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键那绿与黄原胶作用的光散射表征及分析应用

发布日期:2015-01-23 19:56:47
键那绿
研究了黄原胶和键那绿B(JGB)结合的共振散射光谱.实验结果表明,在pH 9 62水溶液中,黄原胶与染料
探针JGB发生静电作用,产生了以328.5 nm为特征峰的共振光散射(RLS)光谱.此波长下,在一定黄原胶浓度范
围内,增强的共振光散射强度(A/RLS)与其具有线性关系.据此建立了痕量黄原胶的共振光散射分析方法.当JGB
的浓度为2 2X 10-5 mol/L时,测定黄原胶的检测限为12 24ng/mL.
黄原胶,又称汉生胶,其结构如图1所示,是野油菜黄单孢杆菌分泌的一种胞外酸性多糖,具有阴离 子属性和良好的水溶液性[1].黄原胶在食品工业、精细化工、石油采矿、医药工业等领域有广泛的应用.在 油田应用和实验研究中,准确测定黄原胶十分重要.黄原胶的测定方法有苯酚-磺酸法、色谱法、放射性 标记法、有机碳含量测定法、沉淀法、粘度法、咔唑法等[2].这些方法有的费时,有的干扰大,有的测定灵 敏度低.本研究建立共振光散射(RLS)法测定黄原胶浓度.RLS方法具有操作简单,灵敏度高的特点,已 广泛地应用于生物大分子[3、金属离子[4、卤离子[5]、生化药物[3、纳米粒子[7]、表面活性剂[8]、细菌[9等 的检测.
键那绿B(JGB)是一种阳离子型染料,可作为共振光散射探针,对核酸等生物大分子进行检测|10.本 研究发现,在碱性条件下,醌亚胺类阳离子染料JGB和黄原胶通过静电引力结合产生増强的共振光散射, 最大散射峰位于32& 5 nm处,且RLS増强程度与黄原胶浓度在一定范围内呈线性关系.在此基础上建立 了测定黄原胶的RLS方法.
1实验部分
1. 1仪器和试剂
F2500型荧光分光光度计(日本日立企业),UV 8500型紫外可见分光光度计(香港天美企业),PHS 3C型酸度计(成都方舟科技开发企业),MVS 1型漩涡混合器(北京北德科学器材有限企业).
黄原胶溶液:称取0. 050 0 g黄原胶固体粉末,溶解于二次蒸馏水中配制成浓度为200?/mL的储备 液,取25. 00 mL稀释至500i 0 mL,得10. 0 Mg/mL的工作液,置于冰箱中以备用.
JGB(上海第三化学试剂厂,上海)储备液是直接将晶体溶于水配成,浓度为2 0X10-4mol/L;用Brit ton Robinson(BR)缓冲溶液来控制体系的酸度,用1. 0 mol/L的NaCl溶液调节溶液的离子强度.所用试 剂均为分析纯;实验中所用的水均为二次蒸馏水.
1.2实验方法
在10 mL比色管内依次加入1. 0 mL pH 9. 62的BR缓冲溶液、一定量的黄原胶溶液、适量的染料溶 液,每加入一种试剂后用漩涡混合器混合均匀,最后用二次水稀释定容至刻度线.在荧光分光光度计上以 同步扫描激发和发射单色器以获得RLS光谱,于X(m=X(I=32& 5 nm处测定复合物的共振光散射 强度I和试剂的空白/。,A/=/- I。.激发和发射狭缝宽度均为5. 0 nm.
2结果与讨论
2 1 JGB黄原胶体系的RLS光谱特征
图2是试剂空白和JGB-黄原胶结合物的RLS光谱.由图2可知,当JGB与黄原胶在溶液中单独存在 的时候,其在220~ 600 nm的波长范围内RLS信号均较弱(线1和线2),但少量黄原胶加入后,JGB -黄原 胶体系的RLS信号増强,最大散射峰位于328. 5 nm,此外在455. 0 nm, 492 0 nm处均能得到増强信号. 在整个扫描范围内,随着黄原胶浓度的増加,RLS强度増加,表明带正电的JGB于带负电的黄原胶之间发 生了作用.由于黄原胶具有阴离子属性,JGB带正电荷,二者之间通过静电作用,形成了复合物,产生了増 强的RLS.
22实验条件的优化
2 2 1试剂加入顺序的影响
试剂的加入顺序对体系的影响较大,实验表明采用BRxanthanJGB顺序比较好,此时获得的RLS强 度大且数值稳定.首先混合缓冲溶液和黄原胶,可以使黄原胶所带的酸性基团在碱性的环境中更好的离 解増加了体系的有效电荷,容易与JGB形成缔合物,获得较强的RLS信号.
2 2 2 pH值的影响
图3的pH影响反映了黄原胶与染料分子之间的静电作用力的影响.带负电荷的黄原胶与带正电荷的 JGB二者在偏碱性环境下产生较强的RLS信号.如图3所示,当pH = 9. 62左右时体系的RLS信号的増 强较大.在p:^ 9. 62时,JGB自身的RLS强度増大,说明自身发生了聚集,不利于其与黄原胶之间的反 应.如果pH<9. 62或酸度更低的环境下,黄原胶分子中的羧基和羟基上的负电荷被H+中和,与JGB的 结合程度受到削弱,体系的RLS强度降低.
图3酸度对RLS的影响 Fig. 3 Dependence of the RLS intensity on pH
2 2 3 JGB浓度的影响
分别在一定含量的黄原胶溶液中加入不同浓度的JGB溶液.如图4所示,当JGB浓度在1. 6X 10-5 ~ 2 45X10-5mol/L的范围内,随着JGB浓度的增加,A/较稳定,但当JGB浓度大于2. 45X10-5mol/L 时,随着其浓度的增大,A/值减小.通常情况下,浓度为10-3~10-6mol/L的阳离子染料在溶液中有聚集 的特性,并且在该浓度范围内,存在着染料单体与二聚体的动态平衡.溶液中离子型染料的聚集导致二聚 体甚至是高聚体的生成,从而直接影响到染料与其它物质的结合反应及光谱性质[11].由线2可以看出, 当JGB浓度低时,其RLS强度较小,说明主要以单体形式存在,随着染料浓度的进一步增加,RLS强度急 剧增大,说明JGB自身聚合体数目逐渐增多,这与文献10的结果是一致的.线1表示在黄原胶浓度一定的 情况下,随着体系中JGB浓度的增大,体系的RLS的变化情况.当其浓度小于2. 45X10-5mol/L时,体 系的RLS强度随染料浓度的增加而增加,JGB浓度继续增大,则由于自身的聚集程度增加,且自身的吸取 能力增强,导致与黄原胶的反应减弱,体系的RLS的强度开始降低.
224离子强度的影响
JGB黄原胶之间是通过静电引力结合的.由图5可以看出,介质的离子强度的增大,即Na+浓度的增 大将使体系的△/值减小.原因可能是离子氛屏蔽了黄原胶基团上的电荷,使得其与JGB的结合效率减小,
从而降低体系的RLS强度. 
2 2 5反应时间和稳定性
通过实验优化条件发现,本实验体系的反应时间为1~5 min体系的稳定时间为4 ~16h.
2 3共存物质的影响
试验了包括金属离子、糖类和蛋白质等物质对黄原胶测定的影响,结果见表1.在误差为±5%的范围 内,体系对金属离子所能允许存在的最大浓度有较大差别,如对Pb2+ Cd2+,Zn2+等能容许存在的最大浓 度较小,而对Ca2+,Ba2+,Mg2+能容许存在的最大浓度则较大.乳糖Lac蛋白质,氨基酸允许的浓度较小.
表1共存物质的影响
Table 1 Effects of Coexists Substances
干扰物质共存物质的最大允许浓度(±5%) /10-6mol . L-1干扰物质共存物质的最大允许浓度(±5%) /10-6mol. L-1
Ca2 + Cl-4 200. 0Zn2+N〇3-10 0
Al3 + SO4-120. 5Na +Cl-1 500 0
Pb2,N〇3-5. 0Ba2 +Cl-240. 0
Cd^ Cl-10. 0NHlCl-60. 0
Mg2,S〇4-300. 0乳糖Lac3. 6
BSA *1. 0HSA *1.4
Glycin3. 0G lu cos e2. 0
注:黄原胶溶液浓度为1. 0Pg- mL-1,JGB浓度为2 2K10-5mol/L pH=9 62.
*单位为Pg. mL-1.
24标准曲线和合成样的分析
在最佳的反应条件下,在328. 5 nm处测定复合物和试剂空白的RLS强度,以(IRLS值对黄原胶的浓 度进行线性拟合,其结果见表2.从表2可知,该方法能够适用于对微量的黄原胶进行测定.表3是根据表 1所提供的物质的干扰状况而合成的样品5次平行测定所得的结果.分析数据令人满意.
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