藍瓶反應中亞甲基藍濃度之變化

藍瓶反應是一個利用亞甲基藍(methylene blue, MB)進行可逆氧化還 原反應時，溶液顏色重覆地在藍色與無色間來回震盪變色之簡單實驗，

常被拿來當成魔術表演以吸引大眾對化學反應之興趣。我們改用以 sVESI/MS 紀錄 MB 離子訊號強度取代顏色，從不同的角度展示亞甲基藍 氧化還原的速率，並觀察 MB 濃度與氧化還原速率間之關係。

藍瓶反應是於鹼性溶液中將葡萄糖氧化成葡萄糖酸，同時將氧化態亞 甲基藍(藍色)轉換成還原態亞甲基藍(無色)(圖 4-38)，此時反應液若導入 空氣中的氧氣會將還原態亞甲基藍重新轉換成氧化態亞甲基藍，反應液 顏色重新變回藍色，若亞甲基藍重複進行氧化還原反應，則反應液顏色 也於藍色和無色間不斷轉換變色。

圖 4-38 藍瓶反應之反應機制

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典型藍瓶反應以 NaOH 調節反應液成鹼性，我們則以氨水取代以避 免 Na⁺ 壓抑了分析物 sVESI/MS 之訊號，所使用的醣類則有葡萄糖和果 糖，但因為在我們所選用的濃度下，相較於果糖，以葡萄糖進行的藍瓶 反應速率過慢，因此最後 sVESI/MS 的偵測只應用在果糖實驗上。實驗 步驟為先將果糖 0.0496 g 溶於 15.5 M 5 mL 氨水並置入樣品瓶中，記錄一 分鐘的 VESI/MS 圖後，再添加 1 mL 10^-4 M 亞甲基藍溶液，反應瓶內果 糖與 MB 的濃度依序為 0.05 M 與 1.67×10^-5 M，持續攪拌溶液三十秒後靜 置，攪拌時空氣中之氧氣持續溶入溶液之中，維持穩定的氧化態亞甲基 藍的濃度，溶液此時呈深藍色。停止攪拌後氧氣的供應減少，溶液靜置 約 30 秒後顏色開始明顯產生變化轉為藍色(圖 4-39)，靜置兩分鐘後溶液 顏色變為無色，但與空氣接觸之溶液上層界面則呈現淡藍色。

圖 4-39 藍瓶反應溶液於不同時間之顏色變化:

(A) 靜置三十秒；(B) 靜置一分鐘；(C) 靜置兩分鐘

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圖 4-40 不同果糖濃度之藍瓶反應液中還原態亞甲基藍(m/z 286.6)之 EIC 圖: (A) 0.05 M 果糖；(B) 0.1 M 果糖

已知藍瓶反應的反應速率與果糖的濃度成正比，因此我們也探討不同 果糖濃度下藍瓶反應的氧化還原速率變化，所用的果糖濃度分別為 0.05 M 及 0.1 M。發現提高濃度有助於提升氧化態亞甲基藍的還原速率(圖 4-41)，相同反應時間下，含 0.1 M 果糖反應液所能進行的氧化還原循環 次數較多。至於還原態亞甲基藍的氧化速率則如預期般的不因果糖濃度 的改變而有明顯變化(圖 4-40)，由於是溶液中的溶氧將還原態亞甲基藍氧 化的，果糖濃度對此反應應該沒有顯著影響。

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圖 4-41 不同果糖濃度氧化還原態亞甲基藍(m/z 286.6)之快慢比較

藍瓶反應中的還原劑一般為葡萄糖，因葡萄糖為醛醣可以氧化成葡萄 糖酸，而本實驗則是以果糖作為還原劑，果糖為酮醣理論上無法氧化成 酸，但其同樣可以進行藍瓶反應，代表果糖的確可以進行不同的氧化反 應而具有還原力，1994 年 Williams⁵⁹等人就曾提出環狀的半縮醛以及開 環的醛糖、酮糖結構可以進行氧化反應。

4.3 果皮表面附著農藥之偵測

sVESI/MS 操作簡單以及樣品用量極低(10 μL)，利用此優點我們將此 裝置成功應用在觀察微量離心管內只含數百μL 溶液中化合物的變化，我 們進一步探討更低樣品用量的研究，計畫將此裝置發展成簡易快速檢測 果皮表面附著農藥之工具。不再需要以樣品瓶或微量離心管為樣品槽，

改將以少量溶劑滴於水果表面萃取上面可能殘留的農藥，再直接以 PEEK 管吸取萃取液進行分析，在 15-30 秒內即可完成記錄分析物之 sVESI/MS 圖。

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