（食品科学专业论文）共振光散射技术在农药残留和食品添加剂分析中的应用.pdf

摘要 摘要 共振光散射( r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ，r l s ) 技术是近年来发展起来的一种 灵敏和简便的分析技术。该法对颗粒的大小非常灵敏，因此灵敏度极高可达 纳克级，是一般分析方法难于比拟的，同时对于在溶液中无颜色变化或无荧光 改变的反应，也可用r l s 法检测，从而扩大了生物探针的范围，且只需普通的 荧光分光光度计即可检测加之操作简单易行，因此近几年发展极为迅速，已 广泛应用于蛋白质和核酸的测定，在多糖、无机离子、有机物及某些药物等的 定量分析方面，也取得了较好的进展，但是，这种技术应用于农药和食品添加 剂残留的检测还少有报道。 本文主要对共振光散射技术、双波长比率共振光散射新技术、化学计量学 技术应用于某些农药和食品添加剂定量测定的方法学进行研究并将建立的模 型用于实际样品的测定，取得了比较满意的结果。 1 研究了共振光散射技术定量测定拟除虫菊酯类农药氰戊菊酯残留新方 法。考查了变色酸2 r 氰戊菊酯一b 环糊精体系的共振光散射光谱特性，并对反应 条件进行了优化。在p h2 8 7 的b r i t t o n r o b i n s o n 缓冲溶液中，氰戊菊酯与变色 酸2 r 在4 2 3 姗处有稳定的共振光散射增强，而阻环糊精进一步敏化该共振光 散射强度信号，且散射强度与氰戊菊酯的浓度成线性关系，线性范围为0 0 2 - - 0 。5 0 i t g m l ，检出限为0 0 1 6 i t g m l 。该方法简便、快速、灵敏，可用于实际样品中氰 戊菊酯的测定。 2 建立了共振光散射技术对均三氰苯类农药扑草净残留测定的新方法。在 溴甲酚绿中加入经h c ! 酸化的扑草狰后共振光散射光谱有明显增强，表面活 性剂t r i t o nx 1 0 0 的加入使光谱强度显著增加，产生最大散射波长为5 6 2n m 的 共振散射光信号，且散射光强度与扑草净的浓度有很好线性关系，线性范围为 0 0 1 - 4 ) 3 5p g m l ，检出限达到7 8n g m l 。方法灵敏、简便，并成功地用于实际 样品中扑草净的测定。 3 建立了分析检测食品添加剂苋菜红与甲基紫相互作用的共振光散射双 波长比率新方法。考察了该方法的适宜条件、影响因素和实际应用，并与单波 长共振光散射法进行比较。在p h 为1 2 4 的条件下加入苋菜红后甲基紫的共振光 散射光谱有明显增强，一定浓度的非离子表面活性荆t r i t o nx 1 0 0 的加入使缔合 摘要 物的散射强度进一步增加，最大散射蜂位于5 2 8d n l ，且散射光强度与苋菜红的 浓度成线性关系，可以通过单波长共振光散射法检测苋菜红，该方法的线性范 围和检出限分别为o 0 5 - - 0 5 0 g m l 和o 0 2 0 4 g m l 。实验中采用3 4 3 啪和4 1 7 n l t l 散射强度之比厶1 7 ，k 3 代替单波长处的共振光散射强度检测苋菜红，其线性范 围和检出限分别为o 0 1 - 0 6 0 g m l 和1 0n g m l 。研究发现，共振光散射双波长 比率法较之单波长共振光散射法有更好的稳定性、更宽的检测线性范围和更低 的检出限，更适用于样品中苋菜红的测定。 4 研究了共振光散射双波长比率新方法用于阳离子表面活性剂溴化十六 烷基吡啶的定量分析。在p h 为1 5 的条件下，溴化十六烷基毗啶( c p b ) 与溴百 里酚蓝( b t b ) 相互作用，使共振光散射光谱信号明显增强，最大散射峰位于5 2 3 劬，且散射光强度与c p b 的浓度成线性关系，可以在5 2 3 啪波长下，对c p b 进行测定，线性范围为o 0 5 - 0 6 0p g m l ，检出限为o 0 4 1 6p g m l 。采用2 4 8 哪 和4 2 4 咖散射强度之比如卅锄代替单波长处的共振光散射强度来测定苋菜红， 其线性范围和检出限分别为0 0 3 1 0 斗g m l 和3 0n g r a l 。分析结果优于单波长 共振光教射法。 5 建立了化学剂量学结合分光光度法同时测定六种农药残留的新方法。在 p h5 0 的b f i t t o n r o b i n s o n ( b - r ) 缓冲溶液中，草达津、阿特拉津、西草净、敌草 隆、非草隆和敌稗6 种除草剂的紫外吸收光谱严重重叠，不经预先分离很难进 行单一组分的直接测定。研究中引入主成分回归( p c r ) 和偏最小二乘法( p l s ) 等化 学计量学方法，对其校正模型进行优化，并成功地应用于6 种除草剂混合物复 杂体系重叠光谱的解析及其浓度进行同时分析。 关键词：共振光散射：双波长比率法：化学计量学：农药；食品添加剂 a b s t r a c t a b s t r a c t r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ( r l s ) i so n ek i n do fs e n s i t i v ea n ds i m p l ea n a l y s i s t e d m o l o g yd e v e l o p i n gi nr e c e n ty e a r s t h i sl a wt op e l l e ts i z ee x t r e m e l yk e e n , t h e r e f o r et h es e n s i t i v i t yi se x t r e m e l yh i g h , m a yr e a c ht h en a n o g r a f i al e v e l ，i st h e g e n e r a la n a l y s i sm e t h o dd i f f i c u l t yw i t hc o m p a r e s a n dr l sc a nd e t e c ts o l u t i o no f n o n - c o l o rc h a n g eo rn o n f l u o r e s c e n c ec h a n g er e s p o n s e ，t h u se x p a n d e dt h eb i o l o g i c a l p r o b es c o p e ，a l s oo n l yn e e dt h eo r d i n a r yf l u o r e s e e u c es p e e t r o p h o t o m e t e r ，a d d si tt o o p e r a t ee a s y ，t h e r e f o r ed e v e l o p si nr e c e n ty e a r se x t r e m e l yr a p i d l y t h e r eh a v eb e e n m o r er e p o r t so f t h i st e c h n o l o g yu s i n gi nb i gm o l e c u l eo f l i v i n gt h i n g ss u c ha sp r o t e i n a n dn u c l e i ca c i d i nq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa s p e c to fp o l y s a n c h a r i d e ，i n o r g a n i ci o n , o r g a n i cm a t t e r c e r t a i nm e d i c i n e sa n d s oo n , a l s oh a sm a d eab e t l e rp r o g r e s s ，b u t , t h i s k i n do f t e c h n o l o g ya p p l i e dt ot h ea g r i c u l t u r a lc h e m i c a l sa n dt h ef o o da d d i t i v er e s i d u a l e x a m i n a t i o ni su n u s u a l l yr e p o r t e d r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ，d u a lw a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g r a t i o m e t r y ，t h ec h e m o m e t r i c st e c h n o l o g ya p p l i e dt oc e n t a i np e s t i c i d e sa n dt h ef o o d a d d i t i v e sq u a n t i t a t i v ed e t e r m i n a t i o na r er e s e a r c h e di nt h i sa r t i c l e i th a sb e e na p p l i e d t ot h ed e t e r m i n a t i o no f t h er e a ls a m p l e sw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s 1 af l e wm e t h o do fd e t e r m i n a t i o no ff e n v a l e r a t ei si n v e s t i g a t e db yr l s ， d e t e c t i n gt h es p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c so fr l sf o rc h r o m o t r o p e2 r - f e n v a l e r a t e - 争- c d s y s t e ma n do p t i m i z i n gt h er e s p o n s ec o n d i t i o n i nt h e b r i t t o n r o b i n s o nb u f f e r s o l u t i o no fp h 2 8 7 t h ei n t e r a c t i o no fc h r o m o t r o p e2 r 、i t i if e n v a l e r a t er e s u l t si n e n h a n c e dr l ss i g n a l sa t4 2 3n m ，a n dt h ei n t e r a c t i o nw a ss e n s i t i z e db yt h e 争c d t h e r l si n t e n s i t yi sp r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c e n t r a t i o no ff e n v a l e m t e t h el i n e a rr a n g ei s 0 0 2 - 0 5 0i t g m l ，t h el i m i to f d e t e c t i o ni s0 0 1 6p g m l t h em e t h o di ss i m p l e ，r a p i d a n ds e n s i t i v e i th a sb e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ff e n v a l e r a t ei nt h er e a l s a m p l e s 。 2 an e wm e t h o do fd e t e r m i n a t i o no fr u d i m e n t a lp r o m e t r y n ei sb u i l t n 圮 i n t e r a c t i o nb e t w e e nb r o m o c r e s o lg r e e na n dp r o m e t r y n ea c i d u l a t e dw i t hh c ir e s u l t si n a b s t r a c t e n h a n c i n gr l ss i g n a l sa t5 6 2n m , a n dt h ei n t e r a c t i o nw a ss e n s i t i z e db yt h et r i t o n x 1 0 0 1 1 圮r l si n t e n s i t yi sp r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c e n t r a t i o no fp r o m e t t y n e t h e l i n e a rr a n g ei so 0 1 , 0 3 5p g m l ，t h el i m i to fd e t e c t i o ni s7 8n g m l t h em e t h o di s s i m p l e ，r a p i da n ds e n s i t i v e i th a sb e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fp r o m e t r y n ei n t h er e a ls a m p l e ss u c c e s s f u l l y 3 h a de s t a b l i s h e dad u a lw a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n gr a t i o m e t r y t e c h n o l o g yf o rt h ef o o da d d i t i v ea m a r a n t ha n dt h em e t h y lv i o l e tm u t u a la f f e c t sa n d t h ea n a l y s i se x a m i n a t i o n , i n c l u d i n gt h es u i t a b l ec o n d i t i o n s ，i n f l u e n c i n gf a c t o r s , a n d t h ea p p l i c a t i o no ft h i sm e t h o d ，a n dw e r ec o m p a r e dt os i n g l e - w a v e l e n g t hr e s o n a n c e l i g h ts c a t t e r i n gm e t h o d n l ci n t e r a c t i o nb e t w e e nm e t h y lv i o l e ta n da m a r a n t hi nt h e p h l 2 4r e s u l t si ne n h a n c i n gr l ss i g n a l s 砒5 2 8 n m a n dt h ei n t e r a c t i o nw a ss e n s i t i z e d b yt h et r i t o nx 一10 0 t h er l si n t e n s i t yi sp r o p o r t i o n a lt o t h ec o n c e n t r a t i o no f p r o m e t r y n e t h e l i n e a r r a n g e i s 0 0 5 - 0 5 0 p g m l t h e l i m i to fd e t e c t i o ni s 0 0 2 0 4 p g m l t h er e s o u a i l c el i g h ts c a t t e r i n gm t i o m e t r y 厶1 1 缸3o f 4 1 7 n ma n d3 4 3 n m w a si n s t e a do fs i n g l e - w a v e l e n g t hl e s o n a n c el i g h t s c a t t e r i n gm e t h o dt o d e t e c t a m a r a n t h t h el i n e a rr a n g ei so 0 1 , 0 6 0 t t g m l t h el i m i to f d e t e c t i o ni s0 0 0 i 肛g m l f r o mt h i ss t u d y , r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n gd u a lw a v e l e n g t hr a t i o m e t r yi sm o r e s u i t a b l et od e t e c ta m a r a n t hf o ri t sb e t t e rs t a b i l i t y , b r o a d e rl i n e a rr a n g eo fd e t e c t i o n a n dl o w e rd e t e c t i o nl i m i t st h a ns i n g l ew a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n gm e t h o d 4 ad u a l - w a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h t i n gs c a t t e r i n gr a t i o m e t r yw a sc o n s t r u c t e dt o d e t e c tc p b i i lt h ep h l 5c o n t r o l l e dm e d i u m c p bc o u l di n t e r a c tw i t i lb r o m o t h y m o l b l u e ，d i s p l a y i n gs i g n i f i c a n t l ye n h a n c e di l l ss i g n a l s b ym e a s u r i n gt h ei l l ss i g n a l s c h a r a c t e r i z e da t5 2 3 n ma n dt h el u si n t e n s i t yr a t i o ( 1 2 4 d 1 4 2 4 ) ，r e s p e c t i v e l y ，c p bo v e r aw i d ed y n a m i cr a n g eo fc o n t e n tc o u l db ed e t e c t e d u s i n gs i n g l e - w a v e l e n g t h r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n gm e t h o dc o u l dd e t e c tc p bo v e rt h er a n g eo f0 0 5 - 0 。6 0 p g m lw i t ht h el i m i to fo 0 4 1 6 肛g m l w h i l eu s i n gd u a l w a v e l e n g t hr c s o r a n c e l i g h t i n gs c a t t e r i n gr a t i o m e t r yc o u l dd e t e c tc p bo v b = rt h er a n g eo fo 0 3 1 0 i _ t g m l w i t ht h e l i m i to fo 0 0 3 i t g m l a n di n c o m p a r i s o n w i t hr l sm e t h o d , t h i s d u a l w a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h t i n gs c a t t e r i n gr a t i o m e t r yi sl e s sa f f e c t e db y e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n ss u c ha sp h ，i o n i cs t r e n g t h t h u st h el a t t e ri s o b v i o u s l y s u p e r i o rt ot h ef o r m e ro n e v a b s t r a c t 5 as p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o df o rs i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fs i x h e r b i c i d e sh a sb e e ni n v e s t i g a t e da n dd e v e l o p e d t h ea b s o r p t i o ns p e c t r ao fs i x h e r b i c i d e s ( t r i e t a z i n e 、a t r a z i n e 、s i m e t r y n e 、d i u r o n 、f e n u r o na n dp r o p a n i l ) a r e o v e r l a p p e ds e r i o u s l yi na 良rb u f f e rs o l u t i o n ( p h5 0 ) ，a n dq u a n t i t a t i v ee s t i m a t i o n s c 姐n o tb ec a r r i e do u ts u c c e s s f u l l yw i t h o u tap r e s e p a r a t i o n i nt h er e s e a r e h i n t r o d u c e dt h ep r i n c i p a lc o m p o n e n t sr e g r e s s i o n ( p c r ) a n dp a r t i a ll e a s ts q u a r e s ( p l s ) a n do t h e rc h e m o m e t r i c sm e t h o d s ，o p t i m i z e dt h e n s t m e n tm o d e l ，a n ds u c c e s s f u l l y a p p l i e d t or e s o l v et h eo v e r l a p p e ds e r i o u s l ya b s o r p t i o ns p e c t r ao fs i xh e r b i c i d e s m i x t u r e s k e yw o r d s ：r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ( r l s ) ；d u a lw a v e l e n g t hr e s o n a n c el i g h t s c a t t e r i n gr a t i o m e t r y ( d w - r l s ) ；c h e m o m e t r i c s ；p e s t i c i d e ；f o o da d d i t i v e 缩写符号对照表 缩写符号对照表 中文名称英文名称缩写符号 共振光散射 双波长共振光散射比率法 化学计量学学会 经典最j , - - 乘法 主成分回归 偏最b - 乘法 b 环糊精 变色酸2 r 溴甲酚绿 苋菜红 甲基紫 溴化十六烷基吡啶 溴百里酚蓝 十二烷基硫酸钠 十二烷基苯磺酸钠 r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g d u a lw a v e l e n g t hr e s o n a n c e l i g h ts c a t t e r i n gr a t i o m e t r y i n t e r n a t i o n a lc h e m o m e t r i c ss o c i e t y c l a s s i c a ll e a s ts q u a r e s p r i n c i p a lc o m p e n e n tr e g r e s s i o n p a r t i a ll e a s ts q u a r e p c y c l o d e x t r i n c h r o m o t r o p e2 r b r o m o c r e s o lg r e e n a m a r a n t h m e t h y lv i o l e t c e t y l p y r i d i n i u mb r o m i d e b r o m o t h y m o lb l u e s o d i u ml a u r y ls u l f a t e s o d i u md o d e c y lb e n z e n es u i f o n a t e r l s d w r l s i c s c l s p c r p l s 3 - c d c t 2 r b c g 燃 m v c p b b t b s l s s d b s v n 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另z l ；d i ：i 以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌盍堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌态堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 靴敝储獬：鹣剔噬轹翔啦 签字日期：谰年fz 月1 v 日签字日期：砷年 2 ，月二乙目 第一章绪论 第一章绪论 1 1 共振光散射技术的建立 以前，光散射主要用在大分子( 生物大分子) 的结构及分子量测定等物理性质 方面，由于光散射实验可以提供有关粒子大小、形状等方面的信息，所以光散 射技术在胶体化学和高分子溶液研究方面有了广泛的应用。但在分析化学领域 散射光常常作为分析测定中的影响因素需采取措施加以避免或减小。1 9 9 3 年 p a s t e m a c k 等人【j j 首次使用普通荧光光度计所建立的共振光( 瑞利) 散射 ( r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ，r l s ) 技术，在研究生物大分子识别、组装和聚集时 出现灵敏而丰富的信号 2 - 5 1 。研究表明，这种信号能十分灵敏地测定生物大分子 1 6 - 埘，测定的基础是有机染料在蛋白质、核酸等生物大分子上进行堆积导致强烈 的共振光散射增强，。共振光散射的信号增强与生物大分子的浓度具有线性关系。 利用这种技术，还可研究有机染料诱导蛋白质】和核酸分子的构像变化以及核 酸超螺旋结构的形成l l 。有机染料在核酸分子表面的长距组装也将产生特征 的共振光散射光谱l l 。随后，我国学者发现，将有机染料和生物大分子作用产 生增强的光散射信号与生物大分子物质的浓度在一定范围内具有线性关系，据 此将r l s 方法用于灵敏测定大分子中，从而建立了基于分子聚集行为定量分析 生物大分子的分析方法i l6 ，”j 。 由于该方法仪器简单，在普通的荧光分光光度计上即可实现，操作简便， 灵敏度高所以在随后的几年内，r l s 技术在得到迅速发展。已有研究表明， 光散射技术逐步成为仪器分析方面的重要补充，与分光光度法、荧光分析法和 圆二色光谱等互为补充，成为重要的光谱分析手段之一，这种方法在分析化学 研究中必将具有广泛前景。 1 1 1 共振光散射技术基本原理 光散射是指一束光线通过介质时在入射光以外的方向上观测到光强的现象， 它是电磁辐射与物质问相互作用的一种表现形式。分子在吸收能量较低的光子 之后并不足以使分子中电子跃迁到电子激发态，而只使电子激发至基态中较高 第一章绪论 的振动能级。在较短的时间里( 约1 0 1 2 s ) ，电子将返回原来的能级并伴随着在 不同方向上发出瑞利光散射，瑞利光散射是一类入射光与反射光波长相同的光 散射【l j 瑞利散射存在两个不足，一是信号水平低，一般只有入射光的1 1 0 0 0 左右， 因此必须使用激光光源：二是缺乏选择性。因而一定程度上限制了其应用。但 当瑞利散射位于或接近于散射分子吸收带时，由于电子吸收电磁波频率与散射 频率相同，电子因共振而强烈吸收光的能量发生再次散射，其散射强度能比单 纯的瑞利散射提高几个数量级，这种现象披称为共振光( 瑞利) 散射，它有更 高的灵敏度和更好的选择性，还可以使用普通光源代替价昂且波长单一的激光 作为光源，更有利于该技术的普及和推广f l 。】。 根据宏观波动理论，分子散射源于折光指数( 删) 的涨落，而折光指数可以分 为实部和虚部两部分1 1 9 ，即肝静i k ，其中一是溶液的折光指数，k 是吸光系数， 在分子吸收带附近溶液的折光指数与波长和摩尔吸光系数的关系与分子在整个 波长范围的吸收有关，可用i q o n i g 一胁m e 陪方程【2 0 j 表示： 一+ 警f 黟 ， 式中开。为纯溶剂的折光指数，c 是溶液的物质的量浓度凡是真空中入射光 和散射光波长， 是整个分子吸收带中的任意研究波长，fr 刖为所研究波长处 分子的摩尔吸光系数。 与丹不同的是，构成折光指数( 肌) 的吸光系数( 的仅与吸收带相关的分子量子 的跃迁有关，它与知处的摩尔吸光系数以r ( 砧的关系为： 。2 3 0 3 s ( 九) c 厶 尼= _ 二- 2 4 7 r ( 1 2 ) 这样就得到表征体系光散射特征的瑞利比( 鼬y l e i g hr a t i o ) ，在与入射光成9 0 0 角处检测，瑞利比大小俾) 为1 2 0 l ： r = 竺罢爹字【t 锄，a c ，2 + e 教，抛) 2 】c c 。司 式中 r 是阿弗加德罗常数。a n & ：和蕊鼬分别是1 0 m o l l 溶液中表示折 2 第一章绪论 光指数实部和虚部的增量，c v 是表示光散射增加的c a b a n n c r 因子。将( 1 1 ) 、( 1 2 ) 两式代入( 1 3 ) 式，可得： 黔( 2 3 0 3 ) m z l 0 0 0 c n 2t c 2 4 ( 名2 0 ) + 【砉f 静】2 豫 ( 1 4 ) 因此，如果入射光波长接近于分子吸收带，a k o ，即除折光指数的实 都对光散射有贡献外，虚部也具有很大贡献，特别是吸收带强烈时贡献更大， 将产生共振光散射，共振光散射的增强程度与分子吸收带中电子跃迁有关。由 于r = r l s i o ，式中岛表示入射光强度，矗l s 表示共振光散射强度，则共振光散 射强度可如下表示： k = 厶竿 等+ 昙f 器砝水m s ， ( 1 ) 在其他条件一定时，共振光散射强度与溶液的物质的量浓度( f ) 成j 下比，这是 共振光散射作为物质浓度测定方法的定量基础。 ( 2 ) 共振光散射强度与分子的摩尔吸光系数密切相关，摩尔吸光系数越高，共振 光散射愈强。 ( 3 ) 当散射分子具有荧光时。此时的共振光散射也可视作共振荧光，或a a = 01 1 1 1 1 时的一种特殊的同步荧光【2 i i 。 根据文献【2 2 0 3 】： 如= 虹吸( 丸) 艮( 丸+ a ) ( 1 6 ) 式中s t 是同步荧光强度，e & 是在给定激发波长处的激发函数，点矗是在对应的 发射光波长处的发射函数( 九。= k 。+ ) ，t 是与仪器条件有关的常数，d 是液 池厚度。当元= o 时，即得共振光散射强度： 如= 地( 以) k ( 疋) ( 1 _ 7 ) 因此，对于荧光体系，共振光散射强度也与溶液浓度成正比。 1 1 2 共振光散射技术的优缺点 第一章绪论 共振光散射与瑞利散射相比，具有以下优点： ( 1 ) 有更高的灵敏度，其信号水平可与瑞利散射提高几个数量级，可以用于 更稀溶液的研究。 ( 2 ) 检测更为方便，并可研究r l s 光谱特征。由于r l s 有很高的信号水平， 因而可用在紫外一可见光区发射连续光谱的灯等普通光源代替价格昂贵且波长 单一的激光作为光源，而这种光源可通过单色器提供连续波长的入射光，并通 过普通荧光分光光度计同步扫描而得到完整的r l s 光谱，为研究r l s 光谱特征 创造了更好的条件，使用廉价的仪器也加快了这一技术的普及和推广。 ( 3 ) 有特定的r l s 峰，光谱特征有更好的选择性。由于r l s 强度不再与 成正比，其散射光谱特征直接受到吸收光谱的影响，具有不同吸收光谱的分子 会出现彼此不同的r l s 光谱特征和相应的r l s 峰，因此较之单一的瑞利散射具 有更好的选择性。 ( 4 ) 可为研究分子结构和反应特征提供更丰富的信息。由于r l s 兼有散射 和电子吸收光谱的双重特性，它能既与分子中电子在入射光电磁场作用下发生 受迫振动有关，又受电子能级跃迁的影响，它既源于瑞利散射的吸收光谱，又 与同步不同，形成了一种新的光谱特征，因而它能够对研究分子结构、大小和 形状、电荷分布、键合性质等提供新的、更丰富的信息，有些信息是其他分析 手段难以提供的。 ( 5 ) 共振光散射对于大分子非键作用，如缔合、聚集、偶极一偶极作用和长 距离组装等非常敏锐，这对于生物大分子的测定、表征及反应历程的研究极为 有利。 ( 6 ) 静电作用、疏水作用以及电荷转移作用对于r l s 强度和光谱特征有重 要影响，这就为通过离子缔合反应的r l s 技术测定痕量金属、非金属、有机化 合物和药物等奠定了基础。 ( 7 ) r l s 法灵敏度高、操作简便、仪器价廉和便于推广，完全有可能成为一 种应用广泛的新分析技术根据共振光散射法的原理，共振光散射法是对颗粒 的大小非常灵敏，灵敏度极高，可达纳克级，是一般分析方法难于比拟的，同 时对于在溶液中无颜色变化或无荧光改变的反应也可用r l s 法检测，从而扩 大了生物探针的范围，且只需普通的荧光分光光度计即可检测，操作简单易行。 尽管光散射理论已较为成熟，但作为具有分子吸收的散射粒子在分析化学 中的应用和研究还有很多不足，主要表现在以下方面： 4 第一章绪论 ( 1 ) 抗干扰能力欠佳；多种因素如入射光强度、实际浓度、溶液p h 、离子 强度、温度、介质极性和折光指数等1 2 4 - 2 7 1 均可对r l s 产生影响。 ( 2 ) 油溶性试剂使用不便，这将会限制r l s 技术在研究生物体中具有互不 相溶性质的主、客体之间的相互识别方面发挥作用 2 8 l 。 ( 3 ) 选择性较差：由于共振光散射信号反映的是溶液中整体的信号，所以我 们很难将被分析物和共存干扰物质的信号区分丌来。 1 2 共振光散射技术的应用 r l s 技术自其建立以来，在分析化学领域得到迅速的发展，成功应用于表 征有机染料的聚集，有机染料和会属配合物在生物大分子模板上的推积以及 药物分子与生物大分子的相互作用等。广泛用于无机离子、蛋白质、核酸和药 物等的测定中。 1 2 无机金属离子分析 基于金属离子与阴离子染料形成离子缔合物产生增强的光散射信号，这一 技术已应用于大量的无机离子的含量测定中：h g ( i i ) 、s e ( i v ) 、m o ( v ) 、c r ( ) 、 c d ( i i ) 、z n ( i i ) 、s i ( i v ) 、a g ( i ) 、p d ( i i ) 、a u ( 1 1 1 ) 、p ( v ) 、c i ( i ) 等，均实现 了对金属离子的痕量测定，如南海军等1 2 9 】研究了汞( i i ) 碘化物结晶紫体系的共 振光散射光谱，其最大r l s 波长分别位于3 4 5r l l n 和5 1 0m 在0 0 4 9 9 m l 范 围内汞( 1 i ) 浓度与散射强度( a d 成j 下比可直接用于水体中痕量汞( 1 i ) 的测定： 罗红群等【3 0 】建立了硒( ) 一碘化物维多利亚蓝4 r 体系共振光散射法测定痕量硒 ( ) ，方法有很高的灵敏度，对硒( ) 的检出限为0 4 8 1 9 m l ，可用于痕量硒( ) 的测量。衷明华等口l l 采用简易荧光计研究在弱酸性介质中，银( i ) 碘化钾十六 烷基三甲基溴化铵( c t m a b ) 体系的共振光散射光谱，建立共振光散射光谱法测 定银( i ) 的新方法，体系的共振光散射在4 4 0n m 处最强，线性范围为o o 6 p g m l ，检出限5 n g m l 。方法应用于废水中银的测定，加标回收率为9 6 0 和1 0 3 o ，相对标准偏差为4 5 和1 5 。韩志辉等p 2 】结合巯基棉分离富集方 法，建立一种测定水中痕量镉的共振光散射新方法，r l s 增强程度与c d 2 + 的浓 度在0 0 6 7 2 0 0 0 g m l 范围内具有良好的线性关系( r - - 0 9 9 9 1 ) ，方法检出限 2 0 n g m l ，相对标准偏差o ，8 6 1 9 1 。样品加标回收率9 2 7 5 1 0 3 5 0 。 5 第一章绪论 1 2 2 核酸分析 基于有机染料及其金属螯合离子带正电荷的生色团在核酸分子模板上的堆 积产生增强的光散射信号，r l s 技术作为一种新的高灵敏度、商选择性的核酸 分析方法，为研究核酸提供了一个新领域。目前，测定核酸的有机染料探针有： 阳离子卟啉、碱性三苯甲烷类、醌亚胺类、金属配合物等1 3 3 删。如：向海艳等1 4 6 1 基于脱氧核糖核酸( d n a ) 对有机染料副品红的共振光散射的增强效应，拟定了一 种测定d n a 的共振光散射法。线性范围为o 1 0 1 5 川m l ，检出限可达3 6 n g m l 。 龙云飞等【4 7 l 研究了灿烂绿与d n a 作用的共振光散射光谱，线性范围为0 1 3 3 5 i | t g m l ，相关系数为o 9 9 1 8 ，检出限为3 0 r i g m e 。另外，基于强无机酸中f 4 町 核酸体系中的大颗粒散射也用于核酸的灵敏测定，以及药物、蛋白质、阳离子 表面活性剂或纳米粒子等 4 9 4 2 j 与核酸生成大颗粒复合物也可建立灵敏的分析核 酸的方法。如：杨传孝等【5 3 j 发现在p h2 2 1 的酸性介质中，a 1 3 + 与脱氧核糖核酸 ( d n a ) 发生静电作用产生以2 9 1 0h i l l 为特征峰的r l s 增强光谱，其r l s 强度 与d n a 的浓度呈线性关系，据此建立了用共振光散射测量痕量d n a 的新方法， 方法的检出限为纳克级，用于合成样分析，回收率在9 1 6 1 0 5 o ；彭敬东 等1 5 4 l 研究发现在酸性条件下新洁尔灭( 溴化十二烷基二甲基苄铵，b b ) 与小牛胸腺 d n a ( a t d n a ) 、鲱鱼精d n a ( h s d n a ) 、鲑鱼精d n a ( s d n a ) 和酵母r n a ( y r n a ) 反应，产生强烈的共振瑞利散射( r l s ) 增强，其最大散射峰位于4 7 0n m 处。由 此建立测定微量核酸的新分析方法，c t d n a 、h s d n a 、s d n a 和y r n a 的测定范 围分别为o 4 2 增，i n l 、o 4 0 斗m l 、o 4 6i j t g m l 、o 1 2 0p g m l ，检出限 分别为9 n g m l 、9 n g m l ，1 0 n g m l 和2 8 n g m l ，并且发现r l s 强度变化与核酸 构象转变有密切联系。 1 2 3 蛋白质分析 基于带负电荷的有机染料在蛋白质分子模板上的堆积产生增强的光散射信 号，r l s 技术在蛋白质的分析中也得到广泛应用。目前，用于蛋白质分析的探 针有：阴离子卟啉、三苯甲烷类、偶氮类、酞菁类和羟基蒽醌类、其他的酸性 染料及阴离子表面活性荆、纳米粒子等 5 5 航】。如：张爱梅等【1 研究了考马