于 剛，秦 朋,2，陳丕茂，秦傳新，楊賢慶

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，國(guó)家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定殼聚糖膜中銅離子含量

于 剛1，秦 朋1,2，陳丕茂1，秦傳新1，楊賢慶1

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，國(guó)家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510300；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

目的：建立微波消解-石墨爐原子吸收光譜測(cè)定殼聚糖膜中銅離子含量的方法。方法：采用微波消解法對(duì)樣品膜進(jìn)行消解，在波長(zhǎng)327.4 nm處，用石墨爐測(cè)定樣品模中銅離子的含量。結(jié)果：本方法線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r2=0.999 3，檢出限為0.096 μg/g。銅離子回收率為72.78%～90.91%。結(jié)論：該方法具有快速、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可用于測(cè)定殼聚糖膜對(duì)銅離子的選擇性吸附量。

微波消解；石墨爐原子吸收光譜法；殼聚糖膜；銅離子

殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素聚氨基葡萄糖，化學(xué)名稱為β-（1,4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡聚糖，是一種天然直鏈多糖[1]。殼聚糖作為一種膜材料，成膜性好、制膜過程簡(jiǎn)單且對(duì)環(huán)境友好、無污染，具有良好的生物相容性和生物可降解性[2]。殼聚糖分子中含有的羥基（—OH）和氨基（—NH2）可作為配體與金屬離子形成鰲合物[3]，有效地捕集或吸附溶液中的重金屬離子，尤其是對(duì)Cu2+具有很好的吸附作用。

海洋生物污損給船舶、海洋設(shè)施帶來極大危害，而涂裝海洋防污涂料是目前最方便、有效的方法。隨著環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，銅系防污涂料對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響受到重視。本課題組計(jì)劃利用殼聚糖的成膜性、抗菌性、對(duì)海水中銅離子的選擇吸附性能，開發(fā)出自拋光、低表面能的環(huán)境友好型海洋防污涂料。

不同處理的殼聚糖膜對(duì)海水中銅離子的選擇吸附性能是重要的篩選指標(biāo)，但按照海水樣品處理規(guī)范測(cè)定殼聚糖膜中的銅離子含量，需要復(fù)雜的脫鹽預(yù)處理，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，數(shù)據(jù)分析的效率低。微波消解是利用微波能使消解體系中的極性分子在微波電磁場(chǎng)的高頻作用下作極性運(yùn)動(dòng)，從而引起化學(xué)鍵的振動(dòng)、斷裂及微粒的相互摩擦、碰撞，產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到快速完全消解的目的[4-6]。與常用的濕法消解和干法灰化[7-8]相比微波消解具有快速、準(zhǔn)確、省試劑、污染少和空白低等優(yōu)點(diǎn)[9-11]。原子吸收光譜法是測(cè)定痕量金屬的常規(guī)分析方法之一，不需要實(shí)驗(yàn)操作者進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察，為操作者節(jié)省大量工作時(shí)間[12-14]。其中，石墨爐原子吸收（graphite furnace atomic absorption spectrophotometry，GFAAS）法以其用樣量小、檢出限低以及儀器簡(jiǎn)單易操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品藥品以及生物樣品的檢測(cè)中[15]，用石墨爐測(cè)定殼聚糖膜中微量銅元素具有簡(jiǎn)便快捷的優(yōu)點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

殼聚糖（生化試劑，脫乙酰度80.0～95.0，黏度50～800 mPa·s） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；濃硝酸（優(yōu)級(jí)純） 廣州化學(xué)試劑廠；Cu元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL） 國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；其他試劑均為分析純。

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司；3K30臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Sigma公司；SPX-320生化培養(yǎng)箱 寧波東南儀器廠；THZ-D臺(tái)式恒溫振蕩器 江蘇太倉實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠；SB25-12DTD超聲波清洗機(jī)寧波新芝生物科技股份有限公司；AA240FS+240Z原子吸收儀 美國(guó)Varian公司；MARS5高壓高通量微波消解系統(tǒng) 美國(guó)CEM公司；銅元素空心陰極燈 北京有色金屬研究總院。

1.2 方法

1.2.1 殼聚糖膜的制備

1）純殼聚糖膜：按強(qiáng)志斌等[16]方法稍作修改制備，烘干保存?zhèn)溆谩?）殼聚糖-聚乙烯醇共混膜制備；按王康健等[17]方法稍作修改制備，烘干保存?zhèn)溆谩?）戊二醛交聯(lián)殼聚糖-聚乙烯醇共混膜：按照方法2）制備殼聚糖-聚乙烯醇共混溶液，然后加入0.1 g/100 mL溶液的戊二醛，在40 ℃條件下攪拌反應(yīng)4 h，超聲脫泡靜置一段時(shí)間后，將溶液倒入模具中，37 ℃生化培養(yǎng)箱中干燥成膜，然后用氫氧化鈉溶液浸泡30 min，去離子水洗至中性，烘干保存?zhèn)溆谩?）殼聚糖-淀粉-苯甲酸鈉三元共混膜制備：按王群等[18]方法稍作修改制備，烘干保存?zhèn)溆谩?）殼聚糖-納米TiO2復(fù)合膜的制備；按黃希妍斌[19]方法稍作修改制備，烘干保存?zhèn)溆谩?）戊二醛改性殼聚糖-納米TiO2復(fù)合膜的制備：按方法5）制備殼聚糖-納米TiO2混合溶液，然后加入戊二醛交聯(lián)劑0.1 g/100 mL溶液，40 ℃條件下，交聯(lián)反應(yīng)4 h，超聲脫泡靜置一段時(shí)間后倒入成膜模具，37 ℃生化培養(yǎng)箱干燥成膜，然后用氫氧化鈉溶液浸泡30 min，去離子水洗至中性，烘干保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 各膜對(duì)銅離子的吸附

用剪刀剪取等質(zhì)量的各種膜0.120g，然后將各膜放入相同規(guī)格的燒杯中，再各加入150 mL質(zhì)量濃度100 μg/L的銅離子溶液，用保鮮膜密封燒杯口，放入恒溫振蕩器中分別振蕩1 d后小心取出各膜，用濾紙小心吸掉膜表面的殘留溶液。將處理好的各膜用高壓高通量微波消解系統(tǒng)進(jìn)行消解，消解后再用微機(jī)控溫加熱板進(jìn)行排酸，最后定容到10 mL然后再用原子吸收儀測(cè)定各膜中吸附銅離子的質(zhì)量濃度，然后按下式計(jì)算吸附量：

式中：C為測(cè)量膜中銅離子質(zhì)量濃度/（μg/L）；V為實(shí)驗(yàn)中膜溶液體積/mL；m為膜的初始質(zhì)量/g。

1.2.3 樣品處理

將1.2.2節(jié)吸附銅離子溶液的各膜置于微波消解罐中，加入8 mL濃硝酸浸沒，于MARS5高壓高通量微波消解系統(tǒng)儀中按設(shè)置條件進(jìn)行消解，待消解罐冷卻后打開蓋，置于ECH-Ⅱ微機(jī)控溫加熱板上于140 ℃趕酸至近干，取下用去離子水定容至10 mL，同時(shí)做空白對(duì)照，然后用石墨爐測(cè)定。

1.2.4 儀器工作條件

1.2.4.1 微波消解條件

微波消解條件為功率800 W、溫度180 ℃、升溫時(shí)間5 min、保持時(shí)間15 min。

1.2.4.2 GFAAS光譜儀工作條件

GFAAS光譜儀工作條件在參考文獻(xiàn)[20-23]的基礎(chǔ)上見表1、2。

表 1 原子吸收光譜儀工作條件Table 1 Working conditions for atomic absorption spectrometer

表 2 石墨爐升溫程序Table 2 Temperature-rising program of graphite furnace

2 結(jié)果與分析

2.1 銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

配制標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度60 μg/L的Cu離子母液，然后用石墨爐儀器自動(dòng)稀釋功能，制備標(biāo)準(zhǔn)曲線，質(zhì)量濃度分別為0、12.0、30.0、48.0、60.0 μg/L，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.005 2x+0.009 3，r2=0.999 3表明線性關(guān)系良好。

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

取同一份已處理好的樣品溶液連續(xù)進(jìn)樣測(cè)試6 次，測(cè)定吸光度，計(jì)算6 次結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD）為6.82%。由此可知?dú)ぞ厶悄ぶ秀~元素測(cè)定結(jié)果的RSD差較小，表明使用該方法測(cè)定銅元素?cái)?shù)據(jù)可靠。

2.3 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

取同一批次的未吸附銅離子的樣品6 份，每份約0.120 g，用本法測(cè)定，結(jié)果為1.02、1.21、1.26、1.30、1.03、1.12 μg/g，RSD為10.17%?？梢姎ぞ厶悄ぶ秀~的測(cè)定結(jié)果的RSD較小，表明使用該方法測(cè)定銅，重復(fù)性較好。

2.4 檢出限

用該方法對(duì)空白樣品溶液連續(xù)測(cè)量11 次，按照3 倍空白質(zhì)量濃度偏差，以樣品0.120 g計(jì)算[24]，得到方法的檢出限為0.096 μg/g。由此可見，此方法可以滿足殼聚糖膜中銅的檢測(cè)要求。

2.5 回收率實(shí)驗(yàn)

稱取等質(zhì)量0.120 g的各膜2 份，一份準(zhǔn)確加入1mg/L的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL，另一份準(zhǔn)確加入1mg/L的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL，按照該方法進(jìn)行消解、趕酸，最后都定容到10mL后進(jìn)行測(cè)定。計(jì)算結(jié)果，回收率范圍在72.78%～90.91%，回收率見表3。由表3可知，有部分實(shí)驗(yàn)組回收率偏低，可能是因?yàn)槎ㄈ輹r(shí)溫度偏高進(jìn)行2次定容造成的誤差，但部分實(shí)驗(yàn)組回收率很高，所以在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，采用本方法測(cè)定殼聚糖膜中銅，結(jié)果是可靠的。

表 3 回收率結(jié)果Table 3 Results of recovery tests

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各殼聚糖膜對(duì)溶液中銅離子都具有很好的吸附作用。與濕法消解和干法灰化相比，密閉的消解方式可以有效的減少樣品的損失以及對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還能保證實(shí)驗(yàn)操作者的安全；消解前處理非常簡(jiǎn)單，消解用時(shí)很短，而且消解效率高，不需要實(shí)驗(yàn)操作者進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察，為操作者節(jié)省大量工作時(shí)間，同時(shí)該法用酸量少，減少了實(shí)驗(yàn)成本。本實(shí)驗(yàn)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r2=0.999 3，檢出限為0.096 μg/g。銅離子回收率為72.78%～90.91%。運(yùn)用微波消解-石墨爐原子吸收法測(cè)定殼聚糖膜對(duì)銅離子吸附含量的研究時(shí)，具有較高的精密度和準(zhǔn)確度，測(cè)定結(jié)果可靠，測(cè)定方法簡(jiǎn)單，便于操作，而且對(duì)環(huán)境友好、無污染。

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Determination of Copper Ion in Chitosan Membrane by Microwave Digestion and Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry

YU Gang1, QIN Peng1,2, CHEN Pimao1, QIN Chuanxin1, YANG Xianqing1
(1. Key Laboratory of Aquatic Product Processing, Ministry of Agriculture, National Research and Development Center for Aquatic Product Pr ocessing, South China Sea Fisheries Resea rch Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China; 2. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Objective: To establish a method for the determination of copper ion in chitosan membrane by microwave digestion and graphite furnace atomic absorption spectrophotometry. Method: The chitosan membrane was dissolved by microwave digestion before analysis by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry at a wavelength of 327.4 nm. Result: This method had good linearity with a correlation coeffi cient (r2) of 0.9993, and the limit of detection (LOD) was 0.096 μg/g. Recoveries from spiked samples ranged from 72.78% to 90.91%. Conclusions: This method is rapid, simple, accurate pollution-free and suitable for the determination of copper in chitosan membrane.

microwave digestion; graphite furnace atomic absorption spectrophotometry (GFAAS); chitosan membrane; copper ion

TS207.3

A

1002-6630（2015）02-0201-03

10.7506/spkx1002-6630-201502039

2014-06-24

廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項(xiàng)（A201301B04）

于剛（1972—），男，副研究員，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品保鮮與精深加工。E-mail：gyu0928@163.com