徐攀攀,許會艷
(河南農(nóng)業(yè)大學應用科技學院,河南 許昌 461101)
維生素C(vitamin C,VC)又稱L-抗壞血酸(Ascorbic Acid),是一種己糖醛基酸,以其高抗氧化活性聞名,是人體必需的一種水溶性維生素。研究表明,維生素C參與許多生物化學功能,比如鐵的吸收,膠原蛋白和激素的合成,還可以防止衰老、白內(nèi)障形成、動脈硬化、癌癥和心血管疾病的出現(xiàn),能增強機體免疫力,維護人體正常生理機能等。人體不能合成及貯存維生素C,必須從食物中攝取。維生素C廣泛存在于新鮮的水果和蔬菜中。因此有效快速的檢測蔬菜、水果中維生素C的含量就顯得尤為重要。隨著分析方法和檢測手段的不斷發(fā)展,測定維生素C含量的方法也越來越多。目前,主要有光譜法、容量法、色譜法、電化學分析法等幾大類方法。
維生素C是一種含不飽和烯酯結(jié)構(gòu)的酸性多羥基化合物,分子式為C6H8O6,具有強的還原性。它具有不飽和共軛結(jié)構(gòu),在紫外-可見光區(qū)有吸收。利用VC溶液本身在紫外可見光區(qū)的特征性吸收,或者利用自身的還原性直接或間接與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應,反應產(chǎn)物在紫外-可見光區(qū)的特征光吸收峰,直接或間接測定VC含量。
紫外-可見分光光度法是利用物質(zhì)分子在190~800 nm波長范圍內(nèi)對某一波長進行特定吸收的特性而建立起來的一種定性、定量檢測分析的方法。
李小梅等[1]利用紫外分光光度法,測定野生酸棗中維生素C的含量。最大吸收波長為265 nm,線性方程為:y=0.3732x+0.0056。在濃度為0~2 μg/mL范圍內(nèi),VC溶液的質(zhì)量濃度與吸光度之間具有良好的線性關(guān)系。該方法操作簡單,可用于測定野酸棗中VC的含量。
羅志輝等[2]建立了一種新型的紫外可見分光光度法檢測沙田柚中的VC含量。在pH=4.56的條件下,利用VC的還原性,與Fe3+發(fā)生氧化還原反應,反應生成的Fe2+與鄰菲羅啉形成了一種橙色的新的絡合物,該物質(zhì)在510 nm處有很強的紫外吸收峰,而單獨的氯化鐵、鄰菲羅啉、VC以及氯化鐵和鄰菲羅啉的混合液在450~600 nm處沒有吸收峰,從而建立了紫外可見光有無到有的過程(turn on模式),建立了檢測VC的新方法。該方法準確率高,有望應用于蔬菜、水果中維生素C的測定。
熒光分析法是指利用某些物質(zhì)被紫外光照射后處于激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)分子經(jīng)歷一個碰撞及發(fā)射的去激發(fā)過程所發(fā)生的能反映出該物質(zhì)特性的熒光,可以進行定性或定量分析的方法。
劉瑤瑤等[4]以制備的三摻雜鎵鍺酸鋅長余輝納米材料(ZGGO:Cr3+,Yb3+,Er3+PLNPs)為光學信號單元,羥基氧化鋯(CoOOH)為淬滅劑,通過CoOOH與VC之間的特異性氧化還原反應,構(gòu)建了一種檢測VC的納米探針。CoOOH能有效猝滅PLNPs的發(fā)光,VC能將CoOOH還原為Co2+,使PLNPs的發(fā)光得到恢復,且熒光恢復與VC含量具有良好的線性關(guān)系,線性方程F/F0=0.012[VC]+1.02228。該方法快速,靈敏度高,選擇性強,可用于實際樣品水果中VC含量的檢測。
原子吸收光譜法測定VC原理:VC具有較強的還原性,能夠和金屬離子發(fā)生反應,利用VC和金屬離子反應的定量關(guān)系,通過原子吸收法測定金屬而間接測定VC含量。莫朝群等[6]利用VC分子中的烯二醇基和過量定量的Fe3+發(fā)生反應,自身氧化為去氫VC,同時生成的Fe2+與定量的鐵氰化鉀反應生成滕氏藍沉淀,利用原子吸收法測定沉淀或者上清液中的鐵含量,進而間接測定VC含量,檢出限小于1.0 μg/mL。該方法簡便、快速、準確、成本低廉,不受樣品中色素干擾,重線性好。
庫侖滴定法是電化學分析法的一個重要分支。測定原理是根據(jù)電解產(chǎn)生的滴定劑與待測物質(zhì)發(fā)生反應,通過測定終點時消耗的電量計算出待測物的含量。王琦等[7]利用恒電流庫侖滴定法測定了水果、蔬菜中VC的含量。以碘化鉀和磷酸為電解液,以強度一定的電流通過電解池,利用陽極電極反應使電解液中的KI被氧化為I2,產(chǎn)生的I2與加入的維生素C中-C=C-不飽和雙鍵發(fā)生定量化學反應,用雙指示電極電流法確定滴定終點。根據(jù)終點時電解所消耗的電量,計算出維生素C的含量。庫侖滴定法測定VC含量可靠,靈敏、快速,且有較好的精確度,特別適用于微量甚至痕量物質(zhì)的準確測定。
伏安法是根據(jù)指示電極電位與通過電解池的電流之間的關(guān)系而獲得分析結(jié)果的一種電化學式分析方法。齊國鵬等[8]利用離子液體和銀納米粒子修飾的玻碳電極([Bmim]BF4-AgNPs/GCE),研究考查了維生素C在此電極上的電化學行為,建立了一種電化學方法檢測VC含量。VC濃度在5~100 μmol/L內(nèi)與相應的峰電流值之間呈線性關(guān)系,測定的靈敏度為0.4 μA/(μmol/L)。該方法快速、準確、靈敏度高。
極譜法通過測定電解過程中所得到的極化電極的電流-電位(或電位-時間)曲線來確定溶液中被測物質(zhì)濃度的一類電化學分析方法。Sha Tianze等[9]首次利用生物質(zhì)廢棄物豆渣合成了一種氮摻雜的石墨烯類介孔納米片(N-GMNs)。研究了維生素C在N-GMNs修飾的玻碳電極上(N-GMNs/GCE)的電化學行為,建立了一種新型的無酶極譜法生物傳感器檢測維生素C。該種方法具有較高的靈敏度(144.65 μA·mM-1cm-2),寬的線性范圍(10~5640 μmol/L),以及較低的檢測線0.51 μmol/L,而且成本較低。該方法能夠用于測定商品飲料、維生素C注射液以及商品果汁的實際樣品中維生素C的含量,結(jié)果令人滿意。
滴定分析法又叫容量分析法,是將已知準確濃度的標準溶液,滴加到被測溶液中(或者將被測溶液滴加到標準溶液中),直到所加的標準溶液與被測物質(zhì)按化學計量關(guān)系定量反應為止,根據(jù)標準溶液的濃度和所消耗的體積,計算出待測物質(zhì)的含量。
2,6-二氯酚靛酚滴定的原理:染料2,6-二氯酚靛酚是一種氧化劑,在堿性溶液中呈藍色,而在酸性介質(zhì)中呈紅色。以藍色的2,6-二氯酚靛酚染料滴定酸性維生素C溶液,兩者發(fā)生氧化還原反應,維生素C自身發(fā)生脫氫氧化反應,而2,6-二氯酚靛酚被還原而成無色,溶液呈現(xiàn)紅色達到滴定終點,以此達到檢測維生素C的目的。此方法操作簡單,方便快捷。
碘量法是一種應用比較廣泛的氧化還原滴定法。原理是:碘單質(zhì)與維生素C發(fā)生氧化還原反應。反應完成時,稍過量的碘單質(zhì)與加入的淀粉指示劑絡合生成藍色物質(zhì),達到滴定終點,根據(jù)碘單質(zhì)溶液的用量計算出維生素C的含量。張歆皓等[10]利用直接碘量法測定了果汁中維生素C的含量。實驗結(jié)果表示,在室溫下,直接碘量法可以測定鮮榨果汁中VC含量,其中獼猴桃汁維生素含量最高,葡萄汁中維生素C最少。同時,報告中指出,隨著溫度的升高及加熱時間的延長,維生素C的含量逐漸降低,為含維生素C食物的儲存條件提供了理論依據(jù)。直接碘量法技術(shù)成熟,成本較低,但是比較耗時。
維生素C是一種酸性多羥基化合物,具有有機酸的酸性。利用酸堿中和反應,以氫氧化鈉溶液定量中和1個羥基,可以測定維生素C的含量。謝志芳等[11]利用兩點電位滴定法的原理,用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液滴定維生素C,進行電位滴定,根據(jù)消耗的氫氧化鈉溶液的體積和相應的電位值計算維生素C的含量。該方法與碘量法測定的結(jié)果相近,精密度較好。
高效液相色譜法是以高壓下的液體為流動相,并采用顆粒極細的高效固定相的一種柱色譜分離技術(shù)。楊文等[12]利用高效液相色譜法測定了百香果中維生素C的含量。采用C18色譜柱,在檢測波長246 nm,以0.01 mol/L磷酸二氫鉀溶液-甲醇為流動相,等度洗脫。維生素C在0~22.848 μg/mL范圍內(nèi)線性良好。楊媛等[13]建立了一種高效液相色譜法同時測定水果蔬菜中L-抗壞血酸、D-異抗壞血酸、脫氫抗壞血酸及總維生素C的含量。采用C18色譜柱,以甲醇-磷酸鹽緩沖溶液(pH=3.5)為流動相,245 nm下檢測,外標法定量。經(jīng)酸性溶液提取后直接測定L-抗壞血酸、D-異抗壞血酸,兩者分離效果良好。在 0.5~50 mg/L濃度范圍內(nèi)L-抗壞血酸和 D-異抗壞血酸的線性關(guān)系良好,檢測線分別為42.0,19.4 μg/kg。該方法操作簡單,靈敏度高,準確性好,且不受樣品顏色的影響,適用于水果和蔬菜中維生素C的測定。
離子排斥色譜法是利用電介質(zhì)與非電介質(zhì),對離子交換劑的不同吸、斥力而達到分離的色譜方法。莫潤宏等[14]建立了離子排斥色譜-雙檢測器同時測定農(nóng)產(chǎn)品中糖類、有機酸和維生素C含量的分析方法。采用Aminex HPX-87H色譜柱,0.1%硫酸溶液為流動相,雙波長檢測,能夠同時測定菠菜和西紅柿中多種有機酸和維生素C的含量。維生素C在濃度為1~12 μg/mL范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。該方法準確、快速、穩(wěn)定,適用于不含半乳糖農(nóng)產(chǎn)品中糖類、有機酸和維生素C的測定。
測定維生素C含量的方法多種多樣,各有自己的優(yōu)缺點。電化學法檢測快速,靈敏度高,但受外界因素干擾較大,電解池易污染,不能連續(xù)檢測;滴定分析法雖操作簡單,成本低,但滴定終點不好判斷,多種果蔬有顏色,指示劑或色素的干擾使終點難以判斷,造成誤差;高效液相色譜法雖靈敏度高、選擇性好,但對樣品純度要求較高,儀器昂貴,且使用的有機試劑不好處理,成本高,不利于推廣;熒光分光光度法和原子吸收光譜法的操作過程復雜。而紫外-分光光度法操作簡單、準確度高、重現(xiàn)性好、誤差小,成本低,應用于果蔬中VC含量測定比較廣泛。