宋少飛,張 慶,周福林

(運城學院 應(yīng)用化學系，山西 運城 044000)

0 引言

熒光分析法由于具有設(shè)備簡單、選擇性強、分析靈敏度高等優(yōu)點[1-2]，已在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品工業(yè)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[3-5].熒光法的種類比較多，主要包括直接熒光法[6]、光誘導電子轉(zhuǎn)移法[7]、熒光共振能量轉(zhuǎn)移分析法[8]、熒光偏振分析法[9]和時間分辨熒光分析法[10]等.其中，直接熒光法體系最為簡單，它是根據(jù)不同物質(zhì)的特征激發(fā)或發(fā)射波長的位置不同，以及熒光強度的大小與該物質(zhì)的含量呈正比關(guān)系，從而對目標物進行定性或定量分析的方法.

草酸廣泛存在于食品、植物和動物中，很容易與鈣、鎂結(jié)合而形成難溶鹽[11].高含量的草酸會導致結(jié)石的形成，對人體的健康造成很大的危害[12].因此，準確檢測草酸對健康危害、合理飲食與管理研究，以及結(jié)石的診斷與預防有很重要的意義[13].

目前，測定草酸的方法主要有氣相色譜法[14]、液相色譜法[15]、光譜法[16]、毛細管電泳法[17]和電化學法[18]等.但是，這些方法存在一些不足之處，比如高的成本、低的靈敏度等.而熒光分析法用于草酸的檢測，目前報道較少[19-20].在酸性條件下，草酸對溴酸鉀氧化羅丹明B有較強的抑制作用，據(jù)此，建立了抑制動力學熒光法測定食品中草酸的新方法.該法操作簡便，靈敏度高，選擇性好，可用于實際樣品中草酸的測定.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

F-4600型熒光分光光度計(日本日立公司)；HHS型電熱恒溫水浴鍋(天津市華北實驗儀器有限公司)； FA1104型分析天平(上海恒平科技儀器有限公司)；80-2型離心機(成都市蘇凈科學器材有限公司).

草酸標準溶液：100.0 mg/L，用時逐級稀釋；羅丹明B溶液：1.0×10-2mol/L；H2SO4溶液：0.5 mol/L；KBrO3溶液：0.1 mol/L；過氧化氫：30%；活性炭；實驗所用試劑均為分析純，所用水均為二次蒸餾水.

1.2 實驗方法

取兩支25 mL比色管，其中一支加入一定量的草酸標準溶液，另一支不加作為空白，然后分別依次加入1.20 mL硫酸溶液、0.70 mL羅丹明B溶液和0.60 mL溴酸鉀溶液，用二次蒸餾水稀釋到刻度，搖勻.于65 ℃的恒溫水浴中加熱10 min.流水冷卻5 min至室溫后，以265 nm為激發(fā)波長，595 nm為發(fā)射波長，測定溶液的熒光強度為I，同時空白溶液熒光強度為I0，計算ΔI=I-I0.

2 結(jié)果與討論

2.1 激發(fā)和發(fā)射光譜

以圖1所示條件配制不同組分溶液，并按實驗方法在激發(fā)、發(fā)射波長下分別測定熒光強度I，以熒光強度為縱坐標，波長為橫坐標繪制熒光光譜圖.可見4條曲線的最大激發(fā)和最大發(fā)射波長，都沒有產(chǎn)生位移，但峰高有所降低.曲線1表明羅丹明B有一定的熒光強度，曲線2表明草酸本身對羅丹明B沒有作用，曲線3表明KBrO3對羅丹明B有氧化褪色作用.當在反應(yīng)體系中加入草酸時(曲線4)，曲線熒光強度反而增大，說明草酸對溴酸鉀氧化羅丹明B的褪色反應(yīng)有抑制作用，說明建立的抑制動力學熒光法測定草酸的方法是可行的.體系的最大激發(fā)波長和發(fā)射波長分別是265 nm和595 nm.

1—H2SO4+羅丹明B；2—H2SO4+羅丹明B+草酸；3—H2SO4+羅丹明B+KBrO3；4—H2SO4+羅丹明B+KBrO3+草酸.圖1 熒光激發(fā)與發(fā)射光譜

2.2 反應(yīng)條件的選擇

2.2.1 波長的選擇

由圖1，幾種體系溶液的最大激發(fā)波長和最大發(fā)射波長均在265 nm和595 nm處.因此，選擇最大激發(fā)波長和最大發(fā)射波長分別為265 nm和595 nm.

2.2.2 硫酸濃度的影響

筆者比較了體系在硫酸、鹽酸及磷酸介質(zhì)中的反應(yīng)情況.結(jié)果表明，硫酸介質(zhì)中的靈敏度高于鹽酸和磷酸介質(zhì),且熒光強度穩(wěn)定.并且考查了12～32 mmol/L范圍內(nèi)不同濃度硫酸對熒光強度的影響(圖2)，當其濃度為24 mmol/L時，體系的ΔI最大.故實驗選擇硫酸的最佳濃度為24 mmol/L.

圖2 硫酸濃度的影響

2.2.3 羅丹明B濃度的影響

考查了8～36 μmol/L范圍內(nèi)不同濃度羅丹明B對熒光強度的影響.結(jié)果如圖3所示，ΔI隨著濃度的增加而增大，但當濃度超過28 μmol/L時，ΔI基本不變.因此，選擇羅丹明B的最佳濃度為28 μmol/L.

圖3 羅丹明B濃度的影響

2.2.4 溴酸鉀濃度的影響

筆者對KBrO3濃度進行了選擇，結(jié)果如圖4所示.當KBrO3溶液的濃度為2.4 mmol/L時，ΔI最大.因此，選擇KBrO3溶液的最佳濃度為2.4 mmol/L.

圖4 溴酸鉀濃度的影響

2.2.5 反應(yīng)溫度的影響

筆者對反應(yīng)溫度進行了考查.結(jié)果表明，當溫度為65 ℃時，ΔI達到最大值(圖5).所以，選擇工作條件為65 ℃.

圖5 反應(yīng)溫度的影響

2.2.6 反應(yīng)時間的影響

最后，對反應(yīng)時間進行了選擇.如圖6所示，ΔI隨著反應(yīng)時間的增加而增大，但20 min后，ΔI基本保持不變.所以，本實驗的最佳反應(yīng)時間為20 min.

圖6 反應(yīng)時間的影響

2.3 標準曲線

按1.2節(jié)的實驗方法，在最優(yōu)化實驗條件下，對不同濃度的草酸標準溶液進行測定.草酸濃度在0.5～30 mg/L范圍內(nèi)與ΔI呈良好的線性關(guān)系(圖7)，回歸方程為：ΔI=6.598C+499.0(C：mg/L)，r=0.994 0.

圖7 標準曲線

2.4 精密度與檢出限

按實驗方法對濃度為0.5 mg/L的草酸標準溶液進行11次平行測定，得ΔI的相對標準偏差(RSD)為2.0%.根據(jù)IUPAC建議(S/N=3)，計算出該方法的檢出限：2×10-2mg/L.

2.5 共存離子的影響

2.6 樣品分析

筆者分別對菠菜和啤酒中的草酸進行了測定.

準確稱取新鮮菠菜200 g，洗凈并晾干，用研缽破碎后過濾取汁，得到新鮮原汁65 mL，在其中加入活性炭15 g，常溫下脫色30 min，然后用80-2型離心機在轉(zhuǎn)速3 000 r/min下分離活性炭(時間為15 min).隨后，用同樣方法進行二次脫色，待其溶液呈無色或略呈乳白色為止，制備的樣品溶液冷藏備用.測定時，準確移取3 mL樣品溶液按實驗方法進行操作，同時做加標回收實驗.

啤酒呈淡黃色且其中草酸濃度較低，不利于草酸的測定，因此要進行脫色與濃縮.在300 mL啤酒中加入20 g活性炭，于60 ℃恒溫水浴中加熱30 min并充分攪拌，抽濾得脫色后的清液.將清液在70 ℃恒溫下減壓蒸發(fā)，將300 mL清液啤酒蒸發(fā)濃縮至100 mL，冷藏備用.測定時，取濃縮后的啤酒3 mL，按實驗方法進行操作，同時做加標回收實驗.結(jié)果如表1所示，該法測定草酸的加標回收率為96.2%～102.0%，6次測定的相對標準偏差為1.8%～4.5%，方法可用于實際樣品的測定.

表1 食品中草酸的測定結(jié)果(n=6)

3 結(jié)論

筆者根據(jù)草酸對溴酸鉀氧化羅丹明B的抑制作用，建立了抑制動力學熒光法測定草酸的新方法.該方法的檢出限為2×10-2mg/L，有靈敏度高、選擇性好、操作簡便等優(yōu)點，常見離子在一定范圍內(nèi)不干擾測定，適用于菠菜和啤酒中痕量草酸的測定.