江虹,龐向東,秦艾,謝秋霞

(長江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶市無機特種功能材料重點實驗室，長江師范學(xué)院武陵山片區(qū)綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶, 408100)

以三苯甲烷染料酸性品紅作探針檢測罐頭肉中的痕量Hg

江虹*,龐向東,秦艾,謝秋霞

(長江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶市無機特種功能材料重點實驗室，長江師范學(xué)院武陵山片區(qū)綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶, 408100)

建立了檢測肉罐頭中有毒重金屬元素Hg 的酸性品紅共振光散射法，研究了共振光散射的光譜特征、適宜反應(yīng)條件、共存物質(zhì)的影響及反應(yīng)機理。在pH 6.56 的Tris-鹽酸緩沖介質(zhì)中，溴代十六烷基吡啶增敏酸性品紅并與Hg(Ⅱ)結(jié)合生成三元復(fù)合物，使體系的共振光散射(RLS)顯著增強并產(chǎn)生新的RLS光譜，在最大共振散射峰附近，Hg(Ⅱ) 的質(zhì)量濃度在0.005～0.40 mg/L與體系的共振光散射增強強度的絕對值│ΔIRLS│呈線性關(guān)系，定量限為0.032 mg/kg。方法簡便、靈敏，加標(biāo)回收率為98.5%～102%，相對標(biāo)準偏差RSD(n=5)為2.0%～2.5%。適于罐頭類肉食中Hg 的測定。

酸性品紅；Hg；肉罐頭；溴代十六烷基吡啶；共振光散射

Hg 是一種劇毒物質(zhì)，可通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積，到達一定濃度時，人體就會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，甚至危及生命。罐頭中的 Hg 可因制造、加工、運輸?shù)冗^程中受到一定污染或由于其他環(huán)境因素等受到某些污染而存在。

目前，測定 Hg 的方法主要有原子吸收法[1-2]，紫外-可見分光光度法[3-5]，熒光法[6-9]，電化學(xué)法[10-11]及電感耦合等離子體質(zhì)譜法[12-16]等。原子吸收法靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強、但所用儀器價格較貴，不易普及。紫外-可見分光光度法所用儀器價廉，是早期測 Hg 的常用方法，但由于操作繁瑣、靈敏度較低，抗干擾能力較差，現(xiàn)已逐漸被更為靈敏的儀器分析法所替代。熒光法影響因素多，線性范圍窄，條件要求較苛刻。電化學(xué)法因需特殊的富集材料，受基質(zhì)影響較大，實際應(yīng)用較少。電感耦合等離子體質(zhì)譜法準確度高、選擇性好，但儀器貴，運行成本高。共振光散射(RLS)法是20世紀90 年代新發(fā)展起來的一種具有極高靈敏度的分析方法，在環(huán)境分析領(lǐng)域已有所應(yīng)用[17-18]，但基本未見用于食品中Hg 的分析。本試驗以酸性三苯甲烷染料酸性品紅作探針，采用共振光散射技術(shù)研究罐頭肉中痕量Hg 的檢測方法。本法所用儀器只需普通的熒光分光光度計，儀器價廉，操作簡便，可用于肉罐頭中痕量Hg 的測定。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

試劑：酸性品紅(acid fuschin，簡寫為 AFU)溶液：稱取適量AFU于小燒杯中，用水溶解后配成1.0×10-4mol/L。Hg(Ⅱ) 標(biāo)準溶液：準確稱取適量的Hg(NO3)2于小燒杯中，加 0.6 mol/L HNO3溶解后轉(zhuǎn)移至500mL 容量瓶中，用水稀至刻度，搖勻，即得20.06 mg/L 貯備液，操作液濃度為2.006 mg/L。Tris(三羥甲基氨基甲烷)-鹽酸緩沖溶液：0.10 mol/L鹽酸與0.20 mol/L Tris溶液混合，用酸度計測定，配成pH 3.0～9.5的系列緩沖溶液。溴代十六烷基吡啶(簡寫為TPB)：稱取適量TPB，用少量無水乙醇溶解后加水配成400 mg/L。HNO3、H2SO4(重慶川東化工(集團)有限公司化學(xué)試劑廠)。KMnO4(成都化夏化學(xué)試劑有限公司) 溶液：5.0×104mg/L。鹽酸羥胺(成都化夏化學(xué)試劑有限公司)溶液：2.0×105mg/L。試劑均為分析純，實驗用水為超純水。

樣品：午餐肉罐頭(1#)(上海梅林食品有限公司)，午餐肉罐頭(2#)(漳州市港昌工貿(mào)有限公司)，午餐肉罐頭(3#)(青島北海遠航食品有限公司)。

1.2儀器與設(shè)備

F-2500型熒光分光光度計，日本日立公司；pHS-3C 精密酸度計，上海虹益儀器儀表有限公司。

1.3樣品處理

準確稱取搗碎混勻的罐頭樣品1#21.566 2 g,2#21.496 8 g，3#21.457 3 g，分別置于消化裝置錐形瓶中，各加玻粒珠數(shù)粒，HNO340 mL(試劑空白不加)、H2SO410 mL，搖勻后，裝上冷凝管，在電爐上低溫加熱，待開始發(fā)泡時即停止加熱，發(fā)泡停止后，在135℃ 下加熱回流2 h(若加熱過程中溶液變?yōu)樽厣?，則立即補加HNO3，至消化液呈透明淺黃色為止)?；亓鞣爬浜?，用適量水洗滌冷凝管，洗液并入消化液中，取下錐形瓶，再在電爐上加熱煮沸10 min 以上以濃縮溶液并除去NO2，放至室溫。于樣品消化液及試劑空白液中分別加入5.0×104mg/L KMnO4溶液至呈紫紅色，再滴加2.0×105mg/L 鹽酸羥胺溶液(邊加邊搖)至紫紅色剛褪去，20 min后，定量轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中，用水定容，即得待測樣液及試劑空白液。

1.4RLS的測定

準確加入0.5 mL pH 6.56 的Tris-鹽酸緩沖溶液于10 mL 具塞比色管中，再依次加入3.0 mL 1.0×10-4mol/L AFU 溶液、0.30 mL 400 mg/L 的TPB 溶液和適量的 2.006 mg/L 的Hg(Ⅱ)標(biāo)準溶液或樣液，用水定容，搖勻，40 min 后，在熒光光度計上(λex=λem=220 nm，測定狹縫5.0 nm)同步掃描RLS 光譜，記錄381 nm波長處體系的共振光散射強度IRLS及試劑空白的共振光散射強度I0，計算ΔIRLS=IRLS-I0。

2 結(jié)果與討論

2.1AFU-TPB-Hg(Ⅱ)的光譜特征

圖1為體系各溶液的 RLS 光譜。

1-0.201 mg/L Hg(Ⅱ); 2-3.0×10-5 mol/L AFU; 3-12.0 mg/L TPB; 4-3.0×10-5 mol/L AFU, pH 6.56; 5-12.0 mg/L TPB,pH 6.56; 6～10-(0.0、0.100、0.201、0.301、0.401 mg/L) Hg(Ⅱ) - 3.0×10-5 mol/L AFU - 12.0 mg/L TPB, pH 6.56 圖1 RLS光譜 Fig.1 RLS spectra

由圖1可見，單獨的Hg(Ⅱ)、AFU、TPB及AFU、TPB 相應(yīng)的弱酸性溶液的RLS均很微弱(曲線1～5)。當(dāng)在AFU 的酸性溶液中加入TPB 后，其RLS 顯著增強(曲線6)，最大RLS 峰位于 381 nm，在其附近，還有一個強度略小一點的散射峰。在最大共振散射波長處，隨著溶液中Hg(Ⅱ) 濃度的逐漸增大，體系的共振光散射強度逐漸減小(曲線6～10)，但Hg(Ⅱ)在一定濃度范圍內(nèi)，其質(zhì)量濃度與體系的共振光散射增強強度的絕對值(│ΔIRLS│)呈線性關(guān)系，故可用于Hg(Ⅱ)的定量測定。

可能的反應(yīng)機理：AFU 是一種三苯甲烷類的酸性染料，其分子上含有3個磺酸根離子，而TPB 是一種陽離子表面活性劑，其分子上的Br-離解后變成帶1個單位正電荷的陽離子活性基團。于是帶正負電荷的陰、陽離子靠靜電引力結(jié)合生成離子締合物，使RLS 增強，由此說明TPB 對AFU 具有增敏作用。當(dāng)有Hg(Ⅱ)參與時，AFU 除可與TPB 反應(yīng)外，還可與Hg(Ⅱ) 反應(yīng)，即存在競爭反應(yīng)。由于Hg(Ⅱ) 有空軌道，酸性品紅結(jié)構(gòu)上除有3個磺酸根離子外，還有3個氨基，而氨基氮上有孤對電子，可與Hg(Ⅱ) 形成配位化合物，因此，Hg(Ⅱ) 與AFU 反應(yīng)可生成帶負電荷的絡(luò)陰離子或締合顆粒，進而與TPB 結(jié)合生成三元復(fù)合物；或AFU 先與TPB 結(jié)合，再與Hg(Ⅱ) 結(jié)合生成粒徑更大的物質(zhì)。無論以哪種方式結(jié)合，均使體系的摩爾質(zhì)量和體積顯著增大，從而導(dǎo)致RLS 顯著增強。

2.2反應(yīng)條件的選擇

2.2.1 pH 值

室溫下，考察了 BR、NaAc-HAc及Tris-鹽酸等緩沖溶液對三元體系│ΔIRLS│的影響。結(jié)果表明，Tris-鹽酸作反應(yīng)介質(zhì)，體系的│ΔIRLS│相對最大。繼而考察了不同pH 值的Tris-鹽酸緩沖溶液對體系│ΔIRLS│的影響(圖2)。

圖2 pH值對│Δ IRLS│的影響Fig.2 Effect of buffer pH on │ΔIRLS│

結(jié)果表明，pH值為5.7～6.8時，體系的│ΔIRLS│相對較大，靈敏度較高。故實驗在此pH 范圍內(nèi)選用pH 6.56 的Tris-HCl 緩沖溶液。繼而又考察了不同用量的pH 6.56 的緩沖溶液對體系│ΔIRLS│的影響，結(jié)果表明，適宜用量為0.5 mL。

2.2.2 AFU 溶液的濃度

室溫下，考察了不同濃度的AFU 溶液對三元體系│ΔIRLS│的影響(圖3)。

圖3 AFU溶液濃度對│Δ IRLS│的影響Fig.3 Effect of AFU concentration on │ΔIRLS│

結(jié)果表明，AFU 溶液的濃度在2.5×10-5～ 3.3×10-5mol/L 范圍內(nèi)，│ΔIRLS│較大，靈敏度較高。當(dāng)溶液中AFU 濃度小于2.5×10-5mol/L時，由于反應(yīng)不完全而導(dǎo)致│ΔIRLS│減弱；當(dāng)AFU 濃度大于3.3×10-5mol/L 時，由于AFU 自身的聚集作用也使體系的│ΔIRLS│減弱。故實驗選用1.0×10-4mol/L FUA 溶液3.0 mL。

2.2.3 表面活性劑

室溫下，考察了十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、溴化十六烷基三甲基銨、溴代十六烷基吡啶，OP乳化劑、Triton X-100、Tween-20 等表面活性劑對三元體系│ΔIRLS│的影響。結(jié)果表明，只有溴代十六烷基吡啶和溴化十六烷基三甲基銨對體系有增敏作用，其中溴代十六烷基吡啶增敏效果最佳。故實驗選用400 mg/L TPB 溶液作為增敏劑，適宜用量0.30 mL。

2.2.4 試劑加入順序

室溫下，考察了體系中各物質(zhì)在不同加入順序時對體系│ΔIRLS│的影響。結(jié)果表明，按1.4 中的加入順序為最佳，此時體系的│ΔIRLS│最大，靈敏度最高，故實驗按此最佳順序進行。

2.2.5 反應(yīng)時間及穩(wěn)定性

室溫下，考察了不同反應(yīng)時間對體系│ΔIRLS│的影響(圖4)。

圖4結(jié)果表明，反應(yīng)開始至40 min 前，隨著時間的增加，│ΔIRLS│逐漸增大，曲線表現(xiàn)為一條斜線，表明在此段時間內(nèi)，物質(zhì)間的反應(yīng)并未完全；當(dāng)40 min 后，隨著時間的增加，│ΔIRLS│不再增大，曲線基本處于一個平臺上，這表明反應(yīng)在40 min 內(nèi)即可進行完全，其后穩(wěn)定時間至少1 h。故實驗選在40 min 后測定。

圖4 時間對│Δ IRLS│的影響 Fig.4 Effect of time on│ΔIRLS│

2.3標(biāo)準曲線

按最佳反應(yīng)條件配制Hg(Ⅱ) 的標(biāo)準系列溶液并按1.4 節(jié)方法同步掃描RLS 光譜。作│ΔIRLS│-ρ 標(biāo)準曲線(圖5)。該方法的一元線性回歸方程為ΔIRLS=-16.80-4 429ρ(ρ: mg/L)，相關(guān)系數(shù)為r=-0.999 3，線性范圍為0.005～0.40 mg/L，定量限為0.032 mg/kg。

圖5 Hg(Ⅱ)的標(biāo)準曲線Fig.5 Standard curve of Hg(Ⅱ)

2.4共存物質(zhì)的影響

室溫下，考察了某些常見物質(zhì)對測定0.201 mg/L Hg(Ⅱ) 的影響。結(jié)果表明，相對誤差≤ ±5% 時，以下物質(zhì)不干擾測定：500倍的K+、Na+、NH4+、Sr2+、NO3-、 Cl-、S2O32-、SO42-；100 倍的Fe2+、Mn2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+；20 倍的Fe3+、SO32-、C2O42-、CO32-；8倍的Al3+。可見，常見陰、陽離子不干擾測定。故方法有良好的選擇性。

2.5樣品分析

取1.3 節(jié)中的各待測樣液4.0 mL，按實驗方法配制溶液并掃描RLS 光譜。各樣品的處理及各待測樣液的測定均各平行進行5份，同時做加標(biāo)回收試驗(n=5)及空白試驗，最后求出各樣液中Hg(Ⅱ) 的含量，并推至原始樣品中總Hg的含量。同時與國標(biāo)法(冷原子吸收法，AAS)比較，結(jié)果見表1。

表1 樣品分析結(jié)果及回收試驗(n=5)

注：ND 為未檢出；樣品含量<檢出限的按檢出限的1/2 計算回收率。

3 結(jié)論

本法操作簡便，有高的靈敏度和良好的選擇性，準確度和精密度能滿足痕量分析要求。與AAS法相比，本法成本更低，所用儀器只需普通的熒光分光光度計，儀器、試劑價廉易得，且不需配備專門的元素?zé)簟７椒ㄟm于罐頭午餐肉中Hg 的測定。

[1] 周巧麗,郭鵬然,潘佳釧,等.活性炭富集-電熱塞曼原子吸收光譜法測定水中痕量的汞[J].分析化學(xué),2016,44(8):1 270-1 276.

[2] ASHKENANI H, DADFARNIA S, HAJISHABANI A M, et al. Preconcentration, speciation and determination of ultra trace amounts of mercury by modified octadecyl silica membrane disk/electronbeam irradiation and cold vapor atomic absorptionspectrometry [J]. Journal of Hazardous Materials,2009,161(1):276-280.

[3] 范彩玲,張海燕,周秋華,等.巰基棉富集-表面活性劑增溶光度法測定茶葉中的汞[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(12):177-180.

[4] 江瑜,俞善輝,戴聰聰.meso-四(4-羥基-3-甲氧基苯基)卟啉光度法測定汞(Ⅱ)[J].冶金分析,2015,35(2):45-48.

[5] GARIMA P P, AJAYA K S, SURENDRA P, et al. Kinetic determination of trace amount of mercury(II) in environmental samples [J]. Microchemical Journal,2016,128:55-61.

[6] 萬銳,劉付英.微波消解-氫化物原子熒光光譜法測定糙米中的汞[J].糧食與飼料工業(yè),2014(5):61-62,65.

[7] 蔣麗容,郎春燕,楊海波.微波消解-雙通道原子熒光光譜法同時測定家禽內(nèi)臟中的硒和汞[J].分析試驗室,2013,32(6):108-111.

[8] 葉惠煊,譚舟,劉向前,等.濕法消解-原子熒光光譜法測定湘葛一號中的砷、汞、鉛[J].食品科學(xué),2014,35(4):151-154.

[9] LI Dan, LI Chun-yan, LI Yong-fei, et al. Rhodamine-based chemodosimeter for fluorescent determination of Hg2+in 100% aqueous solution and in living cells [J]. Analytica Chimica Acta， 2016,934:218-225.

[10] 劉波,付丁強,牛明明,等.1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚修飾玻碳電極陽極溶出伏安法測定痕量汞[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,32(1):57-59.

[11] BHUSHAN G, PIA D, EVGENIA D, et al. Exploring amide linkage in a polyviologen derivative towards simultaneous voltammetric determination of Pb(II), Cu(II) and Hg(II) ions [J]. Electrochimica Acta,2016,192:482-488.

[12] 葉發(fā)明,張祥.等離子體質(zhì)譜法與原子熒光光譜法測食品中砷、汞、硒、銻的方法比對[J].糧油食品科技,2016,24(1):77-80.

[13] TAI C Y, JIANG S J, SAHAYAM A C. Determination of As,Hg and Pb in herbs using slurry sampling flow injection chemical vapor generation inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Food Chemistry,2016,192:274-279.

[14] IRENA W, EMILIA V. Determination of cadmium, copper, mercury,lead and zinc mass fractions in marine sediment by isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry applied as a reference method [J]. Microchemical Journal,2016,128:198-207.

[15] JIN Peng-fei, LIANG Xiao-li, XIA Lu-feng, et al. Determination of 20 trace elements and arsenic species for a realgar-containing traditional chinese medicine niuhuang jiedu tablets by direct inductively coupled plasma-mass spectrometry and high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology,2016,33:73-80.

[16] FANG Yong,PAN Yu-shi,LI Peng,et al. Simultaneous determination of arsenic and mercury species in rice by ion-pairing reversed phase chromatography with inductively coupled plasma mass spectrometry [J]. Food Chemistry,2016,213:609-615.

[17] 楊勝園,徐小娜,于軍暉,等.孔雀石綠-碘化鉀體系共振光散射法測定水中痕量汞[J].應(yīng)用化工,2015,44(1):172-174,177.

[18] 王瑩瑩,李華春,譚克俊.硫代乙酰胺共振光散射法檢測環(huán)境水樣中痕量汞[J].應(yīng)用化學(xué),2012,29(2):233-237.

Detectionoftracemercuryincannedmeatusingacidtriphenylmethanedyefuchsinacidastheprobe

JIANG Hong*,PANG Xiang-dong,QIN Ai,XIE Qiu-xia

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Collaborative Innovation Center for Green Development in Wuling Mountain Areas, Yangtze Normal University, Chongqing 408100,China)

A new acid fuschin resonance light scattering method for the determination of toxic heavy metal element mercury in canned meat was established. The spectrum characteristics of resonance light scattering and optimum reaction conditions and the effects of coexistent substances and reaction mechanism of ternary complex were discussed. In the Tris-Hydrochloric acid buffer medium of pH 6.56, cetylpyridine bromide sensitization acid fuschin were combined with mercury(Ⅱ) to form ternary complexes, which distinctly enhanced the resonance light scattering (RLS) of the system and created a new resonance light scattering spectrum. In the vicinity of the maximum resonance light scattering peak, the absolute value of resonance light scattering enhance intensity (│ΔIRLS│) was directly proportion to the mass concentration of mercury(Ⅱ) in the range of 0.005 to 0.40 mg/L with quantitative limitation of 0.032 mg/kg. The method was simple and sensitive, the standard addition recovery and RSD% (n=5) were in the ranges of 98.5%-102% and 2.0%-2.5% respectively. The method is suitable for the determination of mercury in canned meat.

acid fuschin; mercury; canned meat; cetylpyridine bromide; resonance light scattering

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013612

學(xué)士,教授(本文通訊作者,E-mail: jianghongch@163.com)

重慶市教委科技基金資助項目(KJ1401226);長江師范學(xué)院科技基金資助項目(2015CXX079)

2016-12-13，改回日期：2017-01-04