用固绿FCF作探针快速测定萝卜红色素中的Pb

江虹,庞向东,谭建红,尤晓露,陈娥

(长江师范学院 化学化工学院，重庆市无机特种功能材料重点实验室，重庆，408100)

用固绿FCF作探针快速测定萝卜红色素中的Pb

江虹*,庞向东,谭建红,尤晓露,陈娥

(长江师范学院 化学化工学院，重庆市无机特种功能材料重点实验室，重庆，408100)

建立了快速测定萝卜红色素中Pb 的瑞利散射新方法。固绿FCF 与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵在酸性Tris-盐酸缓冲介质中，与Pb(Ⅱ) 结合生成的三元复合物能使瑞利散射(RLS)显著增强并产生新的RLS光谱，在最大RLS峰342 nm波长处，Pb(Ⅱ) 的质量浓度在0.005～0.40 mg/L内与体系的瑞利散射增强程度△IRLS呈线性关系，定量限为0.044 mg/kg。方法用于萝卜红色素中Pb的测定，回收率为98.5%～102%，相对标准偏差RSD(n=5)为1.8%～2.3%。

固绿FCF；Pb；萝卜红色素；十六烷基三甲基溴化铵；瑞利散射

萝卜红色素是一种天然食用色素，一般由红心萝卜提取，安全、无毒、资源丰富，且具有一定的营养和药理作用，在食品、化妆、医药等领域有着巨大的应用潜力，有很好的市场发展前景。而Pb 是一种毒性很强的微量元素，主要经过呼吸道、消化道和皮肤的渗透作用进入人体，当积蓄量达到一定阈值时，就会对人体造成危害。萝卜红色素中的Pb 主要来源于原料、色素提取、加工、容器、包装、贮存和运输等过程中的污染，因此，研究萝卜红色素中Pb 的检测方法具有重要意义。

目前，测定Pb 的方法主要有：原子吸收法[1-5]，紫外-可见分光光度法[6-9]，电化学法[10-13]，原子发射法[14]，质谱法[15]和原子荧光法[16-18]等。原子吸收法，操作繁琐费时、条件较苛刻，需要配备专门的元素灯。紫外-可见分光光度法虽然仪器价廉，易于推广，操作也简便，但灵敏度不高。其他方法在线性范围、干扰因素或条件要求等方面存在不足等。近年，用固绿FCF 作探针的分光光度法在药物分析中已有报道，而以固绿FCF为探针，采用近年发展起来的瑞利光散射(rayleigh light scattering，RLS)技术来测定食用萝卜红色素中Pb未见报道。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

Pb(Ⅱ) 标准溶液：20.72 mg/L 贮备液，此液稀释10倍，即为操作液；固绿FCF(fast green FCF，简写为 FGF)溶液：1.0×10-4mol/L；溴化十六烷基三甲基铵(简写为CTMAB)：称取适量CTMAB，用少量无水乙醇溶解后加水配成400 mg/L；Tris(三羟甲基氨基甲烷)-HCl缓冲溶液：0.20 mol/L Tris溶液与0.10 mol/L HCl混合，用酸度计测定，配成pH 3.0～7.0的系列缓冲溶液。试剂均为分析纯，实验用水为超纯水。

样品：4种萝卜红色素(1#～4#)，市售。

1.2 仪器与设备

F-2500型荧光分光光度计，日本日立公司；pHS-3C 精密酸度计，上海虹益仪器仪表有限公司。

1.3 样品处理

称取市售萝卜红色素1# 19.482 2 g，2# 18.956 0 g，3# 18.325 0 g，4# 18.765 3 g分别置于瓷坩埚中，在电炉上低温加热，待样品炭化后，将温度调至500 ℃ 灼烧灰化5 h，取出冷却后，加2.0 mL 1∶1 HNO3润湿灰分，低温加热蒸干，在500～550 ℃灼烧2 h，放冷，取出坩埚，加2.0 mL 1∶1 HNO3溶液，低温加热，使灰分溶解，冷却，过滤，滤液中加入3.0 mL 1∶2 三乙醇胺溶液，再用水定容至50 mL，即得待测液。

1.4 实验方法

于10mL 具塞比色管中，依次准确加入3.0 mL 1.0×10-4mol/L固绿FCF 溶液，1.5 mL pH 4.55 Tris-HCl缓冲溶液，适量的2.072 mg/L Pb(Ⅱ) 标准溶液或样液，再加入0.20 mL 400 mg/L 溴化十六烷基三甲基铵溶液，用水定容，摇匀，10 min 后，在荧光光度计上设置λex=λem=220 nm，测定狭缝10 nm，扫描RLS 光谱，记录最大瑞利散射波长处体系的瑞利散射强度IRLS及试剂空白的瑞利散射强度I0，计算△IRLS。

2 结果与讨论

2.1 光谱特征

图1为△λ=0 时各溶液的 RLS 光谱。从图1可见，Pb(Ⅱ)、FGF、FGF 的酸性溶液及FGF-Pb(Ⅱ) 的酸性溶液的RLS均十分微弱(曲线1～4)。当在FGF 的酸性溶液中加入表面活性剂CTMAB 后，其RLS 显著增强(曲线5)，最大瑞利散射峰位于 342 nm 波长处。当在 FGF-CTMAB 的酸性溶液中加入不同质量浓度的Pb(Ⅱ)溶液时，瑞利散射曲线的最高峰随着Pb(Ⅱ) 浓度的增大而逐渐增强(曲线6～11)，Pb(Ⅱ) 在一定质量浓度范围内，其质量浓度与体系的瑞利散射增强程度(△IRLS)呈线性关系。故该体系可在342 nm处对Pb(Ⅱ) 进行定量分析。

1-Pb(Ⅱ)(0.207 mg/L); 2-FGF(3.0×10-5 mol/L); 3-FGF (3.0×10-5 mol/L), pH 4.55; 4-Pb(Ⅱ)(0.207 mg/L) - FGF (3.0×10-5 mol/L), pH 4.55; 5～11-Pb(Ⅱ)(0.000, 0.0414, 0.124, 0.207, 0.290, 0.373, 0.414 mg/L) - FGF(3.0×10-5 mol/L) - 8.0 mg/L CTMAB, pH 4.55图1 RLS光谱Fig.1 RLS spectra

可能的反应机理：三苯甲烷类酸性染料固绿FCF 分子上的2个Na+可离解，使自身带2个单位的负电荷。阳离子表面活性剂CTMAB在酸性溶液中可离解出Br-，变成自身带1个单位正电荷的阳离子活性基团。带正负电荷的阴、阳离子结合后生成带负电荷的缔合颗粒，进而与Pb(Ⅱ) 结合生成三元复合物，使体系的摩尔质量和体积显著增大，故瑞利光散射强度显著增强。

2.2 反应条件

2.2.1 pH 值

考察了Tris-HCl、BR、NaAc-HAc 等缓冲溶液对体系△IRLS的影响，结果表明，用Tris-HCl效果相对较好。同时考察了不同pH 值的Tris-HCl缓冲溶液对体系△IRLS的影响，结果如图2所示。可见，pH值在 4.0～5.5 时，体系有较大的△IRLS，表明其灵敏度较高。实验用pH 4.55 的Tris-HCl 缓冲溶液，适宜用量范围为1.5～2.0 mL，实验用1.5 mL。

图2 pH值对△IRLS的影响 Fig.2 Effect of buffer pH on △IRLS

2.2.2 固绿FCF溶液的浓度

考察了不同浓度FGF 溶液对体系△IRLS的影响，结果如图3所示。可见，FGF 溶液浓度较小时，△IRLS较小，原因是FGF 没有与CTMAB 及 Pb(Ⅱ)充分结合。当FGF 溶液浓度过大时，△IRLS仍较小，其原因是FGF 本身的光吸收会使散射强度减弱。故FGF适宜浓度为(2.5～3.2)×10-5mol/L，在此范围内，体系有较大的△IRLS。实验用1.0×10-4mol/L FGF 溶液3.0 mL。

图3 固绿FCF溶液浓度对△IRLS的影响Fig.3 Effect of fast green FCF concentration on △IRLS

2.2.3 表面活性剂

考察了阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠，阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵、溴代十六烷基吡啶，非离子表面活性剂OP乳化剂、Triton X-100、Tween-20等对体系△IRLS的影响。结果表明，只有阳离子表面活性剂具有增敏作用，其中又以CTMAB 为最佳。由此说明，CTMAB 可与带负电荷的FGF以静电引力结合，使体系及试剂空白的RLS 显著增加。故实验用400 mg/L CTMAB溶液作为增敏剂，适宜用量0.20 mL。

2.2.4 试剂加入顺序

考察了各物质在不同加入顺序时对体系△IRLS的影响。结果表明，加入顺序为FGF、pH 4.55 的Tris-HCl缓冲溶液、Pb(Ⅱ)、CTMAB 时，体系△IRLS值最大，灵敏度最高，故该顺序可确定为最佳加入顺序。实验按此顺序进行。

2.2.5 反应时间及稳定性

考察了不同放置时间对体系△IRLS的影响(图4)。

图4 时间对△IRLS的影响Fig.4 Effect of time on △IRLS

结果表明，开始时，随着溶液放置时间的增加，△IRLS逐渐增大，说明此时反应并未完全，当时间增至10 min 后，体系的 △IRLS趋于平稳，说明反应在10 min内即可进行完全，稳定时间至少1 h。实验选在10 min 后测定。

2.3 标准曲线

按1.4方法配制Pb(Ⅱ) 的标准系列溶液，扫描RLS 光谱，作 △IRLS-ρ 标准曲线(图5)。该方法在0.005～0.40 mg/L内与体系的△IRLS呈线性关系，一元线性回归方程为 △IRLS=-3.998+503 8ρ(质量浓度ρ∶mg/L)，相关系数为r=0.999 9，定量限为0.044 mg/kg。

图5 Pb(Ⅱ)的标准曲线Fig.5 Standard curve of lead(Ⅱ)

2.4 共存物质的影响

考察了一些常见物质在342 nm 波长处，对测定0.207 mg/L Pb(Ⅱ) 的影响。结果表明，当相对误差≤ ±5% 时，以下物质不干扰测定：100倍的K+、Na+、NH4+、NO3-、Cl-；60倍的Mn2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+、Mg2+、Ca2+、S2O32-、SO32-；30倍的Cu2+、C2O42-、CO32-、SO42-；5倍的Fe3+、Al3+。Fe3+、Al3+允许量较小，可加入三乙醇胺和水的体积比为1∶2的溶液1.0 mL 予以掩蔽。可见，方法有较好的选择性。

2.5 样品分析

按实验方法加入各试剂溶液及3.00 mL 1.3中的各待测样液，各平行测定5份，再按1.4中的方法扫描RLS 光谱，同时做加标回收试验(n=5)。根据RLS 光谱，求出各样液中Pb(Ⅱ) 的含量，最后推至原始样品中Pb的含量，并与国标法(原子吸收法，AAS)[1]比较，结果见表1。

表1 样品分析结果及回收试验(n=5)

注：ND 为未检出；样品含量<检出限的按检出限的1/2 计算回收率。

3 结论

本法与国标法[1]相比，操作更简便，条件不苛刻，试剂价廉易得，样品处理安全，线性范围较宽，有较高的准确度和精密度，其灵敏度能满足痕量分析要求，该方法适于批量食用萝卜红色素中Pb 的快速测定。

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Fast determination of lead in radish red pigment with FCF as a probe

JIANG Hong*, PANG Xiang-dong, TAN Jian-hong, YOU Xiao-lu, Chen E

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Yangtze Normal University,Chongqing Key Laboratory of Inorganic Special Functional Materials, Chongqing 408100,China)

A new and fast Rayleigh light scattering method for quantified detection of lead in radish red pigment was developed. In an acidic Tris-Hydrochloric acid buffer medium, lead(Ⅱ) can be bound with fast green FCF and cationic surfactant cetyl trimethyl ammonium bromide to form a ternary complex and distinctively enhanced Rayleigh scattering (RLS) of the system and form a new RLS spectrum. The maximum Rayleigh scattering peak was located at 342 nm. In this wavelength, The RLS intensity (△IRLS) was directly proportion to the mass concentration of lead (Ⅱ) in the range of 0.005-0.40 mg/L with the quantitative limit of 0.044 mg/kg. The method applied in trace lead detection in radish red pigment with satisfied results as the recovery rate of 98.5%-102% and RSD(n=5) of 1.8%-2.3%.

fast green FCF; lead; radish red pigment; cetyl trimethyl ammonium bromide; Rayleigh scattering

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702036

学士，教授(本文通讯作者,E-mail: jianghongch@163.com)。

重庆市教委科技基金资助项目(KJ1401226);长江师范学院科技基金资助项目(2015CXX079)

2016-06-03，改回日期：2016-11-22