PDDA-Ag吸光光度法测定果粒橙中日落黄含量

王 玲,侯巧芝,李 兰,黄泽林

(1.郑州师范学院化学化工学院 河南郑州 450044;2.黄河科技学院医学院,河南郑州450063)



PDDA-Ag吸光光度法测定果粒橙中日落黄含量

王 玲1,侯巧芝2,李 兰1,黄泽林1

(1.郑州师范学院化学化工学院 河南郑州 450044;2.黄河科技学院医学院,河南郑州450063)

目的:建立测定果粒橙中日落黄含量的方法。方法:以聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为稳定剂,NaBH4为还原剂还原AgNO3溶液得到纳米银(Ag),利用紫外-可见分光光度法研究日落黄对PDDA-Ag吸光度的影响。结果:日落黄对PDDA-Ag紫外吸收强度具有强猝灭作用,据此建立了紫外-可见分光光度法测定日落黄含量的新体系。在最优条件下,PDDA-Ag吸收强度降低值ΔA与日落黄浓度在0.01×10-6～9×10-6mol/L范围内有良好线性关系。该方法用于果粒橙中日落黄的检测,回收率为94%～108%。结论:该方法可为实际样品中日落黄含量测定提供实验数据和方法参考。

紫外-可见分光光度法,聚二烯丙基二甲基氯化铵,纳米Ag,日落黄

日落黄(1-(4′-磺基-1′-苯偶氮)-2-萘酚-6-磺酸二钠盐)是一种人工合成的水溶性偶氮类染料,着色力强,性质稳定,价格低廉,被批准为可以食用的食品添加剂。目前,广泛应用在药物、汽水、酒、甜点、罐头等食品中。但是研究表明,长期大量食用日落黄含量超标的食物,会导致腹泻、过敏,严重情况下,会蓄积在人体内,对肝脏、肾脏产生伤害[1]。因此,中国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2011)对不同类食品中日落黄用量进行了严格的界定。目前,日落黄含量测定的常用方法主要有高效液相色谱法[2-4]、示波极谱法[5]、荧光光谱分析法[6]等。与以上方法相比,紫外-可见分光光度法具有仪器便宜,操作简便,稳定性较好的优点。目前,利用紫外-可见分光光度法直接测定饮料中日落黄的研究已有报道[7-10],但灵敏度及抗干扰能力均较低,迫切需要建立新的检测体系。

纳米银(Ag)具有独特的物理化学性能,广泛应用于抗菌、催化和化学分析等领域。目前,化学还原法是制备纳米Ag最常用的方法之一,该法是在液相体系中,选择合适的还原剂(抗坏血酸[11-12]、葡萄糖[13-14]、NaBH4[15-16]、水合肼[17])将Ag+还原为Ag,但是得到的纳米Ag易团聚,限制了纳米Ag的广泛应用。因此常常采用加入保护剂来降低Ag的团聚,保护剂主要有柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮等。

本文以聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)作为分散稳定剂,NaBH4还原AgNO3制备纳米Ag溶液。紫外-可见吸收光谱表明,纳米Ag在399 nm处具有较强吸收,日落黄对该体系的吸光度具有明显猝灭作用。基于此,建立测定果粒橙中日落黄含量的新方法。与以往报导的方法相比,样品前处理过程无需经过聚酰胺吸附[2-3]及微孔滤膜过滤[3],方法简单;与已报道的有关分光光度法检测日落黄方法相比[7-10],该法具有更低的检出限,更宽的线性范围。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

TU-1901型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;pHS-3C型酸度计 上海仪电科学仪器股份有限公司;BS224S电子分析天平 北京赛多利斯天平有限公司;81-2型恒温磁力搅拌器 上海司乐仪器有限工资;H1850离心机 湖南湘仪离心机仪器有限公司;BCD-218EMG3C新飞冰箱 河南新飞电器集团有限公司;果粒橙 购于郑州市某百货超市。

磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸、硼氢化钠、硝酸银、日落黄、氢氧化钠 均购于国药集团化学试剂有限公司;0.1 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液酸碱度用NaOH或者H3PO4调节,0.5% PDDA溶液 购于Aldrich试剂公司;硼氢化钠 购于阿拉丁试剂公司，配制成0.1 mol/L溶液(内含0.01 mol/L的NaOH);日落黄 购于Aldrich试剂公司,标准贮备液(1×10-3mol/L);试剂 均为分析纯;实验用水 为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 PDDA-Ag的合成 PDDA-Ag合成方法在已报道方法的基础上进行了改进[18]。在磁力搅拌下,把0.5% PDDA溶液20 μL加入到11.98 mL水中,逐滴加入2.00 mL 0.01 mol/L AgNO3溶液。搅拌均匀后,逐滴加入1.00 mL 0.1 mol/L NaBH4,即得到均匀的PDDA-Ag溶液,浓度约为1.3×10-3mol/L。

1.2.2 PDDA-Ag的光谱扫描 在多支比色管中分别加入一定量1.3×10-3mol/L PDDA-Ag溶液,超纯水稀释至终浓度分别为0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5mol/L,在300～600 nm范围内进行光谱扫描。

1.2.3 日落黄对PDDA-Ag紫外-可见吸收光谱的影响 在比色管中加入一定量PDDA-Ag溶液,0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液,然后加入一定量的日落黄标准溶液,以超纯水定容到4 mL,PDDA-Ag终浓度为9.3×10-5mol/L。

1.2.4 酸度对猝灭强度(ΔA)的影响 在一支比色管中依次加入一定量PDDA-Ag溶液(终浓度为9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=3的NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液,最后用H2O定容到4 mL,测定PDDA-Ag体系在399 nm处吸光度A0。另外一支比色管中,加入试剂方法与上述相同,额外加入0.03 mL 1×10-5mol/L的日落黄，最后用H2O定容到4 mL,测得此时399 nm处吸光度为A1,ΔA=A0-A1。不同pH(3、4、5、6、7、8)条件下,ΔA的求算方法与此方法相同,以ΔA对pH作图。

1.2.5 标准曲线方程建立方法 在多支比色管中加入PDDA-Ag溶液(终浓度为9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液,然后加入不同量的日落黄标准溶液,以超纯水定容到4 mL。日落黄终浓度分别为:0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、0.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6mol/L。测定日落黄对PDDA-Ag体系在399 nm处吸光度的影响,以ΔA对日落黄浓度作图,建立标准曲线。

1.2.6 样品前处理及实际样品测定 取适量果粒橙于离心管中,放入离心机,转速调至10000 r/min,离心30 min,至果肉和上清液分开,取上清液,4 ℃冷藏备用。测定方法:在比色管中加入PDDA-Ag溶液(终浓度为9.3×10-5mol/L),0.08 mL pH=4.0 NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液,1.0 mL的果粒橙上清液,以超纯水定容到4 mL,测定体系在399 nm处吸光度,根据标准曲线回归方程计算果粒橙中日落黄含量。为验证方法的可行性,进一步通过标准加入法测定加标日落黄的回收率。

2 结果与讨论

2.1 PDDA-Ag的表征

不同浓度的PDDA-Ag溶液进行紫外-可见吸收光谱扫描。由图1可以看出,PDDA-Ag溶液最大吸收波长为399 nm,与文献报道结果一致[14];吸收峰峰宽度较窄,且对称性较好,说明制备的PDDA-Ag分散较好。

图1 不同浓度PDDA-Ag的紫外-可见吸收光谱Fig.1 UV-vis spectra of different concentration of PDDA-Ag注:a→g:0.67×10-5、1.7×10-5、3.3×10-5、5.0×10-5、6.0×10-5、7.0×10-5、9.3×10-5 mol/L。

2.2 日落黄对PDDA-Ag紫外-可见吸收光谱的影响

日落黄对PDDA-Ag紫外-可见吸收光谱影响表明(图2),日落黄的加入没有改变纳米Ag溶液吸收光谱形状,但其在399 nm处最大吸收强度明显降低,推断是日落黄的加入改变了PDDA-Ag表面状态,与PDDA-Ag发生了相互作用,导致其吸收强度降低。

图2 日落黄对PDDA-Ag吸收光谱的影响Fig.2 The effect of sunset yellow on UV-vis absorption spectroscopy of PDDA-Ag注:a:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag;b:9.3×10-5 mol/L PDDA-Ag+0.09×10-5mol/L日落黄。

2.3 酸度对猝灭强度的影响

图3实验结果表明,加入日落黄前后,在pH=4时,体系吸光度降低相对明显,检测灵敏度最高,因此以pH=4缓冲介质进行后续实验。

图3 pH对ΔA的影响Fig.3 The effect of pH on ΔA

2.4 标准曲线

由图4可以看出,随着日落黄浓度增加,PDDA-Ag在399 nm处的吸光度有规律地降低,在0.01×10-6～0.1×10-6、0.1×10-6～1×10-6及1×10-6～9×10-6mol/L浓度范围内,ΔA与日落黄浓度有良好线性关系,回归方程分别为ΔA=2.2984c+0.0321(R2=0.995)、ΔA=0.1842c+0.2484(R2=0.991)及ΔA=0.0256c+0.4311(R2=0.950),检出限为8×10-9mol/L(S/N=3,S是多次空白实验的标准偏差,N为标准曲线方程斜率),拟合曲线如图5所示。对拟合曲线进行观察发现,在低浓度范围内,日落黄对PDDA-Ag体系在399 nm处吸光度猝灭率较高,在高浓度范围内影响减弱,推测是由于在低浓度阶段PDDA-Ag提供更多的接触位点数,高浓度阶段PDDA-Ag表面接触位点逐渐趋向饱和,因此在不同浓度阶段呈现出不同的标准曲线方程。标准曲线需要分段进行拟合的现象在其他工作中也有类似报道[19-21]。将PDDA-Ag分光光度法测定日落黄的结果与已经报道的分光光度法检测日落黄进行对比[7,10],可以看出,本研究具有较宽的线性范围,较低的检测限。对浓度为5×10-7mol/L的日落黄进行5次平行测定,RSD为4.5%,具有较好的重现性,可以满足分析检测的要求。

图4 不同浓度的日落黄对PDDA-Ag吸收光谱的影响Fig.4 UV-vis spectra of PDDA-Ag in presence of different concentration of sunset yellow注:a→p:0,0.01×10-6、0.03×10-6、0.05×10-6、.07×10-6、0.09×10-6、0.1×10-6、0.3×10-6、0.5×10-6、0.7×10-6、0.9×10-6、1×10-6、3×10-6、5×10-6、7×10-6、9×10-6 mol/L。

图5 ΔA与日落黄浓度校准曲线图Fig.5 The calibration curve was ΔA vs sunset yellow concentration

2.5 干扰测定

在最优实验条件系下,考察了饮料中一些可能共存物对测定的影响。日落黄浓度固定为1×10-6mol/L,允许测定的相对误差为<±10%。实验结果表明,500倍的蔗糖、葡萄糖、白砂糖及葡萄糖均不干扰测定;50倍的靛蓝、胭脂红、乙二胺四乙酸、基羟基茴香醚等无明显干扰。因此,本研究中建立的方法具有较好的选择性,可以用于实际样品分析检测。

2.6 实际样品测定

表1 饮料中日落黄含量测定(n=5)Table 1 The determination for sunset yellow in beverage(n=5)

根据所建立的方法,对果粒橙中日落黄含量进行了测定,测定结果表明,果粒橙中日落黄含量约为1.2×10-7mol/L。加标回收率在94%～108%之间,三次平行测定的相对标准偏差(RSD)低于4.0%。因此,本实验中建立的方法可以应用于实际样品中日落黄含量的测定。

3 结论

本研究合成了PDDA包裹的纳米Ag;日落黄对PDDA-Ag体系紫外-可见吸收具有猝灭作用,基于此建立了测定果粒橙中日落黄的新方法,该方法相对于已经报道的分光光度法检测日落黄方法具有更宽的线性范围,较低的检测限,为测定食品中日落黄的含量提供了方法参考。

[1]丁成翔,代汉慧,陈冬东. 六种着色剂毒性研究进展[J]. 检验检疫科学,2009,19(2):70-73.

[2]李广,李琪,金丽琼,等. 高效液相色谱法同时测定葡萄酒中 9 种人工合成色素[J]. 中国酿造,2013,32(11):132-135.

[3]李必全,高静,易志坚,等. 高效液相色谱法同时测定橙味饮料中的多种类添加剂[J]. 南方农业,2015,28(9):55-57.

[4]黎银波,孟庆玉,殷帅,等. 高效液相色谱法测定药用辅料日落黄的含量[J]. 中南药学,2012,10(4):251-253.

[5]刘玉莹,马永民. 示波极谱法测定饮料及糖果中合成色素日落黄[J]. 中国卫生检验杂志,1998,8(6):351-352.

[6]刘宇,谢志海,蔡清,等. 荧光光谱法测定饮料中的日落黄[J]. 分析科学学报,2012,28(4):535-538.

[7]陈海春. 双波长 K 系数分光光度法同时测定日落黄与柠檬黄[J]. 化学试剂,2003,25(2):98-99.

[8]刘冷,李建晴,郭芬,等. 紫外分光光度法同时测定柠檬黄和日落黄[J]. 光谱实验室,2007,24(3):423-427.

[9]黄红霞. 多波长线回归-导数分光光度法同时测定柠檬黄,日落黄,维生素 B2[J]. 福建轻纺,2000(8):7-10.

[10]林壮森,张美珍,江英志,等. 分光光度法快速检测饮料中日落黄的研究[J]. 广州化工,2011,39(7):109-110.

[11]Kim S,Park C M,Kim I,et al. Synthesis of Silver Platelets Using Chemical Reduction Method[J]. Nanoscience and Nanotechnology Letters,2016,8(1):48-51.

[12]Malassis L,Dreyfus R,Murphy R J,et al. One-step green synthesis of gold and silver nanoparticles with ascorbic acid and their versatile surface post-functionalization[J]. RSC Advances,2016,6(39):33092-33100.

[13]Lu Y-C,Chou K-S. A simple and effective route for the synthesis of nano-silver colloidal dispersions[J]. Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers,2008,39(6):673-678.

[14]Janardhanan R,Karuppaiah M,Hebalkar N,et al. Synthesis and surface chemistry of nano silver particles[J]. Polyhedron,2009,28(12):2522-2530.

[15]樊新,黄可龙,刘素琴,等. 化学还原法制备纳米银粒子及其表征[J]. 功能材料,2007,38(6):996-999.

[16]陈社云,于萍,王岑岭,等. 化学还原法制备纳米银粒子[J]. 江西化工,2013(4):100-104.

[17]Park S,Seo D,Lee J. Preparation of Pb-free silver paste containing nanoparticles[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2008,313:197-201.

[19]樊雪梅,王书民,崔效伟. 鲁米诺-过氧化氢-纳米银化学发光体系测定药物中的对乙酰氨基酚[J]. 应用化学,2014,31(1):109-113.

[20]Li J,Li X,Yang R,et al. A sensitive electrochemical chlorophenols sensor based on nanocomposite of ZnSe quantum dots and cetyltrimethylammonium bromide[J]. Analytica Chimica Acta,2013,804:76-83.

[21]Filik H,ÇetintaG,Avan A A,et al. Electrochemical sensing of acetaminophen on electrochemically reduced graphene oxide-nafion composite film modified electrode[J]. Int J Electrochem Sci,2013,8:5724-5737.

A UV-visible spectrophotometry sensor for sunset yellow detection in orange juice based on poly (diallyldimethylammonium chloride)modified nano silver

WANG Ling1,HOU Qiao-zhi2,LI Lan1,HUANG Ze-lin1

(1.Department of Chemistry,Zhengzhou Normal University,Zhengzhou 450044,China;2.Medical School,Huanghe Science and Technology College,Zhengzhou 450063,China)

Objective:To establish a method to determine sunset yellow content of orange juice. Methods:Poly(diallyldimethylammonium chloride)(PDDA)capped silver nanoparticles(Ag)was prepared via a simple chemical reduction using PDDA as a stabilizer and NaBH4as a reducing agent for AgNO3. The interaction between PDDA-Ag and sunset yellow was studied by UV-vis spectrophotometry. Results:Under the optimal conditions,a good linear relationship of ΔA with respect to concentration of sunset yellow cross the range of 0.01×10-6～9×10-6mol/L was achieved. The proposed method was successfully applied for the determination of sunset yellow in orange juice with recoveries 94%～108%. Conclusions:This method could provide experimental data and method for detection of sunset yellow in the sample.

UV-vis spectrophotometry;poly(diallyldimethylammonium chloride);silver nanoparticles;sunset yellow

2016-09-02

王玲(1979-),女,博士,副教授,主要从事光谱及生物电分析方面的研究,E-mail:zztcchemistry@163.com。

河南省高等学校重点科研项目(17A150054);郑州师范学院校级课题(2012068)。

TS275.5

A

1002-0306(2017)10-0054-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.002