以三苯甲烷染料酸性品紅作探針檢測(cè)罐頭肉中的痕量Hg

江虹,龐向東,秦艾,謝秋霞

(長(zhǎng)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶市無(wú)機(jī)特種功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)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(cè)罐頭肉中的痕量Hg

江虹*,龐向東,秦艾,謝秋霞

(長(zhǎng)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶市無(wú)機(jī)特種功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)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(cè)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)度的絕對(duì)值│ΔIRLS│呈線性關(guān)系，定量限為0.032 mg/kg。方法簡(jiǎn)便、靈敏，加標(biāo)回收率為98.5%～102%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(n=5)為2.0%～2.5%。適于罐頭類肉食中Hg 的測(cè)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(guò)食物鏈在人體內(nèi)蓄積，到達(dá)一定濃度時(shí)，人體就會(huì)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(yùn)輸?shù)冗^(guò)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(cè)定 Hg 的方法主要有原子吸收法[1-2]，紫外-可見(jiàn)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(qiáng)、但所用儀器價(jià)格較貴，不易普及。紫外-可見(jiàn)分光光度法所用儀器價(jià)廉，是早期測(cè) 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(shí)際應(yīng)用較少。電感耦合等離子體質(zhì)譜法準(zhǔn)確度高、選擇性好，但儀器貴，運(yùn)行成本高。共振光散射(RLS)法是20世紀(jì)90 年代新發(fā)展起來(lái)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(jiàn)用于食品中Hg 的分析。本試驗(yàn)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(cè)方法。本法所用儀器只需普通的熒光分光光度計(jì)，儀器價(jià)廉，操作簡(jiǎn)便，可用于肉罐頭中痕量Hg 的測(cè)定。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

試劑：酸性品紅(acid fuschin，簡(jiǎn)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(zhǔn)溶液：準(zhǔn)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(jì)測(cè)定，配成pH 3.0～9.5的系列緩沖溶液。溴代十六烷基吡啶(簡(jiǎn)寫為TPB)：稱取適量TPB，用少量無(wú)水乙醇溶解后加水配成400 mg/L。HNO3、H2SO4(重慶川東化工(集團(tuán))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(shí)驗(yàn)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(yuǎn)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(jì)，日本日立公司；pHS-3C 精密酸度計(jì)，上海虹益儀器儀表有限公司。

1.3樣品處理

準(zhǔn)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(kāi)始發(fā)泡時(shí)即停止加熱，發(fā)泡停止后，在135℃ 下加熱回流2 h(若加熱過(guò)程中溶液變?yōu)樽厣?，則立即補(bǔ)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(cè)樣液及試劑空白液。

1.4RLS的測(cè)定

準(zhǔn)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(zhǔn)溶液或樣液，用水定容，搖勻，40 min 后，在熒光光度計(jì)上(λex=λem=220 nm，測(cè)定狹縫5.0 nm)同步掃描RLS 光譜，記錄381 nm波長(zhǎng)處體系的共振光散射強(qiáng)度IRLS及試劑空白的共振光散射強(qiáng)度I0，計(jì)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(jiàn)，單獨(dú)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(qiáng)(曲線6)，最大RLS 峰位于 381 nm，在其附近，還有一個(gè)強(qiáng)度略小一點(diǎn)的散射峰。在最大共振散射波長(zhǎng)處，隨著溶液中Hg(Ⅱ) 濃度的逐漸增大，體系的共振光散射強(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)度的絕對(duì)值(│ΔIRLS│)呈線性關(guān)系，故可用于Hg(Ⅱ)的定量測(cè)定。

可能的反應(yīng)機(jī)理：AFU 是一種三苯甲烷類的酸性染料，其分子上含有3個(gè)磺酸根離子，而TPB 是一種陽(yáng)離子表面活性劑，其分子上的Br-離解后變成帶1個(gè)單位正電荷的陽(yáng)離子活性基團(tuán)。于是帶正負(fù)電荷的陰、陽(yáng)離子靠靜電引力結(jié)合生成離子締合物，使RLS 增強(qiáng)，由此說(shuō)明TPB 對(duì)AFU 具有增敏作用。當(dāng)有Hg(Ⅱ)參與時(shí)，AFU 除可與TPB 反應(yīng)外，還可與Hg(Ⅱ) 反應(yīng)，即存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。由于Hg(Ⅱ) 有空軌道，酸性品紅結(jié)構(gòu)上除有3個(gè)磺酸根離子外，還有3個(gè)氨基，而氨基氮上有孤對(duì)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(fù)電荷的絡(luò)陰離子或締合顆粒，進(jìn)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(wú)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(qiáng)。

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(duì)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(duì)最大。繼而考察了不同pH 值的Tris-鹽酸緩沖溶液對(duì)體系│ΔIRLS│的影響(圖2)。

圖2 pH值對(duì)│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(shí)，體系的│ΔIRLS│相對(duì)較大，靈敏度較高。故實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)三元體系│ΔIRLS│的影響(圖3)。

圖3 AFU溶液濃度對(duì)│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(shí)，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(shí)，由于AFU 自身的聚集作用也使體系的│ΔIRLS│減弱。故實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)對(duì)體系│ΔIRLS│的影響。結(jié)果表明，按1.4 中的加入順序?yàn)樽罴眩藭r(shí)體系的│ΔIRLS│最大，靈敏度最高，故實(shí)驗(yàn)按此最佳順序進(jìn)行。

2.2.5 反應(yīng)時(shí)間及穩(wěn)定性

室溫下，考察了不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)體系│ΔIRLS│的影響(圖4)。

圖4結(jié)果表明，反應(yīng)開(kāi)始至40 min 前，隨著時(shí)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(shí)間內(nèi)，物質(zhì)間的反應(yīng)并未完全；當(dāng)40 min 后，隨著時(shí)間的增加，│ΔIRLS│不再增大，曲線基本處于一個(gè)平臺(tái)上，這表明反應(yīng)在40 min 內(nèi)即可進(jìn)行完全，其后穩(wěn)定時(shí)間至少1 h。故實(shí)驗(yàn)選在40 min 后測(cè)定。

圖4 時(shí)間對(duì)│Δ IRLS│的影響 Fig.4 Effect of time on│ΔIRLS│

2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線

按最佳反應(yīng)條件配制Hg(Ⅱ) 的標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jiàn)物質(zhì)對(duì)測(cè)定0.201 mg/L Hg(Ⅱ) 的影響。結(jié)果表明，相對(duì)誤差≤ ±5% 時(shí)，以下物質(zhì)不干擾測(cè)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+?？梢?jiàn)，常見(jiàn)陰、陽(yáng)離子不干擾測(cè)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(cè)樣液4.0 mL，按實(shí)驗(yàn)方法配制溶液并掃描RLS 光譜。各樣品的處理及各待測(cè)樣液的測(cè)定均各平行進(jìn)行5份，同時(shí)做加標(biāo)回收試驗(yàn)(n=5)及空白試驗(yàn)，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(shí)與國(guó)標(biāo)法(冷原子吸收法，AAS)比較，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品分析結(jié)果及回收試驗(yàn)(n=5)

注：ND 為未檢出；樣品含量<檢出限的按檢出限的1/2 計(jì)算回收率。

3 結(jié)論

本法操作簡(jiǎn)便，有高的靈敏度和良好的選擇性，準(zhǔn)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(jì)，儀器、試劑價(jià)廉易得，且不需配備專門的元素?zé)?。方法適于罐頭午餐肉中Hg 的測(cè)定。

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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(xiàng)目(KJ1401226);長(zhǎng)江師范學(xué)院科技基金資助項(xiàng)目(2015CXX079)

2016-12-13，改回日期：2017-01-04