王 玲,侯巧芝,李 蘭,黃澤林

(1.鄭州師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 河南鄭州 450044;2.黃河科技學(xué)院醫(yī)學(xué)院,河南鄭州450063)

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PDDA-Ag吸光光度法測定果粒橙中日落黃含量

王 玲1,侯巧芝2,李 蘭1,黃澤林1

(1.鄭州師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 河南鄭州 450044;2.黃河科技學(xué)院醫(yī)學(xué)院,河南鄭州450063)

目的:建立測定果粒橙中日落黃含量的方法。方法:以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)為穩(wěn)定劑,NaBH4為還原劑還原AgNO3溶液得到納米銀(Ag),利用紫外-可見分光光度法研究日落黃對PDDA-Ag吸光度的影響。結(jié)果:日落黃對PDDA-Ag紫外吸收強(qiáng)度具有強(qiáng)猝滅作用,據(jù)此建立了紫外-可見分光光度法測定日落黃含量的新體系。在最優(yōu)條件下,PDDA-Ag吸收強(qiáng)度降低值ΔA與日落黃濃度在0.01×10-6～9×10-6mol/L范圍內(nèi)有良好線性關(guān)系。該方法用于果粒橙中日落黃的檢測,回收率為94%～108%。結(jié)論:該方法可為實(shí)際樣品中日落黃含量測定提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和方法參考。

紫外-可見分光光度法,聚二烯丙基二甲基氯化銨,納米Ag,日落黃

日落黃(1-(4′-磺基-1′-苯偶氮)-2-萘酚-6-磺酸二鈉鹽)是一種人工合成的水溶性偶氮類染料,著色力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定,價(jià)格低廉,被批準(zhǔn)為可以食用的食品添加劑。目前,廣泛應(yīng)用在藥物、汽水、酒、甜點(diǎn)、罐頭等食品中。但是研究表明,長期大量食用日落黃含量超標(biāo)的食物,會(huì)導(dǎo)致腹瀉、過敏,嚴(yán)重情況下,會(huì)蓄積在人體內(nèi),對肝臟、腎臟產(chǎn)生傷害[1]。因此,中國《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-2011)對不同類食品中日落黃用量進(jìn)行了嚴(yán)格的界定。目前,日落黃含量測定的常用方法主要有高效液相色譜法[2-4]、示波極譜法[5]、熒光光譜分析法[6]等。與以上方法相比,紫外-可見分光光度法具有儀器便宜,操作簡便,穩(wěn)定性較好的優(yōu)點(diǎn)。目前,利用紫外-可見分光光度法直接測定飲料中日落黃的研究已有報(bào)道[7-10],但靈敏度及抗干擾能力均較低,迫切需要建立新的檢測體系。

納米銀(Ag)具有獨(dú)特的物理化學(xué)性能,廣泛應(yīng)用于抗菌、催化和化學(xué)分析等領(lǐng)域。目前,化學(xué)還原法是制備納米Ag最常用的方法之一,該法是在液相體系中,選擇合適的還原劑(抗壞血酸[11-12]、葡萄糖[13-14]、NaBH4[15-16]、水合肼[17])將Ag+還原為Ag,但是得到的納米Ag易團(tuán)聚,限制了納米Ag的廣泛應(yīng)用。因此常常采用加入保護(hù)劑來降低Ag的團(tuán)聚,保護(hù)劑主要有檸檬酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮等。

本文以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)作為分散穩(wěn)定劑,NaBH4還原AgNO3制備納米Ag溶液。紫外-可見吸收光譜表明,納米Ag在399 nm處具有較強(qiáng)吸收,日落黃對該體系的吸光度具有明顯猝滅作用?；诖?建立測定果粒橙中日落黃含量的新方法。與以往報(bào)導(dǎo)的方法相比,樣品前處理過程無需經(jīng)過聚酰胺吸附[2-3]及微孔濾膜過濾[3],方法簡單;與已報(bào)道的有關(guān)分光光度法檢測日落黃方法相比[7-10],該法具有更低的檢出限,更寬的線性范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

TU-1901型紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;pHS-3C型酸度計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;BS224S電子分析天平 北京賽多利斯天平有限公司;81-2型恒溫磁力攪拌器 上海司樂儀器有限工資;H1850離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;BCD-218EMG3C新飛冰箱 河南新飛電器集團(tuán)有限公司;果粒橙 購于鄭州市某百貨超市。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸、硼氫化鈉、硝酸銀、日落黃、氫氧化鈉 均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;0.1 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液酸堿度用NaOH或者H3PO4調(diào)節(jié),0.5% PDDA溶液 購于Aldrich試劑公司;硼氫化鈉 購于阿拉丁試劑公司，配制成0.1 mol/L溶液(內(nèi)含0.01 mol/L的NaOH);日落黃 購于Aldrich試劑公司,標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1×10-3mol/L);試劑 均為分析純;實(shí)驗(yàn)用水 為二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 PDDA-Ag的合成 PDDA-Ag合成方法在已報(bào)道方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)[18]。在磁力攪拌下,把0.5% PDDA溶液20 μL加入到11.98 mL水中,逐滴加入2.00 mL 0.01 mol/L AgNO3溶液。攪拌均勻后,逐滴加入1.00 mL 0.1 mol/L NaBH4,即得到均勻的PDDA-Ag溶液,濃度約為1.3×10-3mol/L。

1.2.2 PDDA-Ag的光譜掃描 在多支比色管中分別加入一定量1.3×10-3mol/L PDDA-Ag溶液,超純水稀釋至終濃度分別為0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5mol/L,在300～600 nm范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描。

1.2.3 日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜的影響 在比色管中加入一定量PDDA-Ag溶液,0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,然后加入一定量的日落黃標(biāo)準(zhǔn)溶液,以超純水定容到4 mL,PDDA-Ag終濃度為9.3×10-5mol/L。

1.2.4 酸度對猝滅強(qiáng)度(ΔA)的影響 在一支比色管中依次加入一定量PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=3的NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,最后用H2O定容到4 mL,測定PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度A0。另外一支比色管中,加入試劑方法與上述相同,額外加入0.03 mL 1×10-5mol/L的日落黃，最后用H2O定容到4 mL,測得此時(shí)399 nm處吸光度為A1,ΔA=A0-A1。不同pH(3、4、5、6、7、8)條件下,ΔA的求算方法與此方法相同,以ΔA對pH作圖。

1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程建立方法 在多支比色管中加入PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,然后加入不同量的日落黃標(biāo)準(zhǔn)溶液,以超純水定容到4 mL。日落黃終濃度分別為:0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、0.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6mol/L。測定日落黃對PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度的影響,以ΔA對日落黃濃度作圖,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.6 樣品前處理及實(shí)際樣品測定 取適量果粒橙于離心管中,放入離心機(jī),轉(zhuǎn)速調(diào)至10000 r/min,離心30 min,至果肉和上清液分開,取上清液,4 ℃冷藏備用。測定方法:在比色管中加入PDDA-Ag溶液(終濃度為9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液,1.0 mL的果粒橙上清液,以超純水定容到4 mL,測定體系在399 nm處吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算果粒橙中日落黃含量。為驗(yàn)證方法的可行性,進(jìn)一步通過標(biāo)準(zhǔn)加入法測定加標(biāo)日落黃的回收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 PDDA-Ag的表征

不同濃度的PDDA-Ag溶液進(jìn)行紫外-可見吸收光譜掃描。由圖1可以看出,PDDA-Ag溶液最大吸收波長為399 nm,與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致[14];吸收峰峰寬度較窄,且對稱性較好,說明制備的PDDA-Ag分散較好。

圖1 不同濃度PDDA-Ag的紫外-可見吸收光譜Fig.1 UV-vis spectra of different concentration of PDDA-Ag注:a→g:0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5 mol/L。

2.2 日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜的影響

日落黃對PDDA-Ag紫外-可見吸收光譜影響表明(圖2),日落黃的加入沒有改變納米Ag溶液吸收光譜形狀,但其在399 nm處最大吸收強(qiáng)度明顯降低,推斷是日落黃的加入改變了PDDA-Ag表面狀態(tài),與PDDA-Ag發(fā)生了相互作用,導(dǎo)致其吸收強(qiáng)度降低。

圖2 日落黃對PDDA-Ag吸收光譜的影響Fig.2 The effect of sunset yellow on UV-vis absorption spectroscopy of PDDA-Ag注:a:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag;b:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag+0.09×10-5mol/L日落黃。

2.3 酸度對猝滅強(qiáng)度的影響

圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入日落黃前后,在pH=4時(shí),體系吸光度降低相對明顯,檢測靈敏度最高,因此以pH=4緩沖介質(zhì)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖3 pH對ΔA的影響Fig.3 The effect of pH on ΔA

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖4可以看出,隨著日落黃濃度增加,PDDA-Ag在399 nm處的吸光度有規(guī)律地降低,在0.01×10-6～0.1×10-6、0.1×10-6～1×10-6及1×10-6～9×10-6mol/L濃度范圍內(nèi),ΔA與日落黃濃度有良好線性關(guān)系,回歸方程分別為ΔA=2.2984c+0.0321(R2=0.995)、ΔA=0.1842c+0.2484(R2=0.991)及ΔA=0.0256c+0.4311(R2=0.950),檢出限為8×10-9mol/L(S/N=3,S是多次空白實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差,N為標(biāo)準(zhǔn)曲線方程斜率),擬合曲線如圖5所示。對擬合曲線進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),在低濃度范圍內(nèi),日落黃對PDDA-Ag體系在399 nm處吸光度猝滅率較高,在高濃度范圍內(nèi)影響減弱,推測是由于在低濃度階段PDDA-Ag提供更多的接觸位點(diǎn)數(shù),高濃度階段PDDA-Ag表面接觸位點(diǎn)逐漸趨向飽和,因此在不同濃度階段呈現(xiàn)出不同的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。標(biāo)準(zhǔn)曲線需要分段進(jìn)行擬合的現(xiàn)象在其他工作中也有類似報(bào)道[19-21]。將PDDA-Ag分光光度法測定日落黃的結(jié)果與已經(jīng)報(bào)道的分光光度法檢測日落黃進(jìn)行對比[7,10],可以看出,本研究具有較寬的線性范圍,較低的檢測限。對濃度為5×10-7mol/L的日落黃進(jìn)行5次平行測定,RSD為4.5%,具有較好的重現(xiàn)性,可以滿足分析檢測的要求。

圖4 不同濃度的日落黃對PDDA-Ag吸收光譜的影響Fig.4 UV-vis spectra of PDDA-Ag in presence of different concentration of sunset yellow注:a→p:0,0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6 mol/L。

圖5 ΔA與日落黃濃度校準(zhǔn)曲線圖Fig.5 The calibration curve was ΔA vs sunset yellow concentration

2.5 干擾測定

在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件系下,考察了飲料中一些可能共存物對測定的影響。日落黃濃度固定為1×10-6mol/L,允許測定的相對誤差為<±10%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,500倍的蔗糖、葡萄糖、白砂糖及葡萄糖均不干擾測定;50倍的靛藍(lán)、胭脂紅、乙二胺四乙酸、基羥基茴香醚等無明顯干擾。因此,本研究中建立的方法具有較好的選擇性,可以用于實(shí)際樣品分析檢測。

2.6 實(shí)際樣品測定

表1 飲料中日落黃含量測定(n=5)Table 1 The determination for sunset yellow in beverage(n=5)

根據(jù)所建立的方法,對果粒橙中日落黃含量進(jìn)行了測定,測定結(jié)果表明,果粒橙中日落黃含量約為1.2×10-7mol/L。加標(biāo)回收率在94%～108%之間,三次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)低于4.0%。因此,本實(shí)驗(yàn)中建立的方法可以應(yīng)用于實(shí)際樣品中日落黃含量的測定。

3 結(jié)論

本研究合成了PDDA包裹的納米Ag;日落黃對PDDA-Ag體系紫外-可見吸收具有猝滅作用,基于此建立了測定果粒橙中日落黃的新方法,該方法相對于已經(jīng)報(bào)道的分光光度法檢測日落黃方法具有更寬的線性范圍,較低的檢測限,為測定食品中日落黃的含量提供了方法參考。

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A UV-visible spectrophotometry sensor for sunset yellow detection in orange juice based on poly (diallyldimethylammonium chloride)modified nano silver

WANG Ling1,HOU Qiao-zhi2,LI Lan1,HUANG Ze-lin1

(1.Department of Chemistry,Zhengzhou Normal University,Zhengzhou 450044,China;2.Medical School,Huanghe Science and Technology College,Zhengzhou 450063,China)

Objective:To establish a method to determine sunset yellow content of orange juice. Methods:Poly(diallyldimethylammonium chloride)(PDDA)capped silver nanoparticles(Ag)was prepared via a simple chemical reduction using PDDA as a stabilizer and NaBH4as a reducing agent for AgNO3. The interaction between PDDA-Ag and sunset yellow was studied by UV-vis spectrophotometry. Results:Under the optimal conditions,a good linear relationship of ΔA with respect to concentration of sunset yellow cross the range of 0.01×10-6～9×10-6mol/L was achieved. The proposed method was successfully applied for the determination of sunset yellow in orange juice with recoveries 94%～108%. Conclusions:This method could provide experimental data and method for detection of sunset yellow in the sample.

UV-vis spectrophotometry;poly(diallyldimethylammonium chloride);silver nanoparticles;sunset yellow

2016-09-02

王玲(1979-),女,博士,副教授,主要從事光譜及生物電分析方面的研究,E-mail:zztcchemistry@163.com。

河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(17A150054);鄭州師范學(xué)院校級(jí)課題(2012068)。

TS275.5

A

1002-0306(2017)10-0054-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.002