天然抗壞血酸還原分光光度法測定奶粉中微量鐵

2021-11-17 09:06:56嚴進

南通職業大學學報 2021年3期

嚴進

（南通職業大學藥品與環境工程學院，江蘇南通 226007）

鐵是人類生理所必需的14 種微量元素之一，人體內總鐵量為35~50 mg/kg。奶粉中常添加鐵作營養元素，鐵的含量是衡量奶粉質量的重要指標。目前測定鐵含量的方法主要有：化學滴定法[1-4]、分光光度法[5-7]、原子吸收光譜法[8-9]及電感耦合等離子體發射光譜法[10-11]。化學滴定法適合用于常量分析，原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發射光譜法所使用的儀器昂貴。分光光度法因操作簡便，分析成本低廉而被廣泛用于金屬元素的測定。本文實驗從綠色植物葉中提取抗壞血酸，作為三價鐵的還原劑，三價鐵還原為二價鐵后再與鄰二氮菲顯色，依據鐵的量與吸光度值符合比爾定律，測定奶粉中的鐵含量。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

UV-1800PC 型紫外-可見分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）。

（1）20 μg/mL 的鐵標準使用液：準確稱取0.863 4 g 鐵鹽 NH4Fe（SO4）2·12H2O 置于燒杯中，加入6 mol/L 的HCl 溶液20.0 mL 和少量水，然后加水稀釋至刻度搖勻，制備得質量濃度為200 mg/L鐵標準儲備溶液。使用10 mL 的吸量管準確移取上述鐵標準儲備液10.00 mL，置于100 mL 容量瓶中，加 6 mol/L 的 HCl 溶液 2.0 mL 和少量水，然后用水稀釋至刻度搖勻，制備得質量濃度為20 mg/L鐵標準溶液。（2）6 moL/L 的 HCl 溶液。（3）0.1 %的鄰二氮菲溶液。（4）pH=5 的HAc-NaAc 緩沖溶液。（5）活性炭：200 g 活性炭加入 1.5 L 的鹽酸溶液（1 mol/L）回流120 min，過濾后用水反復洗滌活性炭，至洗滌液中不含Fe3（+在洗滌液中加入5滴1%硫氰酸鉀溶液，若洗滌液不變紅色，即表示洗滌液中無Fe3+）。將洗滌后的活性炭置于110 ℃烘箱中烘60 min，取出冷卻備用。（6）草酸溶液1 %。（7）1 %硫氰酸鉀。（8）戊醇。

以上化學試劑均為分析純（A.R.），實驗用水為去離子水。

1.2 天然抗壞血酸的提取

取山茶花葉洗凈晾干剪碎后，稱取10 g 置于硏缽內，加1 %草酸溶液50 mL 和10 滴戊醇，硏磨15 min，將硏缽內提取液轉移至250 mL 容量瓶中，用1 %草酸溶液定容至250 mL。再將上述提取液置于干燥的250 mL 錐形瓶中，加120 g 活性炭搖蕩2 min 后過濾，將濾液轉入250 mL 容量瓶中，用1%草酸溶液定容，提取所得抗壞血酸溶液于4 ℃條件下保存。

1.3 測定方法

用吸量管分別準確移取質量濃度為20 mg/L的鐵標準溶液 0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 依次放入7 只50 mL 容量瓶中，各加天然抗壞血酸溶液10.0 mL，搖勻后再加0.1 %鄰二氮菲溶液 2.0 mL 及pH=5 的 HAc-NaAc 緩沖溶液5.0 mL，最后用水稀釋至50 mL 刻度線后搖勻，放置10 min，用1 cm 玻璃比色皿，以不加鐵標準溶液的試液為參比液，選用最大吸收波長為測定波長，依次測定各溶液吸光度A。根據吸光度與鐵的質量在一定范圍內符合比爾定律，可測定并計算出樣品中鐵的含量。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

用吸量管準確移取質量濃度為20 mg/L 的鐵標準溶液4.00 mL 于50 mL 容量瓶中，加抗壞血酸溶液10.0 mL，搖勻后再加0.1%的鄰二氮菲溶液 2.0 mL 及 pH = 5 的 HAc-NaAc 緩沖溶液5.0 mL，最后用水稀釋至50 mL 刻度線后搖勻，放置10 min。用1 cm 玻璃比色皿，以不加鐵標準溶液的試液為參比液，在460～560 nm 波長范圍內，間隔波長5 nm，分別測定不同波長下的吸光度A。以波長λ 為橫坐標，吸光度A 為縱坐標，繪制吸收光譜如圖1。

圖1 吸收光譜

由圖1 可知，當波長小于510 nm 時，吸光度A 隨波長增大而增大；當波長大于510 nm 時，吸光度A 隨波長增大而減小；當波長為510 nm 時，吸光度A 達到最大。因此，選擇510nm 為實驗測定波長。

2.2 抗壞血酸用量的選擇

控制其他試驗條件不變，改變抗壞血酸溶液用量，按測定方法試驗。結果表明，抗壞血酸體積小于8.0 mL 時，吸光度A 隨抗壞血酸溶液體積的增加而增大；抗壞血酸溶液用量超過8.0 mL 后，吸光度A 達到最大且不再變化。為便于實驗操作且確保三價鐵完全還原，測定時將抗壞血酸溶液的體積定為10.0 mL。

2.3 pH 值的控制

鄰二氮菲與Fe2+的顯色反應受反應溶液pH值的影響較大。pH 值低時，反應進行較慢，pH 值太高，Fe2+離子會發生水解反應，影響鄰二氮菲與Fe2+的配位。測定時選用pH=5 的HAc-NaAc 緩沖溶液作配位反應介質，其體積控制為5.0 mL。

2.4 顯色劑用量的確定

要定量測定鐵含量，要求顯色劑保持過量。實驗表明，鄰二氮菲溶液的體積小于1.8 mL 時，吸光度A 隨鄰二氮菲溶液的用量增加而增大，當鄰二氮菲溶液用量增至1.8 mL 后，吸光度A 達到最大且不再發生變化。考慮鐵的定量測定要求和實驗的靈敏性，將鄰二氮菲溶液的體積選為2.0 mL。

2.5 共存離子的影響

鐵的含量為80.0 μg/（50 mL），相對誤差控制在士5 %以內，共存離子的允許倍數為：1 000 倍的 Na+、Cl-、NH4+、K+、NO3-，600 倍的 Ca2+、Mg2+、SO42-，100 倍的 Cu2+、Zn2+、CO32-、PO43-，40 倍的Sn2+、Al3+、SiO32-，20 倍的 Cr3+、Mn2+等，均不干擾奶粉中鐵的測定。

2.6 反應時間及測定體系的穩定性

按實驗方法配制測定溶液體系，在室溫下放置5 min 后，每隔5 min 測得的溶液吸光度A 基本不變。實驗顯示體系至少可以穩定120 min，說明方法具有較好的穩定性，滿足鐵含量的光度法測定要求，反應時間定為10 min。

2.7 標準曲線、線性范圍與檢出限

用吸量管分別準確移取質量濃度為20 mg/L鐵標準溶液 0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL依次放入7 只50 mL 容量瓶中，分別加入提取的抗壞血酸溶液10.0 mL，搖勻后再加0.1 %鄰二氮菲溶液 2.0 mL 及pH=5 的 HAc-NaAc 緩沖溶液5.0 mL，最后用水稀釋至50 mL 刻度線后搖勻，放置10 min，用1 cm 玻璃比色皿，以不加鐵標準溶液的試液為參比液，在510 nm 波長處，依次測定各溶液的吸光度。以鐵的質量為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制標準曲線如圖2。

圖2 標準曲線

由圖2 可知，鐵的質量范圍為0.0~200.0 μg時，溶液吸光度A 與鐵的質量呈正比，符合比爾定律。利用最小二乘原理，回歸得線性方程為A=0.003 m（Fe3+）+0.003 5，相關系數 r=0.999 8，摩爾吸光系數 ε 為 8.4×103L·（mol·cm）-1。

3 樣品分析

稱取奶粉10.000 g 于100 mL 燒杯內，向燒杯內加20.0 mL 硝酸和1.0 mL 高氯酸，置于150 ℃電爐上加熱溶解20 min，取下冷卻，用1.0 mol/L的NaOH 溶液調節至近中性，轉移至 100 mL 容量瓶中用水定容搖勻備用。準確移取上述制備試液10.00 mL，按實驗測定方法測定，同時進行加標回收率實驗，計算精密度和回收率，結果見表1和表2。