浊点萃取预富集分光光度法测定食品中痕量钒

丁宗庆，曹俊（汉江师范学院生物化学与环境工程系，湖北十堰442000）

浊点萃取预富集分光光度法测定食品中痕量钒

丁宗庆，曹俊（汉江师范学院生物化学与环境工程系，湖北十堰442000）

建立浊点萃取预富集分光光度法测定食品中痕量钒的新方法。在酸性介质中，以N-苯甲酰-N-苯基羟胺（N-Benzoyl-N-Phenylhydroxylamine，BPHA）为配位剂，非离子表面活性剂Triton X-114为萃取剂，分离富集溶液中痕量钒。详细考察溶液酸度、配位剂和表面活性剂用量、反应时间、平衡温度和平衡时间等条件对浊点萃取效果的影响。最佳试验条件下，方法的线性范围为5.0 μg/L～800 μg/L（r=0.999 7），检出限为0.62 μg/L，加标回收率在98.0%～103.5%之间，相对标准偏差在1.9%～3.4%之间。已成功应用于大米、决明子茶等实际样品分析。

浊点萃取；钒；分光光度法；食品；分离富集

钒是发展现代工业和现代国防不可缺少的重要过渡金属元素，在化工、冶金、能源、航天等领域被大量使用，近年来已成为一种新的工业污染源[1]。钒广泛存在于环境和生物体中，是动植物生长必须的元素，适量的钒可促进人体造血功能，降低心血管病发病率[2]，摄入过量则会引起人体多系统病变。准确、灵敏地测定食品中痕量钒，对维护生态，保障公众健康有积极意义。钒的测定主要有分光光度法[3]、催化动力学光度法[4]、原子吸收光谱法[5]、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[6]、极谱法[7]等。食品中的钒含量微小，多为μg/g水平，且基质复杂，直接分光光度法的灵敏度难以满足测定要求，其他方法均需使用大型昂贵仪器。若对样品中的痕量钒进行分离富集，则可大大改善分光光度法的灵敏度。浊点萃取是一种绿色、简便、低成本的分离富集方法，它利用非离子表面活性剂在水溶液中的“浊点”现象，通过改变溶液温度等参数引发两相分离，将疏水性待测物萃取，已成功应用于农药残留[8]、重金属[9]和天然产物[10]的分离富集。试验发现，在硫酸酸性介质中，钒和N-苯甲酰-N-苯基羟胺（BPHA）作用，生成疏水性配合物，能被非离子表面活性剂Triton X-114萃取，据此建立了浊点萃取分光光度法测定痕量钒的新方法，并应用于食品的检测。

1 材料与方法

1.1 试剂、材料与仪器

N-苯甲酰-N-苯基羟胺（BPHA）：分析纯，上海试剂一厂；偏钒酸铵、Triton X-100、无水乙醇、硫酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；试验用水为超纯水；大米、大豆、茶叶、蜂蜜、决明子茶等材料：购于十堰市本地超市。

UV-6100紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；TDL-5A电动离心机：金坛市富华仪器有限公司；SYC-15超级恒温水浴：南京桑力电子设备厂；TP-2不锈钢电热板：龙口市先科仪器公司；BSA224S电子天平：德国赛多利斯公司。

1.2 溶液配制

V（Ⅴ）标准储备溶液：200 mg/L，准确称取0.114 8 g偏钒酸铵，用0.1 mol/L HCl定容于250 mL容量瓶中；V（Ⅴ）标准工作溶液：将上述储备液用水逐级稀释成200 μg/L的溶液；BPHA溶液：10.0 g/L乙醇溶液；TritonX-114溶液：5%（m/m）；硫酸溶液：1.0 mol/L。

1.3 样品消解

准确称取样品2.000 g，置于50 mL锥形瓶内，加入15 mL浓硝酸浸泡24 h，然后在通风橱中用电热板加热消解至样品完全溶解，继续加热至近干，再加入0.5 mL高氯酸，加热至白烟冒尽。若溶液颜色较深，应继续滴加高氯酸，加热直至溶液无色。冷却后用NaOH溶液调节pH值至4左右，转移至100 mL容量瓶中，定容待测。

1.4 浊点萃取

在25 mL具塞玻璃离心管中加入25.00 mL V（Ⅴ）标准工作溶液或样品溶液，再依次加入1.2 mL硫酸溶液、0.7 mL BPHA溶液、2.5 mL TritonX-114溶液，摇匀后静置反应4 min。将离心管置于45℃恒温水浴中加热6 min，管内溶液逐渐变成浑浊体系，取出后趁热以4 000 r/min转速离心2 min，富集了配合物的表面活性剂相沉积于管底，将离心管置于冰水浴中冷却，沉积相变成粘滞液相，倾去上层液体，往管内加入0.4 mL无水乙醇，振荡使表面活性剂溶解均匀，转移至1 cm/ 0.5 mL微量比色皿中，以试剂空白为参比，442 nm处测定吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱

在380 nm～600 nm范围内扫描绘制浊点萃取液吸收光谱，如图1。

由图1可知，溶液最大吸收峰位于442 nm处，试验选择442 nm为测定波长。

图1 吸收光谱Fig.1 Absorption spectra

2.2 反应酸度的影响

BPHA和钒的配位反应需在酸性条件下进行，试验表明，在稀硫酸介质中该反应能顺利进行。考察了1.0 mol/L硫酸的用量，结果表明其用量在1.2 mL时富集液吸光度值最大，试验选择加入1.0mol/L硫酸1.2mL。

2.3 配位剂用量的影响

按照试验方法考察了配位剂BPHA用量对反应的影响，结果表明10.0 g/L BPHA溶液用量在0.7 mL时富集液吸光度值最大。由于BPHA的溶剂为乙醇，继续增大其用量，会增大表面活性剂在水相中的溶解度，造成萃取率下降，试验选择BPHA溶液用量为0.7 mL。

2.4 萃取剂的选择和用量

浊点萃取常用的非离子表面活性剂有TritonX-100和TritonX-114，分别试验了它们的萃取能力，试验发现，TritonX-100的浊点温度较高，为61℃～67℃，水浴加热使其充分析相的温度在80℃以上，在该温度下钒配合物发生了分解，颜色褪去；TritonX-114的浊点温度较低，充分析相的温度为40℃～45℃，该温度范围内配合物未分解，颜色继续保持，故选用TritonX-114为萃取剂。加入不同体积的TritonX-114溶液进行试验，结果如图2。

图2 萃取剂用量的影响Fig.2 Effect of extractant dosage

由图2可知，TritonX-114溶液用量在2.5 mL时吸光度值最大，继续增大用量，萃取后富集液体积相应增大，降低了目标物的浓度，造成吸光度值下降。试验选择加入TritonX-114溶液2.5 mL。

2.5 配位反应时间的影响

配位剂BPHA和钒的配位反应需要一定时间才能平衡，试验发现，吸光度值随静置反应时间的增长而增大，到4 min时达到最大，继续增加反应时间，吸光度值无明显变化，试验选择静置反应时间为4 min。

2.6 平衡温度和平衡时间的影响

平衡温度对萃取后沉积相的体积有较大影响，进而会影响萃取效率，TritonX-114出现浊点温度在20℃附近，考察了30℃～50℃平衡温度对吸光度值的影响，结果表明，平衡温度在45℃时吸光度值最大。在45℃水浴中平衡4 min～10 min，结果表明，平衡时间在6 min时吸光度值最大，增加平衡时间，吸光度值不再增大。故选择在45℃水浴中平衡6 min。

2.7 干扰离子的影响

试验干扰离子对测定结果的影响，对于200 μg/L V（Ⅴ）的测定，相对误差不大于5%时，以下干扰离子允许的倍数为：K+、Na+、NH4+、Cl-、SO42-、Ac-（5 000倍）；Mg2+、Ca2+、Zn2+、Mn2+（2 000倍）；Al3+、Ni2+、NO3-、PO43-（1 000倍）；Cu2+、Fe3+、Br-、NO2-、Ti（Ⅳ）（500倍）；Cr（Ⅵ）（100倍），可见本法有良好的选择性。

2.8 线性范围和检出限

配制不同质量浓度的V（Ⅴ）标准溶液，按照试验方法绘制标准工作曲线。V（Ⅴ）质量浓度在5.0 μg/L～800 μg/L范围内与吸光度值呈良好的线性关系，标准曲线方程A=0.006 1+0.002 93 ρ（μg/L），r=0.999 7。以11次空白测定值标准偏差的3倍除以标准曲线斜率（3Sb/K），得检出限为0.62 μg/L。对200 μg/L的V（Ⅴ）标准溶液平行测定11次，结果的RSD值为2.2%。

2.9 样品测定

按照试验方法测定了大米、大豆、茶叶、蜂蜜和决明子茶等样品中的钒，结果见表1。

由表1可知，测定结果的RSD在1.9%～3.4%之间，加标回收率在98.0%～103.5%之间，精密度和准确度良好。

表1 样品测定结果（n=6）Table 1 Analytical results of samples（n=6）

3 结论

浊点萃取预富集分光光度法测定食品中痕量钒，利用非离子表面活性剂的“浊点”现象，通过改变温度引发相分离，达到对溶液中痕量钒进行分离富集的目的，提高了分光光度法的灵敏度，方法简便快速，不使用挥发性有机萃取剂，环境友好。测定结果的精密度和准确度良好，有应用价值。

[1]王晨璐,孙登明,朱庆仁,等.双波长双指示剂催化光度法测定食品中痕量钒[J].分析科学学报,2008,24(2):205-208

[2]陈天佐.石墨炉原子吸收法测定土壤中的钒[J].化工设计通讯, 2016,42(5):197-208

[3] 石磊,薛宁.分光光度法测定金属镁中微量钒[J].分析试验室, 2014,33(8):981-983

[4]樊雪梅.催化动力学光度法测定钒尾矿中痕量钒(Ⅴ)[J].分析科学学报,2013,29(3):419-421

[5]田春秋,邵坤.微波消解－石墨炉原子吸收光谱法测定钛白粉中钒[J].冶金分析,2014,34(12):48-51

[6]董旭,何绍媛,杜杰,等.ICP-MS法测定饮用水、绿茶、大米中10种元素的含量[J].食品研究与开发,2013,34(6):73-76

[7]梁庆勋,朱霞萍,陈文,等.极谱法测定钒钛磁铁矿中钒[J].冶金分析,2011,31(6):31-33

[8]肖珊美,罗小会.浊点萃取－酶抑制－分光光度法测定蔬菜中有机磷农药残留量[J].理化检验(化学分册),2015,51(5):713-715

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[10]朱晓敏,王胜利,刘卫洁.以超声辅助浊点萃取法提取竹叶中的叶绿素[J].化学试剂,2015,37(3):263-266

Determination of Trace Amount of Vanadium in Foods by Spectrophotometric with Cloud Point Extraction

DING Zong-qing，CAO Jun
（Department of Biology，Chemistry and Environmental Engineering，Hanjiang Normal University，Shiyan 442000，Hubei，China）

A new method for the determination of trace vanadium in food samples by spectrophotometric after cloud point extraction was proposed.In acid medium，N-Benzoyl-N-Phenylhydroxylamine（BPHA）was used as a coordination agent，Triton X-114 was selected as extraction，separation and enrichment of trace vanadium in solution.The effects of experimental conditions such as acidity，concentration of coordination agent and surfactant，reaction time，equilibration temperature and time on cloud point extraction were discussed.Under the optimum conditions，a good linear relationship was obtained in the range of 5.0 μg/L-800 μg/L of the vanadium（r=0.999 7），the detection limits of 0.62 μg/L.The recoveries fell in the range from 98.0%to 103.5%and the relative standard deviations were between 1.9%and 3.4%.This method has been applied for the determination of vanadium in real samples such as rice and cassia seed with satisfactory results.

cloud point extraction；vanadium；spectrophotometry；foods；separation and enrichment

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.025

2016-11-10

湖北省教育厅科学技术研究项目（Q20126002）；汉江师范学院重点科研项目（2015A01）

丁宗庆（1979—），男（汉），副教授，硕士，主要从事痕量分析研究。