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乙基紫共振瑞利散射法测定羧甲基纤维素钠

发布日期:2015-03-31 23:23:14
乙基紫
羧甲基纤维素钠是天然纤维素经化学改性得到的一种具有醚结构的衍生杨,乙基紫分子链上的羧基可以成盐, 最普通的盐是钠盐,即羧甲基纤维素钠(NaCMC). NaCMC具有粘合、助悬、增稠、乳化、缓释等作用,在 药剂中用作液体制剂的助悬剂、增稠剂、乳化剂》在半固体制剂中用作凝胶基质,在片剂等固体制剂中用 作粘合剂、崩解剂、缓释材料,在食品工业中也广泛用作增稠剂和稳定剂;本品也用于日化工业,用于制造 香波、洗发剂、洗涤剂等w.
根据NaCMC的不同应用,分析的傷重点也随之不同:文献[2,3]用粘度法测定NaCMC的分子量,也 有的测NaCMC髙分子聚合物粘度%.而对NaCMC的定量测定,目前方法很少.常童NaCMC可用沉淀滴 定法[5],少量及微量NaCMC的测定主要是蒽酮分光光度法M’73,它有较好的准确度和重现性,但也有操作 繁冗和灵敏度不高(对NaCMC的检出限50 mg/Lra)等缺点.此外尚有用凝胶渗透色谱法™和核磁共振 (〜]\41?)法[9]测定NaCMC的报道.总之对于NaCMC定量测定的方法研究还远远落后于NaCMC的实际应 用.因此进一步发展测定NaCMC的新方法是值得重视的研究工作.
近年来,共振瑞利散射技术作为一种高灵敏的分析技术*在生物大分子的分析和应用中得到越来越多 的应用6°],它们主要基于染料生色团在生物大分子上的聚集作用能产生强烈的RRSD1^].本文提出了 RRS测量NaCMC的新方法.该方法灵敏度非常高,对NaCMC的检出限可高达1.7 ng/mL.在pH = 6.5 的Britt〇n-R〇bins〇n(BR)广泛缓冲溶液中,NaCMC和EV结合,产生强烈的共振瑞利散射,在501 nm处 出现一个新的强烈的散射峰,另在234 nm,274 nm和326 run处有3个较小的散射峰.NaCMC的浓度在 0.0〗〜1.5 pg/mL范围内,与RRS强度有良好的线性关系.方法具有良好的选择性,用于合成水样和烟丝 中NaCMC的测定,获得了较满意的结果.并初步讨论了 RRS增强的原因以及RRS光谱与吸收光谱的关系.
①收稿日期:2005-09-18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20175018; 20475045),
作者简介:刘绍璞(1940-),男,四川广汉人,教授,博士生导师,主要从事分子光谱分析.
1实验部分
1.1主要试剂与仪器
1. 1. 1 试 剂
NaCMC标准溶液:准确称取NaCMCC中国医药上海化学试剂公司)0.250 0 g置于150 mL蒸馏水中, 在温热条件下,充分搅拌使试样完全溶解均匀,冷却后移人250.0 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀, 贮备溶液的溶度为(1. 〇 mg/mL),使用时稀释至20 fxg/mL作为工作溶液.
EV(上海化学试剂采购供应站试剂厂,Gun•进口分装)染料溶液:2.0X1CT4 mol/L. BR广泛缓冲溶 液(pH = 1.8〜12): 0.04 mol/L H3P04,H3B04 和 HAc 的混合三酸与 0.2 mol/L 的 NaOH 溶液按一定比 例混合,再用酸度计进行酸度校正.
所用试剂均为分析纯,实验用水为二次蒸馏水.
1.1.2仪 器
Hitachi F-2500型荧光分光光度计,测定参数:狭缝宽度5. 0 nm,光电倍增管(PMT)负电压为400 V, 此仪器用于共振瑞利散射的测定.香港天美UV-8500型紫外-可见分光光度计用于扫描吸收光谱.PHS-3C 型酸度计(上海分析仪器三厂)调节溶液酸度.
1.2实验方法
于10 mL干燥比色管中,依次加入1.0 mL 2. 0X10-4 mol/L的EV,1. 0 mL pH = 6. 5的BR缓冲溶 液和一定量的NaCMC,用水稀释到刻度,摇匀,放置15 min.将溶液于荧光分光光度计上以;(即 ^A = 0)方式进行同步扫描,可得共振瑞利散射光谱,然后于;测定产物溶液的散射光强度JRRS和试 剂空白的散射强度爲RS,厶JRRS = IRRS — JRRS*
2结果与讨论
2,1共振瑞利散射光谱
在碱性三苯甲烷类染料中,EV能与NaCMC产生强烈的RRS散射,结晶紫(CV)和甲基紫(MV)体系 的较低,甲基绿(MeG)、孔雀绿(MG)和亮绿(BG)作用微弱.故本文研究EV-NaCMC体系的RRS光 谱特征及其分析应用等.图1是EV-NaCMC体系的RRS光谱.可知:EV-NaCMC体系的最大RRS峰位 于501 nm,另在234 nm,274 nm和326 nm处有3个较小的散射峰.
2.2适宜的反应条件 2.2. 1溶液酸度的影响
溶液酸度对EV-NaCMC体系散射强度的影响如图2. EV本身的散射值在pH小于9. 0时强度很小, 且基本不变,当pH值大于9. 0时,散射值增加较大.EV与NaCMC混合物的RRS强度在pH = 6. 0〜8. 0 范围内最大.故pH = 6.0〜8.0为该体系的最佳酸度范围,本实验选用PH = 6. 5.最佳缓冲溶液的用量0.5 〜1. 5 mL,本实验选用1. 0 mL.
2.2.2染料用量的影响
经实验知,体系最佳染料用量为〇• 8〜1. 0 mL,即0. 8X1CT5〜1.0X1CT5 mol/L,本文选用1.0 mL.
2. 2.3体系的反应速度及其稳定性
试剂空白的RRS强度不随时间的变化而变化,而EV与NaCMC混合物的RRS强度在15 min之后达 到最大,此后至少能稳定85 min,然后缓慢下降.
2.2.4离子强度的影响
用1 moi/L的NaCl溶液研究离子强度对体系RRS散射强度的影响.发现试剂空白的RRS强度不受 离子强度的影响,而染料与NaCMC混合溶液的RRS强度在NaCl浓度小于0.2 mL时基本不变,然后随
NaCl强度的增加而缓慢降低.
2.2. 5 有机溶剂的影响
考察了有机溶剂对EV-NaCMC体系RRS强度的影响•空白受有机溶剂的影响较小,但是加入有机溶 剂后,复合物体系的RRS强度急剧降低.
2.3RRS强度与NaCMC的浓度关系
在优化试验条件下,取不同量的NaCMC与EV反应,在相应的波长条件下测量MRRS,以以对NaCMC的浓 度作图绘制标准曲线.其线性方程为M«s=37.6+9l3.6c,r=0."8 2(”=7),线性范围为0.01〜I.5 jxg/mL,检 出限(知)为1. 7 ng/mL,灵敏度非常高.
2.4EV-NaCMC体系RRS的增强 2. 4. 1 EV与NaCMC的结合反应
本文的最佳pH为6.0 — 8.0,适宜的EV浓度为0.8X1CT5〜1.0XKT5 mol/L,此时EV主要以一价 阳离子形式存在.图3是以水作参比,EV-NaCMC体系的吸收光谱.我们发现当随着NaCMC浓度的增 加,最大吸收峰596 nm处的吸光度减小,且减小的吸光度与NaCMC的浓度成正比(dA= — 0.035 96 + 0.199 9c, r==0. 9972, rz = 5),同时在520 nm处出现了一个新的吸收峰,且吸收强度随着NaCMC浓度的 增加而增强,说明EV和NaCMC结合生成了新的物质.而此时NaCMC分子链上存在多个羧基,带有多个 负电荷.由于静电引力和疏水作用力等使得带正电的EV能稳定地结合于带负电的NaCMC上,形成大体 积的复合物• EV本身虽然具有共轭体系,但是分子量较小,不能产生强烈的RRS散射.而NaCMC虽然 具有大的分子量和体积,但是无共轭结构,在近紫外-可见区无光吸收,只能产生瑞利散射,不能产生共振 瑞利散射•但以普通氙灯作光源时,瑞利散射十分微弱•当两者结合后,不仅分子体积增大,而且使整个分 子具有大的共辄结构,这是RRS增强的一个重要原因.
2.4. 2体系的吸收光谱及其与RRS光谱的关系
以试剂空白作参比时,所得的EV-NaCMC的吸收光谱如图4中虚线所示.从图4可以看出,EV-NaC¬MC 体系的 4 个吸收峰 234 nm,272 nm,317 nm 和 514 nm 分别位于或接近于其 RRS 峰 234 nm,274 nm, 326 nm和501 rnn,能够发生散射-吸收-再散射过程,这又是RRS增强的另一重要原因.
1. EV! 2 —5. EV-NaCMC, CNaCMC分别为
0.5, 1. 0, 1. 5, 2, 0» 2. 5 mg/mL| cgy —1- 0X10"5 mol/L
图3 EV-NaCMC体系的吸收光谱(以水作参比) Fig. 3 Absorption Spectra of EV-CMC System( Against Water) —RRS光谱;…吸收光谱(以试剂空白作参比)
图4. EV-NaCMC体系RRS与吸收光谱的比较 Fig. 4 Comparison of RRS and Absorption Spectra of EV-NaCMC System
2. S方法的选择性
按实验方法考察了一些常见阴、阳离子、氨基酸、糖类、阴离子表面活性剂和阳离子表-活性剂以及 非离子表面活性剂等共存物质对EV共振瑞利散射法测定NaCMC的影响.发现阳离子表面活性剂干扰较 大,Mg2+,Cu2+,Zn2+次之,其余的金属离子、非金属离子、糖类和氨基酸均具有较大的允许浓度.证明方 法具有良好的选择性.结果见表1.
表1共存物质的影响(含NaCMC 2.0 ng/mL)
Table 1 Effects of Coexisting Substance
共存物质浓度
/fig • mL_1误差
/%共存物质浓度
/lig • mL'1误差
/%
Na+ , CP57 5008.1DL-半胱氨酸81.0
K+ , cr1 170-8.2L-酪氨酸203.7
NH4+ , cr183. 1k白氣酸20—4. 5
Ca2+ , cr100-4. 3i>苏氨酸10.5-4. 1
Mg2' s〇r5. 1-2.9L-组氨酸54. 1
Zn2+ , cr5. 11.4DL-半胱氨酸40-7. 5
Cu2+ , SC^-53.8乳 糖40-7.8
Mn2+,cr5.5-8.5蔗 糖80-4.2
AI3+ , cr2161.6麦芽糖503.2
Fe3+,SOT61.6—3* 4葡萄糖80-1.0
H2PO‘-,K+44.3—3. 4维生素氏103.2
C〇i~,Na+2941.8氣化十六烷基吡啶(CPQ15.6
S〇r,Na+240— 2.8十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)46.8
BSA4-7.0十二烷基tt黢钠(SDS)13.2
Triton X-100500-3.9聚乙烯基吡咯5004. 6
-i>色氨酸300L3聚乙烯醉(PVA)500-1.8
3应 用
3.1合成样的测定
根据表1共存物质干扰允许量合成了 3个样品,考察了 RRS法的准确度和精密度,实验结果见表2.
万方数据 可知:该法具有较好的准确度和精密度.
表2合成样品的测定(均加入l.Ofig/mLNaCMC)
Table 2 Determination of NaCMC in Synthetic Samples
编号其它共存离子平均测定值回收率RSD
/jig • mL"1(mg/L, n=5)/°/o(n=5)/%
1Na+ 115, Fe3+2> Ca2+1; Cl"* 195.3; SOHO; Mg^S;葡萄糖 10;蔗糖10;乳糖苏気酸11. 51. 00100.02.4
2K+ 30, H2PO「70, Na+ 115; CT 177. 5;葡萄糖 10;麦芽糖 1〇>色氨酸11.51.04104.03. 1
3K+ 3, H2P04_ 7; Na+ 13. 7; HC〇r 35. 7;廉氨酸 10,麦芽糖 l〇f葡萄糖l〇!维生索Bill. 51.02102.02. 7
3.2烟丝提取液中CMC浓度的滿定
在烟草工业中,纤维素的含量是重要的特征烟草的掺合物,羧甲基纤维素钠的含量往往是决定久制烟 草营养价值的重要指标.故测定烟丝中羧甲基纤维素钠的含量具有重要的实际意义.
称取某一名牌烟丝1. 000 g 3份,将其放入沸水中提取1 h,将提取液过滤,定容到100 mL,得到3个 样品.取1.0 mL样品,按照本文实验方法测定.再在相同的各试样中加入定量的NaCMC标准样,测定其 回收率,所得实验结果见表3.
表3烟丝提取液中NaCMC的瀏定
Table 3 Determination of NaCMC in the Extraction Solution of Cut Tobaccos
.样品编号w测定结果 /fxg • mL-1RSD
/%NaCMC加人量 />g回收率
/%RSD
/%NaCMC/mg /烟叶/g
)0. 142. 15.097.42.40. 14
20. 162.85.0100. 23.30. 16
30. 153.75.096.43.00. 15
*每一个样品均测定5个平行样,再取其平均值.
4结 论
EV共振瑞利散射方法适用于烟丝等不含阳离子表面活性剂的样品中NaCMC的测定.方法灵敏度很 高,简便、快速,具有较好的准确度和重复性,可用于微量NaCMC的测定.