濁點萃取預富集分光光度法測定食品中痕量釩

丁宗慶，曹俊（漢江師范學院生物化學與環境工程系，湖北十堰442000）

濁點萃取預富集分光光度法測定食品中痕量釩

丁宗慶，曹俊（漢江師范學院生物化學與環境工程系，湖北十堰442000）

建立濁點萃取預富集分光光度法測定食品中痕量釩的新方法。在酸性介質中，以N-苯甲酰-N-苯基羥胺（N-Benzoyl-N-Phenylhydroxylamine，BPHA）為配位劑，非離子表面活性劑Triton X-114為萃取劑，分離富集溶液中痕量釩。詳細考察溶液酸度、配位劑和表面活性劑用量、反應時間、平衡溫度和平衡時間等條件對濁點萃取效果的影響。最佳試驗條件下，方法的線性范圍為5.0 μg/L～800 μg/L（r=0.999 7），檢出限為0.62 μg/L，加標回收率在98.0%～103.5%之間，相對標準偏差在1.9%～3.4%之間。已成功應用于大米、決明子茶等實際樣品分析。

濁點萃取；釩；分光光度法；食品；分離富集

釩是發展現代工業和現代國防不可缺少的重要過渡金屬元素，在化工、冶金、能源、航天等領域被大量使用，近年來已成為一種新的工業污染源[1]。釩廣泛存在于環境和生物體中，是動植物生長必須的元素，適量的釩可促進人體造血功能，降低心血管病發病率[2]，攝入過量則會引起人體多系統病變。準確、靈敏地測定食品中痕量釩，對維護生態，保障公眾健康有積極意義。釩的測定主要有分光光度法[3]、催化動力學光度法[4]、原子吸收光譜法[5]、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）[6]、極譜法[7]等。食品中的釩含量微小，多為μg/g水平，且基質復雜，直接分光光度法的靈敏度難以滿足測定要求，其他方法均需使用大型昂貴儀器。若對樣品中的痕量釩進行分離富集，則可大大改善分光光度法的靈敏度。濁點萃取是一種綠色、簡便、低成本的分離富集方法，它利用非離子表面活性劑在水溶液中的“濁點”現象，通過改變溶液溫度等參數引發兩相分離，將疏水性待測物萃取，已成功應用于農藥殘留[8]、重金屬[9]和天然產物[10]的分離富集。試驗發現，在硫酸酸性介質中，釩和N-苯甲酰-N-苯基羥胺（BPHA）作用，生成疏水性配合物，能被非離子表面活性劑Triton X-114萃取，據此建立了濁點萃取分光光度法測定痕量釩的新方法，并應用于食品的檢測。

1 材料與方法

1.1 試劑、材料與儀器

N-苯甲酰-N-苯基羥胺（BPHA）：分析純，上海試劑一廠；偏釩酸銨、Triton X-100、無水乙醇、硫酸：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；試驗用水為超純水；大米、大豆、茶葉、蜂蜜、決明子茶等材料：購于十堰市本地超市。

UV-6100紫外可見分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；TDL-5A電動離心機：金壇市富華儀器有限公司；SYC-15超級恒溫水浴：南京桑力電子設備廠；TP-2不銹鋼電熱板：龍口市先科儀器公司；BSA224S電子天平：德國賽多利斯公司。

1.2 溶液配制

V（Ⅴ）標準儲備溶液：200 mg/L，準確稱取0.114 8 g偏釩酸銨，用0.1 mol/L HCl定容于250 mL容量瓶中；V（Ⅴ）標準工作溶液：將上述儲備液用水逐級稀釋成200 μg/L的溶液；BPHA溶液：10.0 g/L乙醇溶液；TritonX-114溶液：5%（m/m）；硫酸溶液：1.0 mol/L。

1.3 樣品消解

準確稱取樣品2.000 g，置于50 mL錐形瓶內，加入15 mL濃硝酸浸泡24 h，然后在通風櫥中用電熱板加熱消解至樣品完全溶解，繼續加熱至近干，再加入0.5 mL高氯酸，加熱至白煙冒盡。若溶液顏色較深，應繼續滴加高氯酸，加熱直至溶液無色。冷卻后用NaOH溶液調節pH值至4左右，轉移至100 mL容量瓶中，定容待測。

1.4 濁點萃取

在25 mL具塞玻璃離心管中加入25.00 mL V（Ⅴ）標準工作溶液或樣品溶液，再依次加入1.2 mL硫酸溶液、0.7 mL BPHA溶液、2.5 mL TritonX-114溶液，搖勻后靜置反應4 min。將離心管置于45℃恒溫水浴中加熱6 min，管內溶液逐漸變成渾濁體系，取出后趁熱以4 000 r/min轉速離心2 min，富集了配合物的表面活性劑相沉積于管底，將離心管置于冰水浴中冷卻，沉積相變成粘滯液相，傾去上層液體，往管內加入0.4 mL無水乙醇，振蕩使表面活性劑溶解均勻，轉移至1 cm/ 0.5 mL微量比色皿中，以試劑空白為參比，442 nm處測定吸光度值。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

在380 nm～600 nm范圍內掃描繪制濁點萃取液吸收光譜，如圖1。

由圖1可知，溶液最大吸收峰位于442 nm處，試驗選擇442 nm為測定波長。

圖1 吸收光譜Fig.1 Absorption spectra

2.2 反應酸度的影響

BPHA和釩的配位反應需在酸性條件下進行，試驗表明，在稀硫酸介質中該反應能順利進行。考察了1.0 mol/L硫酸的用量，結果表明其用量在1.2 mL時富集液吸光度值最大，試驗選擇加入1.0mol/L硫酸1.2mL。

2.3 配位劑用量的影響

按照試驗方法考察了配位劑BPHA用量對反應的影響，結果表明10.0 g/L BPHA溶液用量在0.7 mL時富集液吸光度值最大。由于BPHA的溶劑為乙醇，繼續增大其用量，會增大表面活性劑在水相中的溶解度，造成萃取率下降，試驗選擇BPHA溶液用量為0.7 mL。

2.4 萃取劑的選擇和用量

濁點萃取常用的非離子表面活性劑有TritonX-100和TritonX-114，分別試驗了它們的萃取能力，試驗發現，TritonX-100的濁點溫度較高，為61℃～67℃，水浴加熱使其充分析相的溫度在80℃以上，在該溫度下釩配合物發生了分解，顏色褪去；TritonX-114的濁點溫度較低，充分析相的溫度為40℃～45℃，該溫度范圍內配合物未分解，顏色繼續保持，故選用TritonX-114為萃取劑。加入不同體積的TritonX-114溶液進行試驗，結果如圖2。

圖2 萃取劑用量的影響Fig.2 Effect of extractant dosage

由圖2可知，TritonX-114溶液用量在2.5 mL時吸光度值最大，繼續增大用量，萃取后富集液體積相應增大，降低了目標物的濃度，造成吸光度值下降。試驗選擇加入TritonX-114溶液2.5 mL。

2.5 配位反應時間的影響

配位劑BPHA和釩的配位反應需要一定時間才能平衡，試驗發現，吸光度值隨靜置反應時間的增長而增大，到4 min時達到最大，繼續增加反應時間，吸光度值無明顯變化，試驗選擇靜置反應時間為4 min。

2.6 平衡溫度和平衡時間的影響

平衡溫度對萃取后沉積相的體積有較大影響，進而會影響萃取效率，TritonX-114出現濁點溫度在20℃附近，考察了30℃～50℃平衡溫度對吸光度值的影響，結果表明，平衡溫度在45℃時吸光度值最大。在45℃水浴中平衡4 min～10 min，結果表明，平衡時間在6 min時吸光度值最大，增加平衡時間，吸光度值不再增大。故選擇在45℃水浴中平衡6 min。

2.7 干擾離子的影響

試驗干擾離子對測定結果的影響，對于200 μg/L V（Ⅴ）的測定，相對誤差不大于5%時，以下干擾離子允許的倍數為：K+、Na+、NH4+、Cl-、SO42-、Ac-（5 000倍）；Mg2+、Ca2+、Zn2+、Mn2+（2 000倍）；Al3+、Ni2+、NO3-、PO43-（1 000倍）；Cu2+、Fe3+、Br-、NO2-、Ti（Ⅳ）（500倍）；Cr（Ⅵ）（100倍），可見本法有良好的選擇性。

2.8 線性范圍和檢出限

配制不同質量濃度的V（Ⅴ）標準溶液，按照試驗方法繪制標準工作曲線。V（Ⅴ）質量濃度在5.0 μg/L～800 μg/L范圍內與吸光度值呈良好的線性關系，標準曲線方程A=0.006 1+0.002 93 ρ（μg/L），r=0.999 7。以11次空白測定值標準偏差的3倍除以標準曲線斜率（3Sb/K），得檢出限為0.62 μg/L。對200 μg/L的V（Ⅴ）標準溶液平行測定11次，結果的RSD值為2.2%。

2.9 樣品測定

按照試驗方法測定了大米、大豆、茶葉、蜂蜜和決明子茶等樣品中的釩，結果見表1。

由表1可知，測定結果的RSD在1.9%～3.4%之間，加標回收率在98.0%～103.5%之間，精密度和準確度良好。

表1 樣品測定結果（n=6）Table 1 Analytical results of samples（n=6）

3 結論

濁點萃取預富集分光光度法測定食品中痕量釩，利用非離子表面活性劑的“濁點”現象，通過改變溫度引發相分離，達到對溶液中痕量釩進行分離富集的目的，提高了分光光度法的靈敏度，方法簡便快速，不使用揮發性有機萃取劑，環境友好。測定結果的精密度和準確度良好，有應用價值。

[1]王晨璐,孫登明,朱慶仁,等.雙波長雙指示劑催化光度法測定食品中痕量釩[J].分析科學學報,2008,24(2):205-208

[2]陳天佐.石墨爐原子吸收法測定土壤中的釩[J].化工設計通訊, 2016,42(5):197-208

[3] 石磊,薛寧.分光光度法測定金屬鎂中微量釩[J].分析試驗室, 2014,33(8):981-983

[4]樊雪梅.催化動力學光度法測定釩尾礦中痕量釩(Ⅴ)[J].分析科學學報,2013,29(3):419-421

[5]田春秋,邵坤.微波消解－石墨爐原子吸收光譜法測定鈦白粉中釩[J].冶金分析,2014,34(12):48-51

[6]董旭,何紹媛,杜杰,等.ICP-MS法測定飲用水、綠茶、大米中10種元素的含量[J].食品研究與開發,2013,34(6):73-76

[7]梁慶勛,朱霞萍,陳文,等.極譜法測定釩鈦磁鐵礦中釩[J].冶金分析,2011,31(6):31-33

[8]肖珊美,羅小會.濁點萃取－酶抑制－分光光度法測定蔬菜中有機磷農藥殘留量[J].理化檢驗(化學分冊),2015,51(5):713-715

[9]楊娟,張小菊.氨基酸在銅離子濁點萃取中的應用[J].化學與生物工程,2010,27(7):92-94

[10]朱曉敏,王勝利,劉衛潔.以超聲輔助濁點萃取法提取竹葉中的葉綠素[J].化學試劑,2015,37(3):263-266

Determination of Trace Amount of Vanadium in Foods by Spectrophotometric with Cloud Point Extraction

DING Zong-qing，CAO Jun
（Department of Biology，Chemistry and Environmental Engineering，Hanjiang Normal University，Shiyan 442000，Hubei，China）

A new method for the determination of trace vanadium in food samples by spectrophotometric after cloud point extraction was proposed.In acid medium，N-Benzoyl-N-Phenylhydroxylamine（BPHA）was used as a coordination agent，Triton X-114 was selected as extraction，separation and enrichment of trace vanadium in solution.The effects of experimental conditions such as acidity，concentration of coordination agent and surfactant，reaction time，equilibration temperature and time on cloud point extraction were discussed.Under the optimum conditions，a good linear relationship was obtained in the range of 5.0 μg/L-800 μg/L of the vanadium（r=0.999 7），the detection limits of 0.62 μg/L.The recoveries fell in the range from 98.0%to 103.5%and the relative standard deviations were between 1.9%and 3.4%.This method has been applied for the determination of vanadium in real samples such as rice and cassia seed with satisfactory results.

cloud point extraction；vanadium；spectrophotometry；foods；separation and enrichment

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.025

2016-11-10

湖北省教育廳科學技術研究項目（Q20126002）；漢江師范學院重點科研項目（2015A01）

丁宗慶（1979—），男（漢），副教授，碩士，主要從事痕量分析研究。