关键词
透射率光谱仪；
DWHP光源；
FLEX分光光度计；
红甘蓝提取物；
标准比色皿架；
引言
许多物质的分子结构可随水溶液中氢离子浓度的变化而改变。酸性水溶液具有更高的氢离子活度，其pH值测量值低于碱性溶液。
高浓度氢离子（H⁺）或氢氧根离子（OH⁻）引发的分子结构变化，通常会影响这些物质的光吸收特性。
红甘蓝具有天然pH指示剂特性，其颜色会随溶液pH值变化。这种蔬菜含有水溶性天然色素——花青素。花青素赋予多数水果、花卉、叶片及部分蔬菜从红色到蓝色的色泽。
图1 – 红甘蓝提取物溶液颜色及分子结构随pH值的变化。
在本应用说明中，我们采用高功率钨卤灯光源（W20）配合FLEX分光光度计及透射探头，测量红甘蓝提取物在不同pH值条件下的透射光谱及CIELAB色彩系统参数。
材料与方法
试剂
- 红甘蓝提取物；
- 氢氧化钠（NaOH；分子量≈39.99 g/mol）；
- 盐酸（HCl；分子量≈36.46 g/mol）；
- 蒸馏水（H₂O；分子量≈18.01 g/mol）；
仪器与配件：
- W20光源；
- FLEX RES可见/近红外光谱仪
- 透射探头（光程400 µm和10 mm）；
- pH计；
图2 – 采用W20光源（1）、FLEX分光光度计（2）及透射探针（3）测定红甘蓝提取物的透射率光谱与CIELAB色彩坐标。
实验步骤
- 将红甘蓝放入杯中煮沸20分钟；
- 待冷却后取出红甘蓝；
- 在七个杯中各加入20毫升水；
- 调节各杯溶液pH值；
- 向每杯加入5毫升浓缩红甘蓝提取液；
- 测量透射光谱并记录各溶液的色度坐标；
- 根据测定溶液调整LightScan软件的仪器参数；
表1 – 实验吸收测量所用的仪器设置。
|
参数 |
使用设置 |
|
集成时间（毫秒） |
16 |
|
平均值 |
100 |
|
平滑处理 |
3 |
结果
含红甘蓝指示剂的水溶液透射率光谱如图3所示。
图3 – 不同pH值下含红甘蓝的七种水溶液透射率光谱。
如预期所示，红甘蓝提取物对pH值极为敏感，其有效波长范围位于可见光区域（420至720纳米），详见图3。在测得的最低pH值（约1.9）下，透射光谱在500-540纳米波段呈现最低透射率百分比。在pH值约4.7、6.9、7.8和9.7时，透射光谱向低能区偏移，并在520-650 nm波段出现透射率最低值（随着pH值从6.9升至9.7，约420 nm处出现透射率峰值，且该峰值随pH升高而衰减） 。
最终在pH 11.7时观察到两条带：一条较窄带位于620 nm附近，一条主带位于420 nm附近。
当pH值从酸性向碱性转变时，所有七种溶液的颜色均发生变化。
每种溶液的颜色可通过色轮进行粗略估算（利用从各溶液透射光谱中获取的数据），详见图4；或通过LightScan软件提供的色彩模式进行精确估算（测量CIELAB色彩坐标）。
表2 – 本次测量的七种溶液的CIE 1976 L*a*b*色度坐标。
所用光源数据为D65，观察者数据为10度。
结论
采用透射率探头与钨卤素光源及FLEX光谱仪组合的配置，能够快速准确地测量溶液的透射率光谱和色度坐标。该配置操作简便实用，适用于测量大容量容器中溶液的透射率和吸光度。
苏州长显