江 虹, 吳征真, 王 瑜, 冉純民, 曾慶瑞, 程乙真

(長江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，武陵山片區(qū)綠色發(fā)展協(xié)調(diào)同創(chuàng)新中心，重慶 408100)

銅是維持人體正常新陳代謝必需的微量元素之一，也是體內(nèi)多種氧化還原酶的成分，若人體缺銅，會引起貧血、冠心病、糖尿病及生長停滯等疾??；體內(nèi)過多的銅會引起對肝臟的損害。牛奶富含營養(yǎng)物質(zhì)，已被越來越多地用于食品加工，而嬰兒配方奶粉、幼兒配方奶粉及兒童配方奶粉等系列奶制品中都補充了一定的礦物質(zhì)元素。因此對奶制品中銅含量進行研究具有十分重要的意義。目前，測定Cu(Ⅱ)的方法主要有原子吸收法[1 - 4]、電化學(xué)法[5 - 6]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[7]、熒光法[8]和分光光度法[9 - 12]等。原子吸收法所需儀器較貴、操作較繁瑣、分析成本較高。分光光度法雖儀器價廉、操作簡便、分析成本低，但靈敏度一般不高。其它方法或分析成本較高或靈敏度較低或條件要求較苛刻。

本工作以甲基藍(MEB)作探針，溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)作增敏劑，采用近年新發(fā)展起來的具有高靈敏度的瑞利散射(RLS)法來研究奶制品中Cu(Ⅱ)的測定方法，尚未見文獻報道。該方法操作簡便、分析成本低，有高的靈敏度，適于系列奶制品中Cu(Ⅱ)的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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)。

Cu(Ⅱ)標準溶液：準確稱取適量的Cu(NO3)2·3H2O(99.9%，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)于小燒杯中，用水溶解后配成6.355 mg/L貯備液，操作液濃度為0.6355 mg/L。甲基藍(MEB，中國醫(yī)藥(集團)上?；瘜W(xué)試劑公司)溶液：準確稱取適量MEB，用水溶解后配成1.0×10-4mol/L。十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，≥99.0%)溶液：稱取適量CTMAB，用少量無水乙醇溶解后加水配成400 mg/L。三羥甲基氨基甲烷(Tris)-HCl緩沖溶液：0.10 mol/L HCl與0.20 mol/L Tris溶液混合，用酸度計測定，配成系列緩沖溶液。HNO3(重慶川東化工(集團)有限公司化學(xué)試劑廠)。試劑均為分析純，實驗用水為超純水。

樣品：嬰兒配方奶粉(1#、2#)，幼兒配方奶粉(3#、4#)，市售。

1.2 樣品處理

準確稱取1#～4#奶粉樣品26.7856、28.3348、27.6783和27.9821 g，分別置于瓷坩堝中，在可控電爐上低溫加熱至樣品完全炭化，再調(diào)至500～550 ℃灼燒灰化約6 h，取出冷卻，加HNO3(1+1) 3.0 mL潤濕灰分，低溫加熱蒸干，再在500～550 ℃灼燒2 h，取出冷卻，再加HNO3(1+1) 2.0 mL，水5 mL，攪拌，低溫加熱使灰分完全溶解，冷卻，過濾，濾液置于100 mL 容量瓶中，再加體積比為1∶2 三乙醇胺溶液3.0 mL，再用水稀至刻度，即得待測液。

圖1 不同體系的RLS光譜Fig.1 RLS spectra of different systems1.0.0635 mg/L Cu(Ⅱ);2.3.5×10-5 mol/L MEB;3.3.5×10-5 mol/L MEB,pH=5.5;4.0.0635 mg/L Cu(Ⅱ)-3.5×10-5 mol/L MEB,pH=5.5.5-10.0.0,0.0318,0.0508,0.0636,0.0826,0.0953 mg/L Cu(Ⅱ)-3.5×10-5 mol/L MEB-12.0 mg/L CTMAB,pH=5.5.

1.3 實驗方法

移取適量的Cu(Ⅱ)標準溶液或樣液于10 mL具塞比色管中，依次加入1.0 mL pH=5.5 Tris-HCl緩沖溶液，3.5 mL 1.0×10-4mol/L MEB溶液和0.3 mL 400 mg/L CTMAB 溶液，用水稀至10 mL刻度，搖勻，10 min后，以λex=λem=220 nm，測定狹縫5.0 nm，在熒光光度計上同步掃描RLS光譜，求出348 nm波長處體系的瑞利光散射強度IRLS及試劑空白的瑞利光散射強度I0，計算ΔIRLS=IRLS-I0。

2 結(jié)果與討論

2.1 Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系的RLS光譜

圖1是各溶液的RLS光譜。Cu(Ⅱ)和MEB溶液自身RLS十分微弱(曲線1，2)，Cu(Ⅱ)-MEB的酸性溶液及MEB的酸性溶液的RLS也十分微弱(曲線3，4)。當(dāng)在MEB的酸性溶液中加入CTMAB后，其RLS信號明顯增強(曲線5)，由此說明CTMAB可以增敏MEB。當(dāng)在MEB-CTMAB的酸性溶液中，加入不同質(zhì)量濃度的Cu(Ⅱ)時，隨著Cu(Ⅱ)濃度的逐漸增大，RLS信號逐漸減弱(曲線6～10)，在最大散射波長348 nm處，Cu(Ⅱ)的質(zhì)量濃度在一定范圍內(nèi)與Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB的RLS猝滅呈線性關(guān)系。故此法可用于Cu(Ⅱ)的定量分析。

可能的反應(yīng)機理：CTMAB在溶液中帶1個單位正電荷，MEB分子上除3個磺酸根離子外，還有3個具有孤對電子的氨基氮，而Cu(Ⅱ)有空軌道。因此，MEB與CTMAB及Cu(Ⅱ)之間存在競爭反應(yīng)?？赡芊磻?yīng)為：MEB先與CTMAB以靜電引力作用生成帶負電荷的締合顆粒，再與Cu(Ⅱ)作用生成三元復(fù)合物；或MEB先與Cu(Ⅱ)以靜電作用生成帶負電荷的締合顆?；虬l(fā)生配位反應(yīng)生成絡(luò)陰離子，進而與CTMAB結(jié)合生成三元復(fù)合物。無論以哪種方式結(jié)合，生成的三元復(fù)合物均使體系的RLS發(fā)生猝滅作用。

2.2 反應(yīng)條件的選擇

2.2.1pH值考察了室溫條件下Tris-HCl緩沖溶液的pH對Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系|ΔIRLS|的影響(圖2)。結(jié)果表明，適宜pH為5.0～6.0，此范圍內(nèi)體系|ΔIRLS|較大，靈敏度較高；此范圍外，體系的靈敏度均有不同程度的降低。故實驗選用pH=5.50的Tris-HCl緩沖溶液。適宜用量為1.0 mL。

2.2.2MEB溶液的濃度考察了室溫條件下MEB溶液濃度對Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系|ΔIRLS|的影響(圖3)。結(jié)果表明，MEB的適宜濃度范圍為2.5×10-5～3.8×10-5mol/L，此范圍內(nèi)體系|ΔIRLS|較大，靈敏度較高；而此范圍外體系|ΔIRLS|均有不同程度的降低，原因是當(dāng)MEB濃度小于2.5×10-5mol/L時，因反應(yīng)不完全而使體系的|ΔIRLS|減弱，當(dāng)MEB濃度>3.5×10-5mol/L時，因MEB自身的聚集作用使散射強度減弱，從而使體系的|ΔIRLS|降低。實驗用1.0×10-4mol/L MEB溶液3.5 mL。

2.2.3表面活性劑考察了室溫條件下乳化劑OP、Triton X-100、Tween-20、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、CTMAB及溴代十六烷基吡啶等對Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系|ΔIRLS|的影響。結(jié)果表明：只有CTMAB增敏效果最好，其|ΔIRLS|最大。故實驗用400 mg/L CTMAB作增敏劑，適宜用量為0.30 mL。

2.2.4試劑加入順序考察了室溫條件下各試劑在不同加入順序時對Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系|ΔIRLS| 的影響。結(jié)果表明：按Cu(Ⅱ)、Tris-HCl、MEB、CTMAB順序加入，體系|ΔIRLS|相對較大，靈敏度較高，故實驗按此順序加入各試劑。

圖2 pH值對|ΔIRLS|的影響Fig.2 Effect of buffer pH on |ΔIRLS|

圖3 MEB溶液濃度對|ΔIRLS|的影響Fig.3 Effect of methyl blue concentration on |ΔIRLS|

2.2.5反應(yīng)時間及穩(wěn)定性考察了室溫條件下反應(yīng)時間對Cu(Ⅱ)-MEB-CTMAB體系|ΔIRLS|的影響。結(jié)果表明：10 min內(nèi)反應(yīng)即可完全，之后隨著時間的增加，體系|ΔIRLS|基本處于同一平臺上，穩(wěn)定時間至少約2 h。故實驗選在10 min后測定。

2.3 標準曲線

按實驗方法配制Cu(Ⅱ)標準系列溶液并掃描RLS光譜。作ΔIRLS-c標準曲線。方法的一元線性回歸方程為：ΔIRLS=15.35-9120c(mg/L)，相關(guān)系數(shù)r=-0.9986，線性范圍為0.007～0.13 mg/L，檢出限為0.0058 mg/L，定量限為0.069 mg/100g。

2.4 共存物質(zhì)的影響

2.5 樣品分析

取1.2節(jié)中的待測樣液1#～3#各0.50 mL，4#1.0 mL分別置于10 mL比色管中，按實驗方法操作，并掃描RLS光譜，各平行測定6份。再由回歸方程求得待測液及原始樣品中Cu(Ⅱ)的含量，并與原子吸收法(AAS)(GB/T 5009.13-2003)對照。同時作加標回收試驗，結(jié)果見表1。

表1 樣品分析結(jié)果及回收試驗(n=6)

3 結(jié)論

本法測定奶制品中銅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。操作簡便，試劑價廉易得，分析成本低，用普通熒光光度計即可完成檢測工作，測定結(jié)果與國標法基本一致。方法可用于系列奶制品中銅的測定。