碲化镉量子点增强荧光法测定苏丹I的研究

胡文欣，薛晓婷，饶珍珠，李满秀

（忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000）

碲化镉量子点增强荧光法测定苏丹I的研究

胡文欣，薛晓婷，饶珍珠，李满秀*

（忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000）

采用巯基丙酸为稳定剂，在碱性介质中合成水溶性好、分散均匀、半峰宽窄的碲化镉量子点（CdTe QDs）。以该量子点为荧光探针，基于苏丹I对其具有荧光增强作用，建立了对痕量苏丹I的定量检测新方法。试验表明，在pH=7.0的 Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中，CdTe量子点荧光增强程度与苏丹I浓度在4.0×10-7～6.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系，其线性回归方程为F/F0=1.197+0.119 1c(μmol/L)，相关系数R=0.999 4，检出限为1.7×10-7mol/L，方法相对标准偏差为2.5%。该方法用于样品中苏丹I的检测，回收率为91.5%～106.3%。

CdTe量子点；荧光增强；苏丹I

0 引言

苏丹I是苏丹红系列红色素之一，又称一号苏丹红，是一种亲脂性偶氮类化合物，因其色泽鲜艳可以用于改善产品外观，常被用于皮鞋油、地板蜡、各种油脂及有机玻璃等的着色，同时它也是一种生物染色剂和石油着色剂。多数国家因苏丹I可能诱发癌症而禁止将其用于食品生产[1]，我国监管机构也在严查添加有苏丹红的食品，因此准确测定其含量十分必要。

目前测定苏丹I含量的方法有分光光度法[2]、荧光法[3-5]、高效液相色谱法（HPLC）[6-7]、液相色谱-质谱法（LC-MS)[8]、电喷雾解析电离质谱法（DESIMS）[9]等，这些方法各有优缺点，因此研究建立测定苏丹I的新方法具有现实意义。荧光光度法具有灵敏、快速、简便的特点，国占生等[3-5]利用荧光猝灭或荧光增强作用，建立了测定苏丹I的新方法，但未发现以CdTe量子点为荧光探针测定苏丹I的报道。本试验以巯基丙酸包被的 CdTe量子点[10-11]为荧光探针，利用在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液介质中苏丹I对其具有荧光增强作用的特性，通过探究各影响因素，选择最佳反应条件，建立了快速定量检测苏丹I的新方法。该方法用于实际样品分析，结果令人满意。

1 材料与方法

1.1 试验材料

硼氢化钠、碲粉、CdCl2·5／2H2O、苏丹I（生物染色剂）、丙酮：国药集团化学试剂有限公司；巯基丙酸（MPA）：天津市光复精细化工研究所；磷酸二氢钠、磷酸氢二钠：天津市化学试剂三厂；以上试剂均为分析纯，试验用水为超纯水。

苏丹I标准储备液的制备：准确称取苏丹I 0.024 8 g，用丙酮溶解，定容至100 mL容量瓶中，配成1.0×10-3mol/L的储备液。使用时稀释，配成不同数量级的标准工作溶液。

Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液的制备：将 0.2 mol/L NaH2PO4溶液和0.3 mol/L Na2HPO4溶液按不同比例混合得到不同pH值的缓冲溶液系列。

1.2 主要仪器

F-4500型荧光分光光度计：日本日立公司；UV-2550型紫外分光光度计：日本岛津公司；pHS-3B型酸度计：上海精密科学仪器有限公司；81-Z型恒温磁力搅拌器：上海司乐仪器厂；HK-2A超级恒温水浴箱：南京南大万和科技有限公司；离心机：金坛市盛蓝仪器制造有限公司；微量进样器：上海高鸽工贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 巯基丙酸包被的CdTe量子点制备

[12]并改进，准确称取0.127 6 g碲粉和0.080 0 g NaBH4,加入三颈烧瓶中，注入3 mL超纯水，排尽瓶内空气并通入氮气，在冰水浴和强磁力搅拌下反应4 h，静置10 min，制得无色NaHTe水溶液。然后在三颈烧瓶中加入100 mL 1.25×10-3mol/L CdCl2溶液，注入 26 μL巯基丙酸，用1 mol/L NaOH溶液调节pH值至11，排尽瓶内空气后通入氮气，迅速注入75 μL新制备的NaHTe，在96℃水浴中回流3 h即得到颜色透明的CdTe量子点。

1.3.2 合成条件对CdTe量子点的影响

1.3.2.1 pH值的影响

试验发现，当pH值小于10时，合成的CdTe量子点荧光强度较低；当pH值增大时，CdTe量子点荧光强度会增大，pH值增大到11时荧光强度达到最大，继续增大pH值，合成的CdTe量子点溶液不稳定，荧光强度反而会减小。因此，调节反应液pH值为11合成CdTe量子点。

1.3.2.2 回流温度的影响

控制反应物的最佳物质的量之比和最佳pH值，分别在70℃、80℃、96℃的回流温度下合成CdTe量子点溶液。试验发现，当回流温度在96℃时，制得的CdTe量子点荧光强度合适。因此选择回流温度为96℃。

1.3.2.3 回流时间的影响

在合成CdTe量子点过程中，控制回流时间分别为1 h、2 h、3 h、4 h可以得到不同荧光强度的CdTe量子点。其中反应3 h时，CdTe量子点荧光强度达到最大且较稳定。因此，控制回流时间为3 h。

1.3.3 测定方法

在系列5 mL比色管中依次加入1.5 mL CdTe量子点，不同梯度浓度的苏丹I标准溶液，用pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液定容，静置30 min，于λem=600 nm处测定体系的荧光强度。

2 结果与讨论

2.1 CdTe量子点光学性质

按上述方法合成了光学性质稳定的CdTe量子点，对量子点溶液分别进行荧光和紫外吸收检测，其紫外吸收及荧光光谱如图1所示。由图1可见，CdTe量子点紫外吸收光谱中第一激子吸收峰较明显，其最大吸收峰位于385 nm，在400 nm激发波长下，荧光最大发射波长为600 nm（激发和发射狭缝宽度均为10 nm）。

图1 CdTe量子点的紫外吸收光谱（A）和荧光光谱图（B）Fig.1 UV absorption spectra(A)and fluorescence spectra(B)of CdTe QDs

2.2 CdTe量子点和苏丹I的作用

CdTe量子点和CdTe量子点+苏丹I的荧光发射光谱如图2所示。根据图中曲线a和b可知，在pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中，一定浓度的苏丹I可增强CdTe量子点的荧光强度。试验进一步发现，当苏丹 I浓度在4.0×10-7～8.0×10-6mol/L范围内时，随着其浓度逐渐增大，该量子点荧光强度逐渐增强，同时最大发射峰位几乎不变；当苏丹 I浓度在8.0×10-6～6.0×10-5mol/L范围内时，随着其浓度逐渐增大，量子点的荧光强度明显增强，但最大发射峰位发生一定的蓝移。量子点荧光增强的机理可能是：苏丹I分子中的偶氮基团与CdTe量子点表面Cd生成N-Cd配位键并修饰到其表面上。当向CdTe量子点溶液中加入苏丹I后，苏丹I分子将占据CdTe量子点表面因MPA脱离而形成的空位部位，不仅能使团聚的量子点重新分散，还减少了CdTe量子点表面的悬键，使得体系中的荧光强度显著增强。

图2 CdTe量子点和CdTe量子点+苏丹I的荧光发射光谱图Fig.2 Fluorescence emission spectra of CdTe QDs and CdTe QDs+Sudan I

2.3 缓冲溶液及pH值的选择

按照测定方法，分别用pH 7.0的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液、pH 7.0的Tris-HCl缓冲溶液、pH 10.0的硼砂缓冲溶液定容，结果表明，体系的ΔF（ΔF=F-F0，F为加苏丹I后体系的荧光强度，F0不加苏丹I时体系的荧光强度，下同）逐渐减小。

进 一 步 配 制 pH=6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液，按照测定方法1.3.3分别定容，结果见图3。结果表明，用pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液定容时，体系的荧光强度最大且保持稳定。因此，试验选择 pH 7.0的 Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液定容。

图3 pH值对体系荧光强度的影响Fig.3 Effect of pH on the fluorescence intensity of system

2.4 温度的选择

按照试验方法，分别在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃下测定体系的荧光强度，结果见图4。由图4可知，随着温度的升高，体系的荧光强度逐渐减小，但体系在15℃和25℃时荧光强度变化较小，为了方便操作，选择在常温（25℃）下测定体系的荧光强度。

图4 温度对体系荧光强度的影响Fig.4 Effect of temperature on the fluorescence intensity of system

2.5 反应时间的选择

在常温下研究了反应时间对体系ΔF的影响。结果表明，体系在反应30 min后ΔF趋于稳定，延长反应时间至60 min时ΔF仍然保持稳定。因此，试验选择反应时间为30 min。

2.6 CdTe量子点用量的选择

分别考察了CdTe量子点用量为0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 mL对荧光强度的影响。试验表明，当CdTe量子点用量小于1.5 mL时，苏丹I对其荧光增强作用明显，分析灵敏度高，但线性范围窄；当CdTe量子点用量大于2.0 mL时，苏丹I对其荧光增强作用不明显，分析灵敏度降低。当CdTe量子点用量达到1.5 mL时，ΔF趋于平缓，效果最好。因此，试验选择量子点用量为1.5 mL(浓度为2.3×10-4mol/L)。

2.7 干扰物质的影响

在最佳试验条件下，在含4 μmol/L苏丹I溶液的反应体系中对共存物质进行干扰试验。结果发现，在误差±5%的范围内，25倍Fe3+，5%淀粉，20倍Na+、Ca2+、Zn2+，19倍Ba2+，15倍Mg2+、Mn2+，9倍Pb2+，5倍葡萄糖，4倍 K+，0.07倍 Hg2+，0.05倍Ni2+，0.005倍Cu2+不影响体系的测定。

2.8 标准曲线、检出限及精密度

按照试验方法加入不同浓度梯度苏丹I标准溶液后测定体系的荧光强度，并绘制标准曲线。苏丹I在4.0×10-7～6.0×10-5mol/L范围内与体系的F/F0呈良好线性关系，其线性回归方程为F/F0=0.119 1c+ 1.197（c为μmol/L），相关系数R=0.999 4，检出限为1.7×10-7mol/L。对12份8 μmol/L苏丹I标准溶液平行测定，其相对标准偏差为2.5%。

2.9 样品测定

称取市售麻辣调味粉0.1 g置于10 mL离心试管中，用丙酮稀释至7 mL，充分搅拌后，在3 600 r/min转速下离心2 min，静置10 min后，可将苏丹I提取完全。

为考察方法的可行性，采用加标回收法测定麻辣调味粉中苏丹Ⅰ的含量。将提取液稀释300倍，取1 mL提取液，再加不同量苏丹I标准溶液，分别平行测定6组，根据标准曲线计算样品中苏丹I的含量和回收率，结果如表1所示。

表1 样品分析结果Table 1 Analysis results of samples n=6

3 结论

以巯基丙酸为稳定剂，在碱性介质中合成了CdTe量子点，基于苏丹I对CdTe量子点的荧光增强作用，建立了测定苏丹I的新方法。采用该方法对麻辣调味粉样品进行了测定，回收率在91.5%～106.3%。该方法结果准确可靠、灵敏度高，对食品中苏丹I的检测有较好的参考价值。

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DETERMINATION OF SUDAN I BASED ON FLUORESCENCE ENHANCEMENT OF CdTe QUANTUM DOTS

HU Wenxin，XUE Xiaoting，RAO Zhengzhu，LI Manxiu
(Chemistry College，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China)

Based on the fluorescence enhancement effect of Sudan I on CdTe quantum dots，a novel method for quantitative determination of trace Sudan I was established by using CdTe quantum dots as fluorescent probes. We synthesized CdTe quantum dots with high water solubility，uniform dispersion and narrow half-peak width in an alkaline medium with mercaptopropionic acid as a stabilizer，and also tested the relationship between fluorescence enhancement of CdTe quantum dots and the concentration of Sudan I in a Na2HPO4-NaH2PO4buffer solution (pH 7.0).Results showed that the fluorescence enhancement of CdTe quantum dots had good linear relationship with the concentration of Sudan I within 4.0×10-7to 6.0×10-5mol/L，with linear regression equation of F/F0=1.197+0.119 1c(mol/L)，correlation coefficient R of 0.999 4，detection limit of 1.7×10-7mol/L，and relative standard deviation of 2.5%.The method was used for determining Sudan I in test samples，with recovery rate of 91.5%to 106.3%.

CdTe quantum dots；fluorescence enhancement；Sudan I

TS201.2

B

1673-2383(2017)01-0072-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1116.028.html

网络出版时间：2017-2-22 11:16:57

2016-06-29

山西省重点学科基金项目（No.20141010）；忻州师范学院大学生科技创新项目（2015）；忻州师范学院化学化工实践创新基地（2015）作者简介：胡文欣（1993—），女，山西太原人，本科生，研究方向为分析化学。

*通信作者