基于电子自旋共振（ESR）波谱的辐照食品鉴定检测方法的研究--《中国农业科学院》2011年硕士论文
基于电子自旋共振（ESR）波谱的辐照食品鉴定检测方法的研究
【摘要】：农产品、食品安全是重大的国计民生问题。随着全球贸易的一体化,食品发展的主题趋向于更加卫生、安全、健康和营养。食品辐照技术以其鲜明的特点,对确保食品的卫生、安全,减少污染和化学残留等起着不可替代的作用。我国是全球食品辐照的第一大国,每年的食品辐照量占全球总量的1/4,用于辐照加工处理食品的设施和加工量均处于世界领先水平。然而近年来随着辐照食品的生产、消费和国际贸易的需求不断增加,欧美等发达国家凭借其在辐照食品鉴定检测技术上的优势,对我国出口的辐照食品实行贸易技术壁垒,极大的限制了我国辐照食品特别是农产品的出口贸易。而河南杞县“~(60)Co事件”谣言引发的群众恐慌,以及康师傅方便面辐照标示问题所导致的“辐照门”事件,均使得辐照食品的安全监管引起了全社会的广泛关注。因此,建立准确、快捷的辐照食品分析检测方法来鉴定辐照与未辐照食品,测定或给出被辐照食品的原初吸收剂量,是一项非常重要且极具应用价值的研究课题。
本文以植物源性食品为研究对象,采用电子自旋共振波谱(ESR)分析技术,通过检测不同剂量处理的不同类型的辐照食品,揭示同类食品不同剂量与ESR谱线强度的对映关系、不同类食品同一剂量与ESR谱线强度的对映关系以及食品中不同部位的ESR波谱特征变化。通过研究辐照食品ESR信号强度的影响因素,揭示辐照剂量与ESR信号强度之间的关系,探讨ESR信号强度在贮藏期内信号衰减的变化规律。本文率先利用ESR波谱技术研究了不同类型射线(γ射线和电子束)辐照食品的ESR波谱特征,建立了利用电子自旋共振法鉴别植物源性辐照食品的检测方法标准。本研究在国内首次采用附加剂量法对辐照食品原初吸收剂量进行了定量追溯,为辐照食品原初吸收剂量定量追溯模型的建立提供了理论依据。论文的主要内容和研究成果如下:
1.以葵花籽、核桃、开心果和榛子4种干果食品为试验材料,研究在不同剂量范围内4种样品辐照剂量与ESR信号强度的关系以及两者的相关性R~2。结果表明:未辐照和辐照样品的ESR波谱有明显区别,4种样品的ESR信号强度与辐照剂量均呈现正相关。辐照后样品的ESR波谱强度和谱形都发生变化,应用ESR波谱法能够直观、准确的鉴定出4种食品是否经过辐照。其中核桃和开心果的ESR谱线中心信号左右两侧出现的两个对称小峰,证明了纤维素自由基的存在。研究得出辐照核桃的最低检出剂量接近1 kGy,其余3种辐照样品的最低检出剂量更低。
2.研究了4种香辛料食品(花椒、芥末粉、咖喱粉、姜粉)经不同剂量辐照后电子自旋共振波谱特征及信号强度的变化,并探讨了ESR信号强度在贮藏期(220 d)内的变化规律。结果表明:4种香辛料样品辐照前后ESR波谱均有明显区别,ESR波谱信号强度与剂量表现为正相关。在贮藏期内所有样品信号强度均有减弱,除芥末粉外其余样品经过220 d后仍能应用ESR波谱法检测判定出是否经过辐照处理。
3.以水果样品葡萄作为试验材料,取其不同部位(葡萄皮、葡萄柄和葡萄籽)进行辐照处理,研究其在给定剂量范围内葡萄不同部位的ESR波谱特征变化,以及辐照剂量与信号强度的关系。结果表明:葡萄皮、葡萄柄和葡萄籽辐照后ESR波谱均有明显的区别,信号强度均随辐照剂量增加而增大。葡萄柄的辐照最低检出剂量为0.25 kGy,可作为鉴定葡萄是否经过辐照的理想材料。通过比较葡萄皮、葡萄柄和葡萄籽剂量效应曲线得出葡萄柄拟合曲线最为准确(R~2=0.9943)。3种辐照试验材料在贮藏期(15 d)内信号强度均有不同程度的衰减,辐照葡萄皮信号强度衰减最为剧烈(衰减80%)。
4.以白胡椒粉、花椒粉、孜然粉和开心果作为试验材料,分别用γ射线和电子束进行辐照处理,研究了ESR波谱法鉴定判别电子束辐照食品的检测方法,并且比较了γ射线和电子束辐照后的ESR波谱形状特征。结果表明:4种样品经电子束辐照后ESR波谱与未照样品均有明显的区别,信号强度均随辐照剂量增加而增大。白胡椒和开心果在高于432 Gy剂量下照射能够检出,而花椒和孜然在高于875 Gy剂量下照射能够检出。所有样品在贮藏期(200 d)内信号强度均有不同程度的衰减,经过200d后仍能应用ESR波谱法检测判定出是否经过辐照处理。4种样品采用同剂量的γ射线和电子束辐照其ESR波谱形状无显著差异,但研究发现由于两者辐照作用机理的不同,而导致对样品的ESR波谱信号强度略有影响。
5.以孜然为对象,研究孜然在0～15.0 kGy剂量范围内ESR波谱特征变化,以及贮藏时间对波谱信号强度的影响,并采用附加剂量法估测孜然样品的原初吸收剂量。结果表明:经过贮藏期(220 d)后仍能检测出孜然是否经过辐照处理。附加剂量法可较为准确的用于辐照孜然的剂量估算,其中利用3次多项式在不同贮藏时间里(10 d,20 d和30 d)拟合估算出的每个样品的剂量值与原初剂量的偏差均在1 kGy范围内,优于采用对数方程拟合估算出的剂量值。表明ESR波谱法即能够定性鉴定孜然样品辐照与否,并且能够定量估算出样品所吸收的原初辐照剂量。
【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业科学院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TS207.3【目录】：
Abstract7-16
第一章 绪论16-23
1.1 研究背景及意义16-21
1.1.1 食品辐照技术概论16
1.1.2 食品辐照技术发展现状与分析16-17
1.1.3 辐照食品鉴定检测方法研究进展17-20
1.1.4 建立辐照食品鉴定检测方法的意义20-21
1.2 研究目的与研究内容21-23
1.2.1 研究目的21
1.2.2 研究内容21-23
第二章 电子自旋共振波谱（ESR）法23-29
2.1 ESR 波谱仪检测原理与性能指标23-25
2.1.1 电子自旋共振波谱仪的主要组成部分23-24
2.1.2 电子自旋共振波谱仪的主要性能指标24-25
2.2 电子自旋共振检测条件的形成25
2.2.1 电子自旋共振的条件25
2.2.2 电子自旋共振的实现25
2.3 植物源性辐照食品 ESR 法鉴定检测原理25-26
2.4 ESR 法检测植物源性辐照食品的研究进展26-29
第三章 自由基形成 ESR 波谱信号与吸收剂量的量效关系研究29-47
3.1 前言29
3.2 材料与方法29-30
3.2.1 材料与试剂29
3.2.2 主要仪器29
3.2.3 实验方法29-30
3.3 结果与讨论30-45
3.3.1 辐照干果类食品的ESR 波谱强度与吸收剂量的量效关系30-36
3.3.2 香辛料类食品照射剂量对ESR 波谱信号强度的影响36-41
3.3.3 辐照水果类食品的吸收剂量与ESR 波谱信号强度分析41-45
3.4 讨论45-46
3.5 小结46-47
第四章 贮藏对辐照诱导自由基的 ESR 波谱信号稳定性研究47-52
4.1 前言47
4.2 材料与方法47-48
4.3 结果与讨论48-51
4.3.1 辐照花椒粉ESR 波谱强度的贮藏稳定性48
4.3.2 辐照芥末粉ESR 波谱强度的贮藏稳定性分析48-49
4.3.3 贮藏时间对辐照咖喱粉ESR 波谱强度的影响49
4.3.4 贮藏时间对辐照姜粉ESR 波谱强度的影响分析49-50
4.3.5 辐照葡萄ESR 波谱信号随贮藏时间的衰减效应研究50-51
4.4 讨论51
4.5 小结51-52
第五章 植物源性食品γ、EB 辐照的ESR 波谱比较研究52-61
5.1 前言52
5.2 材料与方法52-53
5.2.1 材料与试剂52
5.2.2 主要仪器52
5.2.3 实验方法52-53
5.3 结果与讨论53-59
5.3.1 电子束辐照植物源性食品的 ESR 波谱分析53-54
5.3.2 贮藏时间对电子束辐照样品 ESR 信号强度影响54-55
5.3.3 植物源性食品γ、EB 辐照ESR 波谱比较55-59
5.4 讨论59-60
5.5 小结60-61
第六章 食品辐照原初剂量的定量估算方法初探61-70
6.1 前言61
6.2 材料与方法61-62
6.2.1 材料与试剂61
6.2.2 主要仪器61
6.2.3 实验方法61-62
6.3 结果与讨论62-68
6.3.1 辐照样品的ESR 波谱强度的定量表征62-63
6.3.2 辐照诱导自由基ESR 波谱强度随贮藏时间的衰减规律63-64
6.3.3 样品原初吸收剂量的定量估算方法64-68
6.4 讨论68-69
6.5 小结69-70
第七章 全文总结与展望70-72
7.1 主要结论70-71
7.2 创新点71
7.3 展望71-72
参考文献72-77
附录 含纤维素类辐照食品的鉴定─ESR 法77-81
作者简历82
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朱峰;[D];安徽大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库
杜方岭;王志芬;王守经;胡鹏;张奇志;;[J];山东农业科学;2009年12期
本刊编辑部;崔磊;;[J];高科技与产业化;2007年03期
万小娟;王佳;郑建飞;窦大营;徐刚;焦正;吴明红;丁国际;;[J];核技术;2008年08期
赵克俭,刘天伟;[J];核农学报;1989年02期
哈益明;施惠栋;王锋;刘志弢;谢宗传;;[J];核农学报;2007年01期
谭瑗瑗;阚登蕾;赵小俊;傅俊杰;;[J];核农学报;2009年02期
冯敏;朱佳廷;刘春泉;;[J];江苏农业科学;2007年05期
赵永富;刘婷;汪昌保;;[J];江苏农业科学;2008年02期
杜方岭;王守经;胡鹏;张奇志;祝清俊;;[J];农产品加工(学刊);2010年02期
谭冬梅;;[J];南方农机;2010年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
杜方岭;王志芬;王守经;胡鹏;张奇志;;[J];山东农业科学;2009年12期
王守经;胡鹏;汝医;张奇志;许方佐;杜方岭;;[J];山东农业科学;2011年10期
蒋俊树;朱峰;聂磊;;[J];安徽化工;2012年03期
汪晓鸣,刘超,王宏;[J];安徽农业科学;2005年09期
李宏亮;蒋云升;;[J];安徽农业科学;2011年13期
夏春;;[J];现代农业科技;2011年09期
段丽娟;侯智霞;李连国;刘艳;;[J];北方园艺;2009年07期
李晓;杨途熙;魏安智;王佳;帅焕丽;;[J];北方园艺;2011年07期
井玉梅;;[J];北方园艺;2011年19期
吕桂琴,郑传明,A.B.维什尼科夫;[J];北京理工大学学报;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库
王传现;宋业萍;杨振宇;仲维科;耿金培;陆地;丁卓平;;[A];农产品质量安全与现代农业发展专家论坛论文集[C];2011年
王景敏;胡为民;;[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
冯敏;刘春泉;朱佳廷;;[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
黄伟林;王崇林;徐晖;王宝国;孟繁胜;吴振岭;戴跃;董霞;;[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
刘春泉;汪昌保;朱佳廷;;[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
吴军;李姣;赵谋明;;[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第8册）[C];2009年
程薇;刘斌;熊光权;熊善柏;陈玉霞;;[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第8册）[C];2009年
哈益明;;[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第8册）[C];2009年
高鹏;王艳;黄敏;伍玲;杜小颖;雷庆;谢燕;;[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第8册）[C];2009年
周蔼怡;陈惠元;蔡芷荷;;[A];2010第二届中国食品安全高峰论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库
黄曼;[D];华南理工大学;2010年
邵咏妮;[D];浙江大学;2010年
陈国庆;[D];江南大学;2010年
龚志华;[D];湖南农业大学;2010年
刘超;[D];首都师范大学;2011年
苏润洲;[D];东北林业大学;2011年
周佳欣;[D];上海大学;2011年
相玉琳;[D];天津大学;2011年
吴刚;[D];浙江大学;2011年
刘海生;[D];中国地质大学（北京）;2003年
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刘斌;[D];华中农业大学;2010年
许亚坤;[D];河南理工大学;2010年
王秋芳;[D];山东农业大学;2010年
杨俊丽;[D];山东农业大学;2010年
杨延远;[D];河南工业大学;2010年
钟青;[D];中国农业科学院;2010年
高良秋;[D];兰州大学;2010年
陈祥明;[D];福建农林大学;2010年
赵凤行;[D];青海师范大学;2010年
詹玉新;[D];武汉工业学院;2010年
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肖文,姜红石;[J];环境科学与技术;2004年05期
陈笑梅;胡贝贞;刘海山;郭伟强;丁慧瑛;岑俊静;;[J];分析化学;2007年01期
徐远金;李永库;;[J];分析试验室;2006年11期
吴宗贤;沈崇钰;陈惠兰;丁涛;吴斌;徐锦忠;陈正行;;[J];分析试验室;2007年05期
张海伟;哈益明;王锋;;[J];辐射研究与辐射工艺学报;2007年01期
哈益明;李伟明;王锋;张彦立;;[J];辐射研究与辐射工艺学报;2011年01期
梁宏斌;[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2002年03期
赵永富;李俐俐;王志东;汪昌保;季萍;王超;;[J];核农学报;2010年05期
冯敏;刘春泉;朱佳廷;;[J];江苏农业科学;2007年06期
袁楚辉;;[J];品牌与标准化;2010年24期
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谢萍;[D];吉林大学;2008年
张海伟;[D];中国农业科学院;2008年
【二级参考文献】
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张福星,蒋炳生;[J];安徽农业科学;2000年05期
刘超;[J];安徽农业科学;2003年05期
高照荣;任旭东;;[J];安徽农业科学;2006年08期
陈怀锅;;[J];安徽农业科学;2007年03期
陈福明;;[J];安徽农业科学;2007年04期
徐艺青,易欣欣,冯杰,王志新;[J];北京农学院学报;2003年01期
董智挺;[J];福建农业科技;2005年04期
宋莉晖,杨成对,刘密新,张新荣;[J];分析化学;2005年07期
丁连忠,朱松梅,顾其英,朱岩;[J];辐射研究与辐射工艺学报;1991年02期
王瑛,王维国,李凤梅,谢立青,狄少杰,兰李桥,张正,俞雅文;[J];辐射研究与辐射工艺学报;1992年04期
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魏娜;[D];西南大学;2008年
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梁任又,侯碧辉;[J];波谱学杂志;1997年06期
台虹,李聪,马岚,刘绣华,汪汉卿;[J];化学研究;2000年01期
陈东,唐雯霞,戴安邦,韩世莹,王化勤;[J];高等学校化学学报;1990年11期
王立,封麟先,杨士林;[J];浙江大学学报(工学版);1992年02期
王立,封麟先,杨士林;[J];波谱学杂志;1993年01期
詹瑞云,刘雅言,刘桂珍,王者福;[J];波谱学杂志;1993年02期
何光龙,付乐虞,徐广智,陆同兴;[J];科学通报;1996年15期
何光龙,徐广智,李昕跃,陈次平;[J];科学通报;1997年11期
冯清,李敏,石巨恩;[J];湖北医科大学学报;1999年01期
高文全,金承红,郑莹光,董凤霞,高中民;[J];烟草科技;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库
王传现;宋业萍;杨振宇;仲维科;耿金培;陆地;丁卓平;;[A];农产品质量安全与现代农业发展专家论坛论文集[C];2011年
Y.T.S;[A];中国颗粒学会超微颗粒专委会2011年年会暨第七届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2011年
李伟明;哈益明;王锋;;[A];第六届核农学青年科技工作者学术交流会暨中国核学会2011年学术年会核农学分会论文集[C];2011年
万小娟;郭会娇;王佳;张海娇;焦正;吴明红;;[A];中国化学会第26届学术年会环境化学分会场论文集[C];2008年
赵保路;;[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
杨海军;蒋敏;李勇;;[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
陈贤明;;[A];华东六省一市耳鼻咽喉-头颈外科学术会议暨2008年浙江省耳鼻咽喉-头颈外科学术年会论文汇编[C];2008年
杜立波;姜玉岗;王广清;徐元超;贾宏瑛;田秋;刘扬;;[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
尹颖;郭红岩;孙媛媛;贾海霞;王晓蓉;;[A];持久性有机污染物论坛2006暨第一届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2006年
黄春华;朱本占;;[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
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黄毓勇;[N];电子报;2003年
代希泽;[N];当代汽车报;2008年
张进保;[N];电子报;2008年
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伯伟萍;[N];电子报;2005年
王永;[N];电子报;2006年
江苏 张永根;[N];电子报;2009年
黄学文;[N];电子报;2003年
梁兴光;[N];电子报;2003年
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京公网安备74号Fenton 法中的羟基自由基的测定技术简介 - 水处理新技术 -
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Fenton 法中的羟基自由基的测定技术简介
Fenton 法是目前废水处理研究比较多的一种高
级氧化技术, 它属于湿式氧化. 具有广阔的前
景.Fenton 法可有效处理酚类、芳胺类、芳烃类、农
药及核废料等难降解有机废水,与其他高级氧化工
艺(Advanced Oxidation Process,AOPs) 相
比,Fenton 法具有反应快速、操作简单、可自动产生
絮凝等优点.
羟基自由基（·OH）是氧化性最强的活性氧自
由基.由于·OH 的反应活性大、寿命短（小于10-4s）、
存在浓度低,因此在有关·OH 的研究中,其分析测试
方法就显得特别重要.因此,一些探针试剂如：2—脱
氧—D 一核糖（DR)、苯甲酸、芳基水扬酸、DMSO
以及自旋捕捉剂等被用于羟基自由基转化为易于测
定的物质后测定.本文简要介绍了几种常用的测定
羟基自由基的方法及其发展趋势[1-2].
1 ·OH 的形成及反应机理
1.1 羟基自由基（·OH）性质
羟基自由基（·OH）是一种氧化能力很强的自由基.
在已知的氧化剂中, ·OH 氧化电位为2.80V,仅次于氟
的2.87V[3].它是一种非选择性的氧化剂,能很容易的
氧化各种有机物和无机物,氧化效率高,反应速度快.
在废水的均相和非均相氧化降解过程中,都认为起
氧化作用的主要因素是·OH.在生物体内,需氧代谢的
收稿日期：
作者简介：刘凤喜（1964—）,高级工程师,现从事环境科学
氧化还原反应所产生的羟自由基,可以引发不饱和
脂肪酸发生脂质过氧化,核酸断裂、蛋白质和多糖分
解,损伤膜结构及功能[7].因此,在环境科学、生命科学
等领域,已对·OH 开展了广泛的研究.
1.2 ·OH 的形成机理
Fenton 试剂是1894 年由H. J. Fenton 发现,并应
用于苹果酸的氧化 [4] ,其实质是二价铁离子（Fe2+）
和H2O 之间的链式反应催化生成·OH,使苹果酸及其
它有机物最终氧化为CO2 和H2O.在反应体系内·OH
首先与有机污染物RH 反应生成游离基R·,R·进一步
氧化生成CO2 和H2O.使有机污染物最终得以降解.
反应方程式如下： Fe2+ + H2O2 Fe3+ +
OH－ + ·OH
1.3 ·OH 降解废水中有机物的反应机理[5-8]
过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系通常称
为Fenton 试剂.Fenton 试剂法是一种均相催化氧化法.
在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢时,在
Fe2+催化剂作用下,H2O2 能产生两种活泼的氢氧自由
基,从而引发和传播自由基链反应,加快有机物和还
原性物质的氧化.其一般历程为：
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH－ + ·OH
Fe2+ + ·OH Fe3+ + OH－
Fe3+ + H2O2 Fe2+ + H+ + HO2·
HO2·+ H2O2 O2 + H2O + ·OH
2 环境研究与监测 第20 卷
RH + ·OH R· + H2O
R· + Fe3+ R+ + Fe2+
R+ + O2 ROO+
...... CO2 + H2O
羟基自由基比其他常用的强氧化剂( 如
Mn04-,ClO2)具有更高的电极电势,且电子亲和能较高.
OH－ + H+ + e = H2O = 2.8 V
所以·HO2、·OH 自由基可与废水中的有机物发
生反应,使其分解或改变其电子云密度和结构,有利
于凝聚和吸附过程的进行.
2. 羟基自由基测定方法进展
2.1 电子自旋共振法
电子自旋共振法(ESR)或电子顺磁共振法(EPR)
是1945 年发展起来的,其主要研究对象为具有未成
对电子的自由基和过渡金属离子及其化合物.自旋
捕捉(spin trapping)技术的建立,为化学反应中的自由
基中间体和生命过程中的短寿命自由基的ESR 检测
技术开辟了新的途径[14].此方法是利用捕捉剂(Spin
Trap)与短寿命自由基结合转变为相对稳定的自旋加
合物(Spin Adducts),然后进行ESR 测定.Pou 等[9]用紫
外线照射H2O2 产生OH·,OH·与CH3CH2OH 反应产
生CH3CHOH, 再用自旋捕捉剂POBN 捕获
CH3CHOH,用ESR 测定自旋加合物.该方法可用于生
物体内OH·的检测.Stokes 等[10]用浸渍有该捕捉剂的
滤纸捕集空气中的OH·,用甲苯萃取后,进行ESR 测
定,检测限为5×104 个/cm3.潘循皙等[11]采用4-POBN
（α- pyridyl-N-tert-butylnitrone-α-oxide）为自旋捕集
剂,与OH 自由基反应生成4-POBN-OH 加合物,该加
合物的氮氧基团中的N,将产生初级超精细分裂,在
ESR 谱中显示为三重峰.β 位的H 与自由基上单电子
的相互作用将出现次级分裂.根据ESR 谱中超精细
分裂常数（hyperfine splitting constant）及谱峰强度,
对大气中的OH 自由基进行定量分析.测定结果的相
对误差约为35%,比Watanabe T [12]的30%和Stokes
N.J[13]的25%略大.马先勇等[9]用tBuNO 作自旋捕获
剂,用Sep-pakC18 作分离柱,用甲醇/水的混合液按不
同的配比对柱子进行梯度的洗脱,收集每一洗脱梯
度的溶液组份,然后进行ESR 测定研究了胞嘧啶水
溶液中辐解的·ＯＨ加合物.由于自旋加合物的寿命
仍然很短,只有几分钟或几十分钟,因此必须在捕捉
自由基后立即进行ESR 测定,从而限制了许多实验
研究.丛建波等[14]采用液氮(77K)保存·OH 和·O2
捉剂形成的自旋加合物,从而延长了自旋加合物的
寿命.结果表明,在低温下贮存3～4d 后,自旋加合物
的浓度基本不变.对于没有ESR 测定条件而不能实
施ESR 测定的短寿命自由基,可以选用本方法,选择
合适的捕捉剂,捕捉后立即置于液氮中保存,需要时
即取出解冻测定.杨正红等[15]设计了一套无氧装置
与电子自旋共振仪的谐振腔相连,实现了在无氧状
态下对活性自由基中间体的ESR 研究.该技术克服
了连续流动法消耗样品量过大以及低温冷冻法可能
造成冷冻前后顺磁物质的变化.并且不能用于有机
自由基代谢的研究的缺点.Stolc 等人[16]建立了一种
可用于ESR 的快速取样技术.用一个管状的不锈钢
切割器,切下一个圆柱型的生物组织,将管子推入仪
器中,样品就可直接转移到ESR 样品管中.该法简便、
快速,取样准确,可根据需要调整样品的多少,也可避
免外来物,如自旋捕捉剂的使用.
2.2 高效液相色谱法
高效液相色谱法(HPLC)测定自由基,在分离检
测前需先用捕捉剂捕集自由基,因此捕捉剂不但要
能捕获所需测定的自由基,反应产物应具有一定的
稳定性,还要有利于HPLC分离和检测.Rao 等[17]用二
甲亚砜(DMSO)和二甲基硫脲作捕捉剂,在甲硫氨酸
或催化酶的作用下,与OH·和HO2·作用,Radical-Pak
C18 柱,5% 甲醇作流动相( 流速为2ml/min) 分
离,214nm 和240nm 检测,检测限为50ng 的HO2·和
200ngOH·.Fukui 等[18]用DMSO 捕获·OH生成甲基亚
磺酸,再同坚牢黄GC 盐反应生成2-氯苯重氮甲砜.
用乙酸乙酯萃取后,Capcell-Pak NH2 柱,乙醇-正己烷
(3:100)作流动相分离,285nm 检测.用甲基亚磺酸表
示,检测限为8ng/ml.该法适用于Fenton 反应和次黄
嘌呤- 黄嘌呤氧化酶系统中产生的·OH 的测
定.Gamoh 等[19]用DMSO 捕获·OH 生成甲基亚磺酸,
再同坚牢蓝BB 盐反应生成偶氮砜. 在40
℃,STR-ODSII 柱,80%乙腈作流动相分离,420nm 检
测,线性范围达到0.01mol/L.该法用于Fenton 反应和
紫外光解H2O2 产生的·OH,也可用于生物体系中
OH·的测定.Michele E. Lindsey 等 [20] 分别用安息香
酸作捕捉剂,以PrOH 作猝灭剂,用PrOH 作捕捉剂,
以含5mM二硝基苯腙（DNPH）的甲基亚砜（DMSO）
为猝灭剂,Spheris orb ODS-2 柱,15%-100%不同配比
的乙腈/ 水混合溶液梯度洗脱（ 流速为
第20 卷 第4 期 刘凤喜，等：Fenton 法中的羟基自由基的测定技术简介 3
1.0ml/min）,254nm 检测,分析了二次蒸馏水、含不同
体积比Maurepas 湖水配制的Fenton 体系中的·OH的
含量.Zhou X 等[21]利用具有高灵敏a-H 分子的甲醇
作捕捉剂,以45%乙腈作流动相分离,370nm 检测,以
安息香酸为捕捉剂,反相C18 radical Pak 柱,用乙腈/
水按15-100%不同的配比进行梯度洗脱,255nm、
300nm 检测,分析了新鲜水和海水在光化学条件下
产生的·OH 自由基.Kaur 等[22]用苯丙氨酸捕
获·OH生成酪氨酸,NucleosilC18 柱,含10%甲醇的
500mmol/LKH2PO4-H3PO4 缓冲液(pH 为3)作流动相
分离,274nm 检测.邻、间、对位的酪氨羧(·OH 攻击
产物)和苯丙氨酸及它的代谢产物得到很好的分离.
此法已用于pH 为7.4 的臭氧化水溶液和早产儿血液
中·OH 的测定.此外,还有人通过测定水扬酸盐与·OH
的反应产物2,3-和2,5-二羟基苯甲酸的浓度来预
测·OH 的浓度.Yoshimura 等[23]用水扬酸来捕获·OH.
在水扬酸盐中加入EDTA、FeSO4 和次黄嘌呤,通过
添加黄嘌呤氧化酶来启动反应.HPLC 分离,流动相为
40%甲醇（含0.1%乙酸）,流速为0.6ml/min,365nm
激发,460nm 荧光检测.2,5-二羟基苯甲酸盐的检测限
为0.6ng/ml.Das 等[24]为了测定在心肌局部缺血再灌
注时可能产生的·OH,采用Langendorff 技术灌注离体
的老鼠心脏.将水扬酸加入到灌注通路中,用来捕
捉·OH 形成2,5-和2,3-二羟基苯甲酸.Altex Ultra
sphere ODS 柱,含醋酸钠和柠檬酸的缓冲液作流动
相,Model460 电化学检测器,Ag/AgCl 作参比电极,在
0.6V 检测.McCabe 等[25]人利用一种改进的带有电化
学检测器的液相色谱法来评估老鼠体内的·OH.
2.3 化学发光法（CL）
化学发光法也是一种检测自由基的灵敏、准确
的方法,其原理是发光剂被活性氧自由基氧化成激
发态,当其返回基态时放出大量光子,从而对CL 起放
大作用.自由基产生越多,其发光值就越大,反之亦然.
根据发光值的大小可反映系统中自由基的量.与电
子自旋共振和高效液相色谱两种方法相比,化学发
光法(CL)操作简便,不需昂贵设备,测定快速.陈秀武
等人[26]用酵母扩增, 化学发光法测定抗坏血酸
-Cu2+-H2O2 体系产生的·OH.体系中的H2O2 是·OH 的
前体,酵母是很好的发光底物,能有效地扩增化学发
光.反应中生成的·OH 攻击酵母,从酵母壁中获取电
子,同时伴随着化学发光..当体系中存在着有机物,上
述反应生成的·OH 进一步和有机物发生作用：
R-H + ·OH —— R· + H2O
X— + ·OH —— X· + OH—
生成的R·和X·进一步与·OH.、H2O2、O2
HO2·反应,使有机物发生分解,同时伴随着化学发光
的减弱.徐向荣等[27]在陈秀武实验的基础上,用化学
发光法测定了Fenton 反应中产生的OH,并用于
Fenton 反应处理模拟染料废水所产生的OH·的测
定,.Hu 等[28]研制了一种用化学放大来测试对流层中
自由基的检测器,该系统由一个管状的聚氟乙烯反
应室组成,内有一张卷着的聚四氟乙烯滤纸,外面罩
着一张电镀过的金属网.N2(400ml/min)和试剂气体
(如NO 和CO)通过该反应室,反应混合物被转移进
NO2 检测器,并用鲁米诺溶液处理,用光电倍增管测
定化学发光.该法适用于空气中ROx 自由基(如HO·、
HO2·、RO·和RO2·)的原位测定.Anastasi 等[29]用化学
放大法,测定了大气中超氧自由基和羟自由基.该法
利用OH·和HO2·能与乙醇、二甲醚、乙烯和丙烯发
生链反应,与烯发生的反应很快但受O3 的干扰,与醇
或醚的反应很慢但不受O3 干扰.
2.4 分光光度法
用ESR、HPLC 等方法测定OH·,所需仪器昂贵,
操作也较复杂,一般实验室难以应用.用分光光度法
测OH·, 方法简便实用, 易为一般实验室所采
用.Steiner 等[30]用DM-SO捕获OH· 形成甲基亚磺酸,
在430nm 比色测定Fenton 反应、水的γ 射线辐解、
H2O2 的紫外光解三个体系产生的OH·.贾之慎等[31]
用水扬酸捕获OH·后, 与Na2WO4 和NaNO2 显
色,510nm 比色测定,间接测定羟自由基含量.王成莲
等[32]根据OH·氧化浅红色的还原型细胞色素C 为浅
黄色的氧化型细胞色素C,在550nm比色测定抗坏血
酸-Cu2+-H2O2 体系产生的OH·.金鸣等[33]根据邻二氮
菲-Fe2+ 被羟自由基氧化为邻二氮菲-Fe3+ 后, 其
536nm最大吸收峰消失,比色法测定Fenton 反应产生
的OH·.徐向荣等[34]用DMSO捕获OH·形成甲基亚磺
酸,在420nm 比色测定Fe2+-H2O2 体系产生的OH·,通
过对测定条件的研究,得到最佳实验方案.同时测定
了核桃、黑芝麻等10 种天然食物的水提取物消除
OH·的能力.该法可用于羟自由基清除剂的筛选.张乃
东等[35]用甲基紫褪色法测定了Fenton 体系产生的羟
基自由基（·OH）.甲基紫光度法测·OH 基本原理是：
H2O2 和Fe2+发生Fenton 产生·OH.·OH 容易进攻高电
子云密度点,会与甲基紫中具有高电子云密的C—C
4 环境研究与监测 第20 卷
基团发生亲电加成反应,而使甲基紫褪色：
通过测定甲基紫在580nm 处吸光度值的变化可
间接测定出·OH 的生成量.刘立明等[36]也用此方法测
定了Fenton 体系中的·OH 的含量.谷学新等[37]用
DMSO 作为·OH 的探针试剂,采用Fenton 体系产
生·OH 与二甲亚矾(DMSO)反应产生甲醛,然后与乙
酞丙酮、氨发生Hantzsch 反应生成的3,5—二乙酰
—1,4—二氢吡啶,其最大激发波长和发射波长分别
为419.4nm 和505.5nm.通过测定荧光强度的变化可
以间接定量羟基自由基的产生量.其反应过程如上：
顺磁性氮氧化合物能有效地清除自由基,同时
也是一种芳烃单重激发态的有效狞灭剂．当顺磁性
氮氧化合物与荧光分子共价结合,所形成的荧光分
子-氮氧自由基复合物(即自旋标记荧光分子)仍保留
对自由基反应的活性,但由于复合物分子内氯氧自
由基对荧光体单重激发态的猝灭作用,导致荧光体
的荧光量子产率下降与荧光寿命缩短．复合物中的
氮氧自由基极易与体系中待测的目标自由基反
应．当复合物中氮氧自由基与待测的目标自由基反
应生成抗磁性分子后,消除了顺磁性基团对荧光体
单重激发态的淬灭作用,导致荧光量子产率回复.杨
小峰等[38]基于这一原理,设计利用哌啶类氮氧自由
基自旋标记荧光探针来表征·OH,化学反应如下：
·OH 先与二甲基亚砜(DMSO)反应,定量生成甲
基自由基,然后甲基自由基被自旋标记荧光探针捕
捉,形成强荧光产物,荧光强度的增量AF 与反应生成
的甲基自由基的量成正比,也与参加反应的·OH 的量
成正比.基于上述原理建立的表征·OH 的实验方法,
具有操作简单、专一性好、灵敏度较高的特点.
2.5 其他方法
腐植酸是地球上分布最广的天然复杂有机大
分子,存在于几乎所有的水圈,如海水、河水、湖水中；
土圈,如土壤、泥炭、煤及水下沉积物等.腐植物质是
自然界中生物残体经过长期复杂的化学和生物作用
而生成的,在水体环境中起着非常重要的作用,与人
类的生存和健康有着密切的联系.腐植酸是一种无
定形的、结构非常复杂的、组成极不均一的、分子
量高度分散的天然有机物.为了进一步研究腐植酸
的特性,吴忠等[39]用电位滴定法测定了腐植酸中羧
基自由基、酸性自由基和酚羟基自由基.
由前可知,虽然国内外已建立了多种测定自由
基的方法,但除少数几种(如ESR、激光荧光光谱和长
光程吸收光谱)可直接测定自由基外,大多数方法都
属于间接测定法.间接测定自由基的方法干扰大,影
响准确度的因素多是不言而喻的,不说定量测定,有
的方法所测得的物质是否是自由基都还有待于确证.
第20 卷 第4 期 刘凤喜，等：Fenton 法中的羟基自由基的测定技术简介 5
由于自由基的高度活泼性、浓度低和存在的寿命短,
即使属于直接测定方法,其干扰因素也不少.
无论是定性还是定量,都有待于进一步提高其
可靠性.在国外,自由基的测定主要是采用ESR 法和
HPLC 法；而国内受仪器条件和经费的限制,有相当
一部分工作是用分光光度法来测定自由基.大气化
学中,激光荧光光谱和长光程吸收光谱将进一步得
到发展和完善；在生命科学领域,ESR 仍属于相对可
靠的方法；在天然水体和废水深度氧化处理等领域
的自由基研究中,需结合自己的特点,多借鉴其它研
究领域的自由基测定方法.
参考文献：
[1] 朱琳娜,吴超,何争光.Fenton 试剂法处理难生物降解有机废水最新进
展[J].能源技术与管理.2006, (2):59-62
[2]李金莲,金永峰,钱慧娟.Fenton 试剂在水处理中的应用研究[J].化工科
技市场.):28-33
[3] 钱易.水体颗粒物和难降解有机物的特性与控制技术原理[ M].北京:
中国环境科学出版社,2000. 6
[4] Brillas E,Mur E,Sauleda R.Aniline degradation under electrochemical
and photo catalytic conditions.J.Adv.Oxid.Technol,):109~114
[5] 宋卫峰,吴斌,马前.电解法降解有机污染物机理及动力学的研究[J].化
工环保.):131-136
[6] 杨润昌,周书天,谢磊.高浓度甲基橙低压湿式催化氧化及动力学研究
[J].湘潭大学自然科学学报.):59-63
[7] 陈琳,杜瑛,雷乐成.UV/H2O2 光化学氧化降解对氯苯酚废水的反应动
力学[J].环境科学,):106-109
[8] 徐向蓉,王文华,李华斌.Fenton 试剂与染料溶液的反应[J].环境科
学.): 72-74.
[9] Pou S, Ramos C. L, Gladwell T. A Kinetic Approach to the Selection of a
Sensitive Spin Trapping System for the Detection of Hydroxyl Radical.
Anal.Biochem, ):76~83
[10] Stokes N J, et al. The determination of hydroxyl radical concentrations
in environmental chambers using electron spin
resonance．Chemosphere,)：999-1008.
[11] 潘循皙. 大气环境中OH 自由基测定[J]. 上海环境科学,
[12] Watanabe T,et al. Spin trapping of hydroxyl-radical in the troposphere
for determination by electron spin resonance and gas
chromatography/mass spectrometry. Anal Chem.1982, (54):
[13] 马先勇. 自旋捕获/sep-pak C18 分离/ESR 法研究胞嘧啶水溶液辐解
的0H·加合物[J].生物物理学报,):305~308
[14] 丛建波. 自由基捕捉剂的选择[J]. 生物化学与生物物理进展,
[15] 杨正红.活性自由基中间体的ESR研究[J].生物化学与生物物理进展,
[16] Stolc Setal., Ladislav Valko .A technique for the fast sampling of
biological tissues for electron paramagnetic resonance spectroscopy.
Free Radical Biol.Med. ):89-91
[17] Parinam S. Rao, Nisa Rujikarn, John M. Luber, Jr. High-performance
liquid chromatographic method for the direct quantization of oxy
radicals in myocardium and blood by means of 1,3-dimethylthiourea
and dimethyl suffixed . J.Chromatogr. : 269-273
[18] Shozo Fukui, Yukiko Hanasaki, Shunjiro OgawaHigh-performance liquid chromatographic
determination of methanesulphinic acid as a method for the determination of hydroxyl radicals
J.Chromatogr.,-2):187-193
[19] Gamoh K, et al. Liquid chromatographic assay of brassinosteroids in
plants Bunseki Kagaku, ): 691-696
[20] Michele E, Lindsey, et al. Quantization of hydroxyl radical during
Fenton oxidation following a single addition of iron and peroxide.
Chemosphere. -417
[21] Zhou X.Determination of photo chemically produced hydroxyl radicals
in seawater and freshwater. Mar.Chem.-78
[22] Kaur H, Halliwell B. Aromatic Hydroxylation of Phenylalanine as an
Assay for Hydroxyl Radicals: Measurement of Hydroxyl Radical
Formation from Ozone and in Blood from Premature Babies Using
Improved HPLC Methodology Anal.Biochem.,):11-15
[23] Yoshimura Y, et al. Plasma concentration and placental transfer of
bromofenofos in rats Anal.Sci. ):161-168
[24] Dipak K.Das and Gerald A.CordisParinam S. High-performance liquid
chromatographic detection of hydroxyl Ted benzoic acids as an indirect
measure of hydroxyl radical in heart: its possible link with the
myocardial reperusion injury. J.Chromatogr, 3-282
[24] McCabe D R, et al. Investigation of the metabolic pattern in maple
syrup urine disease by means of glass capillary gas chromatography and
mass spectrometry J.Chromatogr.,B:Biomed.Appl,):23-32
[26] 陈秀武.化学发光法测定抗坏血酸-Cu2+-H2O2 体系产生的·OH[J].生
物化学与生物物理进展,): 136～140
[27] 徐向荣,等.化学发光法测定Fenton 反应中的羟自由基及其应用
[J],):51-54
[28] Hu, et al. A new approach for the simultaneous determination of
inorganic cations and anions using ion chromatography .Anal. Hem,
[29] Anastasi C, Robert V. Gladstone, and Michael G.Chemical amplifiers for
detection of peroxy radicals in the atmosphere .Environ. Sci. Technol,
): 474-482
[30] Steiner M G. Characterization of a fasciclin I-like protein with cell attachment
activity from sea urchin .Arch .Biochem .Biophys, ): 478-481
[31] 贾之慎,邬建敏.唐孟成.比铯法测定Fenton 反应产生的羟自由基[J].
生物化学与生物物理进展, ): 184-186
[32] 王成莲. 抗坏血酸-Cu2+-H2O2 体系中的OH·的测定[J].生物化学与生
物物理进展, ):473-475
[33] 金鸣, 蔡亚欣.李金荣.邻二氮菲－Fe(II)氧化法检测H2O2／Fe2+产生
的羟自由基[J] .生物化学与生物物理进展,):553-556
[34] 徐向荣,王文华. 李华斌.比色法测定Fenton 反应产生的羟自由基及
其应用[J]. 生物化学与生物物理进展, ):432-435
[35] 张乃东,郑威,彭永臻.褪色光度法测定芬顿体系中产生的羟自由基[J].
分析化学,):552-554
（下转第15 页）
第20 卷第 4 期 罗春，等：武汉地区燃煤电厂烟气脱硫石膏利用前景分析 15
置换土壤中的可代换性钠,降低土壤p H 值,从而达
到改良碱土的作用.
此外,利用脱硫石膏制硫酸铵化肥施加到滩涂
中,可提高滩涂土壤肥力.制作过程中产生的副产品
碳酸钙也是制造水泥的原料,这两个措施均能有效
改良盐碱土壤,并促进滩涂上植被的演替,对江滩等
的绿化和脱硫石膏利用都具有非常重要的现实意义,
并能产生良好的经济效益.
5 利用建议
(1).烟气脱硫石膏是一种性能非常优越的建筑
材料或建筑材料制品原料,应按循环经济观念予以
扶持,充分加以利用,特别是在缺乏天然二水石膏的
地方应加强推广应用,变废为宝.
(2).烟气脱硫石膏的综合利用是全社会的事,各
部门应加强协作、协调,共同努力.在武钢自备电厂
等企业脱硫石膏批量产出之前,政府应制定优惠政
策,鼓励企业利用、消纳脱硫副产品.
(3).电厂可以充分利用发电的余热,在上烟气脱
硫石膏装置的同时建设半水石膏的生产装置以及成
球设备,便于产业链下游企业的加工利用.
(4).应根据武汉本身的实际情况对引进技术进
行消化吸收,开发适合本地特点的新技术和新工艺,
努力开拓脱硫石膏应用新领域.
(5).要制定统一的石灰石/石膏法脱硫石膏质量
标准,保证脱硫石膏的品质；建立严格的在线监测体
（上接第5 页）
[36] 刘立明,刘丽虹,宋功武.分光光度法测定Fenton 反应产生的羟自由基
[J].湖北大学学报 ):326-328
[37] 谷学新,邰超,邹洪.一个新的测定Fenton 反应产生的·OH 及清除的荧
光方法[J].分析科学学报,):112-114
（上接第8 页）
[4]常静,刘敏.上海城市降雨径流污染时空分布与初期冲刷效应[J].地
理研究,）：994-1001.
[5]赵剑强．城市地表径流污染与控制[M]．北京： 中国环境科学出
版社,2002.
[6]郭利平,李德旺.城市非点源污染治理与资源化技术研究[J].环境科
学与技术,）：57.
[7]郭青海,马克明等.城市非点源污染控制的景观生态学途径[J].应用
生态学报,）.
[8]李丹蓉,潘文斌.乡村河流生态的保护途径—流域非点源污染防治[J].水
系,保证脱硫装置的稳定运转,为产业链下游工业
产品的顺利生产提供保障.
[fly]一刻宁静
& && & 一片天空[/fly]
看来要写计划
[通过 QQ、MSN 分享给朋友]}