熒光淬滅法測定三種蔬菜中鉛（Ⅱ）含量

熊海濤（陜西理工學院化學學院，陜西漢中723001）

熒光淬滅法測定三種蔬菜中鉛（Ⅱ）含量

熊海濤
（陜西理工學院化學學院，陜西漢中723001）

酸性條件下，少量鉛（Ⅱ）對氧氟沙星的熒光強度有猝滅作用，據(jù)此建立了一種測定鉛（Ⅱ）含量的熒光光譜分析法。在優(yōu)化的實驗條件下，其熒光猝滅強度與鉛（Ⅱ）濃度在3.0×10-7～1.0×10-5mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，其檢出限為8.4×10-8mol·L-1，相對標準偏差為3.2%（c=1.0×10-6mol·L-1，n=11）。利用該法對三種蔬菜樣品中鉛（Ⅱ）含量的測定，回收率在94.46%～101.5%之間。

氧氟沙星，熒光猝滅法，鉛（Ⅱ），蔬菜

鉛作為重金屬元素，是一種具有蓄積性、多親和性的毒物，極易被植物吸收，可以通過食物鏈對人體新陳代謝和器官造成危害，引起人體神經(jīng)系統(tǒng)疾病、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎和中毒性腦病等[1-2]。加上如今工業(yè)三廢、汽油燃燒所造成的環(huán)境污染，尤其是由此造成的蔬菜中鉛含量的上升更是時時威脅著人類的健康，這樣蔬菜中鉛元素含量也越來越被人們所重視。因此，建立起一種準確地檢測蔬菜中痕量鉛的方法就具有重要的現(xiàn)實意義[3]。

目前，測定鉛含量的方法主要有分光光度法[1，4-5]、原子吸收光譜法[6-7]、電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法[8-9]、原子熒光分析法[10-11]、電化學分析法[12-13]等。其中分光光度分析法干擾因素較多且靈敏度低，原子吸收法、電感耦合等離子原子發(fā)射法及原子熒光法則對儀器要求較高，且操作步驟繁瑣，而示波極譜法和方波溶出伏安法則會給環(huán)境帶來二次污染[12-13]。另外，也有文獻報道利用DNA修飾電極來測定鉛[14-15]，盡管檢出限達到pmol級且選擇性較高，但是復雜的電極修飾過程和昂貴的試劑使得這種方法的使用受到極大限制。近些年，熒光分光光度法發(fā)展比較迅速，各種新型熒光分析技術(shù)，如激光誘導熒光法、同步熒光法、導數(shù)熒光法、熒光探針法、光化學熒光法、時間分辨熒光法、三維熒光法、偏振熒光法、熒光免疫測定法、熒光成像技術(shù)、熒光光纖傳感器等不斷涌現(xiàn)[16]。但是常見的熒光分析法中主要是根據(jù)體系發(fā)生熒光淬滅或熒光增敏來實現(xiàn)對目標物的定量檢測，是一種檢測靈敏度高、選擇性好和操作簡便的分析方法，已廣泛應(yīng)用于痕量物質(zhì)的測定。

本文根據(jù)氧氟沙星（Ofloxacin）具有熒光特性[17]，而鉛可以與其生成絡(luò)合物使其熒光強度降低，基于此建立了熒光淬滅法測定鉛的新方法。應(yīng)用該法測定三種蔬菜中的鉛（Ⅱ）含量，具有操作簡單、分析速度快、靈敏度較高等特點。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芹菜、韭菜、小白菜樣品 均購自當?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場；鉛（Ⅱ）標準儲備液（0.01mol·L-1）、氧氟沙星標準貯備液（8.0×10-3mol·L-1）、醋酸（0.01mol·L-1）、鹽酸（0.01mol·L-1）、硫酸（0.01mol·L-1）、氫氧化鈉（0.01mol·L-1） 用時稀釋至所需濃度；所用試劑 均為優(yōu)級純，實驗所用水 均為高純水。

F-4600型熒光光度計 日本日立公司；AL204-IC型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司；MH-1000型恒溫電熱套 北京科偉永興儀器有限公司；DZKW-D型恒溫水浴鍋 山東化學儀器廠。

1.2 樣品制備

將新鮮的芹菜、韭菜、小白菜樣品用自來水、純水洗凈，自然晾干，然后取可食用部分，切碎，搗成勻漿。各稱取試樣5.0g置于錐形瓶中，加入25mL混合酸（硝酸∶高氯酸=4∶1），加蓋浸泡過夜，在電熱套上加熱消解，當有大量棕色氣體產(chǎn)生時，減小火力，并保持微沸狀態(tài)，直至棕色氣體消失，溶液變清并冒白煙為止，否則應(yīng)補加少量硝酸繼續(xù)消煮至溶液變清，冷卻，將樣品溶液轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中，用純水少量多次洗滌錐形瓶，洗液合并于容量瓶中。對于同種蔬菜樣品，再各平行處理兩份。

1.3 實驗方法

分別在兩只50mL比色管中加入相同量的氧氟沙星與醋酸，然后在一只容量瓶中加入一定量的鉛（Ⅱ）溶液，另一只不加入，用蒸餾水分別稀釋至刻度線，搖勻，室溫放置10min后，在確定的激發(fā)波長和發(fā)射波長下，測定未加鉛溶液的熒光值F0和加入一定量鉛溶液的熒光值F，計算其熒光猝滅值ΔF=F0-F，以ΔF對鉛（Ⅱ）離子濃度做圖，并以此對鉛（Ⅱ）離子來定量。

圖1 熒光激發(fā)圖譜Fig.1 Fluorescence Excitation Spectrum

2 結(jié)果與討論

圖2 熒光發(fā)射圖譜Fig.2 Fluorescence Emission Spectrum

2.1 鉛與氧氟沙星作用后的熒光光譜圖

在一定條件下，少量的Cu2+、Fe3+對氧氟沙星的熒光強度均具有猝滅作用，基于此分別建立了熒光猝滅法測定氧氟沙星與痕量Fe3+的新方法[18-19]。在20℃下，分別對加入鉛（1.0×10-6mol·L-1）、醋酸（4.0× 10-3mol·L-1HAc）前后氧氟沙星（1.0×10-4mol·L-1）的熒光光譜性質(zhì)進行了考察（結(jié)果見圖1與圖2）。由此可以看出，氧氟沙星的最大激發(fā)波長與最大發(fā)射波長分別為285nm、495nm，且加入酸和鉛后，最大激發(fā)和發(fā)射波長均不變，但是未加鉛和酸時，氧氟沙星熒光強度為3822，加入鉛后，熒光強度降為3506，再加一定量的酸，熒光強度降至3196，這說明少量醋酸的加入有助于鉛（Ⅱ）對氧氟沙星體系的熒光淬滅。所以，研究中采用氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸作為反應(yīng)體系。

2.2 反應(yīng)介質(zhì)及pH的選擇

分別考察了濃度均為0.004mol·L-1的鹽酸、硫酸及醋酸介質(zhì)中，少量鉛（Ⅱ）對一定濃度的氧氟沙星體系的熒光強度的影響。結(jié)果表明，同濃度的醋酸介質(zhì)中，鉛（Ⅱ）對氧氟沙星體系的熒光淬滅程度最大，這主要是由于在鹽酸、硫酸介質(zhì)中，鉛（Ⅱ）溶液生成沉淀，進而影響淬滅程度。且在不同pH條件下（利用醋酸與氫氧化鈉進行調(diào)節(jié)），分別對氧氟沙星及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）體系的熒光強度進行測定。從圖3中可以看出，在pH為5時，鉛（Ⅱ）對氧氟沙星體系的熒光淬滅強度（ΔF）達到最大。因此，本文選擇pH為5的醋酸作為最佳反應(yīng)介質(zhì)。

圖3 pH對熒光淬滅強度的影響Fig.3 Effect of pH value on fluorescence quenching intensity

2.3 氧氟沙星濃度的選擇

為了考查氧氟沙星濃度對選定體系熒光淬滅值ΔF的影響，在以上所選出的醋酸介質(zhì)中，分別在50mL比色管中加入氧氟沙星標準液0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00、10.00、15.00mL，同時各加入少量的鉛標準使用液，作用一段時間后測定其熒光強度（如圖4所示）。結(jié)果表明，隨著氧氟沙星用量的增加，反應(yīng)體系熒光淬滅強度逐漸增大，但是當增大到4.8× 10-4mol·L-1時ΔF達到最大值，繼續(xù)增加氧氟沙星濃度，ΔF基本保持不變，故選擇氧氟沙星的最佳濃度為4.8×10-4mol·L-1。

圖4 氧氟沙星濃度對熒光淬滅強度的影響Fig.4 Effect of ofloxacin concentration on fluorescence quenching intensity

2.4 時間的選擇

在上述選定條件下，考察了5～35min之間氧氟沙星-醋酸及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸反應(yīng)體系的熒光強度（每隔5min）。從圖5上發(fā)現(xiàn)，當反應(yīng)25min后，鉛對氧氟沙星-醋酸體系的熒光淬滅值達到最大，所以選擇反應(yīng)時間為25min。

圖5 時間對熒光淬滅強度的影響Fig.5 Effect of time on fluorescence quenching intensity

2.5 反應(yīng)溫度的選擇

分別將氧氟沙星-醋酸及氧氟沙星-鉛（Ⅱ）-醋酸兩個體系在不同溫度的熱水浴上加熱一段時間，測定其各自的熒光強度（如圖6所示）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醋酸介質(zhì)中，少量的鉛（Ⅱ）對氧氟沙星的熒光猝滅程度隨著反應(yīng)溫度的升高而下降，而在20℃下熒光淬滅程度最大。所以，選擇20℃作為最佳反應(yīng)溫度。

圖6 溫度對熒光淬滅強度的影響Fig.6 Effect of temperature on fluorescence quenching intensity

2.6 工作曲線、相關(guān)系數(shù)與檢出限

在選定的最佳實驗條件下，鉛的濃度在3.0×10-7～ 1.0×10-5mol·L-1（即0.06～2.4μg·mL-1）范圍內(nèi)與氧氟沙星的熒光淬滅強度（ΔF）呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為ΔF=1813.2C（×105）-10.01，相關(guān)系數(shù)r為0.9983；同時，對1.0×10-6mol·L-1的鉛溶液進行11次平行測定，其標準偏差為3.2%。根據(jù)IUPAC建議，計算得方法的檢出限為8.4×10-8mol·L-1。

2.7 干擾實驗

在優(yōu)化的實驗條件下，選定鉛（Ⅱ）的濃度為1.0×10-6mol·L-1進行干擾實驗的考察，當相對誤差≤±5%時，研究一些常見的金屬離子對熒光強度測定的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入500倍的K+、Na+、Mg2+；100倍的Ca2+、Cu2+、Ba2+和30倍的Al3+、Zn2+，10倍的Mn2+幾乎不干擾測定結(jié)果。

2.8 樣品測定與回收率實驗

各分別取25.0mL樣品溶液于50mL比色管中，按照1.3的實驗方法，分別在以上所實驗出的最佳條件下測定熒光強度，同時作試劑空白，并將測定結(jié)果與ICP-AES法測定值進行對照。另外，為了考察該方法的可靠性，我們對三種蔬菜樣品中做了加標回收實驗。從表1中可以看出，利用該法測定鉛含量與ICPAES法測定值基本一致，且三種蔬菜中鉛含量（Ⅱ）相差不大，其回收率在94.46%～101.5%之間，相對標準偏差均小于4%，這說明本文建立的方法具有較好的準確度和精密度。

表1 蔬菜樣品中鉛含量測定與回收率實驗（n=3）Table 1 Analytical results of plumbum（Ⅱ）in vegatable samples and recovery test（n=3）

3 結(jié)論

利用酸性條件下，鉛（Ⅱ）對氧氟沙星熒光強度的淬滅作用，而建立起了一種熒光光度法測定鉛（II）含量的新方法。該方法操作簡單、靈敏度較高，能用于測定芹菜、韭菜與小白菜中鉛（II）含量，其回收率在94.46%～101.5%之間。另外，測定結(jié)果顯示三種蔬菜中鉛（Ⅱ）含量均稍高于國標值（允許量標準為≤0.2mg·kg-1）[20]，這也為食品監(jiān)督部門提供了一種判斷依據(jù)。

[1]楊會琴，韓士田.四-（4-苯基）卟啉（TPP）分光光度法測定松花蛋中鉛的含量[J].食品科學，2007，28（8）：414-417.

[2]KNAPP CM，BREEN J J.Effects of tetraalkylammonium salts on the micellar electrokinetic chromatography of anilineand substituted anilines[J].J Chromatogr：A，2009，799（1/2）：289-299.

[3]馬美華，李小華，楊愛萍，等.催化動力學光度法對蔬菜中痕量鉛的測定[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，40（11）：325-328.

[4]李興揚，張棟.二苯硫腙-CCl4-萃取-分光光度法連續(xù)測定水樣中銅和鉛[J].理化檢驗-化學分冊，2007，43（7）：561-563.

[5]毛蕾蕾，王宗花，邢琳琳，等.羧基化碳納米管在熒光酮光度法測定鉛中的應(yīng)用[J].高等學校化學學報，2006，27（5）：830-833.

[6]王彩虹，李莉，趙川，等.火焰原子吸收光譜法測定中藥中重金屬元素鉛鎘鎳[J].理化檢驗-化學分冊，2010，46（6）：624-626.

[7]李勝清，賀小敏，杜平，等.微乳液進樣-石墨爐原子吸收光譜法測定生物柴油及其原料菜籽油中鉛含量[J].光譜學與光譜分析，2008，28（10）：2431-2435.

[8]劉崇華，黃理納，余奕東.微波消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定塑料中鉛和鎘[J].分析實驗室，2005，24（2）：66-69.

[9]胡德新，王昊云，王兆瑞，等.微波消解樣品電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉛精礦中鉛砷鎘汞[J].理化檢驗-化學分冊，2012，48（7）：828-830.

[10]李達，杭義萍，吳彩云.微波消解-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定出口芳香油中痕量鉛[J].分析科學學報，2009，25（6）：738-740.

[11]鄧大躍，吳麗萍，張楠，等.原子熒光法測定茶葉中重金屬鉛殘留方法研究[J].河南師范大學學報：自然科學版，2012，40（4）：84-86.

[12]陳愛英，汪學英.單掃描示波極譜法測定中草藥中鉛和鎘[J].理化檢驗-化學分冊，2007，43（8）：642-646.

[13]趙廣英，吳艷燕.方波溶出伏安法測定茶葉中的痕量鉛[J].食品工業(yè)科技，2007，28（4）：213-216.

[14]Yi Xiao，Aaron A Rowe，Kevin W Plaxco.Electrochemical detection of parts-per-billion lead via an electrode-bound DNAzyme assembly[J].J Am Chem Soc，2007，129（2）：262-263.

[15]Fen Ma，Bo Sun，Honglan Qi，et al.A signal-on electrogenerated chemiluminescent biosensor for lead ion based on DNAzyme[J].Analytica Chimica Acta，2011，683（2）：234-241.

[16]潘祖亭，關(guān)洪亮，原華平，等.熒光光譜法在藥物分析中的應(yīng)用[J].吉首大學學報：自然科學版，2005，26（3）：27-34.

[17]杜黎明，苑戎，王建英.氧氟沙星荷移絡(luò)合物的熒光特性和應(yīng)用[J].分析實驗室，2010，24（7）：13-16.

[18]馬紅燕，陳小利，孫雪花，等.鐵（Ⅲ）-氧氟沙星-SDS三元體系的熒光特性及應(yīng)用[J].分析科學學報，2005，21（2）：161-163.

[19]鐘惠萍，陳素艷，鄧清蓮.銅-氧氟沙星熒光體系測定氧氟沙星[J].光譜實驗室，2012，29（6）：3931-3933.

[20]楊惠芬主編.食品衛(wèi)生理化檢驗標準手冊[M].北京：中國標準出版社，1997：101，126.

Fluorescence quenching method for the determination of plumbum（Ⅱ）in three kinds of vegetables

XIONG Hai-tao
（College of Chemistry，Shaanxi University of Techonology，Hanzhong 723001，China）

It was found that plumbum（II）could quench the fluorescent intensity of ofloxacin in acid medium. Thus，a fluorescent spectral method for the determination of trace plumbum（II）was developed.Under the optimal experiment conditions，the fluorescent quenching intensity responded linearly with plumbum（Ⅱ）concentration in the range of 3.0×10-7～1.0×10-5mol·L-1.And a detection limit of 8.4×10-8mol·L-1was estimated. The relative standard deviation（RSD）of this approach response to 1.0×10-6mol·L-1plumbum（II）was 3.2%for 11 successive measurements.This proposed method had been applied to detect the content of plumbum （Ⅱ）in three kinds of vegetable samples and the recovery was between 94.46%and 101.5%.

ofloxacin；fluorescence quenching method；plumbum（Ⅱ）；vegetable

TS207.3

A

1002-0306（2014）12-0070-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.005

2013－08－13

熊海濤（1979-），男，碩士研究生，講師，研究方向：光譜分析。

四川省廣元市科技計劃項目（GYKJ41429）。