胡文欣，薛曉婷，饒珍珠，李滿秀

（忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000）

碲化鎘量子點(diǎn)增強(qiáng)熒光法測(cè)定蘇丹I的研究

胡文欣，薛曉婷，饒珍珠，李滿秀*

（忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000）

采用巰基丙酸為穩(wěn)定劑，在堿性介質(zhì)中合成水溶性好、分散均勻、半峰寬窄的碲化鎘量子點(diǎn)（CdTe QDs）。以該量子點(diǎn)為熒光探針，基于蘇丹I對(duì)其具有熒光增強(qiáng)作用，建立了對(duì)痕量蘇丹I的定量檢測(cè)新方法。試驗(yàn)表明，在pH=7.0的 Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液中，CdTe量子點(diǎn)熒光增強(qiáng)程度與蘇丹I濃度在4.0×10-7～6.0×10-5mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，其線性回歸方程為F/F0=1.197+0.119 1c(μmol/L)，相關(guān)系數(shù)R=0.999 4，檢出限為1.7×10-7mol/L，方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5%。該方法用于樣品中蘇丹I的檢測(cè)，回收率為91.5%～106.3%。

CdTe量子點(diǎn)；熒光增強(qiáng)；蘇丹I

0 引言

蘇丹I是蘇丹紅系列紅色素之一，又稱一號(hào)蘇丹紅，是一種親脂性偶氮類化合物，因其色澤鮮艷可以用于改善產(chǎn)品外觀，常被用于皮鞋油、地板蠟、各種油脂及有機(jī)玻璃等的著色，同時(shí)它也是一種生物染色劑和石油著色劑。多數(shù)國(guó)家因蘇丹I可能誘發(fā)癌癥而禁止將其用于食品生產(chǎn)[1]，我國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)也在嚴(yán)查添加有蘇丹紅的食品，因此準(zhǔn)確測(cè)定其含量十分必要。

目前測(cè)定蘇丹I含量的方法有分光光度法[2]、熒光法[3-5]、高效液相色譜法（HPLC）[6-7]、液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS)[8]、電噴霧解析電離質(zhì)譜法（DESIMS）[9]等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此研究建立測(cè)定蘇丹I的新方法具有現(xiàn)實(shí)意義。熒光光度法具有靈敏、快速、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，國(guó)占生等[3-5]利用熒光猝滅或熒光增強(qiáng)作用，建立了測(cè)定蘇丹I的新方法，但未發(fā)現(xiàn)以CdTe量子點(diǎn)為熒光探針測(cè)定蘇丹I的報(bào)道。本試驗(yàn)以巰基丙酸包被的 CdTe量子點(diǎn)[10-11]為熒光探針，利用在Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液介質(zhì)中蘇丹I對(duì)其具有熒光增強(qiáng)作用的特性，通過探究各影響因素，選擇最佳反應(yīng)條件，建立了快速定量檢測(cè)蘇丹I的新方法。該方法用于實(shí)際樣品分析，結(jié)果令人滿意。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

硼氫化鈉、碲粉、CdCl2·5／2H2O、蘇丹I（生物染色劑）、丙酮：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；巰基丙酸（MPA）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉：天津市化學(xué)試劑三廠；以上試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

蘇丹I標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的制備：準(zhǔn)確稱取蘇丹I 0.024 8 g，用丙酮溶解，定容至100 mL容量瓶中，配成1.0×10-3mol/L的儲(chǔ)備液。使用時(shí)稀釋，配成不同數(shù)量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液的制備：將 0.2 mol/L NaH2PO4溶液和0.3 mol/L Na2HPO4溶液按不同比例混合得到不同pH值的緩沖溶液系列。

1.2 主要儀器

F-4500型熒光分光光度計(jì)：日本日立公司；UV-2550型紫外分光光度計(jì)：日本島津公司；pHS-3B型酸度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；81-Z型恒溫磁力攪拌器：上海司樂儀器廠；HK-2A超級(jí)恒溫水浴箱：南京南大萬和科技有限公司；離心機(jī)：金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司；微量進(jìn)樣器：上海高鴿工貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 巰基丙酸包被的CdTe量子點(diǎn)制備

[12]并改進(jìn)，準(zhǔn)確稱取0.127 6 g碲粉和0.080 0 g NaBH4,加入三頸燒瓶中，注入3 mL超純水，排盡瓶?jī)?nèi)空氣并通入氮?dú)?，在冰水浴和?qiáng)磁力攪拌下反應(yīng)4 h，靜置10 min，制得無色NaHTe水溶液。然后在三頸燒瓶中加入100 mL 1.25×10-3mol/L CdCl2溶液，注入 26 μL巰基丙酸，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至11，排盡瓶?jī)?nèi)空氣后通入氮?dú)?，迅速注?5 μL新制備的NaHTe，在96℃水浴中回流3 h即得到顏色透明的CdTe量子點(diǎn)。

1.3.2 合成條件對(duì)CdTe量子點(diǎn)的影響

1.3.2.1 pH值的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值小于10時(shí)，合成的CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度較低；當(dāng)pH值增大時(shí)，CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度會(huì)增大，pH值增大到11時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，繼續(xù)增大pH值，合成的CdTe量子點(diǎn)溶液不穩(wěn)定，熒光強(qiáng)度反而會(huì)減小。因此，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為11合成CdTe量子點(diǎn)。

1.3.2.2 回流溫度的影響

控制反應(yīng)物的最佳物質(zhì)的量之比和最佳pH值，分別在70℃、80℃、96℃的回流溫度下合成CdTe量子點(diǎn)溶液。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)回流溫度在96℃時(shí)，制得的CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度合適。因此選擇回流溫度為96℃。

1.3.2.3 回流時(shí)間的影響

在合成CdTe量子點(diǎn)過程中，控制回流時(shí)間分別為1 h、2 h、3 h、4 h可以得到不同熒光強(qiáng)度的CdTe量子點(diǎn)。其中反應(yīng)3 h時(shí)，CdTe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度達(dá)到最大且較穩(wěn)定。因此，控制回流時(shí)間為3 h。

1.3.3 測(cè)定方法

在系列5 mL比色管中依次加入1.5 mL CdTe量子點(diǎn)，不同梯度濃度的蘇丹I標(biāo)準(zhǔn)溶液，用pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液定容，靜置30 min，于λem=600 nm處測(cè)定體系的熒光強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 CdTe量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)

按上述方法合成了光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的CdTe量子點(diǎn)，對(duì)量子點(diǎn)溶液分別進(jìn)行熒光和紫外吸收檢測(cè)，其紫外吸收及熒光光譜如圖1所示。由圖1可見，CdTe量子點(diǎn)紫外吸收光譜中第一激子吸收峰較明顯，其最大吸收峰位于385 nm，在400 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，熒光最大發(fā)射波長(zhǎng)為600 nm（激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為10 nm）。

圖1 CdTe量子點(diǎn)的紫外吸收光譜（A）和熒光光譜圖（B）Fig.1 UV absorption spectra(A)and fluorescence spectra(B)of CdTe QDs

2.2 CdTe量子點(diǎn)和蘇丹I的作用

CdTe量子點(diǎn)和CdTe量子點(diǎn)+蘇丹I的熒光發(fā)射光譜如圖2所示。根據(jù)圖中曲線a和b可知，在pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液中，一定濃度的蘇丹I可增強(qiáng)CdTe量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度。試驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蘇丹 I濃度在4.0×10-7～8.0×10-6mol/L范圍內(nèi)時(shí)，隨著其濃度逐漸增大，該量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，同時(shí)最大發(fā)射峰位幾乎不變；當(dāng)蘇丹 I濃度在8.0×10-6～6.0×10-5mol/L范圍內(nèi)時(shí)，隨著其濃度逐漸增大，量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，但最大發(fā)射峰位發(fā)生一定的藍(lán)移。量子點(diǎn)熒光增強(qiáng)的機(jī)理可能是：蘇丹I分子中的偶氮基團(tuán)與CdTe量子點(diǎn)表面Cd生成N-Cd配位鍵并修飾到其表面上。當(dāng)向CdTe量子點(diǎn)溶液中加入蘇丹I后，蘇丹I分子將占據(jù)CdTe量子點(diǎn)表面因MPA脫離而形成的空位部位，不僅能使團(tuán)聚的量子點(diǎn)重新分散，還減少了CdTe量子點(diǎn)表面的懸鍵，使得體系中的熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。

圖2 CdTe量子點(diǎn)和CdTe量子點(diǎn)+蘇丹I的熒光發(fā)射光譜圖Fig.2 Fluorescence emission spectra of CdTe QDs and CdTe QDs+Sudan I

2.3 緩沖溶液及pH值的選擇

按照測(cè)定方法，分別用pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液、pH 7.0的Tris-HCl緩沖溶液、pH 10.0的硼砂緩沖溶液定容，結(jié)果表明，體系的ΔF（ΔF=F-F0，F(xiàn)為加蘇丹I后體系的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)0不加蘇丹I時(shí)體系的熒光強(qiáng)度，下同）逐漸減小。

進(jìn) 一 步 配 制 pH=6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液，按照測(cè)定方法1.3.3分別定容，結(jié)果見圖3。結(jié)果表明，用pH 7.0的磷酸鹽緩沖溶液定容時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度最大且保持穩(wěn)定。因此，試驗(yàn)選擇 pH 7.0的 Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液定容。

圖3 pH值對(duì)體系熒光強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of pH on the fluorescence intensity of system

2.4 溫度的選擇

按照試驗(yàn)方法，分別在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃下測(cè)定體系的熒光強(qiáng)度，結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著溫度的升高，體系的熒光強(qiáng)度逐漸減小，但體系在15℃和25℃時(shí)熒光強(qiáng)度變化較小，為了方便操作，選擇在常溫（25℃）下測(cè)定體系的熒光強(qiáng)度。

圖4 溫度對(duì)體系熒光強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of temperature on the fluorescence intensity of system

2.5 反應(yīng)時(shí)間的選擇

在常溫下研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)體系ΔF的影響。結(jié)果表明，體系在反應(yīng)30 min后ΔF趨于穩(wěn)定，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至60 min時(shí)ΔF仍然保持穩(wěn)定。因此，試驗(yàn)選擇反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.6 CdTe量子點(diǎn)用量的選擇

分別考察了CdTe量子點(diǎn)用量為0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 mL對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)表明，當(dāng)CdTe量子點(diǎn)用量小于1.5 mL時(shí)，蘇丹I對(duì)其熒光增強(qiáng)作用明顯，分析靈敏度高，但線性范圍窄；當(dāng)CdTe量子點(diǎn)用量大于2.0 mL時(shí)，蘇丹I對(duì)其熒光增強(qiáng)作用不明顯，分析靈敏度降低。當(dāng)CdTe量子點(diǎn)用量達(dá)到1.5 mL時(shí)，ΔF趨于平緩，效果最好。因此，試驗(yàn)選擇量子點(diǎn)用量為1.5 mL(濃度為2.3×10-4mol/L)。

2.7 干擾物質(zhì)的影響

在最佳試驗(yàn)條件下，在含4 μmol/L蘇丹I溶液的反應(yīng)體系中對(duì)共存物質(zhì)進(jìn)行干擾試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在誤差±5%的范圍內(nèi)，25倍Fe3+，5%淀粉，20倍Na+、Ca2+、Zn2+，19倍Ba2+，15倍Mg2+、Mn2+，9倍Pb2+，5倍葡萄糖，4倍 K+，0.07倍 Hg2+，0.05倍Ni2+，0.005倍Cu2+不影響體系的測(cè)定。

2.8 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限及精密度

按照試驗(yàn)方法加入不同濃度梯度蘇丹I標(biāo)準(zhǔn)溶液后測(cè)定體系的熒光強(qiáng)度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。蘇丹I在4.0×10-7～6.0×10-5mol/L范圍內(nèi)與體系的F/F0呈良好線性關(guān)系，其線性回歸方程為F/F0=0.119 1c+ 1.197（c為μmol/L），相關(guān)系數(shù)R=0.999 4，檢出限為1.7×10-7mol/L。對(duì)12份8 μmol/L蘇丹I標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5%。

2.9 樣品測(cè)定

稱取市售麻辣調(diào)味粉0.1 g置于10 mL離心試管中，用丙酮稀釋至7 mL，充分?jǐn)嚢韬?，? 600 r/min轉(zhuǎn)速下離心2 min，靜置10 min后，可將蘇丹I提取完全。

為考察方法的可行性，采用加標(biāo)回收法測(cè)定麻辣調(diào)味粉中蘇丹Ⅰ的含量。將提取液稀釋300倍，取1 mL提取液，再加不同量蘇丹I標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別平行測(cè)定6組，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中蘇丹I的含量和回收率，結(jié)果如表1所示。

表1 樣品分析結(jié)果Table 1 Analysis results of samples n=6

3 結(jié)論

以巰基丙酸為穩(wěn)定劑，在堿性介質(zhì)中合成了CdTe量子點(diǎn)，基于蘇丹I對(duì)CdTe量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)作用，建立了測(cè)定蘇丹I的新方法。采用該方法對(duì)麻辣調(diào)味粉樣品進(jìn)行了測(cè)定，回收率在91.5%～106.3%。該方法結(jié)果準(zhǔn)確可靠、靈敏度高，對(duì)食品中蘇丹I的檢測(cè)有較好的參考價(jià)值。

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DETERMINATION OF SUDAN I BASED ON FLUORESCENCE ENHANCEMENT OF CdTe QUANTUM DOTS

HU Wenxin，XUE Xiaoting，RAO Zhengzhu，LI Manxiu
(Chemistry College，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China)

Based on the fluorescence enhancement effect of Sudan I on CdTe quantum dots，a novel method for quantitative determination of trace Sudan I was established by using CdTe quantum dots as fluorescent probes. We synthesized CdTe quantum dots with high water solubility，uniform dispersion and narrow half-peak width in an alkaline medium with mercaptopropionic acid as a stabilizer，and also tested the relationship between fluorescence enhancement of CdTe quantum dots and the concentration of Sudan I in a Na2HPO4-NaH2PO4buffer solution (pH 7.0).Results showed that the fluorescence enhancement of CdTe quantum dots had good linear relationship with the concentration of Sudan I within 4.0×10-7to 6.0×10-5mol/L，with linear regression equation of F/F0=1.197+0.119 1c(mol/L)，correlation coefficient R of 0.999 4，detection limit of 1.7×10-7mol/L，and relative standard deviation of 2.5%.The method was used for determining Sudan I in test samples，with recovery rate of 91.5%to 106.3%.

CdTe quantum dots；fluorescence enhancement；Sudan I

TS201.2

B

1673-2383(2017)01-0072-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1116.028.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017-2-22 11:16:57

2016-06-29

山西省重點(diǎn)學(xué)科基金項(xiàng)目（No.20141010）；忻州師范學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2015）；忻州師范學(xué)院化學(xué)化工實(shí)踐創(chuàng)新基地（2015）作者簡(jiǎn)介：胡文欣（1993—），女，山西太原人，本科生，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。

*通信作者