Fe(II)-H2O2-雙吡啶阻抑光度法測定食品中的微量過氧化氫

黎克純，凌敏，張顏，劉細祥, *

1. 廣西民族大學化學化工學院（南寧 530006）；2. 廣西多糖材料與改性重點實驗室（南寧 530006）

過氧化氫作為一種強氧化劑，由于其具有漂白、防腐和除臭等作用，所以過氧化氫被廣泛應用于食品工業中[1-2]。食品加工過程中殘留的過氧化氫威脅著消費者的身體健康，建立過氧化氫含量的測定方法對食品安全與檢測工作具有十分重要的意義。目前，過氧化氫的檢測方法主要有滴定法[3]、分光光度法[4]、高效液相色譜法[5]、熒光法[6]等。近年來，基于Fe(III)的顯色反應測定還原性物質已有報道[7-8]，然而依據Fe(II)顯色反應測定還原性物質卻鮮有報道。由芬頓反應可知，Fe(II)在酸性條件下可以與過氧化氫反應；與此同時，BPY是Fe(II)的一種高效絡合劑且生成具有明顯的紅色絡合物[9]。基于此，試驗擬采用過氧化氫氧化Fe(II)，探究過氧化氫含量與Fe(II)-BPY顯色體系吸光度減少量之間的關系，從而建立一種新型阻抑光度法來測定食品中微量過氧化氫。該方法可為食品中微量過氧化氫快速測定技術的開發提供技術參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

721N可見分光光度計（上海精科儀器有限公司）。

H2O2標準溶液：取0.1 mL H2O2（30%）稀釋至1 000 mL，用高錳酸鉀標準溶液標定至準確濃度；Fe(II)標準使用液（20 mg/L）；2, 2’-聯吡啶（BPY）（2 g/L）；HAc-NaAc緩沖溶液（pH 3.58）。以上試劑均為分析純，試驗用水均為去離子水。

1.2 試驗方法

分別向兩支25 mL比色管中加入適量的Fe(II)標準使用液，然后向其中1支加入一定量的H2O2儲備液，另外1支不加，用力振蕩1 min后，再分別加一定量的BPY溶液，定容至刻度并搖勻，顯色15 min。以蒸餾水為參比，用1 cm比色皿在波長522 nm處分別測定空白溶液（不含H2O2體系）和樣品溶液（含H2O2體系）吸光度為A0和A。ΔA=A0-A。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

按照1.2試驗方法分別繪制空白溶液和含有不同濃度H2O2的樣品溶液顯色后在波長400～600 nm范圍內的吸收光譜曲線，圖譜結果見圖1。圖1表明，空白溶液和含有H2O2的樣品溶液顯色后的最大吸收波長均出現在522 nm處，且此處的ΔA最大，因此選用522 nm為測定波長。

圖1 不同H2O2濃度顯色體系的吸收光譜

2.2 測定條件的選擇

2.2.1 pH的選擇

按照1.2試驗方法，分別用0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NaOH將Fe(II)-H2O2反應體系調節至不同pH，然后加入適量的顯色劑BPY，考察不同pH對ΔA的影響，結果如圖2所示。結果表明，當pH為3.5時，體系ΔA最大。這是由于H2O2為含氧型氧化劑，酸性條件更利于H2O2-Fe(II)反應體系的進行，因此，此反應體系選擇pH 3.5。

圖2 pH對ΔA的影響

2.2.2 緩沖溶液用量的選擇

鑒于用0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NaOH不能滿足H2O2快速檢測的需求，試驗采用配置簡便且pH緩沖能力強的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液來調節反應體系的pH。按照1.2試驗方法，考察不同醋酸-醋酸鈉緩沖溶液（pH 3.5）用量對ΔA的影響，結果如圖3所示。結果表明，緩沖溶液用量在0.5～8 mL的范圍內，體系ΔA變化不大。因此，醋酸-醋酸鈉緩沖溶液（pH 3.5）用量選用1 mL。

圖3 緩沖溶液用量對ΔA的影響

2.2.3 BPY用量的選擇

BPY作為反應體系的顯色劑，其必須使用一定的量才能確保反應體系Fe(II)顯色完全。按照1.2試驗方法，考察不同BPY用量對體系ΔA的影響，結果如圖4所示。當BPY用量由0.25 mL增加到0.5 mL時，體系ΔA顯著增加；當BPY用量由0.5 mL繼續增加至2.5 mL時，體系ΔA保持穩定。因此，此方法BPY用量選0.5 mL。

圖4 BPY用量對ΔA的影響

2.2.4 振蕩時間

由于試驗是基于Fe(II)與H2O2反應的褪色光度法來定量H2O2，故H2O2與Fe(II)在醋酸-醋酸鈉（pH 3.5）條件下是否反應完全是此方法定量H2O2準確的關鍵。按照1.2試驗方法，考察不同振蕩時間對ΔA的影響。結果表明，振蕩時間在30～180 s范圍內，體系ΔA幾乎不變，說明H2O2與Fe(II)在酸性條件下反應是一個快速過程。綜合考慮，振蕩時間選用1 min。

2.2.5 顯色時間

按照1.2試驗方法，考察不同顯色時間對ΔA的影響，結果如圖6所示。結果表明，顯色時間由5 min增加到25 min后，反應體系的ΔA維持不變，說明Fe(II)-BPY顯色體系反應較快。綜合考慮，顯色時間選用10 min。

2.3 標準曲線和檢出限

在選定的最優條件下，測定不同H2O2濃度下的空白溶液和樣品溶液體系的吸光度，以H2O2濃度為橫坐標，ΔA為縱坐標繪制工作曲線（圖7）。結果表明，在0.004～0.02 mmol/L濃度范圍內，體系吸光度ΔA與H2O2濃度呈良好的線性關系，其線性回歸方程為ΔA=14.479C（mmol/L）-0.004（R2=0.998 8）。對濃度為0.012 mmol/L的H2O2溶液進行11次測定，其儀器檢出限（3S/K）為0.001 mmol/L，進而可以計算此方法的檢出限，為2 mg/kg。

圖5 振蕩時間對ΔA的影響

圖6 顯色時間對ΔA的影響

圖7 H2O2標準曲線

2.4 共存離子的影響

當H2O2濃度為0.012 mmol/L時，試驗考察了一些常見的無機離子對此測定方法的影響。當相對誤差控制在±5%以內時，結果表明，除強氧化劑MnO42-、Cr2O72-干擾測定外，SO32-、NO2-、CO32-(3)、Cu2+(3)、NH4+、Ca2+、Mg2+(10)均無干擾。

2.5 樣品測定及加標回收試驗

參照國標方法，稱取10 g樣品（鳳爪），加入50 mL水浸泡30 min，過濾，收集濾液待測。取1.00 mL待測液按照1.2中試驗方法測定樣品中H2O2含量，結果表明鳳爪中H2O2含量（n=6）為4.70 mg/kg（RSD= 3.4%）。平行稱取9份鳳爪樣品，分別進行0.010 3，0.020 6和0.030 9 mg/L三個質量濃度水平的加標回收試驗，其加標回收率在96.8%～99.1%之間。3種濃度加樣回收率RSD值分別為1.5%，2.0%和3.3%，這表明此方法具有一定的可靠性。

表1 鳳爪樣品回收率的測定結果（n=3）

3 結論

基于在HAc-NaAc（pH 3.5）緩沖溶液中，過氧化氫對Fe(II)-BPY顯色體系有明顯的阻抑褪色作用，且褪色吸光度（ΔA）在一定范圍內與過氧化氫濃度呈線性關系，據此建立了一種新的測定微量H2O2的阻抑光度法。此方法線性范圍為0.004～0.02 mmol/L（R2=0.998 8），檢出限為2 mg/kg，且常見離子在一定含量范圍內不干擾測定。采用此方法對實際食物樣品鳳爪中H2O2的含量進行測定，測定結果的相對標準偏差均小于5%，3種濃度水平下樣品加標回收率為96.8%～99.1%。此方法所使用儀器簡單便宜，且測試方便快捷，是一種理想的現場快速測定食品中微量過氧化氫的新方法。