同步熒光法測(cè)定醬油與食醋中苯甲酸的含量

吳曉紅，王 鶴，邵曉麗，陳媛媛

(江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211168)

苯甲酸作為防腐劑，在食品工業(yè)中廣泛使用，但過(guò)多攝入會(huì)對(duì)肝臟、腎臟等產(chǎn)生毒害作用[1]?！妒称诽砑觿┦褂脴?biāo)準(zhǔn)》[2]中規(guī)定，醬油和醋中苯甲酸與苯甲酸鈉總量不得超過(guò)最大使用量1.0 g/kg(以苯甲酸計(jì))，苯甲酸含量的準(zhǔn)確測(cè)定顯得尤為重要。

目前國(guó)標(biāo)[3]中苯甲酸的測(cè)定方法是高效液相色譜法和氣相色譜法，但這兩種方法都需要昂貴大型儀器，而且樣品前處理所用試劑毒性大，步驟復(fù)雜，成本高。目前文獻(xiàn)報(bào)道測(cè)定食品中苯甲酸的方法還有紫外分光光度法[4]、熒光光譜法[5]、薄層色譜法[6]、酸堿滴定法[7]等，不同方法各有優(yōu)點(diǎn)，但樣品處理都需要經(jīng)過(guò)萃取或蒸餾，步驟繁瑣，并存在不同程度的干擾，回收率不高。同步熒光法具有選擇好、方法簡(jiǎn)單、不需要分離待測(cè)組分等特點(diǎn)，本研究嘗試用同步熒光法測(cè)定醬油和食醋中的苯甲酸含量，以期能夠?yàn)闇?zhǔn)確、快速、低成本測(cè)定醬油和食醋中的苯甲酸提供參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

F-280熒光分光光度計(jì)，天津港東科技發(fā)展股份有限公司；pH-3C 酸度計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.2 材料

實(shí)驗(yàn)試劑：苯甲酸、氫氧化鈉、濃鹽酸，均為分析純；二次蒸餾水。

實(shí)驗(yàn)試樣：超市購(gòu)某品牌醬油和食醋。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取苯甲酸0.1000 g，加0.1 mol/LNaOH溶液100 mL溶解，轉(zhuǎn)移至1000 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容，配成0.1000 g/L苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確移取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 0.1000 g/L的苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液分別放入6個(gè)100 mL容量瓶中，加入3.50 mL 0.1 mol/L的HCl溶液，加蒸餾水定容至刻度。測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的同步熒光光譜，記錄272 nm處的熒光強(qiáng)度I，以扣除空白溶液后的熒光強(qiáng)度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C作圖，進(jìn)行線性擬合，得到苯甲酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行樣品測(cè)定

準(zhǔn)確移取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 0.1000 g/L 苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液分別放入6個(gè)100 mL的容量瓶中，各加3.50 mL 0.1 mol/LHCl溶液和1.00 mL試樣，再加蒸餾水至刻度，測(cè)定各溶液的同步熒光光譜，記錄272 nm處熒光強(qiáng)度I。以熒光強(qiáng)度I對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C作圖，進(jìn)行線性擬合，得到樣品的標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線。橫坐標(biāo)上的截距數(shù)值上即為1.00 mL試樣稀釋至100 mL后苯甲酸的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)條件的確定

3.1.1 熒光光譜

通過(guò)改變狹縫大小掃描同一標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光光譜，根據(jù)曲線平滑程度及靈敏度情況，確定儀器的最佳掃描條件，激發(fā)與發(fā)射波長(zhǎng)狹縫均為20 nm，掃描速度為480 nm/min。

以230 nm作為激發(fā)波長(zhǎng)，從250～350 nm進(jìn)行掃描，測(cè)得苯甲酸熒光發(fā)射光譜如圖1，最大發(fā)射波長(zhǎng)290 nm。以最大發(fā)射波長(zhǎng)290 nm為固定發(fā)射波長(zhǎng)，改變激發(fā)波長(zhǎng)進(jìn)行掃描，測(cè)得苯甲酸熒光激發(fā)光譜如圖2，激發(fā)熒光峰在238 nm和280 nm。可見(jiàn)，苯甲酸在實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)射一定強(qiáng)度的熒光。

圖1 苯甲酸熒光發(fā)射光譜

圖2 苯甲酸熒光激發(fā)光譜

3.1.2 Δλ的選擇

圖3 不同Δλ的苯甲酸的同步熒光光譜

采用同步熒光法測(cè)定苯甲酸時(shí)，光譜形狀不僅與物質(zhì)本性有關(guān)，且與激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)差Δλ有關(guān)，當(dāng)Δλ與發(fā)射峰、激發(fā)峰之間的波長(zhǎng)差相匹配時(shí)，才能產(chǎn)生比較強(qiáng)的熒光信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定了Δλ為30、40、50 nm 時(shí)苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的同步熒光光譜，從圖3可以看出，Δλ為30 nm 時(shí)苯甲酸的同步熒光光譜的熒光強(qiáng)度最大，且能夠與其它熒光峰分離開(kāi)，因此在實(shí)際測(cè)定中選擇了Δλ為30 nm，此時(shí)最大激發(fā)波長(zhǎng)為272 nm。

3.1.3 最佳pH值的確定

圖4 苯甲酸熒光強(qiáng)度隨pH變化曲線

準(zhǔn)確移取4.00 mL0.1000 g/L苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液于9個(gè)100 mL容量瓶中，用0.1 mol/LHCl調(diào)節(jié)試液的pH值，加蒸餾水至刻度，搖勻，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測(cè)定其pH值，并測(cè)定其同步熒光光譜，記錄272 nm處熒光強(qiáng)度I。以熒光強(qiáng)度I對(duì)pH值作圖，見(jiàn)圖4，可以看出當(dāng)溶液的pH值較大時(shí)(大于5.0)，苯甲酸溶液的熒光發(fā)射強(qiáng)度幾乎為零，當(dāng)溶液pH值較小時(shí)(小于2.0)，苯甲酸溶液的熒光發(fā)射強(qiáng)度隨著pH值的減小逐漸減弱，而當(dāng)pH值在2.0～3.0范圍內(nèi)苯甲酸溶液熒光強(qiáng)度較大，因此測(cè)定的最佳pH值的范圍應(yīng)為2.0～3.0之間。本實(shí)驗(yàn)選用pH值2.7的體系溶液，此體系加入的0.1 mol/LHCl溶液體積為3.50 mL。

3.2 苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性分析

圖5 苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

以2.1方法得到的擬合曲線，如圖5，可以看出在Δλ=30 nm時(shí)掃描各濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液得到的同步熒光光譜中，苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液272 nm處的熒光強(qiáng)度與其濃度呈良好的線性關(guān)系，其線性方程為I = -0.00714+ 4.496 C，線性相關(guān)系數(shù)R=0.9998。

3.3 苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樣品

(a-標(biāo)準(zhǔn)溶液，b-醬油樣品，c-食醋樣品)

按照2.2測(cè)定方法對(duì)醬油和食醋樣品進(jìn)行測(cè)定，同步熒光光譜圖見(jiàn)圖6，由圖可見(jiàn)，樣品峰形和最大熒光峰與苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的基本一致，可推斷樣品中其它共存成份不干擾苯甲酸的測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得樣品的標(biāo)準(zhǔn)加入曲線，線性方程、線性相關(guān)系數(shù)及橫坐標(biāo)截距見(jiàn)表1，由此可知苯甲酸的熒光強(qiáng)度I與標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量Vs呈良好的線性關(guān)系。根據(jù)公式Cx=-CsVs/Vx,可求算出樣品中苯甲酸的含量。其中Cx-樣品中苯甲酸的含量；Cs-所加苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；Vx-加入樣品的體積；Vs-外推法所得標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。試樣中苯甲酸含量和精密度(n=3)見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得線性方程、相關(guān)系數(shù)及苯甲酸的含量

3.4 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

取同一醬油樣品，按照2.2方法配制6組標(biāo)準(zhǔn)加入溶液，在相同的測(cè)定條件下，測(cè)得6份苯甲酸的含量，計(jì)算出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%，說(shuō)明該法重復(fù)性好。

3.5 苯甲酸的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

取100 mL試樣，向其中加入已知量的苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定苯甲酸的含量，并計(jì)算回收率?；厥章视?jì)算公式如下，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 回收率測(cè)定結(jié)果

從表2的數(shù)據(jù)可知醬油和食醋樣品中苯甲酸的加標(biāo)回收率在88.0%至92.0%之間，說(shuō)明同步熒光法測(cè)定醬油和食醋樣品中的苯甲酸含量是可靠的。

3.6 討論

同步熒光法具有選擇性好、靈敏度高、干擾少等特點(diǎn)[8]。當(dāng)樣品中的苯甲酸與其它成分共存時(shí)，其熒光激發(fā)和發(fā)射光譜可能互相重疊，一般的熒光光譜法不能在混合物中將苯甲酸很好的分離，而采用同步熒光法選擇合適的波長(zhǎng)差，樣品可以不經(jīng)預(yù)先分離和掩蔽，直接測(cè)定苯甲酸的含量。

建立了用同步熒光法測(cè)定醬油和食醋中苯甲酸含量的方法，確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件，苯甲酸在pH值為2.7溶液中，波長(zhǎng)差Δλ為30 nm時(shí)測(cè)得同步熒光光譜最大激發(fā)波長(zhǎng)為272 nm，在272 nm處苯甲酸的熒光強(qiáng)度與濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9998。樣品中苯甲酸的同步熒光峰位置及峰形與標(biāo)準(zhǔn)溶液的基本一致，可認(rèn)為樣品中共存物質(zhì)不干擾苯甲酸的測(cè)定。

對(duì)于復(fù)雜樣品，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法可以消除基體干擾，用此法測(cè)定了醬油和食醋樣品中苯甲酸的含量，回收率在88.0%至92.0%之間，測(cè)定方法可靠。另外，本法測(cè)定樣品的精密度高，重現(xiàn)性好，方法簡(jiǎn)單，測(cè)定快速，令人滿意。