利用紫檀木提取物作为天然试剂，通过分光光度法测定罐装水果样品中的锡含量

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Spectrophotometric determination of tin in canned fruit samples using sappan wood extract as a natural reagent

开发了一种基于天然草药木（phang）提取物中巴西红粉（brazilein）的分光光度法，用于测定罐装水果中的锡（Sn），检测限9.3 μg/L，线性范围0.03-1.0 mg/L，与火焰原子吸收光谱法结果一致。

　　

Napaporn Bunnaranurak | Napa Tangtreamjitmun

泰国春武里府Burapha大学理学院化学系，邮编20131

摘要

本研究旨在开发一种绿色分光光度法，用于测定罐装水果样品中的有毒锡含量。研究采用了一种从可再生红木（在当地称为“phang”）提取物中提取的天然试剂，以替代传统的有毒化学试剂。实验结果表明，通过将红木粉末在pH 2的缓冲溶液中加热并搅拌10分钟，可以轻松提取出活性植物化学物质brazilein。在pH 2条件下，锡(IV)与brazilein之间的反应迅速进行，10分钟内形成红色复合物。该溶液在531纳米处具有最大吸光度，摩尔吸光度为17,688 L·mol^?1·cm^?1。在优化条件下，该方法检测限可达9.3 μg·L^?1（n = 10，3s_o'）。该方法在0.03至1.0 mg·L^?1的范围内具有宽线性范围，决定系数（R²）为0.9999。对于含有超过28 μg·g^?1锡的不同水果样品，日内精密度和日间精密度分别低于2.2%（n = 3）和6.3%（n = 12）。通过火焰原子吸收光谱法验证了该方法的有效性，两种方法之间没有显著差异（p = 0.29）。使用该方法检测15个罐装水果样品中的锡含量，结果范围为22–209 μg·g^?1

引言

锡因其优异的耐腐蚀性而被广泛用于食品容器的钢板涂层。然而，马口铁食品包装可能导致锡溶解并迁移到食品中[1]。摄入含锡量超过1400 μg·g^?1的食品可能会引起头痛、发热、恶心、呕吐和腹痛等不良反应[2]。为应对这一风险，欧盟委员会建议罐装食品中的锡含量不得超过100至200 μg·g^?1[3]。

AOAC国际组织于1985年建立了使用火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定罐装食品中锡含量的官方方法（AOAC 985.16）[4]。FAAS方法至今仍在使用，通常包括预浓缩步骤[5]，[6]，后来扩展到了石墨炉原子吸收光谱技术[7]。自1993年以来，成本更高的电感耦合等离子体-光学发射光谱法（ICP-OES）也被用于罐装食品中的锡测定[8]。ICP-OES结合氢化物生成技术也被用于罐装水果和蔬菜中的锡分析[9]，[10]。此外，最昂贵的电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）也被用于测定罐装果汁中的锡及其他有毒元素[11]。

总体而言，原子吸收和发射光谱技术被广泛用于罐装食品中的锡测定。然而，对于操作简单、分析成本较低的单元素分析，分子吸收紫外-可见光谱法是一个更实用的选择，已有多项研究报道了这一方法[12]，[13]，[14]，[15]。该技术通常涉及锡离子与显色剂之间的复杂反应。然而，大多数报道的显色剂都是合成化学物质，成本较高且会产生有害废物。为了解决这些问题，天然植物提取物提供了一种可持续且环保的替代方案，符合绿色分析化学的原则[16]，[17]。在过去十年中，包括南瓜[18]、蜡烛灌木、水胡椒、帕科蕨[19]、姜黄、青柠[20]和印度醋栗[21]在内的多种植物提取物已被成功用作分光光度试剂，证明了这种方法的可行性。

Caesalpinia sappan Linn.的心材，即泰语中的“phang”，含有brazilein，这是一种易于用水提取的天然染料，传统上用于纺织品着色[22]。我们之前的研究表明，这种提取物可以与锡(IV)离子形成红色复合物[23]，表明其作为锡分光光度测定的天然显色剂的潜力。

本研究的目的是开发一种绿色、简单且经济高效的锡测定方法，使用phang提取物作为络合剂。通过紫外-可见光谱仪测量锡-brazilein复合物的吸光度。所提出的方法经过优化、验证，并应用于多种罐装水果样品中锡的定量分析。方法的概念概述见图1。

标准品和试剂

除非另有说明，所有试剂均为分析级。所有实验均使用浓度为1000 mg·L^?1的Sn(IV)标准溶液（SnCl₄，Merck，德国）。阳离子表面活性剂使用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，Acros Organics，比利时）。氢氧化钠（NaOH）和氯化钾（KCl）购自意大利Carlo Erba公司。盐酸（HCl）浓度为12 mol·L^?1，购自新西兰QR?C?公司。Phang粉末购自泰国的一家草药店。

仪器

（此处应列出所用仪器信息，但原文未提供详细信息）

锡复合物与phang提取物的吸收光谱

在有无CTAB表面活性剂的情况下，测量了Sn(IV)离子与phang提取物反应生成的复合物和空白溶液的吸光度，对应的谱图分别为图3中的4和2，以及3和1。添加CTAB后，复合物的吸光度增加，这与先前关于使用槲皮素作为试剂进行铝分光光度测定时CTAB增强信号的报告一致[24]。

结论

成功开发了一种使用phang提取物作为天然试剂的绿色分光光度法，用于测定罐装水果样品中的Sn(IV)含量。phang提取物易于获取、无毒且成本低廉，来源于可再生资源，符合绿色分析化学的9（更安全的试剂）和10（可再生材料）原则[40]。使用CTAB作为无害辅助物质，并且产生的废物极少。

手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时，作者使用了ChatGPT来提高文本的可读性和语言表达。使用该服务后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

Napaporn Bunnaranurak：撰写——原始草稿、方法论、实验设计。 Napa Tangtreamjitmun：概念构思、监督、数据管理、资源提供、撰写——审稿与编辑。

资助

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究部分得到了Burapha大学理学院科学创新服务单元（SIF-IN-51300014和SIF-IN-62910147）的支持。作者感谢Ron Beckett博士对手稿的有益评论和校对工作。