李滿秀, 柴瑩瑩, 王聰聰, 何紅芳, 賈左麗

(忻州師范學(xué)院化學(xué)系,山西忻州 034000)

番茄紅素(Lycopene)是一種不含氧的類(lèi)胡蘿卜素，因其結(jié)構(gòu)獨(dú)特而具有較強(qiáng)的抗氧化性，能強(qiáng)烈清除人體內(nèi)自由基，具有防癌抗癌、降低膽固醇及其代謝調(diào)節(jié)、啟動(dòng)修復(fù)胰島細(xì)胞、保護(hù)心血管、保護(hù)皮膚的作用，是功能食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)的研究熱點(diǎn)[1]。目前對(duì)番茄紅素測(cè)定方法主要有：高效液相色譜法[2 - 3]、紫外分光光度法[4]、熒光光譜法[5 - 6]。這些方法各有特點(diǎn)，但也有局限，因此建立準(zhǔn)確測(cè)定番茄紅素的方法很有必要。

納米銀粒子體積小、比表面積大，具有獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和良好的抗菌性、生物兼容性及表面易修飾等優(yōu)點(diǎn),因此納米銀粒子的研究近年來(lái)深受人們的關(guān)注[7 - 8]。迄今尚未見(jiàn)利用納米銀粒子測(cè)定番茄紅素的文獻(xiàn)報(bào)道。本文室溫制備聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液，用熒光、紫外等方法進(jìn)行光譜表征，研究了番茄紅素與納米銀粒子相互作用,通過(guò)條件試驗(yàn)，建立了測(cè)定番茄紅素的新方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

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)；78型磁力加熱攪拌器 (江蘇金壇金城國(guó)盛實(shí)驗(yàn)儀器廠)；HK-2A型超級(jí)恒溫水浴箱(南京南大萬(wàn)和科技有限公司)；AL204電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)。

番茄紅素(Aladdin試劑公司)。番茄紅素儲(chǔ)備液：1.0×10-3mol/L;AgNO3、聚乙烯吡咯烷酮K-30、NaBH4(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，聚乙二醇400、Na2HPO4(天津市化學(xué)試劑三廠)，NaH2PO4(天津市申泰化學(xué)試劑有限公司)。0.2 mol/L NaH2PO4-0.3 mol/L Na2HPO4緩沖溶液(pH值分別為5.8，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0)。所用試劑為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1納米銀粒子制備[9]向100 mL小燒杯中加入48.5 mL水，分別移取0.5 mL 0.01 mol/L AgNO3溶液、4 g/L聚乙烯吡咯烷酮K-30溶液，放入帶有磁力攪拌的25 ℃恒溫水浴中攪拌25 min后，加入0.5 mL 4 g/L NaBH4溶液，再繼續(xù)攪拌10 min，可制得濃度為1.0×10-4mol/L的聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液，將其倒入60 mL棕色小滴瓶中，置于冰箱中保存。納米銀溶液的配制過(guò)程均在避光條件下進(jìn)行。

1.2.2紫外吸收光譜測(cè)定取制備的納米銀溶液2.0 mL，聚乙二醇0.3 mL于兩支比色管中，其中一支只加入1.0 mL水，另一支只中加入1.0 mL 2.0×10-4mol/L番茄紅素溶液，用pH=6.5 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液定容至5 mL。以水為參比，用1 cm比色皿，于200～700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別測(cè)定其紫外吸收光譜。

1.2.3熒光光譜測(cè)定取制備的納米銀溶液2.0 mL，聚乙二醇0.3 mL于10 mL比色管中，其中一支加入1.0 mL水，另一支加入1.0 mL 5.0×10-5mol/L的番茄紅素溶液，用pH=6.5 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液定容至5 mL，在激發(fā)波長(zhǎng)338 nm處測(cè)定其熒光光譜。另加入1.0 mL 5.0×10-5mol/L的番茄紅素溶液于10 mL比色管中，用丙酮定容至5 mL，在激發(fā)波長(zhǎng)355 nm處測(cè)定其熒光光譜。激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為10 nm。

1.2.4番茄紅素的定量檢測(cè)在10 mL比色管中依次加入2.0 mL 納米銀溶液、0.3 mL聚乙二醇和1.0 mL不同濃度番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用pH=6.5 NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液定容到5 mL，混合均勻后在室溫下反應(yīng)20 min，測(cè)定其熒光強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米銀-番茄紅素體系的光譜特征

室溫下對(duì)納米銀-番茄紅素體系分別進(jìn)行熒光和紫外檢測(cè)，其吸收光譜及熒光光譜如圖1和圖2所示。納米銀溶液紫外吸收峰位于410 nm，納米銀與番茄紅素溶液作用后其紫外吸收峰藍(lán)移。納米銀溶液在338 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，熒光最大發(fā)射波長(zhǎng)為378 nm。與番茄紅素溶液作用后，熒光強(qiáng)度明顯增加。番茄紅素溶液在355 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，熒光發(fā)射峰分別為462、491、524 nm?？梢钥闯觯{米銀溶液與番茄紅素發(fā)生了相互作用，番茄紅素增強(qiáng)了納米銀溶液的熒光。

圖1 納米銀及納米銀-番茄紅素的紫外(UV)吸收光譜Fig.1 UV spectra of silver nanoparticles and silver nanoparticles-lycopene 1.silver nanoparticles;2.silver nanoparticles-lycopene.

圖2 納米銀-番茄紅素的熒光發(fā)射光譜Fig.2 Fluorescence emission spectra of silver nanoparticles and lycopene’s interaction1.silver nanoparticles;2.silver nanoparticles-lycoqene;3.lycopene.

2.2 緩沖溶液及pH值的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，考察了pH值分別為5.8、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0 的NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液對(duì)聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液與番茄紅素相互作用的影響。結(jié)果表明，pH值對(duì)聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液與番茄紅素體系作用影響不大，實(shí)驗(yàn)選擇pH=6.5的NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液為反應(yīng)介質(zhì)。

2.3 聚乙二醇的影響

實(shí)驗(yàn)考察了0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL聚乙二醇對(duì)納米銀溶液熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)聚乙二醇的體積為0.1～0.4 mL時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度適中且基本不變，聚乙二醇的體積大于0.5 mL時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)選用聚乙二醇的體積0.3 mL。

2.4 納米銀粒子加入量的影響

納米銀粒子的加入量直接影響番茄紅素檢測(cè)的靈敏度和線性范圍。實(shí)驗(yàn)考察了0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 mL納米銀粒子對(duì)番茄紅素檢測(cè)效果的影響。結(jié)果表明，隨著納米銀粒子加入量的增大，溶液中存在的番茄紅素不足以誘導(dǎo)大量納米銀粒子產(chǎn)生作用，檢測(cè)的靈敏度降低，線性范圍也隨之變窄。但納米銀粒子加入量過(guò)小，熒光強(qiáng)度變化太小，且穩(wěn)定性也受到影響，測(cè)定誤差較大。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選擇加入納米銀溶液2.0 mL。

2.5 反應(yīng)時(shí)間的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，移取1.0×10-5mol/L番茄紅素溶液1.0 mL，分別反應(yīng)10、20、30、40、50、60、90、120 min 后進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，在反應(yīng)20 min之后，聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液與番茄紅素作用基本穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)選擇反應(yīng)20 min后進(jìn)行測(cè)定。

2.6 溫度的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，移取1.0×10-5mol/L番茄紅素溶液1.0 mL，分別在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，溫度對(duì)聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液與番茄紅素作用影響不大。因此，實(shí)驗(yàn)選擇在室溫下進(jìn)行。

2.7 干擾試驗(yàn)

在最佳條件下，考察了常見(jiàn)無(wú)機(jī)離子、生物小分子對(duì)測(cè)定番茄紅素的干擾。當(dāng)相對(duì)誤差在±5%范圍時(shí)，60倍的Mn2+，30倍的葡萄糖、Ni2+、Na+、K+、 Ca2+，20倍的Zn2+、 Fe3+、Hg2+、尿酸，10倍的Mg2+、Pb2+、Ba2+等，不干擾測(cè)定。

2.7 線性范圍、檢出限和精密度

按照實(shí)驗(yàn)方法，在納米銀溶液中加入一系列不同濃度的番茄紅素溶液進(jìn)行測(cè)定，以番茄紅素濃度(c)為橫坐標(biāo)，相對(duì)熒光強(qiáng)度(F/F0)為縱坐標(biāo)繪制校準(zhǔn)曲線。其線性范圍為2.0×10-6～8.0×10-5mol/L，回歸方程為：F/F0=10 308c+1.0352，相關(guān)系數(shù)R=0.9950，檢出限(S/N=3)為1.6×10-8mol/L。對(duì)5.0×10-5mol/L番茄紅素溶液平行測(cè)定10次，計(jì)算得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.4% 。

2.8 樣品測(cè)定

2.8.1番茄及番茄沙司樣品的提取[10]稱(chēng)取10.9835 g的番茄于250 mL燒杯中，加入100 mL無(wú)水乙醇，用玻璃棒攪拌，室溫密封放置24 h，過(guò)濾，得番茄浸取液。稱(chēng)取0.4949 g番茄沙司(上海憶霖食品有限公司)于50 mL燒杯中，加入10 mL無(wú)水乙醇，用玻璃棒攪拌，室溫密封放置24 h，過(guò)濾，得番茄沙司浸取液。

2.8.2加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)分別移取2.5 mL番茄浸取液和1.0 mL番茄沙司浸取液，稀釋至25 mL，在5支比色管中分別加入2.0 mL納米銀溶液、1.0 mL番茄或番茄沙司浸取液的稀釋液，再分別加入80 μL、120 μL、180 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定后求其平均值，并計(jì)算回收率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品分析結(jié)果

3 結(jié)論

室溫合成聚乙烯吡咯烷酮納米銀溶液，探討了納米銀粒子和番茄紅素的相互作用，建立了納米銀粒子熒光增強(qiáng)測(cè)定番茄紅素的新方法。方法用于實(shí)際樣品中番茄紅素含量的測(cè)定，回收率在98.29%～109.36%之間，為番茄紅素的開(kāi)發(fā)利用提供了較好的檢測(cè)方法。