荧光分光光度法测定薏米中的痕量锗

荧光分光光度法测定薏米中的痕量锗
摘 要：目的 以荧光分光光度法为基础建立测定薏米中痕量锗的新方法。方法 于0．1 mol／L 的HAc～ NaAc体系中，在溴代十六烷基三甲铵(CTMAB)存在下，苯芴酮与锗形成橘红色络合物的 最佳条件。结果 当络合物的最大荧光峰在524．4 nm，Ge(IV)在1×10 ～1×10 ng／mL范围内，F 符合比耳定律。F一1．067 47 C+ 0．521 0(r一0．995 6)，C为Ge(IV)浓度(ng／mL)，其标准偏差为 2．25 。结论该方法灵敏度高，选择性好，用于薏米中痕量锗的测定，效果良好。 薏米，又称薏苡仁( 妇Lacryma-jobi)，是一 种禾本植物薏苡的种仁。它含有丰富的蛋白质、脂 肪、碳水化合物、粗纤维、钙、磷、铁、维生素Bl、B2 以及抗癌物质薏苡J]~(Coix-endide)Gs H 04等uJ。 薏米的营养价值很高，誉称为“禾本植物之王”。 《神农木草经》称：“薏苡味甘、性微寒，久服轻身益 气，利肠胃，消水肿。”也就是说它既是一种贵重中 药材，也是食疗珍品[2]。美国一项研究发现，薏 米、蒜头、水田芥等食物含有有机锗[3]，有机锗具 有调节人体免疫和造血机能、消除自由基、抗突 变，消炎，抗菌等多重功效[4]。人们在研究薏米成 分的药用价值时却忽视了它的作用。尽管对于锗 的测定已经有文献报道[5 。。，对薏米中有机锗的 含量进行定量检测，常用紫外一可见分光光度 法[5]，石墨炉原子吸收法，荧光分光度法相关报道 极少 ，。 ]。

本文采用测定锗的常用显色试剂苯芴酮[6]， 在HAc—NaAc的缓冲体系中显色，在6 mol／L的 盐酸中介质里进行有机锗含量测定，结果证实了 食用薏米中含有微量的有机锗。这是不仅是对薏 米具有抗癌功能提出了新的佐证，也为薏米作为 富锗食品进行综合利用以及研究开发，提供了科 学依据。该方法操作简便，灵敏度高，选择性好， 测定结果令人满意。

1 实验部分 1．1 仪器和试剂 970CRT荧光分光光度计(上海分析仪器厂 生产)，UPW-50S型超纯水器(北京历元电子仪器 公司生产)，精确电子天平(德国赛斯公司生产)， PHS-P1型酸度计(南京美声电子厂生产)，4-10 型马弗炉(浙江上虞市土工仪器厂生产)，QM— LSP-L球磨机(南京大学电子设备厂分厂生产)， 秒表(上海钟表厂生产)，TDL80一IA离心机(上海 安亭科学仪器厂生产)。 薏米样品：三明市粮油公司提供(产于福建宁化)。 锗标准储备溶液：l 000 ug／mL标准溶液，由 北京国家标准物质供应部提供。 锗标准溶液：移取1．O0 mL标准储备液于1 000 mL容量瓶中稀释至刻度，此溶液浓度为1 00ug／ mL。移取0．20 mL 1．00~g／mL溶液定容于1 000 mL容量瓶中，此溶液浓度为0．2O ng／mL。 0．04 的苯基荧光酮(Phenylfluorone，PF) 溶液：用精确电子天平称取0．100 86 g PF溶于 3．35 mL(1：1)H2SO4和33：5 mL无水乙醇中， 不断搅拌溶解之，再滤去不溶物，用无水乙醇定容 250 mL，在棕色瓶中备用；6 mol／L HCI：量取盐 酸(含36 9，6～38 oA)溶液1l8．5 mL，定容于i00 mL的容量瓶；乙酸钠(CH3COONa·3H20)溶于 15 mL冰醋酸，不断搅拌溶解之，用超纯水定容至 250 mL的容量瓶中备用；0．2 的十六烷基三甲 基溴化铵(CTMAB)溶液：准确称取CTMAB 0．91l 5 g定容于250 mL容量瓶中备用。

2 实验部分 2．1 荧光光谱的测定 5O mL容量瓶中依次加入0．2ng／mL Ge 标准溶液0．25 mL、0．1 mol／L HAc-NaAc缓冲 溶液2．0 mL、CTMAB(0．2 )1．5 mL、PF溶液 (O．04 )1．5 mL，显色5 min后，加6 mol／L HC1 0．4 mL，用超纯水定容。每次加入一种试剂，均 应充分摇匀。 ． 苯基荧光酮、苯基荧光酮一锗混合体系的激发 光谱及荧光光谱见图1，其中1表示PF+H + CTMAB的激发光谱；2表示PF+H +CTMAB +Ge 的激发光谱；3表示PF+H +CTMAB 的荧光光谱；4表示PF+ H +CTMAB+ Ge 的荧光光谱。从图1可知，锗的加入使得荧光强 度明显增加。 图1 苯基荧光酮、苯基荧光酮一锗混合体系 的激发光谱及荧光光谱图 Fig． 1 Stimulating spectra and fluorescent spectra 1．6 l·4 1．2 司1 ．0 0．8 0．6 0．4 0．0 0．2 0．4 0．6 O．8 1．O CGe／rig·mL‘ 图2锗标准溶液的工作曲线 Fig．2 The curve of standard germanium solution

2．2 锗标准工作曲线的制作 取8个50 mL容量瓶，按实验2．1方法测定， 锗的浓度在1×10 ～1×10一ng／mL，每加一种试 剂，均充分摇匀，显色5 min之后，在2 h内于524．4 am波长进行荧光强度测试，根据锗的浓度和测定 的荧光强度差值用最小乘法拟合得标准曲线方程： F一1．067 47C+0．521 0(r： 0．995 6)，其中C为 Ge(IV)浓度(ng／mL)，见图2。 2．3 样品薏米有机锗含量的测试 精确称取已烘干用球磨机碎后过40目筛的 薏米粉末样品5．00 g，置于50 mL坩埚内，在马 弗炉中600℃灰化时间1 h，冷却后，用30 mL超 纯水溶解，转移至100 mL烧杯中，在搅拌下加热 至80℃ ，使灰化物完全溶解，用1 稀HCI调节 pH=3．0～4．5，离心沉淀，吸取上清液于100 mL 容量瓶中定容、摇匀，待测。

3 结果和讨论

3．1 荧光强度差值的确定 苯芴酮(phenylfluorone，简称PF)是一种常用 的有机显色剂，化学名称为2，3，7一三羟基一9一苯基一 6一荧光酮，其与锗络合产物的分子式如图3所示。 图3 苯芴酮与错配合物的结构式 F．窖．3 The complex stracture of Ge(IV} with phenyifluorone(PF) 从苯芴酮的分子结构图可知，该配合物是一 种具有共轭结构的平面型分子，具有荧光特征。 它在酸性溶液中能与锗离子形成红色络合物，其 反应产物分子结构式如图3所示。由于形成配合 物之后，整个分子的共轭结构体系增大，分子平面 刚性增强，使分子的振动程度降低，配合分子与溶 剂或其他溶质分子之间的相互作用也相应减少， 即减少了激发态分子的能量外部转移损失，有利 于荧光的发射；并且刚性平面增加，可以增加分子 的吸光截面，增大摩尔吸光系数，增强荧光强 度[7]。以上理论推测在我们在实验得以证实(见 荧光扫描比较图1)。参考相关文献，利用二者在 同等条件测定的荧光强度差值，可作出工作曲线， 并根据比耳定律求出络合锗的含量。 图1为苯芴酮与锗(IV)-PF的激光光谱和荧 光光谱，其中对照空白为曲线1和3，最大的荧光 强度为121．949，锗-PF配合为橘红色，最大的荧 光强度为184：937，AF一72．988。

3．2‘ 苯芴酮用量的影响 180 童140 基100 罨60 2O O．8 1．0 1．2 1．4 1．6 I．8 2．0 2．2 2．4 2．6 F／mL 圈4 苯芴酮浓度对相对荧光强度的影响 Fig．4 Effect ofPF diferent concentrations on relative fluorescent intensity 实验表明，体系的荧光强度，开始随着PF浓 度的增加，逐渐加大，当加入1．5 mL的0．04 的 荧光酮时相对荧光强度最大，大于1．5 mL荧光 强度急速下降(见图4，其中Ge什0．2 ng／mL， 0．1 mol／L HAc—NaAc，CTMAB 1．5 mL，HCl 0．4 mL)，故实验选用1．5 mL。 3．3 溶液酸度的影响 实验结果见图5，其中Ge什0．2 ng／mL，0．1 mol／L HAc—NaAc，CTMAB 1．5 mL，PF1．5 mL， 6 mol／L HC1加入量在0．20～O．36 mL之间，体 系的荧光强度随着酸度的增加而升高；当6 mol／L HC1加入量在0．36～O．42 mL之间时，体 系的荧光强度大且稳定，证明了此条件下的溶液 中易形成稳定的配合物。但随着酸度的继续增 加，试剂空白和试液荧光强度都越来越弱，故本实 验选用6 mol／L HC1 0．4 mL。 图5 溶液酸度对相对荧光强度的影响 Fig．5 Effect of HCl amount on relative fluorescent intensity

3．4 表面活性性剂用量的影响 分别试验了阳离子表面活性剂CTMAB， CPB和非离子表面活性剂乳化剂OP-10和阴离 子表面活性剂SDS。实验表明：阴离子表面活性 剂和非离子表面活性剂的增敏作用均无阳离阳离 子表面活性剂强，且其中CTMAB效果最好，在 1．4～1．8 mL范围内荧光强度最大且基本稳定。 实验中选择为1．5 mL。

3．5 HAc-NaAe缓冲溶液用■ 的影响 言3．0 暑 2．6 釜2．2 零1．8 主 1．4 0．5 1．O 1．5 2．O 2．5 3．O ^c．NI^c／mL HAc—NaAc缓冲溶液用量对相对荧光强度 的影响，当pH一4．7缓冲溶液加入量为0．5～ 1．5 mI 之间时，体系的荧光强度逐渐增大；当缓 冲溶液加入量在1．5～2．5 mL体系相对荧光强 度较大且稳定，选择加入pH一4．7的HAc—NaAc 缓冲溶液为2．0 mL，实验结果见图6，其中Ge 0．2 ng／mL，PF 1．5 mL，CTMAB 1．5 mL，HC1 0．4 mL。

3．6 配合物的形成速度及稳定时间 络合物的形成速度及稳定时间，按实验方法 2．1配合物荧光强度8 rain后，稳定持续30 min 基本不变为止，以后缓慢下降[4]。本实验选用定 容后10 rain立即进行测定。

3．7 样品的分析 精确称取等量(2．5O g)的6份薏米样品，按 2．3所述进行处理，然后再按3．1所述进行显色 后，利用图2进行样品浓度的测试，用内插法求出 薏米中有机锗的含量及回收率实验，其结果列入 表1。 表1 样品的测定结果及回收率实验 Table 1 Ge determined results and recovery 实验结果表明，利用荧光分光光度法对薏米 中的痕量锗进行测定，于0．1 mol／L的Hac— NaAc体系中，在溴代十六烷基三甲铵(CDMAB) 存在下，苯芴酮与锗(Ⅵ)形成橘红色络合物，其络 合物的最大荧光峰在524．4 nm，Ge(Vi)在1× 1O ～1×10 ng／mL范围内，F符合比耳定律， 回收率为97．2 ～99．2 。实验结果证明本文 拟定方法具有灵敏度高，选择性好的特点，用于薏 米中的痕量锗的测定 结果良好，结果可靠。