《武汉工程大学学报》 2013年10期
17-22
出版日期：2013-11-10
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
浊点萃取分光光度法测头发中锌的含量
0引言 锌是人体必须的14种微量元素之一，分布于人体各组织器官中，人体中锌含量异常可引发多种疾病，如脑梗\[1\]、糖尿病、高血压\[2\].因头发中锌的含量较稳定不易受许多因素的影响，故将测定头发中锌含的量作为检查人体健康状况的重要指标.正常人体内锌含量为1.4~2.5 g，其中头发中锌的含量140~250 μg/g\[3\]. 分光光度法是测定锌常用的方法\[4\]，根据所用显色剂不同，测定方法有双硫腙法\[5\]、锌试剂法\[6\]、PAN\|S法\[7\]、4\|(2\|吡啶偶氮)间苯二酚法\[8\]等.其中双硫腙法灵敏度较高，但双硫腙与Zn2+形成的配合物不溶于水，须用苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂进行萃取，分离过程复杂、环保性差. 浊点萃取法是近年发展起来的一种利用表面活性剂溶液的浊点现象，使水溶液中的疏水性物质与亲水性物质分离的新型萃取方法\[9\|11\].董树国研究了浊点萃取分光光度法测定茶叶中的痕量锌\[12\]，但用非离子表面活性剂TX\|114浊点萃取法代替有机溶剂萃取Zn\|双硫腙红色疏水配合物，用分光光度法测定头发中的锌含量，至今未见报道.用该法测定头发中的锌含量具有操作简便、萃取效率高、环境友好、准确度高等优点，可满足分析要求.1实验部分1.1仪器与试剂 721分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）、电子分析天平（BS224S）、800型离心机（金坛市顺华仪器有限公司）、烘箱. 氧化锌（PT，廊坊鹏彩精细化工有限公司）；曲拉通X\|114（Triton X\|114）、乙醇（质量分数95%）、双硫腙、醋酸、醋酸钠、过氧化氢、硝酸、硫酸铵（以上试剂均为AR级）.蒸馏水(二次).1.2实验方法1.2.1 锌标准工作液的配制准确称取0.312 5 g氧化锌，置于小烧杯中，用10 mL 2 mol·L-1HCl加热溶解至蒸干，加二次蒸馏水溶解，并定容至250 mL容量瓶.得到浓度为1.000 mg·mL-1的锌标准储备液，使用时稀释成10 μg·mL-1的锌标准工作液.按如下锌离子浓度0.00、0.20、0.40、0.60、0.8、1.0、1.2 μg·mL-1，配制测定锌离子标准曲线工作液.1.2.2其它辅助试剂的配制HAc\|NaAc缓冲溶液(pH=4.5)；质量分数2%的曲拉通X\|114；双硫腙\|乙醇溶液（质量分数0.03%）.1.2.3头发试样的制备由于干法消化头发试样锌在灰化时有所损失\[13\]，本实验采用湿法消化法.将待测头发试样用质量分数10%的洗洁精浸泡0.5 h，搅拌洗涤、自来水冲净泡沫、蒸馏水洗5次、再用二次蒸馏水洗3次，于烘箱中在85 ℃烘干4 h.准确称取经洗涤烘干的发样0.200 0 g,用不锈钢剪刀剪成1 cm，置于洁净、干燥的125 mL锥形瓶中，先加入4 mL浓HNO3，稍冷后缓慢滴加2 mL 30% H2O2.待溶液反应稳定后置于电热板上加热消解，加热温度控制在中档，消解至溶液澄净透明.若消解后呈深棕色，应再加少许H2O2，继续加热使之变浅，最后蒸至溶液剩余1～2 mL.用二次蒸馏水定容至100 mL容量瓶中.用同样方法制备试剂参比溶液.1.2.4试样的测定取5 mL头发试样溶液于15 mL刻度离心试管中，依次加入1.0 mL HAc\|NaAc缓冲溶液(pH=4.5)、0.3 mL双硫腙\|乙醇溶液、2%的曲拉通X\|114溶液0.8 mL，混合均匀后用二次蒸馏水稀释到10 mL，放置20 min，加硫酸铵1.2 g，溶解，用离心机离心分离8 min使其分相，弃水相，用蒸馏水将表面活性剂相定容至5 mL，试剂为参比溶液，选0.5 cm比色皿在721分光光度计上于527 nm处测吸光度.按上述步骤依次取浓度为0.00、0.20、0.40 、0.60、0.8、1.0、1.2 μg·mL-1的锌离子系列标准工作液5 mL测吸光度.由测定值计算得出线性回归方程，根据回归方程计算出头发试样中锌的含量.第10期徐春放，等：浊点萃取分光光度法测头发中锌的含量武汉工程大学学报第35卷2结果与讨论2.1浊点萃取剂的选择 根据文献\[14\]，曲拉通TX\|114较TX\|100对显色反应增效作用好，在分光光度法中可使表观摩尔吸光系数提高50%，且粘度较高表现出更高的增效作用.故选择曲拉通X\|114作为实验的浊点萃取剂.2.2波长的选择 取浓度为0.8 μg·mL-1锌标准溶液，按1.2.4实验方法，于波长470～580 nm范围用721分光光度计测吸光度，绘制A～λ曲线，结果见图1，由曲线可知，锌离子\|双硫腙配合物表面活性剂相在527 nm处吸光度最大，选择527 nm为测定波长.2.3缓冲溶液pH及用量 不改变其它条件，测定吸光度随pH的变化，结果见图2.图2实验结果表明，pH为4.5时吸光度值最大，故选择pH为4.5的缓冲溶液；测定缓冲溶液加入量对吸光度的影响，结果见图3.由图3可知缓冲溶液加入0.8~2.0 mL时，吸光度具有稳定的最大值，故实验中选择加入pH为4.5 HAc\|NaAc缓冲溶液1.0 mL.图1锌离子\|双硫腙配合物的吸收曲线Fig.1The absorption curve of zinc\|dithizone complex图2pH值对吸光度的影响Fig.2Effect of pH on the absorbance图3缓冲溶液加入量对吸光度的影响Fig.3Effect of buffer solution dosage on the absorbance2.4曲拉通X\|114的浓度与用量 因非离子表面活性剂的浊点与其分子结构有关，而与浓度无关\[15\]，考虑曲拉通的浓度过大萃取效率低，按文献\[16\]选择质量分数2%的曲拉通X\|114进行实验，在其它条件不变的情况下，测加入量对吸光度的影响，结果见图4.图4结果表明当质量分数2%的曲拉通X\|114加入量在0.3～1.0 mL吸光出现稳定的最大值，故选择加入质量分数2%的曲拉通X\|114为0.8 mL.图4曲拉通加入量对吸光度的影响Fig.4Effect of triton dosage on the absorbance2.5硫酸铵用量 参照文献\[17\]的研究结果，曲拉通X\|114的浊点为23.1 ℃，但在实际测定中浊点温度高于此文献值，如果在冬季测定需要对萃取体系加热.文献\[18\]研究表明：加入盐析型电解质可降低曲拉通X\|114的浊点.本实验选用硫酸铵降低曲拉通X\|114的浊点.在其它条件不变下，硫酸铵加入量大于1.2 g时，萃取体系可以在20 ℃室温下分相，吸光度具有最大值，结果见图5，故实验中选择硫酸铵用量为1.2 g.图5硫酸铵用量对吸光度的影响Fig.5Effect of ammonium sulphate dosage on the absorbance2.6显色剂用量 不改变其它条件，只改变显色剂的用量，测定吸光度，结果见图6.图6结果表明双硫腙\|乙醇溶液的用量在0.2～0.8 mL之间吸光度基本不变，为使显色反应完全，选择双硫腙\|乙醇溶液用量为0.3 mL.图6显色剂加入量对吸光度的影响Fig.6Effect of visualization reagent dosage on the absorbance2.7测量的线性范围 通过对锌标准系列工作液吸光度的测定，结果见图7.图7结果表明锌含量在0.2～1.2 μg·mL-1范围内服从比尔定律，吸光度（A）与锌浓度（c）的线性回归方程为A=0.435 9 c(μg·mL-1)+0.014 8, 表观摩尔吸光系数为5.89 4×104 L·mol-1·cm-1，相关系数r=0.997 3.图7锌溶液的标准曲线Fig.7The standard curve of zinc solution2.8样品的测定及回收实验 头发试样按1.2.4方法测定吸光度，平行测定6次，取平均值，同时做回收实验.结果见表1.由表1可知，该方法的相对标准偏差2.4%，加标回收实验结果为98.76%～102.2%，符合分光光度法的要求，说明该法可行.表1发样中锌含量的测定结果及加标回收实验Table 1Determination of zinc in hair sample and the recovery experiment/n=6测定值/（μg·L-1）平均值/（μg·L-1）RSD/%添加量／μg测定总量／μg回收率／%1641.62 648.23 647.84 645.65 647.26 646.4646.132.420261.3298.764081.4798.9060304.90100.1100351.49102.23结语 a.用AAS法测定头发中锌的含量需要使用价格昂贵的仪器，限制了方法的使用范围；双硫腙\|有机溶剂萃取分光光度法，由于萃取过程使用有毒的有机试剂，且分离、富集操作复杂，使该法测定繁琐、费时.利用非离子表面活性剂浊点萃取技术联合分光光度法进行头发中锌含量的测定可以有效解决上述方法遇到的问题. b.非离子表面活性剂浊点萃取分光光度法实验条件为：pH值为4.5、少量盐析电解质硫酸铵存在、室温条件下，用质量分数2%的曲拉通X\|114浊点萃取双硫腙\|锌疏水红色配合物，在波长为527 nm处，用0.5 cm比色皿于721分光光度计上测吸光度. c.用曲拉通X\|114表面活性剂浊点萃取分光光度法测定头发中微量锌，具有环境友好、灵敏度高、操作简单、快速等特点，测定结果令人满意.致谢 本实验的顺利完成，得益于参考文献中的作者和化学化工学院油田结垢与腐蚀研究所全体成员，在此一并表示衷心的感谢！