熊海濤（陜西理工學(xué)院化學(xué)學(xué)院，陜西漢中723001）

熒光淬滅法測(cè)定三種蔬菜中鉛（Ⅱ）含量

熊海濤
（陜西理工學(xué)院化學(xué)學(xué)院，陜西漢中723001）

酸性條件下，少量鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星的熒光強(qiáng)度有猝滅作用，據(jù)此建立了一種測(cè)定鉛（Ⅱ）含量的熒光光譜分析法。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，其熒光猝滅強(qiáng)度與鉛（Ⅱ）濃度在3.0×10-7～1.0×10-5mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，其檢出限為8.4×10-8mol·L-1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%（c=1.0×10-6mol·L-1，n=11）。利用該法對(duì)三種蔬菜樣品中鉛（Ⅱ）含量的測(cè)定，回收率在94.46%～101.5%之間。

氧氟沙星，熒光猝滅法，鉛（Ⅱ），蔬菜

鉛作為重金屬元素，是一種具有蓄積性、多親和性的毒物，極易被植物吸收，可以通過(guò)食物鏈對(duì)人體新陳代謝和器官造成危害，引起人體神經(jīng)系統(tǒng)疾病、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎和中毒性腦病等[1-2]。加上如今工業(yè)三廢、汽油燃燒所造成的環(huán)境污染，尤其是由此造成的蔬菜中鉛含量的上升更是時(shí)時(shí)威脅著人類(lèi)的健康，這樣蔬菜中鉛元素含量也越來(lái)越被人們所重視。因此，建立起一種準(zhǔn)確地檢測(cè)蔬菜中痕量鉛的方法就具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

目前，測(cè)定鉛含量的方法主要有分光光度法[1，4-5]、原子吸收光譜法[6-7]、電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法[8-9]、原子熒光分析法[10-11]、電化學(xué)分析法[12-13]等。其中分光光度分析法干擾因素較多且靈敏度低，原子吸收法、電感耦合等離子原子發(fā)射法及原子熒光法則對(duì)儀器要求較高，且操作步驟繁瑣，而示波極譜法和方波溶出伏安法則會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染[12-13]。另外，也有文獻(xiàn)報(bào)道利用DNA修飾電極來(lái)測(cè)定鉛[14-15]，盡管檢出限達(dá)到pmol級(jí)且選擇性較高，但是復(fù)雜的電極修飾過(guò)程和昂貴的試劑使得這種方法的使用受到極大限制。近些年，熒光分光光度法發(fā)展比較迅速，各種新型熒光分析技術(shù)，如激光誘導(dǎo)熒光法、同步熒光法、導(dǎo)數(shù)熒光法、熒光探針?lè)?、光化學(xué)熒光法、時(shí)間分辨熒光法、三維熒光法、偏振熒光法、熒光免疫測(cè)定法、熒光成像技術(shù)、熒光光纖傳感器等不斷涌現(xiàn)[16]。但是常見(jiàn)的熒光分析法中主要是根據(jù)體系發(fā)生熒光淬滅或熒光增敏來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的定量檢測(cè)，是一種檢測(cè)靈敏度高、選擇性好和操作簡(jiǎn)便的分析方法，已廣泛應(yīng)用于痕量物質(zhì)的測(cè)定。

本文根據(jù)氧氟沙星（Ofloxacin）具有熒光特性[17]，而鉛可以與其生成絡(luò)合物使其熒光強(qiáng)度降低，基于此建立了熒光淬滅法測(cè)定鉛的新方法。應(yīng)用該法測(cè)定三種蔬菜中的鉛（Ⅱ）含量，具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、靈敏度較高等特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芹菜、韭菜、小白菜樣品 均購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；鉛（Ⅱ）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（0.01mol·L-1）、氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)貯備液（8.0×10-3mol·L-1）、醋酸（0.01mol·L-1）、鹽酸（0.01mol·L-1）、硫酸（0.01mol·L-1）、氫氧化鈉（0.01mol·L-1） 用時(shí)稀釋至所需濃度；所用試劑 均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)所用水 均為高純水。

F-4600型熒光光度計(jì) 日本日立公司；AL204-IC型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司；MH-1000型恒溫電熱套 北京科偉永興儀器有限公司；DZKW-D型恒溫水浴鍋 山東化學(xué)儀器廠(chǎng)。

1.2 樣品制備

將新鮮的芹菜、韭菜、小白菜樣品用自來(lái)水、純水洗凈，自然晾干，然后取可食用部分，切碎，搗成勻漿。各稱(chēng)取試樣5.0g置于錐形瓶中，加入25mL混合酸（硝酸∶高氯酸=4∶1），加蓋浸泡過(guò)夜，在電熱套上加熱消解，當(dāng)有大量棕色氣體產(chǎn)生時(shí)，減小火力，并保持微沸狀態(tài)，直至棕色氣體消失，溶液變清并冒白煙為止，否則應(yīng)補(bǔ)加少量硝酸繼續(xù)消煮至溶液變清，冷卻，將樣品溶液轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中，用純水少量多次洗滌錐形瓶，洗液合并于容量瓶中。對(duì)于同種蔬菜樣品，再各平行處理兩份。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

分別在兩只50mL比色管中加入相同量的氧氟沙星與醋酸，然后在一只容量瓶中加入一定量的鉛（Ⅱ）溶液，另一只不加入，用蒸餾水分別稀釋至刻度線(xiàn)，搖勻，室溫放置10min后，在確定的激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)下，測(cè)定未加鉛溶液的熒光值F0和加入一定量鉛溶液的熒光值F，計(jì)算其熒光猝滅值ΔF=F0-F，以ΔF對(duì)鉛（Ⅱ）離子濃度做圖，并以此對(duì)鉛（Ⅱ）離子來(lái)定量。

圖1 熒光激發(fā)圖譜Fig.1 Fluorescence Excitation Spectrum

2 結(jié)果與討論

圖2 熒光發(fā)射圖譜Fig.2 Fluorescence Emission Spectrum

2.1 鉛與氧氟沙星作用后的熒光光譜圖

在一定條件下，少量的Cu2+、Fe3+對(duì)氧氟沙星的熒光強(qiáng)度均具有猝滅作用，基于此分別建立了熒光猝滅法測(cè)定氧氟沙星與痕量Fe3+的新方法[18-19]。在20℃下，分別對(duì)加入鉛（1.0×10-6mol·L-1）、醋酸（4.0× 10-3mol·L-1HAc）前后氧氟沙星（1.0×10-4mol·L-1）的熒光光譜性質(zhì)進(jìn)行了考察（結(jié)果見(jiàn)圖1與圖2）。由此可以看出，氧氟沙星的最大激發(fā)波長(zhǎng)與最大發(fā)射波長(zhǎng)分別為285nm、495nm，且加入酸和鉛后，最大激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)均不變，但是未加鉛和酸時(shí)，氧氟沙星熒光強(qiáng)度為3822，加入鉛后，熒光強(qiáng)度降為3506，再加一定量的酸，熒光強(qiáng)度降至3196，這說(shuō)明少量醋酸的加入有助于鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星體系的熒光淬滅。所以，研究中采用氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸作為反應(yīng)體系。

2.2 反應(yīng)介質(zhì)及pH的選擇

分別考察了濃度均為0.004mol·L-1的鹽酸、硫酸及醋酸介質(zhì)中，少量鉛（Ⅱ）對(duì)一定濃度的氧氟沙星體系的熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，同濃度的醋酸介質(zhì)中，鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星體系的熒光淬滅程度最大，這主要是由于在鹽酸、硫酸介質(zhì)中，鉛（Ⅱ）溶液生成沉淀，進(jìn)而影響淬滅程度。且在不同pH條件下（利用醋酸與氫氧化鈉進(jìn)行調(diào)節(jié)），分別對(duì)氧氟沙星及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）體系的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。從圖3中可以看出，在pH為5時(shí)，鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星體系的熒光淬滅強(qiáng)度（ΔF）達(dá)到最大。因此，本文選擇pH為5的醋酸作為最佳反應(yīng)介質(zhì)。

圖3 pH對(duì)熒光淬滅強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of pH value on fluorescence quenching intensity

2.3 氧氟沙星濃度的選擇

為了考查氧氟沙星濃度對(duì)選定體系熒光淬滅值ΔF的影響，在以上所選出的醋酸介質(zhì)中，分別在50mL比色管中加入氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)液0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00、10.00、15.00mL，同時(shí)各加入少量的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，作用一段時(shí)間后測(cè)定其熒光強(qiáng)度（如圖4所示）。結(jié)果表明，隨著氧氟沙星用量的增加，反應(yīng)體系熒光淬滅強(qiáng)度逐漸增大，但是當(dāng)增大到4.8× 10-4mol·L-1時(shí)ΔF達(dá)到最大值，繼續(xù)增加氧氟沙星濃度，ΔF基本保持不變，故選擇氧氟沙星的最佳濃度為4.8×10-4mol·L-1。

圖4 氧氟沙星濃度對(duì)熒光淬滅強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of ofloxacin concentration on fluorescence quenching intensity

2.4 時(shí)間的選擇

在上述選定條件下，考察了5～35min之間氧氟沙星-醋酸及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸反應(yīng)體系的熒光強(qiáng)度（每隔5min）。從圖5上發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)25min后，鉛對(duì)氧氟沙星-醋酸體系的熒光淬滅值達(dá)到最大，所以選擇反應(yīng)時(shí)間為25min。

圖5 時(shí)間對(duì)熒光淬滅強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of time on fluorescence quenching intensity

2.5 反應(yīng)溫度的選擇

分別將氧氟沙星-醋酸及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸兩個(gè)體系在不同溫度的熱水浴上加熱一段時(shí)間，測(cè)定其各自的熒光強(qiáng)度（如圖6所示）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醋酸介質(zhì)中，少量的鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星的熒光猝滅程度隨著反應(yīng)溫度的升高而下降，而在20℃下熒光淬滅程度最大。所以，選擇20℃作為最佳反應(yīng)溫度。

圖6 溫度對(duì)熒光淬滅強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of temperature on fluorescence quenching intensity

2.6 工作曲線(xiàn)、相關(guān)系數(shù)與檢出限

在選定的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，鉛的濃度在3.0×10-7～ 1.0×10-5mol·L-1（即0.06～2.4μg·mL-1）范圍內(nèi)與氧氟沙星的熒光淬滅強(qiáng)度（ΔF）呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性回歸方程為ΔF=1813.2C（×105）-10.01，相關(guān)系數(shù)r為0.9983；同時(shí)，對(duì)1.0×10-6mol·L-1的鉛溶液進(jìn)行11次平行測(cè)定，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%。根據(jù)IUPAC建議，計(jì)算得方法的檢出限為8.4×10-8mol·L-1。

2.7 干擾實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，選定鉛（Ⅱ）的濃度為1.0×10-6mol·L-1進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)的考察，當(dāng)相對(duì)誤差≤±5%時(shí)，研究一些常見(jiàn)的金屬離子對(duì)熒光強(qiáng)度測(cè)定的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入500倍的K+、Na+、Mg2+；100倍的Ca2+、Cu2+、Ba2+和30倍的Al3+、Zn2+，10倍的Mn2+幾乎不干擾測(cè)定結(jié)果。

2.8 樣品測(cè)定與回收率實(shí)驗(yàn)

各分別取25.0mL樣品溶液于50mL比色管中，按照1.3的實(shí)驗(yàn)方法，分別在以上所實(shí)驗(yàn)出的最佳條件下測(cè)定熒光強(qiáng)度，同時(shí)作試劑空白，并將測(cè)定結(jié)果與ICP-AES法測(cè)定值進(jìn)行對(duì)照。另外，為了考察該方法的可靠性，我們對(duì)三種蔬菜樣品中做了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。從表1中可以看出，利用該法測(cè)定鉛含量與ICPAES法測(cè)定值基本一致，且三種蔬菜中鉛含量（Ⅱ）相差不大，其回收率在94.46%～101.5%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于4%，這說(shuō)明本文建立的方法具有較好的準(zhǔn)確度和精密度。

表1 蔬菜樣品中鉛含量測(cè)定與回收率實(shí)驗(yàn)（n=3）Table 1 Analytical results of plumbum（Ⅱ）in vegatable samples and recovery test（n=3）

3 結(jié)論

利用酸性條件下，鉛（Ⅱ）對(duì)氧氟沙星熒光強(qiáng)度的淬滅作用，而建立起了一種熒光光度法測(cè)定鉛（II）含量的新方法。該方法操作簡(jiǎn)單、靈敏度較高，能用于測(cè)定芹菜、韭菜與小白菜中鉛（II）含量，其回收率在94.46%～101.5%之間。另外，測(cè)定結(jié)果顯示三種蔬菜中鉛（Ⅱ）含量均稍高于國(guó)標(biāo)值（允許量標(biāo)準(zhǔn)為≤0.2mg·kg-1）[20]，這也為食品監(jiān)督部門(mén)提供了一種判斷依據(jù)。

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Fluorescence quenching method for the determination of plumbum（Ⅱ）in three kinds of vegetables

XIONG Hai-tao
（College of Chemistry，Shaanxi University of Techonology，Hanzhong 723001，China）

It was found that plumbum（II）could quench the fluorescent intensity of ofloxacin in acid medium. Thus，a fluorescent spectral method for the determination of trace plumbum（II）was developed.Under the optimal experiment conditions，the fluorescent quenching intensity responded linearly with plumbum（Ⅱ）concentration in the range of 3.0×10-7～1.0×10-5mol·L-1.And a detection limit of 8.4×10-8mol·L-1was estimated. The relative standard deviation（RSD）of this approach response to 1.0×10-6mol·L-1plumbum（II）was 3.2%for 11 successive measurements.This proposed method had been applied to detect the content of plumbum （Ⅱ）in three kinds of vegetable samples and the recovery was between 94.46%and 101.5%.

ofloxacin；fluorescence quenching method；plumbum（Ⅱ）；vegetable

TS207.3

A

1002-0306（2014）12-0070-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.005

2013－08－13

熊海濤（1979-），男，碩士研究生，講師，研究方向：光譜分析。

四川省廣元市科技計(jì)劃項(xiàng)目（GYKJ41429）。