（分析化学专业论文）共振瑞利散射光谱在食品添加剂分析中的应用.pdfVIP

摘要 共振瑞利散射光谱在食品添加剂 分析中的应用 分析化学专业硕士研究生李永丽 指导教师刘绍璞教授 摘要 食品安全直接关系到人类的生命健康，影响人类的生活质量，食品安全一直是受全世界 广泛关注的重大问题。构成食品安全的因素很多，从近两年国家对食品抽查结果来看，食品 添加剂已经成为产品不合格的重要因素。近来发生的几起食品安全事件，多数是由食品添加 剂使用不当造成的。有关人士指出。食品添加剂已经成为食品安全的最大威胁。因此。研究 开发食品添加剂的控制和监测技术，建立简便快捷、经济的分析检测方法，建立和完善适应 国际贸易的技术标准和检测体系，就显得特别重要。 共振瑞利散射( r r s ) 和共振1 e 线性散射是近十年来发展起来的新分析技术它以灵敏 度高( 检出限可达n g m l 级) 、仪器廉价、操作简便以及分析快速等优点而引起了人们的广 泛兴趣和关注。在核酸、蛋白质、糖类等生物大分子的测定中得到了较多的应用，而利用这 一技术在金属、非金属、药物分析和食品分析中的研究工作也日益增多。 本论文主要研究了共振瑞利散射光谱在以下几类食品添加剂中的分析应用：1 用共振瑞 利散射法测定抗结块荆如亚铁氰化钾：( 1 ) 碱性三氨基三苯甲烷染料亚铁氰化钾反应体系； ( 2 ) 双电荷三氨基三苯甲烷染料亚铁氰化钾反应体系；( 3 ) f e ( 1 1 1 ) - 亚铁氰化钾体反应形成 普鲁士蓝的共振瑞利散射法；2 共振瑞利散射法测定食用色素荧光桃红和赤藓红：( 1 ) 罗丹明 6 g - 赤藓红反应体系；( 2 ) 阳离子表面活性剂荧光桃红反应体系；3 共振瑞利散射法测定营养 强化荆碘化钾和碘酸钾t ( 1 ) 碘化钾一乙基紫一碘酸钾( k i e v - k 1 0 3 ) 反应体系；( 2 ) 1 1 2 b r l 。与某 些碱性咕吨染料的反应体系。 主要研究内容如下： 1 共振瑞利散射光谱法测定亚铁氰化钾 ( 1 ) 碱性三氨基三苯甲烷染料哑铁氰化钾体系 在近中性介质中，乙基紫( e v ) 、结晶紫( c v ) 和甲基紫( m v ) 等碱性三氨基三苯甲烷染料以 两南大学硕士学位论文 及哑铁氰化钾本身的共振瑞利散射( r r s ) 均十分微弱，但是当染料阳离子与f e ( c n ) 6 “配阴离 子反应形成离子缔合物时，观察到r r s 急剧增强，并出现新的r r s 光谱。三种反应产物具 有相似的光谱特征，其最大r r s 峰均位丁二3 2 9n m 附近，但是相对散射强度有较大差异，其 中e v 体系灵敏度最高，c v 体系次之，而m v 体系灵敏度最低。由于散射强度( d 在一定范 围内与f e ( c n ) 6 4 - 浓度成正比，因此方法可用于亚铁氰化钾的测定。当用e v 体系时，对f 哑 铁氰化钾的检出限( 3 0 ) 为7 6 8n g m l ，方法也具有较好的选择性，用于测定某些食品中的哑 铁氰化钾，效果满意。 ( 2 ) 双电荷三氨基三苯甲烷染料一哑铁氰化钾体系 用共振瑞利散射( r r s ) 法研究了在n a a e ：h c i 缓冲溶液中，亚铁氰化钾与双电荷三氨 基三苯甲烷染料甲基绿( m e g ) 和碘绿( i g ) 的相互作用。研究发现在p hl 左右的酸性介 质中，双电荷三氨基三苯甲烷染料甲基绿和碘绿均以二价阳离子的形式存在，而此时 k 4 f e ( c n ) 6 】主要以【f e ( c n ) 6 r 阴离子形式存在，两者借助静电引力和疏水作用而形成离子缔 合物，此时在引起吸收光谱变化和吸光度降低的同时，更导致共振瑞利散射( r r s ) 显著增强， 前者可用于褪色分光光度法测定亚铁氰化钾但r r s 法灵敏度更高，对亚铁氰化钾的检出 限分别为9 3n g m l ( m e g 体系) 和1 1 2 n g m l ( i g 体系) ，大大低于目前已知的测定铁 氰化钾的一些方法，因此更适合于痕量哑铁氰化钾的测定。 ( 3 ) f e ( i i i ) 哑铁氰化钾体系 研究发现，在弱酸性介质中，当f e ( h i ) 与哑铁氰化钾反应生成普鲁士蓝时，在引起吸 收光谱变化的同时，将导致共振瑞利散射( r r s ) 的显著增强并产生新的r r s 光谱，其最人散 射波长位于3 1 6 n i n 。它的最大优点不仅是灵敏度高，检出限达纳克级( 4 3 6n g m l ) ，远远高于 分光光度法( 检出限为lm g m l ) ，而且有色盐渍食品本身的颜色( 盐渍茄子和盐渍紫菜的蓝紫 色或红色) 不产生共振瑞利散射，因此不干扰测定。从而很好的解决了盐渍食品本身颜色对 分光光度法测定哑铁氰化钾的困扰。据此提出了一种灵敏度高、选择性好而简便快速的r r s 法，它更适用于盐渍食品中痕量砸铁氰化钾的测定。 2 用共振瑞利散射法测定食用色素荧光桃红和赤藓红 ( 1 ) 罗丹明6 g 赤藓红体系 在p h3 2 - 4 6 的b r 缓冲溶液中，赤藓红与罗丹明6 g 反应形成离子缔合物，产生了强 烈的共振瑞利散射光谱。基于此，建立了测定痕鼍赤藓红的共振瑞利散射( r r s ) 法，并对 其光谱特征、影响因素、适宜的反应条件和共存物质的影响作了讨论。体系在优化的实验条 件下，在一定范围内食用色素赤藓红的浓度与r r s 强度( ，) 成正比。方法简便，快速、灵 敏度高，检出限为7 4n g m l ，并且具有较好的选择性，可用f 饮料及糖果中色素赤藓红的测 定。 ( 2 ) 阳离子表面活性剂荧光桃红体系 摘要 研究了在n a a c - h c i 缓冲溶液中荧光桃红( p h l o ) 与氯化十六烷基二甲基苄铵( c d b a c ) ， 氯化十四烷基二甲基苄铵( z e p h ) 。溴化十六烷基吡啶( c p b ) ，溴化十四烷基吡啶( t p b ) ，溴 化十六烷基三甲基铵( c t a b ) 五种阳离子表面活性荆( c s ) 相互作用的共振瑞利散射光谱， 考察了其光谱特征、影响因素、适宜的反应条件和共存物质的影响。发现五种阳离子表面活 性剂( c s + ) 与荧光桃红( p h l o ) 反应形成离子缔合物，均能引起共振瑞利散射( r r s ) 的显著增 强。5 种反应产物具有相似的r r s 光谱特征，最大r r s 波长位于2 8 2n m ，并分别在3 3 7n m ， 5 8 8n m 处有略小的r r s 峰散射强度( 刀在一定范围内与荧光桃红的浓度成j e 比，方法具 有较高的灵敏度，对不同体系的荧光桃红的检出限在7 3 7 4 3 3n g m l 之间，灵敏度的顺序 是z e p h t p b c p b c d b a c c t a b ，方法有良好的选择性，据此发展了一种用阳离子表 面活性剂测定痕量荧光桃红的新方法。 3 共振瑞利散射法测定碘酸盐和碘化物 ( 1 ) 碘化钾乙基紫体系测定碘酸盐 在磷酸介质中，碘酸钾与碘化钾反应生成1 3 配阴离子，它可进一步与乙基紫形成离子缔合 物，此时不仅能引起吸收光谱的变化，而且能导致共振瑞利散射( r r s ) 的显著增强并产生 新的r r s 光谱，其最大散射波长位于3 1 9n n l 在一定条件下，其散射强度与碘酸钾浓度 成正比，其线性范围在2 3 3 x 1 0 4 3 0 0t , g m l 之间，方法具有极高的灵敏度，对碘酸钾的检 出限为o 7 0n g m l ，也具有良好的选择性，可用于食盐中碘酸钾的直接测定。 ( 2 ) 【1 2 b r 。- 某些碱性咕吨染料的反应体系测定碘化物 实验发现，聚乙烯醇存在的稀磷酸介质中，在过量的溴化物存在下，c “) 氧化r 离子 生成1 2 ，并进一步形成【1 2 b r 配阴离子，该配阴离子能与罗丹明6 g 、罗丹明b 、吖啶红等碱 性咕吨染料形成离子缔合物，在引起吸收光谱和荧光光谱变化的同时，能导致共振瑞利散射 ( r r s ) 的显著增强，并出现新的r r s 光谱，不同染料与【1 2 b r 】。结合产物的r r s 光谱特征 略有差异，散射增强程度则各不相同，其相对散射强度的顺序是罗丹明6 g 吖啶红= 罗丹明b 。 在一定范围内i 浓度与散射强度( ) 成正比，据此可以建立一种新的用碱性咕吨染料测定 碘的r r s 法，方法具有高灵敏度，对于不同体系其检出限( 3 0 ) 在1 7n g m l 至4 0 2r i g m e 之间，本文实验了适宜的反应条件和影响因素，考察了共存物质的影响，表明方法有较好的 选择性，可用于海带、黄豆和紫菜中碘的测定。 关键词：共振瑞利散射食品添加剂测定 i i i a b s t r a c t a s t u d y o nt h e a p p l i c a t i o n so fr e s o n a n c e r a y l e i g hs c a t t e r i n gs p e c t r ai nf o o d a d d i t i v e a n a l y s i s s p e c i a l t y ：a n a l y t i c a lc h e m i s t r y a u t h o r ：l iy o n g l i t u t o r ：p r o f l i us h a o p u a b s t r a c t f o o ds a f e t yi sa ni m p o r t a n ti s s u ew h i c he v e r y b o d yi sc o n c e r n e d m a n yf a c t o r si m p a c tt h ef o o d s a f e t y , b u tf o o da d d i t i v ei sm o r ei m p o r t a n t s o m e b o d yc o n s i d e rt h a tf o o da d d i t i v ei st h eb i g g e s t m e a a c et of 0 0 ds a f e t y t h e r e f o r e i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pn e wm e t h o d sf o rt h ef o o da d d i t i v e a n a l y s i s r e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) a n dr e s o n a n c on o n l i n e a rs c a t t e r i n g ( r n l s ) a r en e w a n a l y t i c a lt e c h n o l o g yd e v e l o p e di nr e c e n tt e ny e a r s f o rt h e i re x c e l l e n c eo fh i g hs e n s i t i v i t y , c h e a p i n s t r u m e n ls i m p l eo p e r a t i o na n dr a p i da n a l y s i ss p e e d , t h e s em e t h o d sb r i n gt om o r ea t t e n t i o na n d i n t e r e s t i n ga n dh a v eb e e ns t u d i e dw i d e l ya n da p p l i e dm o r ea n dm o r e a tp r e s e n t , t h e s et e c h n o l o g y a 糟m a i n l yu s e dt ot h es t u d yo fb i o l o g i c a lm a c r o m o l e c u l e ss u c h 鹊n u c l e i ca c i d s p r o t e i n sa n d s a c c h a r i d e f u r t h e r m o r e 。r e s o n a i l c er a y l e i g hs c a t t e r i n gc a l lb eu s e dl od e t e r m i n a t i o no f t r a c em e t a l i o n s , n o n m e t a li o n s ，n a n o p a r t i c l e , t o m ep h a r m a c e u t i c a l sa n df o o da n a l y s i s t h i sd i s s e r t a t i o nh a ss t u d i e dt h ea p p l i c a t i o n so f r e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n gm e t h o di nf o o d a d d i t i v ea n a l y s i s 1 d e t e r m i n a t i o no fa n t i a g g l o m e x a t i o np o t a s s i u mf e r r o c y a n i d eb yn 跚n 锄 r a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) m e t h o d ( 1 ) b a s i ct r i a m i n o t r i p h e n y l m e t h a n ed y e s p o 协s s i u mf e r r o c y a n i d e s y s t e m s ；( 2 ) d o u b l e - c h a r g et r i a m i n o u i p h e n y l m e t h a n ed y e s - p o t a s s i u mf e r r o c y a n i d es y s t e m s ；( 3 ) f e ( i i i ) - p o t a s s i u mf e r r o e y a n i d es y s t e m ；2 d e t e r m i n a t i o no fe s c u l e n tp i g m e n t ：p h l o x i n ea n d e r y t h r o s i nb yr e s o o a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) m e t h o d ( 1 ) r h o d a m i n e6 0 - e r y t h r o s i n es y s t e m ； ( 2 ) c a t i o n i cs u r f a c t a n t s - p h l o x i n es y s t e m s ；3 d e t e r m i n 撕o no fn u t r i t i o n a lf o r t i f i c a t i o ns u b s t a n c e s i e d a t ea n di o d i d eb yr e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) m e t h o d ( 1 ) p o t a s s i u m i o d i d e - e t h y lv i o l e t ( e v ) s y s t e m ；( 2 ) 【1 2 b r x a n t h e n ed y e ss y s t e m s t h e i rr r ss p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c s 。o p t i m u m v 西南大学硕十学付论文 r e a c t i o nc 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 sa n da n a l y t i c a la p p l i c a t i o n sh a v eb e e ns t u d i e d f u r t h e r m o r e ， t h er e a c t i o nm e c h a n i s m , t h er e a s o n so fr r se n h a n c e da n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr r ss p e c t r a a n da b s o r p t i o ns p e c t r aa r ed i s c u s s e d t h er e s e a r c hc o n t e n t sa r e 舔f o i l o w s ： d e t e r m i n a t i o no fa n t i a g g l o m e r a t i o np o t a s s i u mf e r r o c y a n i d eb yr e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) m e t h o d ( 1 ) b a s i ct r i u m i n o t r i p h e n y l m e t h a n ed y e s - p o t a s s i u mf e r r o e y a n i d es y s t e m s i nn e a rn e u t r a lm e d i a , t h er e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) i n t e n s i t i e so fp o t a s s i u m f e r r o c y a n i d ek 4 f e ( c n ) 6 】o rb a s i ct r i a m i n o t r i p h e n y l m e t h a n ed y e ss u c h 鹄e t h y lv i o l e t ( e v ) ，c r y s t a l v i o l e t ( c v ) ，m e t h y iv i o l e t ( m v ) a mv e r yw e a k h o w e v e r , w h e n 【f e ( c n ) 6 】4 。c o m b i n ew i t hb a s i c t r i a m i n o t r i p h a n y l m e t h a n ed y e st of o r mt h r e e k i n d so fi o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e x e s ，t h e i rr r s i n t e n s i t i e sa r eg r e a t l ye n h a n c e da n dn e wr r ss p e c t r aa p p e a r t h e s ei o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e x e s h a v es i m i l a rs p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e i rm a x i m u mr r sw a v e l e n g t h sa r ea l ll o c a t e da tn e a r 3 2 9r i m , b u tt h e i rs e n s i t i v i t i e sa l eo b v i o u s l yd i f f e r e n t a m o n gt h e m ，t h es e n s i t i v i t yo f e vs y s t e mi s t h eh i g h e s t , a n dt h a to fm vs y s t e mi st h el o w e s t t h ee n h a n c e m e n to fr r si n t e n s i t ) ，a i s p r o p o r t i o n a l t ot h ec o n c e n t r a t i o no f 【f e ( c n ) 6 4 。，s or r sm e t h o dc a nb ea p p l i e dt ot h e d e t e r m i n a t i o no f p o t a s s i u mf e r r o e y a n i d e t h ed e t e c t i o nl i m i t ( 3 0 ) o f t h ee vs y s t e mf o rp o t a s s i u m f e r r o c y a n i d ei s7 8n g m l t h i sm e t h o dh a sag o o ds e l e c t i v i t y as e n s i t i v e ，s i m p l ea n dq u i c k m e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f t r a c ea m o u n t so fp o t a s s i u mf e r r o c y a n i d ew i t he va sar r sp r o b e w a sd e v e l o p e d ( 2 ) d o u b l e - c h a r g et r i a m i n o t r i p h e n y l m e t h a n ed y e s - p o t a s s i u mf e r r o c y a n i d es y s t e m s i n p h 1 0a c i d i cm e d i u m ，i ti s r e p o r t e d t h ei n t e r a c t i o no fd o u b l e - c h a r g e t r i u m i n o 州【p h e n y l m e t h a n ea y e ss u c ha sm e t h y lg i v e n ( m e 0 ) i o d i n eg r e e n ( i g ) w i t hp o t a s s i u m f e r r o c y a n i d eo nt h er r sm e t h o d f r o mo u re x p e r i m e n t si tw a sd i s c o v e r e dt h a tm e t h y lg r e e n ( m e g x i o d i n eg r e e n ( 1 g ) e x i s t s ab i v a l e n tc a t i o ni np h1 0a c i d i cm e d i u m , a n d 瞄 f e ( c n ) 6 】e x i s t s 【f c ( c n ) 6 4 。，t h e yr e a c tw i t he a c ho t h e rt of o r mi o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e x e sb yv i r t u eo f e l e c t r o s t a t i c f o r c e sa n dh y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o n , w h i c hr e s u l t si nt h ec h a n g eo fa b s o r p t i o na n dt h eg r e a t e n h a n c e m e n t o f r e s o n a n c e r a y l e i g h s c a t t e r i n g ( r r s ) a n d t h ea p p e a r a n c e o f n e w r r ss p e c t r a t h e f o r m e rc a nb eu s e dt od e t e r m i n a t i o no f k 4 f e ( c n ) 6 】b yf a d i n gs p e c t r o p h o t o m e t r y , b u ti t ss e n s i t i v i t y i sl o w e rt h e nt h a to fr r sm e t h o d t h ed e t e c t i o nl i m i t ( 3 0 ) o fr r sm e t h o df o rp o t a s s i u m f e r r o e y a n i d ei s9 3n g m l ( m e gs y s t e m ) ，1 1 2n g m l ( i gs y s t e m ) ，r e s p e c t i v e l y , w h i c hi sm u c h h i g h e rt h a nt h o s eo fo t h e rm e t h o d s t h e r e f o r e ，t h er r sm e t h o d i sm o r es u i t a b l ef o rt h e d e t e r m i n a t i o no f t r a c ea m o u n t so f p o t a s s i u mf e r r o c y a n i d e v i ( 3 ) f e ( h i ) - p o t a s s i u mf e r r o c y a n i d es y s t e m i t i sd i s c o v e r e dt h a tf e ( 1 i dr e a c tw i t hp o t a s s i u mf e r r o c y a n i d et of o r mp n b s i a nb l u e ，w h i c h r e s u l t si nt h ec h a n g eo fa b s o r p t i o ns p t r u ma n dt h eg r e a te n h a n c e m e n to fr e s o n a n c er a y l e i g h s c a t t e r i n g ( r r s ) t h em a x i m u mr r sw a v e l e n g t hi sl o c a t e da t3 1 6n m t h es e n s i t i v i t yo f t h i s m e t h o di sh i g h e rt h a ns o m es p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o d sa n di ti sn o ti n f l u e n c e db yt h ef o o dc o l o u r i ti ss h o w nt h a tt h i sm e t h o dh a sh i g hs e n s i t i v i t y , a n di ti sm o r es u i t a b l ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no f p o t a s s i u mf e r r e c y a n i d ei ns a l i n i z e df o o dw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s 2 d e t e r m i n a t i o no fe s c u l a n tp i g m e n tp m o x i n ea n de r y t h r o s i nb yr e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( 1 u 峪) m e t h o d ( 1 ) r h o d a r n i n e6 g - 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p h l o x i n e s y s t e m s r e s o n a n c er a y l e i g hs c a t t e r i n g ( r r s ) s p e c t r af o rt h ei n t e r a c t i o no f p h l o x i n ew i t hf i v ec a t i o n i c s u r f a c t a n t s ( c s ) i nt h en a a c - h c ib u f f e rs o l u t i o nw c r es t u d i e d t h e $ p e c t v a lc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e e f f e c tf a c t o r s ，o p t i m u mc o n d i t i o n so f t h er e a c t i o na n dt h ei n f l u e n c eo f f o r e i g ns u b s t a n c e sh a v eb e e n i n v e s t i g a t e d i ti ss h o w nt h a t f i v ec a t i o n i cs u r f a c t a n t s ( c s ) c a l lb i n dw i t hp h l o x i n et of o r mt h e i o n - a s s o c i a t i o nc o m p l e x e s r e s u l t i n gi nt h eg r e a te n h a n c e m e n to fr r sa n dn e wr r ss p - t r a a p p e a r e d t h em a x i m u mr r sp e a k s 黜a l ll o c a t e da t2 8 2n ma n ds m i l e rp e a k sa r el o c a t e da t3 3 7 n i n t5 8 8n m , r e s p e c t i v e l y t h ei n t e n s i t yo fa i s d i r e c t l yp 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 f p h l o x i n ei nac e r t a i nc o n c e n t r a t i o nr a n g e t h e i rd e t e c t i o nl i m i t sf o rt h ed i f f e r e n ts y s t e m s ，w h o s e o r d e ro fs e n s i t i v i t yf r o mh i g ht ol o wr a n k sa sz e p h t p b c p b c d b a c c t a ba r ei nt h e r l h l g eo f 7 3 7 4 3 3 0n g m l i t sp r o c e d u r ei se a s ya n dr a p i d ，a n dam e t h o dh a sb e e nd e v e l o p e df o r t h ed e t e r m i n a t i o no f p h i o x i n ew i t hc a t i o n i cs u r f a c t a n t s ( c s ) 3 d e t e r m i n a t i o no fn u t r i t i o n a lf o r t i f i c a t i o ns u b s t a n c e si o d a t ea n di o d i d eb yr e s o n a n c er a y l e i g h v i i 两南大学硕十学位论文 s c a t t e r i n g ( r r s ) m e t h o d ( 1 ) d e t e r m i n a t i o no f i o d a t eu s i n gp o t a s s i u mi o d i d e e t b y lv i o l e ts y s t e m i ti sd i s c o v e r e dt h a ti np h o s p h o r i ca c i ds o l u t i o n , p o t a s s i u mi o d a t er e a c tw i t hp o t a s s i u mi o d i d e t of o r m1 3 a n i o nc o m p l e x 1 3 。c a nf u r t h e rr e a c tw i t he t h y lv i o l e t ( e v ) t of o r ma ni o n - 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