摘　要：通過編程計算半胱氨酸和鋅離子在不同pH條件下的各種存在形式, 通過分析擬合分布圖, 研究了硫化鋅法原子吸收間接測定半胱氨酸時的pH 對原子吸收的影響及絡合反應的機理。經對不同形態(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)現在*測定條件下的半胱氨酸是以負一價荷電形態(tài)的半胱氨酸基Cys-與Zn（OH）2形成了可溶性絡合離子[HS-CH2CH（NH2）-COO]2Zn（OH）2。結果表明,理論分析計算的結果與實驗數據得到了很好的吻合。
主題詞：火焰原子吸收光譜法;半胱氨酸;間接測定;ZnS;機理研究

引　言
利用新生成的硫化鋅懸浮液與半胱氨酸Cysteine （簡記Cys） 反應產生可溶性的絡合物, 用塞曼火焰原子吸收分光光譜法測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定半胱氨酸。在間接測定的條件選擇中發(fā)現,在堿性條件下有一個*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*測定條件下的組合絡合是什么? 整個測定又是利用的哪一種物質? 研究其絡合反應的機理, 對氨基酸與金屬離子的絡合研究亦有一定的幫助, 也有利于研究類似的原子吸收間接測定工作的開展和深入。
本文利用計算機對半胱氨酸和金屬鋅離子在不同pH 溶液中的離子狀態(tài)及分布作數值分析和擬合作圖, 研究探討在*pH 測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定半胱氨酸時的絡合反應機理及絡合物的組成結構。
1 　實驗部分
1.1 　儀器與試劑
日立180280 型塞曼火焰原子吸收分光光度計; 日立牌鋅空心陰極燈; HI 9321 Microprocessor pH meter （ HANNA instruments） 。半胱氨酸標準溶液（200μg/mL ）:稱取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 。臨用時配制。2 %氯化鋅溶液; 3 %硫化鈉溶液; 試劑均為AR級, 水為離子交換水。
1.2 　實驗步驟
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準溶液或樣品溶液于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定上層清液中鋅的FAAS 信號響應。
2 　結果與討論
2.1 　半胱氨酸的間接測定原理及不同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)生絡合反應, 定量的形成可溶性絡合物, 再將溶液中多余的硫化鋅沉淀分離, 測定上層清液中的鋅含量, 即可間接的測定半胱氨酸的含量。
在原子吸收光譜儀器*測定的條件下, 測定在同一緩沖溶液pH 條件下溶液對原子吸收響應的關系曲線。由于ZnS 在pH< 7時會發(fā)生溶解, 因而只能在堿性溶液中進行考察。隨著pH 的增大吸光度響應隨之增大,在pH 9.7時達到zui大值。
在pH > 9.7 以后, 響應反而下降, 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的發(fā)生,降低了可溶性的鋅絡合物的存量。
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, 相應的荷電荷分別為+ 1 , 0 , - 1 和- 2 價。當主要為（2） 時, 半胱氨酸為電中性等電點, 此時的pH 為5102 。改變溶液的pH 值時, 半胱氨酸的帶電情況會隨著溶液H+ 的濃度變化而發(fā)生改變。
是根據半胱氨酸在水溶液中的各級酸堿解離常數, 通過自己編制的計算機程序計算和繪制的不同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大濃度出現在pH 5.10 , 此時中性分子的比例為99.90 % , 這與等電點5.2 基本吻合; 第3 種形態(tài)Cys - 分布在pH 7～11.5 之間, zui大濃度出現在pH 9.65 , 此時該形態(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 時為5 %左右, 在pH > 13 后基本全轉化為帶- 2 價電荷的半胱氨酸基Cys2 - 。*pH9.7左右的測定條件結合可知, 此時半胱氨酸的反應形式主要是以帶-1價電荷的（3）Cys -與鋅進行絡合形成可溶性絡合物的。
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 條件下會有不同的存在形式, 在酸性時以Zn2 + 形式存在, 由于Zn （OH） 2 是兩性化合物, 能夠在強堿性溶液中溶解, 與OH- 形成絡合物。其各級絡合形式及累積形成常數[ 4 , 5 ] , 見下列各式。
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）
是根據鋅離子的各級反應和累積形成常數, 通過微機編程和數值計算繪制的鋅離子在不同pH 條件下的狀態(tài)分布圖?？梢钥闯? pH 7.6以下的溶液中主要以Zn2+的簡單形式存在, 含量比例在96 % 以上。絡合式Zn （OH） + 和
Zn （OH）3-是兩種中間過渡形態(tài), 其zui大含量分別在pH 8.4時的2.71 %和pH 10.8 時的18.6 %。絡合形式Zn （OH） 2 的zui大含量在pH 9.4為96.9% ,在pH < 9.4 時急速下降, pH8.0 時為16.3 % , pH 7.6 時為3.0 % , 在pH > 9.4 時, 并zui終全部轉化為Zn （OH） 2-4而溶解。
2.4 　*測定條件時的離子組合形式
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, 在間接測定半胱氨酸*pH 9.7左右時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, 結合圖1 的*測定pH 值9.7,不難看出此時半胱氨酸是以-1價的Cys-形態(tài)與Zn（OH）2形成可溶性絡合物價。
2.5 　間接測定絡合反應機理探討
測定選擇在*pH 9.7時進行,此時硫化鋅存在著平衡。
3 　結　論
通過計算機對半胱氨酸和鋅離子在不同pH條件下的數值擬合和圖示分布研究, 并對硫化鋅法原子吸收間接測定半胱氨酸時的不同pH 對響應值的影響曲線的分析, 表明在*pH 9.7的測定條件下, 溶液中所測得的為帶-1 價電荷的半胱氨酸基Cys-和Zn（OH）2組成的可溶性絡合物。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, 并由此推測出了可溶性絡合物的結構。
參考文獻
[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（分析測試學報） ,2003 , 22 （4） : 58.