納米二氧化鈰化學(xué)發(fā)光抑制法測定抗壞血酸

石文兵，賀 薇，萬幫江（無機特種功能材料重慶市重點實驗室，長江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶　408100）

納米二氧化鈰化學(xué)發(fā)光抑制法測定抗壞血酸

石文兵，賀 薇*，萬幫江
（無機特種功能材料重慶市重點實驗室，長江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶408100）

基于抗壞血酸抑制納米二氧化鈰-過氧化氫-魯米諾體系的發(fā)光強度，建立流動注射化學(xué)發(fā)光法檢測抗壞血酸含量的新方法?？疾爝^氧化氫濃度、魯米諾濃度、納米二氧化鈰質(zhì)量濃度及pH值對發(fā)光強度的影響。在優(yōu)化條件下，該方法對抗壞血酸檢測的線性范圍為0.001～1.0 μg/mL（r = 0.983 1），檢出限（3 σ）為0.2 ng/mL，對質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL的抗壞血酸進行11 次平行測定，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.9%。該法已成功用于水果、果汁和蔬菜中抗壞血酸含量的測定，方法簡單、靈敏、快速。

納米二氧化鈰；化學(xué)發(fā)光；抗壞血酸

抗壞血酸又稱VC，是一種水溶性好的抗氧化劑，在氧化還原代謝反應(yīng)中起調(diào)節(jié)作用，缺乏抗壞血酸可引起壞血病。然而，抗壞血酸不能在體內(nèi)合成，人體的攝入主要來源于蔬菜、水果等天然食物中。其主要作用是提高免疫力，預(yù)防癌癥、心臟病、中風(fēng)，保護牙齒和牙齦等。另外，堅持按時服用抗壞血酸還可以使皮膚黑色素沉著減少，從而減少黑斑和雀斑，使皮膚白皙。鑒于其獨特的營養(yǎng)和臨床價值，準(zhǔn)確測定食物中抗壞血酸的含量，對飲食健康、醫(yī)療保健都具有十分重要意義。

抗壞血酸常見的分析方法有高錳酸鉀滴定法［1］、分光光度法［2-3］、比色法［4］、高效液相色譜法［5-8］、電化學(xué)法［9-14］、磷光法［15］、熒光法［16-17］、表面增強共振拉曼散射法［18］等?；瘜W(xué)發(fā)光具有線性范圍寬、靈敏度高、儀器設(shè)備簡單的優(yōu)點，已被用于抗壞血酸的分析。如基于抗壞血酸抑制魯米諾-高碘酸-過氧化氫體系的化學(xué)發(fā)光構(gòu)建了其化學(xué)發(fā)光分析法，該法具有較高的靈敏度（60 nmol/L）［19］；Chen Hui等［20］利用抗壞血酸抑制過氧化氫-碳酸氫鈉-CdSe/CdS量子點發(fā)光體系，建立了分析抗壞血酸的分析方法（靈敏度為67 nmol/L）。本實驗合成了一種水溶性好的納米二氧化鈰，將其催化魯米諾-過氧化氫發(fā)光體系，基于抗壞血酸抑制該發(fā)光體系的發(fā)光強度，構(gòu)建了一種化學(xué)發(fā)光分析法。與其他化學(xué)發(fā)光分析法相比，該法具有更高的靈敏度，已成功應(yīng)用于水果、果汁和蔬菜中抗壞血酸含量的測定。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

市購棗子、獼猴桃、芒果、青椒、苦瓜、土豆、水溶C100、農(nóng)夫果園和統(tǒng)一鮮橙多，以上水果和蔬菜洗凈晾干備用。

過氧化氫重慶東方試劑廠；濃氨水（30%）重慶川東化工集團有限公司試劑廠；六水硝酸鈰、抗壞血酸國藥集團化學(xué)試劑有限公司；聚丙烯酸上海晶純試劑有限公司；其他試劑均為分析純，實驗用水為去離子超純水。

魯米諾儲備液：準(zhǔn)確稱取1.772 g魯米諾，用1.0 mmol/L NaOH溶液溶解并定容至1 000 mL即得0.01 mol/L儲備液，需用時取適量用0.8 mol/L碳酸鈉溶液稀釋至所需質(zhì)量濃度；納米二氧化鈰：其合成和表征參照前期工作［21］，需用時用水稀釋2.633 g/L納米二氧化鈰儲備液至所需質(zhì)量濃度。

1.2儀器與設(shè)備

RFL-1型超微弱化學(xué)發(fā)光/生物發(fā)光檢測儀西安瑞邁電子科技有限公司；TPS-7000型ICP單道掃描光譜儀北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Tensor27型紅外光譜儀德國Bruker公司；85-2型恒溫磁力攪拌器上海司樂儀器有限公司；800型離心沉淀器上海手術(shù)機械廠；蠕動泵（15 r/min，30 r/min）上海儀表電機廠；流動注射系統(tǒng)各部件利用聚四氟乙烯管（內(nèi)徑0.8 mm）連接；ICP單道掃描光譜儀；紅外光譜儀。

1.3方法

1.3.1流路

圖 1　流動注射測定抗壞血酸實驗裝置示意圖Fig.1　Schematic diagram of the fl ow injection system for the determination of AA

按圖1所示流路，在蠕動泵的推動下，載流（超純水）將樣品（抗壞血酸）帶到T（三通）點與魯米諾-過氧化氫-納米二氧化鈰溶液匯合，混合后進入反應(yīng)盤管F抑制魯米諾-過氧化氫-納米二氧化鈰發(fā)光體系的化學(xué)發(fā)光強度，實驗參數(shù)由RFL-1型超微弱化學(xué)發(fā)光/生物發(fā)光檢測儀設(shè)定。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取一定量的抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)儲備液100 μg/mL于一系列5 mL比色管中，用去離子水稀釋至刻度配制成0.001～1.0 μg/mL的系列抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。按圖1裝好流路，開啟蠕動，待基線穩(wěn)定后測定，以峰高定量。

2　結(jié)果與分析

圖 2　納米二氧化鈰對魯米諾-過氧化氫發(fā)光體系的影響Fig.2　Effect of nano-ceria on the chemiluminescence intensity of luminol-H2O2system

2.1納米二氧化鈰對過氧化氫-魯米諾發(fā)光體系的增敏作用考察加入納米二氧化鈰前后過氧化氫-魯米諾發(fā)光體系的發(fā)光強度變化，結(jié)果如圖2所示，加入納米二氧化鈰之后，魯米諾-過氧化氫體系的發(fā)光強度得到極大增強（圖2中線1）。為驗證此增敏效果非游離的Ce3+

所致，用0.5 mol/L的鹽酸使納米二氧化鈰沉淀下來，于

15 000 r/min高速離心后，離心液用Na2CO3調(diào)至中性，將其作為催化劑，在相同的實驗條件（與未處理的納米二氧化鈰溶液相同）下測定其催化性能。結(jié)果表明（圖2中線2），該濾液的催化效果與納米二氧化鈰相比可以忽略不記，說明催化效果來源于納米二氧化鈰。

2.2抗壞血酸對納米二氧化鈰-過氧化氫-魯米諾發(fā)光體系的抑制作用

圖 3　抗壞血酸對納米二氧化鈰-過氧化氫-魯米諾發(fā)光體系的影響Fig.3　Effect of AA concentration on the chemiluminescence intensity of nano-ceria-luminol-H2O2system

為考察抗壞血酸對該發(fā)光體系的影響，選擇3 個抗壞血酸質(zhì)量濃度0.01、0.1 μg/mL和1.0 μg/mL，實驗結(jié)果（圖3）表明，抗壞血酸能夠有效地抑制該發(fā)光體系，而且隨著抗壞血酸質(zhì)量濃度的增高，化學(xué)發(fā)光強度降低越強，當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量濃度降低到0.01 μg/mL仍有顯著的抑制效果，這使得該法在檢測抗壞血酸時可獲得極高的靈敏度。

2.3其他發(fā)光條件對發(fā)光強度的影響

魯米諾濃度、過氧化氫濃度和納米二氧化鈰質(zhì)量濃度對該體系的影響尤為顯著，詳細(xì)考察了以上條件對發(fā)光強度的影響。在魯米諾1.0×10－6～5. 0×10－4mol/L范圍內(nèi)，發(fā)光強度隨著魯米諾濃度的增加而增強，當(dāng)魯米諾濃度達(dá)到1.0×10－5mol/L時，發(fā)光強度增加趨勢緩慢，為節(jié)省試劑，在實驗選擇魯米諾的濃度為1.0×10－5mol/L。當(dāng)過氧化氫濃度小于1.0×10－4mol/L時，發(fā)光強度隨過氧化氫濃度的升高而升高，然而當(dāng)過氧化氫濃度超過該濃度時化學(xué)發(fā)光信號反而降低，故本實驗選擇過氧化氫最佳濃度為1.0×10－4mol/L。納米二氧化鈰為本實驗的催化劑，其質(zhì)量濃度的大小直接影響著發(fā)光強度的影響?？疾炝?.3～1 316.5 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)納米二氧化鈰對發(fā)光強度的影響，實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其質(zhì)量濃度為132 μg/mL時發(fā)光信號達(dá)最大值，故選擇為最佳質(zhì)量濃度。

2.4線性范圍與檢出限

在上述優(yōu)化試驗條件下，在0.001～1.0 μg/mL （0.005 7～5.7 μmol/L）范圍內(nèi)抗壞血酸質(zhì)量濃度與化學(xué)發(fā)光強度呈良好的線性關(guān)系，lgΔI = 0.516lgc+4.029 1 （r = 0.983 1）（n=9）（ΔI為化學(xué)發(fā)光強度；c為抗壞血酸質(zhì)量濃度/（μg/mL）；r為相關(guān)系數(shù)）。根據(jù)IUPAC的建議算出的檢出限（3σ）為0.2 ng/mL（1.4 nmol/L），對質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL的抗壞血酸平行測定11次，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.9%。與其他化學(xué)發(fā)光方法相比（表1），本方法具有更寬的線性范圍和更高的靈敏度。

表1　本法與其他化學(xué)發(fā)光法對抗壞血酸的響應(yīng)特性比較TTable 1 Comparison of response to AA between the developed methodand other chemiluminescence methods

2.5干擾實驗結(jié)果

在選定的最佳實驗條件下，對1.0 μg/mL抗壞血酸進行干擾實驗，相對誤差在5.0%以內(nèi)，從表2可以看出，常見的無機離子和有機物不干擾其測定，本法對檢測抗壞血酸具有良好的選擇性。2.6實際樣品檢測結(jié)果

表2　干擾實驗結(jié)果Table 2　Results of interference experiments

果汁樣品的分析：選取3 種不同品牌的果汁，準(zhǔn)確移取一定體積的原果汁，將其稀釋10 倍后用截留分子質(zhì)量為500 D的超濾管于4 000 r/min條件下超濾，取濾液再稀釋1 000 倍后按標(biāo)準(zhǔn)曲線方法測定，同時與碘滴定法作比較，結(jié)果見表3，兩種測定方法的結(jié)果相當(dāng)吻合。

表3　樣品測定結(jié)果（±s，n == 33）Table 3　Results of sample analysis± ss， n == 33）

蔬菜和水果樣品的分析：分別選取3 種不同蔬菜和水果，將果蔬樣品洗凈，用紗布拭干其外部所附著的水分。對于水果，先縱切為4～8等分，取其20～30 g為一份，除去不能食用部分，切碎。對于葉菜，沿中脈切分為二分，取其一分切碎。稱取20 g作分析用。將稱取的樣品放研缽中，加5～10 mL去離子水，研磨至呈漿狀。小心無損地移研缽中樣品于100 mL容量瓶中，研缽用去離子水洗凈后，亦倒入量瓶中，并加去離子水至100 mL，充分混合。用清潔干燥二層紗布過濾入干燥的燒杯中，再用截留分子質(zhì)量為500 D的超濾管于4 000 r/min轉(zhuǎn)速下超濾，取濾液稀釋1 000 倍后按標(biāo)準(zhǔn)曲線方法測定，同時與碘滴定法作比較，結(jié)果見表3，兩種測定方法的結(jié)果相當(dāng)吻合。

3　結(jié) 論

本實驗基于抗壞血酸抑制納米二氧化鈰-魯米諾-過氧化氫發(fā)光體系的原理構(gòu)建了抗壞血酸的化學(xué)發(fā)光分析法。該法線性范圍寬、靈敏度高、儀器設(shè)備簡單及操作簡便，可成功用于測定水果、果汁和蔬菜中抗壞血酸，其結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法相當(dāng)吻合。

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Determination of Ascorbic Acid Based on its Inhibition on Nano-Ceria Chemiluminescence

SHI Wenbing， HE Wei*， WANG Bangjiang

（Chongqing Key Laboratory of Inorganic Special Functional Materials， College of Chemistry and Chemical Engineering，Yangtze Normal University， Chongqing408100， China）

A new fl ow injection chemiluminescence （CL） method based on the inhibition of ascorbic acid on nano-ceria-H2O2-luminol CL system has been developed for the determination of ascorbic acid （AA）. The effects of concentrations of H2O2， luminol and nano-ceria， and pH on CL intensity were investigated respectively. Under the optimum conditions， the linear range of the method was 0.001-1.0 μg/mL （r = 0.983 1）， and the detection limit （3σ） was 0.2 ng/mL. The relative standard deviation （RSD） for 11 repetitive determinations of 1.0 μg/mL AA was 2.9%. The method is simple， sensitive and fast and has been successfully applied to determine ascorbic acid in fruits， juices and vegetables.

nano-ceria； chemiluminescence； ascorbic acid

O657.39

A

1002-6630（2015）24-0112-04

10.7506/spkx1002-6630-201524019

2015-01-11

國家自然科學(xué)基金面上項目（21275021）；重慶市教委科學(xué)研究項目（KJ1401201；KJ1401220）；長江師范學(xué)院青年科研人才成長支持計劃項目

石文兵（1976—），男，副教授，博士，主要從事化學(xué)發(fā)光分析研究。E-mail：swb02182001@126.com

賀薇（1983—），女，講師，碩士，主要從事化學(xué)發(fā)光及光散射分析研究。E-mail：heweiyznu@163.com