酸性蓝 74的脱色方法及应用

背景及概述^[1][2]

酸性蓝 74( IC) 是一种应用非常广泛的靛蓝类染料，可用于牛仔裤和其他蓝色织物的染色，酸性蓝 74还可以作为分析化学中指示剂以及用于显微镜观察的染色剂。此外，酸性蓝 74在食品、药品和化妆品工业中都有所应用。然而这类靛蓝染料可以引发肿瘤致癌，并可导致生殖、发育和神经性疾病，威胁人体健康，因此脱色降解水体中的酸性蓝 74对于减小该染料造成的污染至关重要。

目前已有一些利用物理吸附的方法去除废水中酸性蓝 74的报道，使用的吸附材料包括壳聚糖和活性炭等。然而这些物理方法只能从液体中吸附分离染料，还需要继续处理才能将染料脱色降解。化学处理需要向染料溶液中加入新的化学成分，这往往会对环境造成二次污染。酶催化的方法可以加速染料的脱色和分解，效率高且污染小，是一种更加环保的染料处理方法。利用高效的酶催化酸性蓝 74脱色降解将成为减小酸性蓝 74污染的重要途径。

应用^[2-4]

酸性蓝 74(Indigo Carmine ，IC)是一种重要的阴离子合成染料，在食品、药物、化妆品工业中应用广泛，已被用作分析化学的指示剂、食品添加剂、生物研究中的显微镜标本染色剂和医学中的诊断药物等。

1.酸性蓝 74氧化褪色光度法测定海带中碘。碘被称为“智力元素”，是人体所必需的微量元素之一。健康成人体内的碘含量约为30 mg，它的作用主要是促进人机体能量的代谢、产热，促进体格发育和脑发育，幼儿时期碘缺乏会不同程度地使脑发育滞后，从而影响到智力，而且这种影响是不可逆的。食过量又会引起甲状腺肿及甲亢，专家学者研究调查发现，高碘地区学生的智商明显低于适碘区，成人日摄入碘量应不超过2 000 μg，否则会引发潜在危险甲状腺肿。碘的食物来源主要为食盐、海产品、蔬菜和乳制品等，研究测定海带中微量碘十分有意义。

2.酸性蓝 74催化褪色光度法测定钴。利用钴催化染料类显色剂的氧化褪色反应，在环境检测、生命科学及食品、药物中进行痕量钴的测定已有报道。有研究使用 氧化酸性蓝 74的褪色反应来测定钴。染料类显色剂酸性蓝 74( 5，5′-靛蓝磺酸钠)试剂在水溶液中，为一可逆的氧化还原反应体系，在pH值< 8.0的溶液中，其氧化还原电位可由下式表示：

实验体系pH值为7.8，在此条件下满足过渡金属离子作为催化剂的氧化还原电对介于反应物氧化还原电对中间条件，即XHO-2/OH- > XCo( OH)3/Co( OH)2> XIo /Ir ，说明Co2+ 是该反应体系的催化剂，反应机理如下：

该方法线性范围为0～ 1.0μg /25 mL，检出限为9.92× 10^{- 7} g /L，反应的表观活化能为8.66 k J/mo l，用于水样中Co (Ⅱ )的分析，结果满意。

3.酸性蓝 74共振瑞利散射法测定蛋白质。蛋白质是生命的物质基础，其测定在医学、药学、生命科学和食品营养学中有着重要的意义。测定蛋白质的光化学分析法主要有吸光光度法和荧光分析法等。近年来，共振瑞利散射(RRS)作为一种新的分析技术，在对蛋白质和核酸等生物大分子的分析研究中得到了广泛的应用。基于染料生色团在生物大分子上的聚集作用，从而产生强烈的共振光散射。

研究表明：RRS 信号的增强与蛋白质的分子量大小和电性有关。在静电作用为主的体系中，当溶液的pH 值小于蛋白质的等点时，蛋白质带正电荷。阴离子染料与蛋白质之间通过静电作用结合形成复合物，亦即染料在蛋白质上积形成较大的粒子因而产生强烈的RRS 增强信号。利用共振光散射技术，在pH 2.34 的介质中通过蛋白质和酸性蓝 74的相互作用，使393 nm处共振光散射信号显著增强，其增强程度与蛋白质含量成正比，据此建立了测定蛋白质的新方法。

在pH 2.34 的B-R 缓冲溶液中，酸性蓝 74及蛋白质的共振瑞利散射(RRS)均十分微弱。但两者结合时，形成的复合物能使RRS 信号急剧增强，散射波长为393 nm 。测定人血清白蛋白、牛血清白蛋白、γ-人球蛋白、卵白蛋白的线性范围分别为0.1~3.7、0.08~3.0、0.05~2.0、0.1~2.4 mg /L ；相应的检出限分别为24.6、20.7、20.4、25.7 μg /L 。本法用于人血清、牛奶、豆浆、尿液中总蛋白质的测定，结果与经典的考马斯亮蓝法一致。

脱色方法^[1]

CotA 漆酶能够催化酸性蓝 74脱色。影响CotA催化酸性蓝 74脱色的主要因素为温度、pH 和染料质量浓度。有研究对CotA 漆酶降解靛蓝胭脂脱色条件进行了优化，建立了三元二次数学模型。该模型很好地拟合了酸性蓝 74的脱色率与各因素之间的关系。pH、温度、染料质量浓度3 因素对脱色率的影响具有交互作用，其对脱色率影响的显著性由大到小依次为: pH、温度、染料质量浓度。根据试验实际情况得出的降解条件为pH= 8.6、温度为60 ℃、染料质量浓度为41.5 mg/L，在该条件下酸性蓝 74脱色率可达91.4%，与模型预测值接近。CotA 漆酶能够催化酸性蓝 74降解生成质荷比为216.07［M－Na］^－的小分子化合物，酸性蓝 74被降解。

主要参考资料

[1] 范丽莉, 王炎, 赵敏, 等. CotA 漆酶催化酸性蓝 74脱色条件优化[J]. 东北林业大学学报, 2016 (2016 年 09): 106-111.

[2] 张爱梅, 刘妮娜. 酸性蓝 74共振瑞利散射法测定蛋白质[J]. 分析科學學報, 2006, 22(3): 327-329.

[3] 李玉红, 杨振, 杨焕. 酸性蓝 74氧化褪色光度法测定海带中碘[J]. 化学与生物工程, 2018, 1: 015..

[4] 李竹云. 酸性蓝 74催化褪色光度法测定钴[J]. 分析科学学报, 2001, 17(1): 46-48.