基于氧化还原反应的甲醛次硫酸氢钠（雕白块）的荧光检测

叶秋香，任尚峰，刘晋彪

（江西理工大学材料冶金化学学部，江西 赣州 341000）

甲醛次硫酸氢钠（雕白块）是一种工业试剂，常用于还原染色[1]或作为乳液聚合的还原剂[2]。 通常情况下，雕白块呈白色块状或结晶粉末状，易溶于水。 在酸性或加热条件下，雕白块可分解生成甲醛和亚硫酸氢钠，并且生成的亚硫酸氢钠可继续产生二氧化硫，具有增白作用，这就是食物加工中滥用雕白块的原因[3-7]。雕白块分解的产物之一甲醛是致癌物，并且食用二氧化硫超标的食品对人体也会有一定的危害[8]。 目前，通过检测其分解产物，即甲醛或二氧化硫来确定是否存在雕白块[9]，这些方法包括气相色谱法（GC）、液相色谱法（LC）、离子色谱法（IC）和比色法[10-12]。 上述方法均通过雕白块的分解产物进行间接检测，灵敏度和可靠性有待进一步提高，且预处理操作复杂，所需仪器昂贵。

因此，发展一种简洁、快速、准确、灵敏的直接检测雕白块的方法显得尤为重要。相比于传统的雕白块检测方法，荧光分析法具有高灵敏性、高选择性、操作简便、成本低等优点[13-15]，基于此，本文提出了一种基于氧化还原反应的雕白块荧光检测的方法。在该检测方法中，利用雕白块可高效还原1,4-萘醌[16-20]，生成强蓝色荧光的1,4-萘二酚，从而实现雕白块的荧光检测，如图1 所示。

图1 1,4-萘醌用于雕白块检测的反应示意

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-4600 荧光分光光度计，Bruker-400M 型超导核磁共振仪(CD3OD 为溶剂，TMS 为内标)。 所用试剂均为分析纯或化学纯。

1.2 实验方法

1.2.1 1,4-萘二醌与雕白块的反应

在含有 4 mL 乙腈/水溶液（V:V=7:3）的圆底烧瓶中，加入 1,4-萘醌 （0.5 mmol） 和雕白块（0.6 mmol），常温下反应 2~3 h 后，萃取分离，旋干溶剂。 粗产物经柱层析分离得到灰色粉末状固体，产率为85%，产物经核磁共振和气相质谱检测，证实为目标产物 1,4-萘二酚[17]。1H NMR （400 MHz,CD3OD） δ:8.24-8.17 （m,2H）,7.41 （dd,J=6.4,3.3 Hz,2H）,6.75 （s,2H）, 4.96 （s, 2H）;13C NMR （101 MHz,CD3OD） δ: 145.7, 125.8, 124.9, 121.7, 107.8; GCMS （ESI） m/z: found 160.0。

1.2.2 荧光光谱测量方法

在乙腈/水 （V:V= 7:3） 溶液中，加入 1,4-萘醌（20 μmol/L）溶液，再分别加入雕白块（180 μmol/L），混合均匀，2 h 后测定探针的荧光光谱。 测试时激发波长为337 nm，测试电压为250 V，狭缝宽度为10 nm/20 nm。

1.2.3 食品中雕白块的检测

选取市场上常见的5 种食品，分别为腐竹、面粉、糯米粉、玉米淀粉、粉丝。参照文献[21]所报道的方法进行预处理。 准确称取0.5 g 样品，在乙腈/水（V:V= 7:3） 溶剂中加入雕白块。 充分震荡，静置取上层雕白块溶液 （60 μmol/L），再加入 20 μmol/L的1,4-萘醌溶液于乙腈/水 （V:V= 7:3）溶液中，配成1 mL 反应液。 2 h 后测定反应体系的荧光光谱。测试时激发波长为337 nm，测试电压为250 V，狭缝宽度为10 nm/20 nm。

2 结果与讨论

2.1 不同溶剂对雕白块荧光检测的影响

由于检测机理是基于有机反应，反应原料探针分子（1,4-萘醌）易溶于有机溶剂，而雕白块易溶于水，因此本文对能与水互溶的几种有机溶剂进行了筛选。 考察的有机溶剂有乙腈、二甲基亚砜（DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇，以及丙酮。 如图2 所示，在有机溶剂中，对比有无雕白块的荧光光谱，可发现420 nm 处荧光强度均有明显增强，其中在乙腈溶剂条件下，荧光增强倍数最大。并且，仅当雕白块和1,2-萘醌同时存在时，才可获得明显的荧光增强现象。 因此，选择最佳的检测溶剂为乙腈。

2.2 检测体系含水量对雕白块检测的影响

为了确保雕白块的溶解，以及检测体系的效能和绿色化，本研究测试了不同含水量的乙腈反应液对荧光强度的影响。 如图3 所示，不同含水量的乙腈反应体系对测试具有显著影响。并且当乙腈中含水量为30%时，荧光增强倍数达到最大。 因此，本研究选择测试溶剂为30%含水量的乙腈溶液。

2.3 时间对探针分子1,4-萘二醌与雕白块反应体系的影响

反应时间的长短对有机反应结果影响较大。 本研究对反应时间进行了详细研究，图4 为加入30 eq雕白块的荧光强度-时间曲线。 由图4 可见，反应体系荧光强度随时间的延长而不断增强，直到反应2 h 后荧光强度基本不变。 因此，后续荧光测试均选择反应2 h 后进行。

图2 溶剂对荧光响应强度的影响

图3 体系含水量对荧光响应相对强度的影响

图4 反应时间与荧光响应强度的关系

2.4 雕白块的浓度滴定实验

为了实现雕白块的定量检测，本研究对一系列不同浓度雕白块反应液进行了荧光强度测试，结果如图5 所示。 反应体系的荧光强度随着雕白块浓度的增大而增强，在雕白块浓度增大到探针分子的 90 倍（180 μmol/L）后，反应液荧光强度基本保持稳定。 在雕白块浓度为 50～150 μmol/L 范围内具有良好的线性关系，线性相关指数为R2=0.9966。 在信噪比（S/N）为 3 的条件下，检出限为26 nmol/L。

2.5 探针分子1,4-萘二醌对雕白块的选择性检测研究

图5 体系荧光强度与雕白块浓度的关系

图6 其他离子和添加剂的荧光响应

2.6 模拟实际样品中雕白块的检测

在经济利益的驱使下，一些不法厂家在食品生产中违法加雕白块。 鉴于此，本文选择了5 种市场可能被添加雕白块的食品，腐竹、面粉、糯米粉、玉米粉和粉丝，进行模拟检测试验。 选购的食品样品为市场监管部门抽检合格产品，不含雕白块。 表1为实际样品中雕白块的检测结果。 从表1 可看出，相对标准偏差均在4%以内。 雕白块的回收率都在90%以上。由此可说明该探针能准确地识别出样品中的雕白块。

表1 食品样品中雕白块的测定研究

3 结 论

研究开发了一种基于有机反应的检测雕白块的荧光增强型荧光探针。 在室温条件下，1,4-萘醌和雕白块在含水量30%的乙腈溶液中发生氧化还原反应，生成蓝色荧光物质1,4-萘二酚，荧光信号增强40 倍以上。 1,4-萘醌作为荧光探针可实现雕白块的定量检测，浓度范围在50~150 μmol/L 时，线性相关系数R2=0.9966，并且选择性优良。 此外，该方法可应用于实际样品（包括腐竹、面粉、糯米粉、玉米淀粉和粉丝）中雕白块的检测。