李建晴，劉 冷，李改仙

(晉中學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山西 晉中 030600)

幾種金屬離子對(duì)胭脂紅與牛血清白蛋白相互作用的影響
——熒光光譜研究

李建晴*，劉 冷，李改仙

(晉中學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山西 晉中 030600)

利用熒光光譜法研究了不同溫度(15、27、39 ℃)下食用合成色素胭脂紅對(duì)牛血清白蛋白(BSA)的內(nèi)源熒光猝滅特性，考察了Cu2+、Ni2+、Pb2+等金屬離子對(duì)二者相互作用的影響，并測(cè)定了不同溫度下的猝滅常數(shù)KSV、結(jié)合常數(shù)KA和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n. 結(jié)果表明，3種金屬離子基本不影響胭脂紅對(duì)BSA熒光猝滅機(jī)理，但Cu2+、Ni2+、Pb2+離子都與BSA有一定的結(jié)合能力，可在不同程度上增強(qiáng)胭脂紅與BSA的結(jié)合作用及其對(duì)BSA內(nèi)源熒光的猝滅.

Cu2+；Ni2+；Pb2+；胭脂紅；牛血清白蛋白；相互作用；熒光光譜

蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)最重要的物質(zhì)之一，人和動(dòng)物體內(nèi)防御疾病，抵抗外界病源體入侵的抗體等都是蛋白質(zhì). 進(jìn)行蛋白質(zhì)的定量測(cè)定，研究蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)的相互作用對(duì)研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)具有十分重要的意義[1-2]. 食用合成色素胭脂紅[3](Ponceau 4R)，又名麗春紅4R、紅亮猩紅等,是目前我國(guó)使用最廣泛，用量最大的一種單偶氮類人工合成色素，其分子式為C20H9O10N2S3Na3，結(jié)構(gòu)見圖1. 國(guó)標(biāo)GB2760-86[4]規(guī)定，胭脂紅可用于果味水、汽水、罐頭、濃縮果汁等.

光譜法是研究生物大分子，特別是蛋白質(zhì)與各種小分子作用的重要手段[5-6]. 本文作者應(yīng)用熒光光譜法在研究Ponceau 4R對(duì)牛血清白蛋白(BSA)熒光猝滅的基礎(chǔ)上，對(duì)人體中微量元素Cu(II)以及可能存在的有害金屬Pb(II)和Ni(II)，在不同溫度下與Ponceau 4R-BSA結(jié)合的竟?fàn)幾饔眠M(jìn)行了研究，同時(shí)考察了三種金屬離子存在時(shí)對(duì)Ponceau 4R-BSA的結(jié)合常數(shù)KA，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n等的影響，為色素研究、重金屬元素的中毒與解毒機(jī)理研究提供了一些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和一定的理論依據(jù).

圖1 胭脂紅的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of Ponceau 4R

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CARY Eclipse熒光分光光度計(jì)(自帶恒溫裝置)(美國(guó)VARIAN公司)；pHS-2ST數(shù)顯酸度計(jì)(上海天達(dá)儀器有限公司).

胭脂紅(天津多福源實(shí)業(yè)有限公司)，用以配制1.0×10-3mol/L的儲(chǔ)備液；牛血清白蛋白(BSA)(上海伯奧生物科技有限公司)，用以配制1.0×10-4mol/L的儲(chǔ)備溶液；Britton-Robison(B-R)緩沖溶液；分別配制1.0×10-2mol/L CuCl2、Ni(NO3)2、Pb(NO3)2的儲(chǔ)備液，使用時(shí)適當(dāng)稀釋. 實(shí)驗(yàn)用水為亞沸二次蒸餾水，其余藥品均為分析純.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

10 mL比色管中依次加入1.0 mL BSA儲(chǔ)備液，1.0 mL1.0×10-4mol/L的Cu2+、Ni2+、Pb2+儲(chǔ)備液，不同量胭脂紅儲(chǔ)備液，2.0 mL pH=7.4的B-R緩沖溶液，然后定容，放置30 min. 在λex=280 nm,λem=350 nm處，1 cm比色皿，激發(fā)和發(fā)射狹縫均為5 nm，掃描熒光光譜.

2 結(jié)果與討論

2.1 Cu2+、Ni2+、Pb2+存在下Ponceau 4R對(duì)BSA熒光的猝滅光譜

在pH=7.4下，依據(jù)實(shí)驗(yàn)方法研究了Ponceau 4R與BSA相互作用的熒光光譜如圖2所示. 由圖可見，隨著Ponceau 4R濃度的增加，BSA的熒光逐步被猝滅.

相同實(shí)驗(yàn)條件下做了Cu2+存在下Ponceau 4R與BSA相互作用的熒光光譜如圖3所示，Ni2+存在下Ponceau 4R與BSA相互作用的熒光光譜如圖4所示，以及Pb2+存在下Ponceau 4R與BSA相互作用的熒光光譜如圖5所示.

cBSA=0.1 μmol/L, 1→7: cPonceau 4R=0,2,4,6,8,10,14 μmol/L

cBSA=0.1 μmol/L, cCu2+=0.1 μmol/L,1→7: cPonceau 4R=0,2,4,6,8,10,14 μmol/L

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，總體來講，Cu2+、Ni2+和Pb2+的加入使胭脂紅加強(qiáng)了對(duì)BSA內(nèi)源熒光的猝滅程度，但是BSA的熒光發(fā)射峰形變化不大，發(fā)射峰的位置λem也沒有顯著移動(dòng). 由此可見，金屬離子不同程度的參與了胭脂紅和BSA的結(jié)合反應(yīng)[7].

2.2 Cu2+、Ni2+、Pb2+存在下Ponceau 4R與BSA的結(jié)合常數(shù)KA、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了在15、27、39 ℃三個(gè)溫度下以及Cu2+、Ni2+和Pb2+存在時(shí)，Ponceau 4R對(duì)BSA熒光的猝滅光譜. 根據(jù)Stern-Volmer猝滅方程[8-9]，F(xiàn)0/F=1+Ksv[Q]=1+Kqτ0[Q]，作出Cu2+、Ni2+、Pb2+存在時(shí)，Ponceau 4R對(duì)BSA熒光猝滅的Stern-Volmer曲線(圖6)，并且求得三種金屬離子存在時(shí)，Ponceau 4R對(duì)BSA熒光的猝滅常數(shù)KSV. 由分子熒光的平均壽命τ0=10-8s，Ksv=Kqτ0，可計(jì)算各體系對(duì)BSA熒光猝滅過程的速率常數(shù)Kq[10]. 根據(jù)lg((F0-F)/F)=lgKA+nlg [Q]，求得不同溫度下Cu2+、Ni2+、Pb2+存在時(shí)Ponceau 4R和BSA的結(jié)合常數(shù)KA、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n，其結(jié)果列于表1.

cBSA=0.1 μmol/L, cNi2+=0.1 μmol/L,1→7: cPonceau 4R=0,2,4,6,8,10,14 μmol/L

cBSA=0.1 μmol/L, cPb2+=0.1 μmol/L,1→7: cPonceau 4R=0,2,4,6,8,10,14 μmol/L

表1 胭脂紅與BSA的結(jié)合常數(shù)KA,結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n和猝滅常數(shù)KSVTable 1 The binding constant KA, number of binding sites and quench constants of Ponceau 4R and BSA

■： Pb2+ ×：Cu2+ ◆：Ni2+ ▲：Ponceau 4R

從圖6和表1的猝滅常數(shù)Ksv可以看到，Cu2+、Ni2+、Pb2+的加入，對(duì)Ponceau 4R-BSA體系的熒光猝滅類型沒有影響，猝滅過程的速率常數(shù)大于探針與熒光體作用的最大擴(kuò)散常數(shù)Kq(2.0×1010L·mol-1·s-1)[8]. 隨著溫度升高Ponceau 4R與BSA猝滅曲線的斜率減小，仍然屬靜態(tài)猝滅[8]. 其猝滅常數(shù)Ksv的大小為：Ponceau 4R-Pb2+>Ponceau 4R-Cu2+>Ponceau 4R-Ni2+> Ponceau 4R. 三種金屬離子的存在均加強(qiáng)了Ponceau 4R 對(duì)BSA熒光的猝滅作用，由此可見金屬離子參與了Ponceau 4R與BSA的結(jié)合過程.

另外，從表1的數(shù)據(jù)可以看到，由于Pb2+、Cu2+、Ni2+的加入，溫度對(duì)Ponceau 4R與BSA的結(jié)合常數(shù)的影響略有不同. 三個(gè)溫度下，Pb2+存在時(shí)，均使Ponceau 4R與BSA的結(jié)合常數(shù)KA增大；Cu2+和Ni2+存在時(shí)，Ponceau 4R與BSA的結(jié)合常數(shù)KA在15 ℃時(shí)減小，27和39 ℃時(shí)增大.

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu2+、Ni2+和Pb2+離子與BSA有一定的結(jié)合能力，加強(qiáng)了Ponceau 4R對(duì)BSA的熒光的猝滅作用. 由于各種金屬離子與BSA的結(jié)合部位不同，結(jié)合力也有差別. 金屬離子的存在會(huì)影響色素與白蛋白的結(jié)合能力，即影響色素與白蛋白的結(jié)合常數(shù). 如果金屬離子的存在能使色素與白蛋白的結(jié)合能力增強(qiáng)，會(huì)使色素更好的被存儲(chǔ)、運(yùn)載，這樣色素在血漿中儲(chǔ)留的時(shí)間將延長(zhǎng)，可以達(dá)到緩釋的目的，從而減小色素的毒性. 同時(shí)，通過研究金屬離子存在下染料與蛋白的結(jié)合，也有助于理解金屬離子的生理學(xué)意義與金屬離子的中毒與解毒作用.

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Abstract: Pt-Pd bimetallic nanospheres supported on graphene (GR) nanosheets were prepared by a facile surfactant-free method. Namely, pre-nucleated Pd seeds were obtainedviathe redox reaction between Na2PdCl4and graphene oxide (GO). Resultant Pd seeds were then allowed to induce the growth of Pt nanoparticles (NPs) affording Pt-Pd bimetallic nanospheres. The structure of as-synthesized Pt-Pd/GR catalyst was characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray powder diffraction, and its electrocalalytic performace towards the oxidation of methanol was evaluated. Results indicate that as-synthesized Pt-Pd/GR catalyst exhibits high catalytic activity and long-term stability towards the methanol oxidation reaction, and it provides a specific current density of 51.8 mA·cm-2for methanol oxidation.

Keywords: graphene nanosheet; supported Pt-Pd nanosphere; methanol oxidation; electrocatalyst

Effectsofseveralmetalionsontheinteractionsbetween
Ponceau4Randbovineserumalbumin
——fluorescencespectroscopicstudy

LI Jianqing*, LIU Leng, LI Gaixian

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,JinzhongCollege,Jinzhong030600,Shanxi,China)

Fluorescence spectroscopic method was adopted to study the quenching characteristics of endogenous fluorescence of bovine serum albumin (BSA) by synthetic food pigment Ponceau 4R at different temperatures (15, 27 and 39 ℃), and the effects of metal ions Cu2+, Ni2+and Pb2+on the interactions between BSA and Ponceau 4R were investigated. Moreover, the quenching constantKSV, binding constantKA, and binding site n under different temperatures were measured. Results indicate that the three kinds of metal ion almost have no effect on the fluorescence quenching mechanism of BSA by Ponceau 4R. However, Cu2+, Ni2+and Pb2+are in some way able to combine with BSA, thereby enhancing the interactions between BSA and Ponceau 4R as well as the quenching of the endogenous fluorescence of BSA.

Cu2+; Ni2+; Pb2+; Ponceau 4R; bovine serum albumin; interaction; fluorescence spectrometry

Platinum-palladiumbimetallicnanospheressupportedongraphene
nanosheetsasenhancedelectrocatalystformethanoloxidation

YANG Zijuan, ZHAO Mengxi, CHEN Sen, FAN Yang*

(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XinyangNormalUniversity,Xinyang464000,Henan,China)

O 646.542DocumentcodeAArticleID1008-1011(2014)03-0273-07

2013-12-03.

國(guó)家自然科學(xué)基金 (21175086)，山西省高?？萍佳芯块_發(fā)資助項(xiàng)目(20111026)，山西省高?！?31”領(lǐng)軍人才工程資助項(xiàng)目.

李建晴(1963-)，女，教授，研究方向?yàn)榉肿庸庾V分析的研究.*

，E-mail: jq1963@126.com.

O 657.39

A

1008-1011(2014)03-0269-04