使用Cary荧光分光光度对饮料中的 奎宁进行定量分析

前言：每一道快速有效的制造工艺均基于精心设计与有条不紊的质量控制方案，该方案可在提高生产力的同时确保产品质量。发现缺陷后，生产线管理人员不能浪费任何时 间。在竞争激烈的市场中，拥有任何一种可将停机时间最小化并能快速成功恢复生产的 解决方案都是一种巨大优势。 准确可靠的无缝筛查过程对快速发现生产异常至关重要。对于需要快速测量的应用，基 于光纤的分析解决方案已作为一个选项得到使用。 光纤耦合解决方案尚未得到充分利用的一个领域是常规荧光分光光度法，因为该方法难 以使抗室光干扰特性达到实现准确而可重现测量所需的水平。光纤荧光分析解决方案可 缩短测量时间，可为来自各种应用的样品提供准确而稳定的数据，还可通过简化分析流 程和降低整体使用维护成本来节省经费。Agilent Cary Eclipse 荧光分光光度计针对这一 问题提供了*的解决方案。 荧光分光光度计的灵敏度最高可达其他光谱方法的 1000 倍。该技术还具有高选择性和易 用性，并在 QA/QC 应用中得到广泛使用。Cary Eclipse 荧光分光光度计以实现*抗室 光干扰特性的理念进行设计与制造，是一款产品。该仪器确保使用光纤获得 重要测量优势（无需使用比色皿、缩短分析时间以及减少潜在污染）的同时不损失结果 质量。本应用简报使用食品和饮料行业的示例阐述了 Cary Eclipse 的*优势。

食品和饮料质量受到的审查力度已变得严格，食品生 产的所有领域都需要更高标准的质量和工艺控制。这就需要灵敏 而快速的分析技术。荧光分光光度计是食品生产众多方面中非常 重要的技术，因为这款仪器可提供多种食品系统中关键物质的详 细、实时观察结果，这些关键物质包括蛋白质、维生素、次级代 谢产物、色素、毒素以及香精化合物（表 1）[1,2,3]。

实验部分 研究人员正在寻求快速而准确的液体样品中奎宁的定量分析方法。 快速而可靠的测量为所有制造商提出了一项复杂的分析挑战。因 此，本简报旨在设计一个实验方案，以帮助用户在含有奎宁的溶 液质量未达到客户的严格指标时做出“实时”决策。

分析方法 本研究使用 Cary Eclipse 荧光分光光度计分析样品， 并使用将标 准品或样品注入比色皿并分析其含量的传统方法对样品进行全面 分析。分析完成后，在重新注入前需要清空比色皿并对其进行彻 底清洗。另外还使用配备光纤探头的 Cary Eclipse的远程测 量功能对样品进行原位分析。在这些测量中，使用具有黑色石英 基座的光纤液体探头（光程 10 mm）直接在样品容器中测量每个 样品， 无需注入、清空和清洗任何比色皿。省去这些繁琐的步骤 可使分析时间缩短为传统测量的三分之二。使用 WinFLR 中的扫 描软件应用程序来采集和处理所有数据。 样品 奎宁是金鸡纳树皮中天然存在的一种生物碱。它具有较强生物活 性，一直以来都是治疗疟疾的常用药物。如今奎宁主要存在于通 力水中，它的苦味可为带这种饮料来*的风味。奎宁也是一种 荧光物质，因其方便易得而成为了有效展示 Cary Eclipse 光纤荧 光测量可重现性和灵敏度的理想工具。 试剂 硫酸奎宁粉末，¡ 98.0%，购自 Sigma-Aldrich 公司；溶剂为 0.05 M H2SO4 ；样品为购自本地超市的四个品牌的瓶装通力水。

结果与讨论 创建校准曲线 使用硫酸奎宁和 0.05 M H2SO4 制备了五份不同的标准溶液，其中 奎宁浓度为 1.0 - 0.10 mg/L。首先将 6.0 mg 硫酸奎宁溶于 500 mL 0.05 M H2SO4 中，然后取该溶液 25 mL 并用 225 mL 0.05 M H2SO4 稀释，得到 3.06 × 10–6 mol/L 的储备溶液。使用该储备 溶液制得 5 份经过稀释的校准标样，浓度介于 3.06 × 10–6 mol/L (1 ppm) 至 3.06 × 10–7 mol/L (0.1 ppm) 之间，并将这些标准溶 液装于标准 PET 反应玻璃样品瓶（直径 16 mm）中。将每个浓度的样品转移至标准 10 × 10 mm 比色皿中并测量得到 校准曲线。另外还通过将光纤探头浸入每个反应玻璃样品瓶中来 测量这些标准溶液，并根据测量结果再次对校准曲线进行计算， 以获得标准浓度和荧光强度之间的关系。

分析未知物 将购自本地超市的四个品牌的瓶装通力水作为未知物进行分析。 在每瓶通力水中取 5 mL 样品，振摇去除溶解态二氧化碳，然后用 500 mL 0.05 M H2SO4 稀释（稀释比 1:100）。根据校准标样方法 将每份未知样品分别转移至 10 × 10 比色皿中并进行测量。然后 用光纤探头测量每个比色皿中经过稀释的通力水样品。 生产环境中的样品 这些生成校准曲线然后测量多个未知物的模拟实验准确重现了法 规实验室中的情形。分析通力水等溶液的常见方法包括将样品 倒入比色皿中（已知污染源）并测量含量。然后将比色皿清空（废 液源）、清洗并干燥（另一个已知污染源），然后进行下一次测量。 使用光纤探头只需将探头浸入样品中并进行测量。探头用布擦干 净后即可用于下一个样品。 荧光分光光度计是对所有化学环境中的固有荧光化学物质进行无 损定量分析的理想工具。使用 Cary Eclipse 采集到的光谱显示 H2SO4 中的奎宁具有特征峰形，且强度与样品中的奎宁浓度直接 成正比。图 2 显示了瓶装通力水样品（通力水 1）在分光光度计 样品室处于打开和关闭状态时测得的归一化发射光谱。图中还显 示了使用 Cary Eclipse 附带的光纤浸入探头测量同一个样品所得 的结果。由于 Cary Eclipse *的抗室光干扰特性，每次测量采 集到的光谱*相同。使用奎宁谱带荧光强度与标准溶液中已知 奎宁浓度之间的关系可快速、简便而准确地测定通力水中的奎宁 浓度。请注意，测得的浓度需乘以 100 才能代表实际浓度，因为 样品按 1:100 进行了稀释。

通过测量结果可得出以下几个重要结论： • 使用 Cary Eclipse 可轻松对水性样品中的奎宁进行选择性定 量分析 • 采用传统比色皿测量方法或使用 Cary Eclipse *的远程传感 光纤探头功能能够准确、可重现地对适当分子进行定量分析 • 市售瓶装通力水中的奎宁浓度根据品牌而各不相同 • 市售通力水的奎宁浓度为 50-60 ppm（表 2），低于美国食品 药品监督管理局允许的最大奎宁浓度 83 ppm [4]

结论：配备光纤附件的 Agilent Cary Eclipse 可快速、简便、准确地测量 饮料和食品中的荧光物质。研究证实了使用光纤附件进行的测量 和使用标准石英玻璃比色皿进行的测量准确度相当。此外，使用 光纤的工作流程速度更快，同时去除了*易引入测量误差的步 骤。光纤附件不仅可准确而可重现地测量极少量样品，而且还无 需使用比色皿。这些特点使 Cary Eclipse 和光纤成为了 QA/QC 实验室进行常规荧光分析应用的理想仪器。