固绿FCF共振瑞利散射法测定食品中的Al(Ⅲ)

曾晓莎, 吴婧雯, 白 春, 高强强, 庞向东, 江 虹

(长江师范学院化学化工学院，重庆 408100)

铝是一种低毒、人体非必需的微量元素。但长期摄入过量，会加快人体的衰老过程，引起神经系统、免疫系统、生殖系统、消化系统及骨骼系统等的病变，导致多种疾病。在食品生产中，铝化合物通常作为疏松剂添加到食品中，且较多的食品包装材料也由铝箔与其它材料复合制成。鉴于这些原因，我国对食品中的Al(Ⅲ)作了限量规定，其含量必须≤100.0 mg/kg。目前，测Al(Ⅲ)的方法主要是分光光度法[1 - 3]，也有荧光法[4 - 5]、原子吸收光谱法[6 - 7]、原子发射光谱法[8 - 9]及电化学法[10]等的报道。我国的国标法是铬天青S分光光度法，这种方法虽然操作简便，但灵敏度、选择性和稳定性不能令人满意。本文在酸性条件下，利用溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)增敏固绿FCF，采用共振瑞利散射(RRS)技术检测食品中Al(Ⅲ)。该方法有较高灵敏度和选择性，操作简便，试剂易得，可用于系列面制食品中Al(Ⅲ)的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

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)。

Al(Ⅲ)标准溶液：准确称取0.2372 g KAl(SO4)2·12H2O(南京化学试剂股份有限公司)，加水溶解后，转移到500 mL 容量瓶中用水定容，摇匀，即得26.98 mg/L 贮备液，操作液为 2.698 mg/L；溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB,宜兴市凯利达化学有限公司)溶液：称取适量CTMAB，用少量无水乙醇溶解后加水配成400 mg/L。固绿FCF(FGF,上海如吉生物科技发展有限公司)溶液：1.0×10-4mol/L。Tris-HCl缓冲溶液：0.10 mol/L的HCl和0.20 mol/L Tris溶液混合，用酸度计测定，配成pH=3.0～8.5的系列缓冲溶液。所用试剂均为分析纯，实验用水为超纯水。

1.2 实验方法

于10 mL具塞比色管中，加入pH=4.08 Tris-HCl缓冲溶液2.0 mL，1.0×10-4mol/L FGF 溶液2.0 mL，400 mg/L CTMAB溶液0.2 mL，再加入适量的2.698 mg/L Al(Ⅲ)标准溶液或样液，用水稀至10 mL 刻度，摇匀，20 min 后，在荧光光度计上(测定狭缝10 nm，λex=λem=220 nm)扫描溶液的共振瑞利散射(RRS)光谱，记录最大共振散射波长处体系的RRS强度(IRRS)和试剂空白的RRS强度(I0)，计算出△IRRS(△IRRS=IRRS-I0)。

2 结果与讨论

图1 FGF-CTMAB-Al(Ⅲ)的RRS光谱Fig.1 RRS spectra of FGF-CTMAB-Al(Ⅲ) 1:Al(Ⅲ)(0.270 mg/L);2:FGF(2.0×10-5 mol/L);3:FGF(2.0×10-5 mol/L);4:Al(Ⅲ)(0.270 mg/L)-FGF(2.0×10-5 mol/L);5～10-Al(Ⅲ)(0.00,0.054,0.162,0.270,0.378,0.486 mg/L)-FGF(2.0×10-5 mol/L)-CTMAB(8.0 mg/L),pH=4.08.

2.1 FGF-CTMAB-Al(Ⅲ)的RRS 光谱

按实验方法扫描各溶液的RRS光谱，如图1所示。由图可知，Al(Ⅲ)和FGF溶液自身的RRS较微弱(曲线1、2)，当在FGF 的酸性溶液中加入Al(Ⅲ)后，虽然FGF可与Al(Ⅲ) 以静电引力作用生成二元络合物，但它们的△IRRS值仍较小，灵敏度较低(曲线3、4)。若在FGF 的酸性溶液中加入CTMAB，则可使RRS 显著增强(曲线5)，在273 nm和330 nm 处分别出现两个散射强度不等的散射峰；当在曲线5溶液的基础上加入不同质量浓度的Al(Ⅲ)后，在273 nm和330 nm 处，体系的RRS 强度与Al(Ⅲ)溶液的质量浓度在一定范围内呈线性关系(曲线6～10)。可见，273 nm和330 nm 处，均可用于Al(Ⅲ)的定量分析。

可能的反应机理：FGF 是三苯甲烷类的酸性染料，其分子上的2个Na+可离解，使自身带2个单位的负电荷，CTMAB是一种阳离子表面活性剂，在酸性水溶液中可离解出Br-，使自身带1个单位的正电荷，带正电荷的CTMAB 与带负电荷的FGF 结合生成带负电荷的缔合颗粒或络阴离子，进而与Al(Ⅲ)作用生成疏水性的三元络合物，其体积和摩尔质量均显著增大，故RRS显著增强。

2.2 反应条件的优化

2.2.1溶液酸度试验了不同pH 值的Tris-HCl缓冲溶液对体系 △IRRS的影响。结果表明：pH为3.8～4.5，体系△IRRS较大，实验用pH=4.08 的Tris-HCl缓冲溶液，适宜用量为2.0 mL。

2.2.2FGF溶液的浓度试验了不同浓度的FGF 溶液对体系△IRRS的影响。结果表明：FGF 溶液为2.0×10-5mol/L 时，体系 △IRRS相对较大。故实验用1.0×10-4mol/L FGF 溶液2.0 mL。

2.2.3表面活性剂试验了多种阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及非离子表面活性剂等对体系 △IRRS的影响。结果表明：只有阳离子表面活性剂CTMAB对体系有较好的增敏性。故实验用400 mg/L CTMAB溶液，适宜用量0.20 mL。

2.2.4试剂加入顺序试验了1.2 节中各物质溶液在不同加入顺序时对体系△IRRS的影响。结果表明：按1.2 节中各物质的加入顺序为最佳，其体系的△IRRS相对较大。实验按此顺序进行。

2.2.5反应时间及稳定性试验了不同反应时间对体系△IRRS的影响。结果表明：Al(Ⅲ)与CTMAB 及FGF 在20 min内即可反应完全，△IRRS至少可稳定1 h。故实验选在20 min 后测定。

2.3 共存物质的影响

2.4 标准曲线

在最佳条件下，配制Al(Ⅲ)的标准系列溶液并按实验方法扫描RRS 光谱，作 △IRRS-c标准曲线。该方法的一元线性回归方程为:△IRRS=-9.639+1908c(c:mg/L)，相关系数r=0.9997，线性范围为 0.02～0.49 mg/L，方法的检出限为0.0096 mg/L。

2.5 样品分析

2.5.1样液的制备用固定质量法分别准确称取已捣碎、混匀并按四分法缩分的饼干样品(1#～4#)、面条(5#、6#)，方便面(7#、8#)各5.0000 g置于各瓷坩埚中，在可调电炉上低温加热，待样品炭化后，将温度调至500～550 ℃ 灼烧灰化(去除有机物和碳水化合物)，直至残灰成白色或浅灰色，冷却后，加2.0 mL HCl(1+1)和5 mL 水(溶解剩余的金属氧化物以提取Al(Ⅲ))，低温加热使灰分溶解，冷却后转入50 mL 容量瓶中，各加入2.0 mL 100 g/L 盐酸羟胺溶液掩蔽Fe3+，然后用水稀至刻度，摇匀，即得待测液。

2.5.2样品的测定取各待测样液2.0 mL，分别按1.2 节的方法加入其它试剂溶液并扫描RRS 光谱，求出各样液及原始样品中Al(Ⅲ)的含量，并与国家标准方法[1]对照，同时作加标回收试验，见表1。

表1 样品分析结果及回收试验(n=6)

*:visible spectrophotometry.