. This method proved ultra-sensitive and effective despite the presence of excess interference ions, thereby being applicable for the determination of Cr(Ⅵ) in eel.

microwave digestion；electrochemistry；determination；chromium(Ⅵ)

O657.1

A

1002-6630(2011)16-0206-03

2010-10-30

國家自然科學(xué)基金面上項目(20875081；21075107)；鹽城工學(xué)院自然科學(xué)基金項目(XKY2009009；XKY2009010)；鹽城市科技項目(YK2009032)

李靜(1978—)，女，講師，碩士，研究方向為重金屬離子檢測。E-mail：hnzklhz@yahoo.com.cn

*通信作者：李紅波(1979—)，男，講師，博士研究生，研究方向為食品電化學(xué)檢測。E-mail：lhbchem@163.com