摘　要：通過(guò)編程計(jì)算半胱氨酸和鋅離子在不同pH條件下的各種存在形式, 通過(guò)分析擬合分布圖, 研究了硫化鋅法原子吸收間接測(cè)定半胱氨酸時(shí)的pH 對(duì)原子吸收的影響及絡(luò)合反應(yīng)的機(jī)理。經(jīng)對(duì)不同形態(tài)的半胱氨酸與金屬鋅離子的共存區(qū)域的各種離子的組合探討, 發(fā)現(xiàn)在*測(cè)定條件下的半胱氨酸是以負(fù)一價(jià)荷電形態(tài)的半胱氨酸基Cys-與Zn（OH）2形成了可溶性絡(luò)合離子[HS-CH2CH（NH2）-COO]2Zn（OH）2。結(jié)果表明,理論分析計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了很好的吻合。
主題詞：火焰原子吸收光譜法;半胱氨酸;間接測(cè)定;ZnS;機(jī)理研究

引　言
利用新生成的硫化鋅懸浮液與半胱氨酸Cysteine （簡(jiǎn)記Cys） 反應(yīng)產(chǎn)生可溶性的絡(luò)合物, 用塞曼火焰原子吸收分光光譜法測(cè)定溶液中的總鋅濃度, 可間接獲知半胱氨酸的含量,從而可建立硫化鋅法原子吸收光譜間接測(cè)定半胱氨酸。在間接測(cè)定的條件選擇中發(fā)現(xiàn),在堿性條件下有一個(gè)*pH峰值, 表明在不同pH條件下, 溶液中的各種離子或分子, 隨著pH 的變化有著不同的存在狀態(tài)。在*測(cè)定條件下的組合絡(luò)合是什么? 整個(gè)測(cè)定又是利用的哪一種物質(zhì)? 研究其絡(luò)合反應(yīng)的機(jī)理, 對(duì)氨基酸與金屬離子的絡(luò)合研究亦有一定的幫助, 也有利于研究類(lèi)似的原子吸收間接測(cè)定工作的開(kāi)展和深入。
本文利用計(jì)算機(jī)對(duì)半胱氨酸和金屬鋅離子在不同pH 溶液中的離子狀態(tài)及分布作數(shù)值分析和擬合作圖, 研究探討在*pH 測(cè)定條件下的離子組合狀態(tài), 確定了硫化鋅法原子吸收間接測(cè)定半胱氨酸時(shí)的絡(luò)合反應(yīng)機(jī)理及絡(luò)合物的組成結(jié)構(gòu)。
1 　實(shí)驗(yàn)部分
1.1 　儀器與試劑
日立180280 型塞曼火焰原子吸收分光光度計(jì); 日立牌鋅空心陰極燈; HI 9321 Microprocessor pH meter （ HANNA instruments） 。半胱氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（200μg/mL ）:稱(chēng)取0.0200g /L-半胱氨酸（生化試劑） 溶于2mL 0.2mol/L的NaOH溶液, 用蒸餾水稀釋至100mL 。臨用時(shí)配制。2 %氯化鋅溶液; 3 %硫化鈉溶液; 試劑均為AR級(jí), 水為離子交換水。
1.2 　實(shí)驗(yàn)步驟
硫化鋅懸浮液的制備: 取2mL 2%氯化鋅溶液, 邊攪拌邊加入4mL 3% 硫化鈉溶液, 搖勻后離心分離, 傾去上層清液, 用6mL 2 % Na2B4O7 硼砂水溶液將沉淀洗滌兩次, 加0.3g 固體NaCl,用2% 的Na2B4O7溶液將沉淀稀釋至100
mL 。
移取一定量的半胱氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或樣品溶液于10mL 離心管中,加入1.5mL ZnS懸浮液, 用力振蕩均勻, 放置25 min , 用離子交換水稀釋至6.00mL 搖勻,離心分離后, 以試劑空白作參比,用塞曼火焰原子吸收測(cè)定上層清液中鋅的FAAS 信號(hào)響應(yīng)。
2 　結(jié)果與討論
2.1 　半胱氨酸的間接測(cè)定原理及不同pH的影響
利用半胱氨酸根在一定條件下與新生成的硫化鋅中的鋅發(fā)生絡(luò)合反應(yīng), 定量的形成可溶性絡(luò)合物, 再將溶液中多余的硫化鋅沉淀分離, 測(cè)定上層清液中的鋅含量, 即可間接的測(cè)定半胱氨酸的含量。
在原子吸收光譜儀器*測(cè)定的條件下, 測(cè)定在同一緩沖溶液pH 條件下溶液對(duì)原子吸收響應(yīng)的關(guān)系曲線。由于ZnS 在pH< 7時(shí)會(huì)發(fā)生溶解, 因而只能在堿性溶液中進(jìn)行考察。隨著pH 的增大吸光度響應(yīng)隨之增大,在pH 9.7時(shí)達(dá)到zui大值。
在pH > 9.7 以后, 響應(yīng)反而下降, 表明溶液中的鋅離子含量, 隨著pH 的增大而降低, 存在著另一種付反應(yīng)的發(fā)生,降低了可溶性的鋅絡(luò)合物的存量。
2.2 　半胱氨酸的存在形式及在不同pH條件下的分布
半胱氨酸在水溶液中有4 種不同的電離狀態(tài), （1） Cys + , （2） Cys ± , （3） Cys - , （4） Cys2 - 分子式, 相應(yīng)的荷電荷分別為+ 1 , 0 , - 1 和- 2 價(jià)。當(dāng)主要為（2） 時(shí), 半胱氨酸為電中性等電點(diǎn), 此時(shí)的pH 為5102 。改變?nèi)芤旱膒H 值時(shí), 半胱氨酸的帶電情況會(huì)隨著溶液H+ 的濃度變化而發(fā)生改變。
是根據(jù)半胱氨酸在水溶液中的各級(jí)酸堿解離常數(shù), 通過(guò)自己編制的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算和繪制的不同pH條件下半胱氨酸的不同形態(tài)的分布情況。
可以看出, 半胱氨酸的第1種形態(tài)Cys + 基本在pH<3以下; 第2 種形態(tài)Cys±在pH 1～9.5 之間, 分布范圍zui大, zui大濃度出現(xiàn)在pH 5.10 , 此時(shí)中性分子的比例為99.90 % , 這與等電點(diǎn)5.2 基本吻合; 第3 種形態(tài)Cys - 分布在pH 7～11.5 之間, zui大濃度出現(xiàn)在pH 9.65 , 此時(shí)該形態(tài)的比例為89.56% , （2） 為4.92 % ,而（4） 為5.52 %; 第4 種形態(tài)Cys2 - 在pH 9.60 時(shí)為5 %左右, 在pH > 13 后基本全轉(zhuǎn)化為帶- 2 價(jià)電荷的半胱氨酸基Cys2 - 。*pH9.7左右的測(cè)定條件結(jié)合可知, 此時(shí)半胱氨酸的反應(yīng)形式主要是以帶-1價(jià)電荷的（3）Cys -與鋅進(jìn)行絡(luò)合形成可溶性絡(luò)合物的。
2.3 　鋅離子在不同pH條件下的存在形式及分布
同樣金屬鋅離子在不同pH 條件下會(huì)有不同的存在形式, 在酸性時(shí)以Zn2 + 形式存在, 由于Zn （OH） 2 是兩性化合物, 能夠在強(qiáng)堿性溶液中溶解, 與OH- 形成絡(luò)合物。其各級(jí)絡(luò)合形式及累積形成常數(shù)[ 4 , 5 ] , 見(jiàn)下列各式。
Zn2 + + OH- = Zn（OH） + 　log K1 = 4.40 （5）
Zn2+ + 2OH- = Zn（OH） 02logβ2 = 11.30 （6）
Zn2 + + 3OH- = Zn（OH）3- ogβ3 = 14114 （7）
是根據(jù)鋅離子的各級(jí)反應(yīng)和累積形成常數(shù), 通過(guò)微機(jī)編程和數(shù)值計(jì)算繪制的鋅離子在不同pH 條件下的狀態(tài)分布圖。可以看出, pH 7.6以下的溶液中主要以Zn2+的簡(jiǎn)單形式存在, 含量比例在96 % 以上。絡(luò)合式Zn （OH） + 和
Zn （OH）3-是兩種中間過(guò)渡形態(tài), 其zui大含量分別在pH 8.4時(shí)的2.71 %和pH 10.8 時(shí)的18.6 %。絡(luò)合形式Zn （OH） 2 的zui大含量在pH 9.4為96.9% ,在pH < 9.4 時(shí)急速下降, pH8.0 時(shí)為16.3 % , pH 7.6 時(shí)為3.0 % , 在pH > 9.4 時(shí), 并zui終全部轉(zhuǎn)化為Zn （OH） 2-4而溶解。
2.4 　*測(cè)定條件時(shí)的離子組合形式
不同形態(tài)的半胱氨酸基Cys ± , Cys - , Cys2 - 與鋅離子在pH 9.7左右時(shí)的共存區(qū)域圖, 圖中的Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ,分別為Cys±, Cys-, Cys2-形態(tài)與Zn（OH）2共存。可以看出, 在間接測(cè)定半胱氨酸*pH 9.7左右時(shí)的半胱氨酸形式主要只有這3種分子形態(tài), 而金屬鋅離子主要以Zn（OH）2形式存在, 結(jié)合圖1 的*測(cè)定pH 值9.7,不難看出此時(shí)半胱氨酸是以-1價(jià)的Cys-形態(tài)與Zn（OH）2形成可溶性絡(luò)合物價(jià)。
2.5 　間接測(cè)定絡(luò)合反應(yīng)機(jī)理探討
測(cè)定選擇在*pH 9.7時(shí)進(jìn)行,此時(shí)硫化鋅存在著平衡。
3 　結(jié)　論
通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)半胱氨酸和鋅離子在不同pH條件下的數(shù)值擬合和圖示分布研究, 并對(duì)硫化鋅法原子吸收間接測(cè)定半胱氨酸時(shí)的不同pH 對(duì)響應(yīng)值的影響曲線的分析, 表明在*pH 9.7的測(cè)定條件下, 溶液中所測(cè)得的為帶-1 價(jià)電荷的半胱氨酸基Cys-和Zn（OH）2組成的可溶性絡(luò)合物。而形成pH影響峰的原因是由于半胱氨酸和Zn（OH）2 在不同pH情況下的濃度分布所形成的, 并由此推測(cè)出了可溶性絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
[1]LIU Wen-han , ZHANG Qing-xin , ZHANG Qing-yi , et al （劉文涵, 章慶新, 張清義, 等） . Journal of Instrumental Analysis（分析測(cè)試學(xué)報(bào)） ,2003 , 22 （4） : 58.