山梨酸鉀的熒光檢測方法研究

遲恩忠，趙雅婷，王 麗，張 強，張 玲

（廣東石油化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，廣東 茂名525000）

山梨酸鉀，學(xué)名己二烯-(2,4)-酸鉀或2,4-己二烯酸鉀，為白色至淺黃色鱗片狀結(jié)晶、晶體顆粒或晶體粉末。山梨酸鉀易溶于水，是一種較為安全、高效的防腐劑，已被許多國家允許在飲料、果酒、焙烤類食品、熟肉制品等多種食品加工中使用[1-2]。但如果超標使用，在一定程度上會抑制骨骼生長，危害腎、肝臟的健康[3]。某些不法商販為了延長保質(zhì)期，會采用過量使用或超范圍使用防腐劑，對人們的身體健康造成了極大威脅[4]。因此研究簡單可靠的山梨酸鉀檢測方法具有一定意義。

目前，山梨酸鉀的檢測方法主要有可見分光光度法、紫外吸收光譜法、高效毛細管電泳法和高效液相色譜法和離子色譜法等[5-9]。分子熒光光譜技術(shù)具有更快速準確、靈敏度更高、選擇性更好、樣品前處理簡單、無損檢測等特點，被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及食品分析檢測中[10-12]。山梨酸鉀的分子中有共軛π鍵，是一種強熒光物質(zhì)。因此本研究對山梨酸鉀的熒光光譜特性進行探索，旨在為食品中山梨酸鉀的監(jiān)測提供實驗和理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 試劑、原料和儀器

試劑。山梨酸鉀，氫氧化鈉，鹽酸，氯化鈉，氯化鈣，硝酸鉀，氯化鎂，均為分析純。

原料。市售雞尾酒，主要成分為威士忌酒、飲用水、白砂糖、二氧化碳、檸檬酸和山梨酸鉀等。試驗用水均為蒸餾水。

儀器。紫外分光光度計UV1800，AL204 電子天平，PHS-3B pH 計，F(xiàn)97pro 熒光分光光度計，等。

1.2 儀器參數(shù)

激發(fā)帶寬10 nm，發(fā)射帶寬10 nm，掃描速度1 000 nm/min，增益設(shè)為高（900 V）。

配置質(zhì)量濃度1 g/L 的山梨酸鉀溶液，以蒸餾水為參比，固定發(fā)射波長掃描樣液的激發(fā)光譜，固定激發(fā)波長掃描樣液的熒光發(fā)射光譜。

1.3 影響山梨酸鉀熒光特性的因素

pH。以試劑空白為對照，掃描不同pH條件下1 g/L 山梨酸鉀溶液的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，比較最大激發(fā)波長和發(fā)射波長及其對應(yīng)的熒光強度。

鹽及其含量。以試劑空白為參比，在優(yōu)化的pH 條件下，掃描不同含量的硝酸鉀、氯化鎂、氯化鈉、氯化鈣體系中1 g/L 山梨酸鉀溶液的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，比較最大激發(fā)波長和發(fā)射波長及其峰值熒光強度。

1.4 標準曲線的建立

在優(yōu)化的溶液體系條件下，分別配制終質(zhì)量濃度分別為0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1 g/L的山梨酸鉀溶液，固定激發(fā)波長為358 nm、發(fā)射波長為458 nm，激發(fā)狹縫10 nm、發(fā)射狹縫10 nm，增益設(shè)為高（900 V），以0號為參比，測定各樣液的熒光強度。以熒光強度為縱坐標，山梨酸鉀的質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制標準曲線。

1.5 檢出限和精密度

配置質(zhì)量濃度0.1 g/L 的山梨酸鉀溶液12 份，按照建立的檢測方法進行測定，按照公式（1）計算檢出限ρL，按照公式（2）計算相對標準偏差（RSD）即為精密度。

式中，Ki為置信因子，一般取3；Si為樣品測量讀數(shù)的標準偏差；ρ為樣品的質(zhì)量濃度；Xˉ為樣品測量讀數(shù)的平均。

1.6 實際樣品測定

對雞尾酒樣品初始山梨酸鉀含量進行測定，然后分別添加不同含量的山梨酸鉀制備成加標樣品。測定時將雞尾酒經(jīng)過濾、去CO2后備用，測定時取雞尾酒樣品10～25 mL的容量瓶中，加入5 mL質(zhì)量濃度0.5 g/L的氯化鈣，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為11.5，以試劑空白為參比，按照1.3 節(jié)的測定條件分別測定樣品的熒光強度，代入標準曲線計算山梨酸鉀的含量，并計算加標回收率P：

P=(ρL-ρ0)V/m。

式中，ρL和ρ0分別為加標試樣和試樣初始質(zhì)量濃度，V為溶液體積，m為加標質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 山梨酸鉀的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜

固定發(fā)射波長（λEm）為454 nm，在波長280～700 nm 內(nèi)對激發(fā)波長（λEx）進行掃描，山梨酸鉀的激發(fā)光譜如圖1所示。

從圖1 可以看出，在激發(fā)波長356、454 nm 處出現(xiàn)了2 個熒光強度（If）峰，其中波長454 nm 處的峰為激發(fā)光的干擾，因此山梨酸鉀水溶液的優(yōu)化的激發(fā)波長為356 nm。

圖1 山梨酸鉀的激發(fā)光譜Fig 1 Excitation spectrum of the potassium sorbate

固定激發(fā)波長為356 nm，在波長280～700 nm內(nèi)對發(fā)射波長進行掃描，山梨酸鉀的熒光發(fā)射光譜如圖2所示。

圖2 山梨酸鉀的發(fā)射光譜Fig 2 Emission spectrum of the potassium sorbate

從圖2 可以看出，在發(fā)射波長356、465 nm 處出現(xiàn)了2 個峰，其中波長356 nm 處的峰為激發(fā)光的干擾，波長465 nm 處的峰為山梨酸鉀的熒光強度峰。因此，山梨酸鉀是具有熒光的物質(zhì)，可以用熒光法進行檢測。

2.2 pH對山梨酸鉀熒光特性的影響

不同pH體系中山梨酸鉀的熒光特性如表1。

從表1 可以看出，pH 對山梨酸鉀的最大激發(fā)波長影響不大，最大發(fā)射波長在偏酸或偏堿條件有減小現(xiàn)象，且偏酸或偏堿性的條件下熒光峰值強度明顯增強，尤其在堿性條件下，熒光強度增加較大。當pH 為11.5 時熒光峰值強度達到最大，是pH 為7 時的2.28 倍。因此，堿性條件將更有利于山梨酸鉀的熒光檢測，檢測體系的pH定為11.5。

2.3 鹽對山梨酸鉀熒光特性的影響

在pH為11.5、質(zhì)量濃度分別為0.1 g/L和10 g/L的氯化鈉、硝酸鉀、氯化鎂、氯化鈣溶液體系中，測定了質(zhì)量濃度1 g/L 的山梨酸鉀溶液的熒光特性，結(jié)果如表2所示。

表1 pH對山梨酸鉀熒光特性的影響Tab 1 Different pH values effects on fluorescence properties of potassium sorbate

表2 離子對山梨酸鉀溶液熒光特性的影響Tab 2 Ions influence on fluorescence characteristics of potassium sorbate solution

從表2可以看出，所有鹽對山梨酸鉀的最大激發(fā)波長和最大發(fā)射波長影響不大。質(zhì)量濃度分別為0.1 g/L 和10 g/L 氯化鈉的體系中，熒光峰值強度明顯降低；質(zhì)量濃度分別為0.1 g/L 和10 g/L 氯化鎂體系中，熒光峰值強度出現(xiàn)小幅波動；質(zhì)量濃度為0.1 g/L 氯化鈣或硝酸鉀的體系中，熒光峰值出現(xiàn)較大幅度增加；質(zhì)量濃度為10 g/L氯化鈣或1硝酸鉀體系中，熒光峰值出現(xiàn)較大幅度下降。因此低含量的氯化鈣和硝酸鉀可能會增強山梨酸鉀的熒光強度，尤其加入低含量氯化鈣對熒光的增強更有利。

為了進一步了解氯化鈣對山梨酸鉀的熒光特性影響，又實驗了質(zhì)量濃度分別為0.05、0.2、0.5 g/L的氯化鈣體系中山梨酸鉀的熒光特性，結(jié)果都不能像加入質(zhì)量濃度0.1 g/L 氯化鈣和硝酸鉀時，熒光峰值大幅度的增加。因此，檢測體系確定為pH 為11.5，體系中質(zhì)量濃度0.1 g/L 的氯化鈣，激發(fā)波長358 nm、發(fā)射波長458nm。

2.4 標準曲線、檢出限、精密度

山梨酸鉀的標準曲線見圖3。

圖3 山梨酸鉀的標準曲線Fig 3 Standard curve of potassium sorbate

從圖3 可以看出，山梨酸鉀的質(zhì)量濃度在0.01～1 g/L 時與熒光強度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為（相關(guān)系數(shù)0.997 6）：

If=1 863ρ/(g·L-1)+41.9。

對為質(zhì)量濃度0.1 g/L 的山梨酸鉀溶液進行12次平行測定，計算方法的檢出限（ρL）為6.7 mg/L，相對標準偏差（RSD）為0.47%。

2.5 實際樣品的測定

在優(yōu)化的檢測條件下，以雞尾酒為樣品，進行了加標回收實驗，結(jié)果見表3。

表3 雞尾酒中山梨酸鉀的加標回收率Tab 3 Recovery rate of potassium sorbate in Cocktails

從表3可以看出，在雞尾酒中山梨酸鉀的加標回收率在92.66%～96.40%，符合分析要求。

3 結(jié) 論

在pH 為11.5、質(zhì)量濃度0.1 g/L 的氯化鈣體系中，山梨酸鉀具有良好的熒光特性，最大激發(fā)波長、最大發(fā)射波長分別為358、458 nm。在優(yōu)化的檢測體系和條件下，熒光分光光度法可以實現(xiàn)樣品中山梨酸鉀含量的測定，檢出限（ρL）為6.7mg/L，相對標準偏差（RSD）為0.47%，加標回收率在92.66%～96.40%，樣品的前處理方法簡單，檢測快速、精密度高。

建立的熒光檢測方法，成功用于雞尾酒樣品中山梨酸鉀的測定。