氫自由基的檢測方法和定量分析方法技術

本發明專利技術是檢測水或水溶液中氫自由基（ｈｙｄｒｏｇｅｎｒａｄｉｃａｌ）的方法，其特征在于，該方法包括在試樣中加入３，５－二溴－４－亞硝基苯磺酸鈉鹽（ＤＢＮＢＳ），通過由所得溶液的吸收特性所產生的顏色來檢測氫自由基；還有氫自由基的定量分析方法，該方法包括于鉑黑的存在下，以恒定的速度向５１７納米附近有吸收峰的１，１－二苯基－２－苦基偕腙肼（ＤＰＰＨ）溶液和３，５－二溴－４－亞硝基苯磺酸鈉鹽（ＤＢＮＢＳ）的溶液中吹入氫氣，并用表明ＤＢＮＢＳ偶氮化合物在４５０納米附近的吸光度與氫自由基產生濃度之間關系的標定曲線Ｃ，來確定氫自由基的濃度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水、特別是電解還原水或水溶液中氫自由基的檢測方法、和氫自由基濃度地定量分析方法。
技術介紹
由氫氧化鈉等電解質溶液電解、在陰極室得到的所謂電解還原水一直被認為在人體內具有消除活性氧的活性和抑制DNA鏈切斷的活性。據認為這是由于電解還原水中所含的活性氫的還原性引起的。由于電解還原水中所含的氫自由基濃度對人體內消除活性氧的活性有影響，因此需要確立。這里的“活性氫”是指容易由紫外線照射或放電等方法發生化學反應形成的氫自由基，在酸作用于金屬或電解時從陰極側產生的氫也是反應性高的氫自由基。活性氫使金屬從堿金屬鹽中游離出來，并且容易使各種金屬元素的氧化物、硫化物等還原為金屬。還與砷、磷、氧、鹵素、銻、錫等形成氫化物；與一氧化碳和二氧化碳形成甲醛。還與各種有機化合物發生加成、置換、氫原子消去反應，向不飽和有機化合物加氫。氫自由基雖然本身較為穩定，但是一旦接觸金屬表面就會非常容易放出很多的熱，變回通常的分子。它的檢測方法有利用高濃度時的壓力差或微量時氧化鎢的變色等。但是，在氣體中產生時的檢測方法不能用于測定水中的氫自由基。如果能用水溶性的自由基俘獲劑捕獲氫自由基來將其檢測和定量，就能證明電解還原水中存在氫自由基，從而發展旨在確立檢測法和定量法的研究。用電子自旋共振裝置(ESR)僅測定水試樣、或使水溶性自由基俘獲劑5，5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)與水溶液試樣反應后測定ESR光譜，看不到氫自由基的光譜。而用芬頓(Fenton)試劑產生氫氧根從而由ESR光譜確定因水溶液試樣的還原性而引起的氫氧根減少，則看不到明顯的差異。據認為這是由于電解還原水中氫自由基的濃度低，所以難以用檢測靈敏度低的方法檢測。
技術實現思路
本專利技術提供了高精度地檢測存在于水或水溶液中的氫自由基的方法和對其定量分析的方法。專利技術人嘗試將大量水試樣中和，使其與自由基俘獲劑3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)反應，然后用旋轉蒸發器進行濃縮。結果發現，顯示出消除活性氧的活性的電解還原水試樣中呈現出橙色的著色。而超純水(Milli Q水)或其它礦泉水或工業用水卻未看到著色。據認為這是由于DBNBS與電解還原水中的活性氫新反應產生著色物質的緣故。認為利用這種現象就能高精度地檢測水溶液中的氫自由基，并開發了氫自由基檢測法和定量分析法。本專利技術基于上述認識，提供了在電解還原水中使用自由基俘獲劑3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)來檢測氫自由基的方法和對其定量分析的方法。本專利技術是水或水溶液中氫自由基的檢測方法，它包括在試樣中加入3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(以下稱為DBNBS)，使其與氫自由基反應生成DBNBS偶氮化合物，通過由該化合物的吸收特性所產生的著色來檢測氫自由基。所述的水或水溶液適合使用電解還原水。所述的著色利用的是3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)與氫自由基反應生成DBNBS偶氮化合物的著色反應。因此，著色是由于波長426～450納米處的吸收峰而產生的。本專利技術還是包括以下(1)～(4)步驟的水或水溶液中定量分析氫自由基的方法。(1)于鉑黑的存在下，以恒定(constant)的速度向517納米附近有吸收峰的1，1-二苯基-2-苦基偕腙肼(DPPH)溶液和3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)的溶液中吹入氫氣，繪出517納米附近的吸光度減少與氫氣吹入時間的相關曲線(繪制標定曲線A)。(2)使半胱氨酸與DPPH反應，繪出517納米附近DPPH的吸光度減少與半胱氨酸濃度的相關曲線(繪制標定曲線B)。這里除了半胱氨酸以外也可用抗壞血酸等還原劑。(3)在和前述(1)相同的條件下，于鉑黑的存在下，以恒定的速度向3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)溶液中吹入氫氣一定時間后，測定450納米附近的吸光度，繪出該吸光度值與由標定曲線A和標定曲線B算出的每單位氫氣吹入時間內氫自由基產生濃度的相關曲線(繪制標定曲線C)。(4)在試樣中加入3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)，測定450納米附近的吸光度，由該吸光度值從前述標定曲線C讀取氫自由基的濃度。這里的水或水溶液最好濃縮至10～500倍的氫自由基濃度。下面，基于本專利技術的實施方式進行說明。本專利技術中的氫自由基檢測方法利用的是基于以下所示的反應的吸光特性。即，3，5-二溴-4-亞硝基苯磺酸鈉鹽(DBNBS)與氫自由基反應生成DBNBS偶氮化合物。DBNBS偶氮化合物在波長425～450納米處有吸收峰，因此能通過它的著色來檢測氫自由基。 如反應式所示，DBNBS(式A)與水或水溶液中的氫自由基反應生成DBNBS-H·(式B)，它的兩個分子反應成二聚體(式C)。然后在加熱下脫水生成DBNBS氧化偶氮化合物(式D)。再脫去一個氧而生成穩定的DBNBS偶氮化合物。通過檢測由該DBNBS偶氮化合物產生的425～450納米處的吸收，就能對氫自由基進行定性分析。上述式A～式E的一系列反應雖然是由本專利技術人首次發現的新反應，但由硝基苯和亞硝基苯的還原反應來生成氧化偶氮苯和偶氮苯的類似反應是已知的。(A.Streitwieser，Jr.&C.H.HeathcockIntroduction to Organic Chemistry，第960～965頁，Macmillan Publishing co.，Inc.，紐約(1976))。氧化偶氮苯與偶氮苯可由氧化還原反應而相互轉化。下面用以下方法對水或水溶液中的氫自由基進行定量分析。DPPH是在517納米附近的波長處具有特殊吸收的穩定自由基。DDPH與氫自由基定量地反應，517納米附近的吸收消失。另一方面，粒狀鉑黑具有大的表面積，使氣體狀的氫分子轉化為氫自由基(原子狀氫)并保持該狀態。因此，通過在鉑黑的存在下將氫氣吹入溶液中，能容易地產生氫自由基。通過在鉑黑的存在下于一定條件下將氫氣吹入給定濃度的DPPH水溶液中，就可繪出表明該吹入時間與517納米附近DPPH的吸光度減少之間關系的標定曲線(A)。然后，為了算出每單位氫氣吹入時間內的氫自由基產生濃度，使已知的定量反應的還原性物質(例如半胱氨酸)和DPPH反應，繪出表明半胱氨酸濃度與517納米附近DPPH的吸光度減少之間關系的標定曲線(B)。假定1摩爾的半胱氨酸與1摩爾的氫自由基相當，由標定曲線(A)算出每單位氫氣吹入時間內所產生的氫自由基濃度。另一方面，如前所述的DBNBS(式A)與氫自由基反應，經式B的二羥基中間體(DBNBS-H·)及其二聚體(式C)生成DBNBS偶氮化合物(式D)。于是就可將該DBNBS偶氮化合物的450納米附近的特殊吸收用于定量分析中。如前所述，在鉑黑的存在下吹入氫氣時產生氫自由基，因此通過求出450納米附近的吸光度與氫氣吹入時間之間的關系，利用標定曲線(A)和標定曲線(B)，就能繪出表明450納米附近吸光度與氫自由基濃度之間關系的標定曲線(C)。為求出試樣中的氫自由基濃度，在試樣溶液中加入給定濃度的DBNBS，使DBNBS與氫自由基反應生成DBNBS偶氮化合物，然后測定其在450納米附近的吸光度，由前述標定曲線(C)測定氫自由基濃度。在用電解還原水作為試樣時，最好將其濃縮至10～500倍后再使用。例如，在125毫升電解還本文檔來自技高網...

【技術保護點】
檢測水或水溶液中的氫自由基的方法，其特征在于它包括：在試樣中加入３，５－二溴－４－亞硝基苯磺酸鈉鹽即ＤＢＮＢＳ，由試樣著色來檢測氫自由基。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：白畑實隆，大坪一道，
申請(專利權)人：日本多寧股份有限公司，白畑實隆，
類型：發明
國別省市：JP[日本]