金納米粒子熒光增強(qiáng)法測定食用油中PG的研究

李滿秀，任光明，王苗苗，孫 越，賈 佳

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000)

沒食子酸丙酯(PG)亦稱棓酸丙酯，是食品工業(yè)中常用的抗氧化劑，我國GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：PG用于含油脂食品中最大使用量為0.1 g/kg(以油脂中的含量計(jì))。研究表明，過量使用PG會對人體健康造成危害[1]，如導(dǎo)致腎臟受損或引起接觸性皮炎等。因此，對PG的定量檢測非常必要。目前,測定PG的方法主要有高效液相色譜法[2-4]、液質(zhì)聯(lián)用法[5-6]、化學(xué)發(fā)光法[7]和分光光度法[8-10]等，使用金納米熒光法測定PG的應(yīng)用未見報(bào)道。

金納米粒子(AuNPs)是近年來推出的新型納米材料，因其制備方法簡單及獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)受到普遍關(guān)注[11-12]，在化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[13-15]。本實(shí)驗(yàn)采用聚乙烯亞胺作保護(hù)劑，利用THPC還原氯金酸制備了一種穩(wěn)定性好，發(fā)光強(qiáng)度高的金納米溶液。根據(jù)PG增強(qiáng)金納米溶液的熒光強(qiáng)度，建立了快速測定痕量PG的新方法，并成功用于食用油中PG的測定，可為食用油中PG的測定提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

氯金酸、PG，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；THPC((CH2OH)4PCl)，梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司；聚乙烯亞胺，阿拉丁試劑(上海)有限公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、乙酸銨，天津市福晨化學(xué)試劑廠；福臨門花生油、神池胡麻油，本地超市購買。所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

F-4600型熒光分光光度計(jì)，日本日立公司；UV-2550型紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；pHS-3B型酸度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；85-2型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器廠；AL-204電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 AuNPs的制備[16]

在100 mL小燒杯中依次加入45 mL水、0.5 mL 1 mol/L NaOH溶液、1 mL THPC攪拌5 min，再加入1.5 mL 1 mmol/L的氯金酸攪拌15 min，然后滴加25滴聚乙烯亞胺，攪拌30 min，溶液呈金黃色,室溫避光放置片刻，將AuNPs溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，于4℃避光保存。

1.2.2 AuNPs溶液紫外和熒光光譜測定

取1 mL稀釋10倍的AuNPs原液于10 mL比色管，再取1 mL稀釋10倍的AuNPs原液和1 mL 0.21 μg/mL PG于另一10 mL比色管，均加入2 mL pH 7.8的磷酸鹽緩沖液后用超純水定容，分別測定其紫外和熒光光譜。

1.2.3 PG含量的測定

取10 mL比色管，依次加入1 mL稀釋10倍的AuNPs原液、1 mL 0.21 μg/mL PG溶液、2 mL pH 7.8的磷酸鹽緩沖液，用超純水定容。25℃反應(yīng)20 min后,在激發(fā)波長333 nm下，測定380 nm處的熒光強(qiáng)度(激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為10 nm)。

1.2.4 樣品處理

稱取10 g食用油樣品，用100 mL石油醚溶解，移入分液漏斗中，加20 mL乙酸銨溶液(16.7 g/L)振搖2 min，靜置分層，將水層放另一分液漏斗中，石油醚層再用20 mL乙酸銨溶液(16.7 g/L)重復(fù)提取兩次，合并水層。石油醚層用水振搖洗滌兩次，每次15 mL，水洗滌液并入同一分液漏斗中，振搖靜置。將水層通過干燥濾紙濾入100 mL容量瓶中，用少量水洗滌濾紙，加2.5 mL乙酸銨溶液，加水至刻度，搖勻。將此溶液用濾紙過濾，棄去初濾液的20 mL，收集濾液供測定用。

2 結(jié)果與討論

2.1 AuNPs的光譜表征

AuNPs及AuNPs與PG作用的熒光光譜如圖1所示。

注：1、2分別表示AuNPs的熒光激發(fā)、發(fā)射光譜;3、4分別表示AuNPs+PG的熒光激發(fā)、發(fā)射光譜。

圖1 AuNPs及AuNPs與PG作用的熒光光譜

由圖1可知，AuNPs的熒光激發(fā)波長在375 nm，發(fā)射波長在513 nm。于pH 7.8的磷酸鹽緩沖液，加入PG后，熒光發(fā)生明顯藍(lán)移且強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，其激發(fā)波長變?yōu)?33 nm，發(fā)射波長變?yōu)?80 nm。

AuNPs的紫外吸收光譜見圖2。

圖2 AuNPs的紫外吸收光譜

由圖2可知，最大吸收波長為373 nm，證明制備的產(chǎn)物為AuNPs。

2.2 PG測定條件的優(yōu)化

2.2.1 緩沖體系pH的影響

在緩沖體系pH分別為5.8、6.2、6.6、7.0、7.4、7.8、8.0的條件下測定體系的熒光強(qiáng)度，結(jié)果見圖3。

圖3 pH對體系熒光強(qiáng)度的影響

由圖3可知，加入pH 7.8的磷酸鹽緩沖溶液條件下，體系最穩(wěn)定，PG對AuNPs的熒光增強(qiáng)作用最好。實(shí)驗(yàn)選擇pH 7.8的磷酸鹽緩沖溶液為反應(yīng)介質(zhì)。

2.2.2 反應(yīng)時(shí)間的影響

在反應(yīng)時(shí)間分別為10、20、30、40、50、60 min條件下測定熒光強(qiáng)度，結(jié)果見圖4。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對體系熒光強(qiáng)度的影響

由圖4可知，在不同反應(yīng)時(shí)間，體系的熒光強(qiáng)度基本不變。實(shí)驗(yàn)選擇反應(yīng)時(shí)間為20 min。

2.2.3 反應(yīng)溫度的影響

分別將反應(yīng)溫度控制在15、25、35、45、55、65℃，測定熒光強(qiáng)度，結(jié)果見圖5。

圖5 反應(yīng)溫度對體系熒光強(qiáng)度的影響

由圖5可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，體系的熒光強(qiáng)度不斷降低。綜合考慮，選擇反應(yīng)溫度為25℃。

2.2.4 AuNPs溶液濃度的影響

AuNPs溶液濃度會影響PG檢測的靈敏度和線性范圍，實(shí)驗(yàn)探究了不同濃度AuNPs溶液對PG檢測效果的影響。分別將AuNPs原液稀釋不同倍數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將AuNPs原液稀釋10倍時(shí)，檢測效果最好。實(shí)驗(yàn)選擇AuNPs原液稀釋10倍后使用。

2.3 干擾實(shí)驗(yàn)

基于PG質(zhì)量濃度為0.21 μg/mL，在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下考察了常見離子及糖類物質(zhì)對體系測定的影響(相對誤差在±5%范圍內(nèi))。結(jié)果表明，下列共存物質(zhì)的允許量如下(以PG質(zhì)量濃度的倍數(shù)計(jì))：K+、Na+500倍；Ca2+300倍;Mg2+200倍；Al3+10倍；Cu2+25倍；Fe3+5倍；葡萄糖、果糖 1 000倍;維生素C、淀粉 100倍。

2.4 工作曲線、檢出限及精密度

配制PG系列(0.02、0.04、0.06、0.08、0.21、0.42、0.64、0.85、1.06 μg/mL)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測定體系的熒光強(qiáng)度，以PG的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖6。

圖6 PG標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖6可知，在0.02～1.06 μg/mL范圍內(nèi)，PG質(zhì)量濃度與AuNPs體系熒光強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為y=3 096.8x+121.16，相關(guān)系數(shù)(R2)為0.999 3。以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算本法對PG測定的檢出限為9.7×10-3μg/mL。平行測定10組質(zhì)量濃度為0.21 μg/mL的PG溶液，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%。

2.5 樣品加標(biāo)回收率測定

采用加標(biāo)回收法測定兩種食用油(花生油，胡麻油)樣品中PG含量，加入3種不同質(zhì)量濃度的PG標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定5組，計(jì)算回收率，同時(shí)采用光度法(GB/T 5009.32—2003)進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，兩種方法測定值基本一致，該方法的加標(biāo)回收率為92.1%～104.1%，說明該方法準(zhǔn)確可靠，能用于實(shí)際樣品中PG含量的測定。

表1 樣品加標(biāo)回收率

3 結(jié) 論

本文以AuNPs與食用油中的PG相互作用，在優(yōu)化條件下建立一種以AuNPs為熒光探針測定PG含量的新方法。得到檢測PG的最佳條件為：緩沖體系pH 7.8，反應(yīng)時(shí)間20 min，反應(yīng)溫度25℃，AuNPs原液稀釋10倍。在最佳條件下，PG與金納米體系熒光強(qiáng)度在0.02～1.06 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(R2)為0.999 3，檢出限為9.7×10-3μg/mL。該方法用于食用油中PG的檢測，加標(biāo)回收率為92.1%～104.1%。該方法靈敏度高、選擇性好、操作簡單、線性范圍寬，在食用油中PG含量測定方面具有較好應(yīng)用價(jià)值。