β-環(huán)糊精增敏橙黃IV分光光度法測(cè)定亞硝酸根離子*

陳小燕，李和平，李　冰，劉萬(wàn)毅

(寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏　銀川　750021)

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分析測(cè)試

β-環(huán)糊精增敏橙黃IV分光光度法測(cè)定亞硝酸根離子*

陳小燕，李和平，李冰，劉萬(wàn)毅

(寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏銀川750021)

β-CD；橙黃IV；紫外-可見(jiàn)光譜法；增敏；亞硝酸根離子

亞硝酸鹽常被用作食品著色劑和防腐劑，還用于織物的染色、漂白等[1]。但飲用水和食物中亞硝酸鹽超過(guò)一定含量就會(huì)對(duì)人體有害，它會(huì)與胺類反應(yīng)生成致癌的亞硝基化合物。所以美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)規(guī)定亞硝酸鹽的飲用水限量為60 μg·L-1，可接受的每日攝入量小于0.07 mg·kg-1[2]。因此，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品加工中要對(duì)亞硝酸根離子進(jìn)行嚴(yán)格地控制和監(jiān)測(cè)。目前有許多關(guān)于測(cè)定亞硝酸鹽的方法，如分光光度法[3-4]，熒光光譜法[5-6]，電化學(xué)法[7-8]，色譜法[9]等。天然水和食品中亞硝酸根離子的測(cè)定主要用分光光度法，較經(jīng)典方法是基于重氮化偶聯(lián)反應(yīng)和亞硝化反應(yīng)。β-CD獨(dú)有的“內(nèi)疏水，外親水”的中空斜截錐形的結(jié)構(gòu)可與有機(jī)分子形成主客體包合物[10]。本研究在橙黃IV與微量亞硝酸根離子發(fā)生亞硝化反應(yīng)[11]的基礎(chǔ)上，加入β-CD與亞硝化產(chǎn)物通過(guò)氫鍵作用和疏水作用形成超分子包合物，使其明顯提高體系的吸光度，達(dá)到增敏的效果。以期建立測(cè)定亞硝酸根離子的新的分析測(cè)試方法。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

TU-1810SPC型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司；HH-6型恒溫水浴鍋，北京長(zhǎng)源實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠；KQ5200DE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；101A-1B型鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；BSA224S型電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液：用干燥過(guò)的NaNO2(分析純)和蒸餾水配制0.2 g·L-1的儲(chǔ)備液，100 mL溶液中加入氯仿0.4 mL以抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，避光冷存，使用時(shí)稀釋為4 mg·L-1的工作液；橙黃IV(分析純)，分別用蒸餾水配制0.2 g·L-1和1.0×10-4mol·L-1的溶液；β-CD(化學(xué)純)，重結(jié)晶兩次后配制0.01 mol·L-1的水溶液；HCl(分析純)，配制0.5 mol·L-1的水溶液； pH=1的KCl/HCl緩沖溶液：100 mL 0.2 mol·L-1KCl水溶液和194 mL 0.2 mol·L-1HCl溶液混合均勻。實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1β-CD與橙黃IV包合物的形成

準(zhǔn)確移取1.0×10-4mol·L-1橙黃IV溶液1.00 mL于10 mL的比色管中，加入1.00 mL的β-CD(0.01 mol·L-1)溶液，再加入pH=1的KCl/HCl緩沖溶液2.00 mL，加蒸餾水至刻度，混勻，超聲5 min，室溫靜置30 min。另分別移取1×10-4mol·L-1的橙黃IV溶液1.00 mL和β-CD溶液1.00 mL于10 mL比色管中，按照相同步驟處理。以蒸餾水為參比，分別測(cè)定橙黃IV+β-CD、橙黃IV和β-CD三種溶液體系的吸光度。

1.2.2不同溫度下橙黃IV和β-CD包合常數(shù)Ka的測(cè)定

移取1.0×10-4mol·L-1的橙黃IV溶液各1.00 mL于8支10 mL比色管中，依次加入0.01 mol·L-1的β-CD溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL、6.00 mL，再加入pH=1的KCl/HCl緩沖溶液2.00 mL，用蒸餾水稀釋至刻度并搖勻，超聲5 min，于恒溫水浴中分別在298 K、308 K、318 K、328 K、338 K下靜置30 min，根據(jù)不同溫度下測(cè)定的溶液吸光度值與不加β-CD的吸光度值之差，再結(jié)合Hildebrand-Benesi方程[12-13]，得出在不同溫度下的穩(wěn)定常數(shù)Ka列于表1中。

1.2.3β-CD對(duì)橙黃IV與亞硝酸根反應(yīng)的影響

在25 mL比色管中，加入5 mL NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.2 g·L-1橙黃IV溶液2.00 mL，加水至10 mL，再加入0.5 mol·L-1HCl溶液2.0 mL，加入一定量的β-CD溶液，用蒸餾水定容至刻度并搖勻，靜置15 min。以試劑空白為參比，用1 cm比色皿，在348 nm和526 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液吸光度(分別記為A348，A526)。以雙波長(zhǎng)疊加法計(jì)算吸光度A=A348+A526，通過(guò)吸光度確定加入β-CD的用量。

2　結(jié)果與討論

2.1包合物的形成

在客體分子被包合后，最大吸收波長(zhǎng)會(huì)紅移或藍(lán)移，而且吸光度會(huì)發(fā)生變化[12]。圖1分別為橙黃IV(1.0×10-5mol·L-1)+β-CD(1.0×10-3mol·L-1)、橙黃IV(1.0×10-5mol·L-1)和β-CD(1.0×10-3mol·L-1)三種溶液的吸收曲線，可看出β-CD幾乎沒(méi)有吸收，而橙黃IV在加入β-CD后，最大吸收波長(zhǎng)從529 nm 藍(lán)移至448 nm。說(shuō)明橙黃IV與β-CD形成了包合物。β-CD的內(nèi)腔是疏水性的，所以極性大的化合物和帶電的離子均不易進(jìn)入β-CD的空腔[13]。由于橙黃IV分子的一端為疏水性的苯環(huán)，另一端的苯環(huán)上連有—SO3Na基團(tuán)(見(jiàn)圖2)，所以極有可能橙黃IV疏水端的苯環(huán)被β-CD包合，包合反應(yīng)式如圖2。

圖1　三種溶液的吸收曲線圖

圖2　橙黃IV和β-CD的包合反應(yīng)方程式

2.2溫度對(duì)橙黃IV和β-CD包合常數(shù)Ka的影響

運(yùn)用紫外-可見(jiàn)分光光度法研究不同溫度下的包合常數(shù)，測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)λmax=529 nm，假設(shè)橙黃IV和β-CD形成1:1的包合物，根據(jù)Hildebrand-Benesi方程及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，可得到1/ΔA～1/[CD]0的線性方程及包合常數(shù)(見(jiàn)表1)。

表1　不同溫度下的包合常數(shù)

由表1可知，隨著溫度升高，包合常數(shù)呈減小趨勢(shì)，說(shuō)明升高溫度不利于包合反應(yīng)的進(jìn)行。而且，由Hildebrand-Benesi方程得出橙黃IV和β-CD都形成了包合比為1:1的包合物。

2.3β-CD增敏橙黃IV測(cè)定亞硝酸根離子

2.3.1β-CD用量對(duì)吸光度的影響

在室溫下，按1.2.3步驟加入其他試劑后，依次加入表2中不同量的β-CD溶液，由吸光度A，確定β-CD的最佳用量。

表2　加入不同量β-CD的溶液吸光度變化

由表2看出，隨著β-CD加入量的增加，溶液的吸光度逐漸增大，這可能因?yàn)橐徊糠殖赛SIV先與NaNO2進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，生成的-NO基團(tuán)與已包合橙黃IV的β-CD的伯羥基形成氫鍵(圖3)，促使包合反應(yīng)的進(jìn)行，并使體系的吸光度增大。當(dāng)β-CD加入量大于0.40 mL時(shí)，多余的β-CD不會(huì)產(chǎn)生吸收峰，吸光度趨于穩(wěn)定，所以β-CD的最佳用量為0.40 mL，此時(shí)吸光度比不加β-CD增加0.228。

圖3　β-CD與橙黃IV的亞硝化產(chǎn)物形成的氫鍵示意圖

2.3.2橙黃IV用量的影響

按照步驟1.2.3的實(shí)驗(yàn)方法，考察不同橙黃IV用量對(duì)吸光度的影響，結(jié)果表明當(dāng)0.2 g·L-1橙黃IV溶液用量為2.00 mL時(shí)，吸光度值最大，本實(shí)驗(yàn)選用0.2 g·L-1橙黃IV 2.00 mL(見(jiàn)表3)。

表3　橙黃IV用量的影響

2.3.3顯色時(shí)間的影響

吸光度隨顯色時(shí)間的變化如圖4所示，結(jié)果表明，當(dāng)顯色時(shí)間在10 min后，吸光度達(dá)到最大且比較穩(wěn)定。故本實(shí)驗(yàn)顯色時(shí)間在15 min。

圖4　顯色時(shí)間的影響

2.3.4工作曲線

2.3.5共存離子的影響

2.3.6樣品回收率的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定回收率結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　樣品回收率的測(cè)定

3　結(jié)　論

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Determination of Nitrite Ion by β-cyclodextrin Sensitizing Orange IV with UV-vis Spectroscopy*

CHEN Xiao-yan, LI He-ping, LI Bing, LIU Wan-yi

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China)

A new method was developed for the determination of nitrite ion by β-cyclodextrin (β-CD) sensitizing orange IV being supramolecular inclusion of β-CD and orange IV. The result showed that 1:1(orange IV:β-CD) inclusion complexes were formed, higher temperature did not favor the inclusion reaction concluded from the binding constants at different temperatures. The inclusion of β-CD and nitrosation product from orange IV enhanced obsorbance, thus increased the sensitivity of the determination. Beer’s law was obeyed over the range of 0～0.82 μg·mL-1for nitrite ion.

β-CD; orange IV; UV-Vis spectroscopy; sensitization; nitrite ion

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21266025)。

陳小燕(1978-)，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事有機(jī)合成及分析方面的研究。

O657.3

A

1001-9677(2016)01-0109-03