濕法消解可見光度法測定萵苣中鐵元素的含量

劉博文，王 歡，吳 俁，熊 波，劉曉霞

（武漢東湖學院護理與健康管理學院，武漢 430212）

雖然微量元素僅占人體體重的0.01%，但卻是必不可少的重要物質［1-3］。研究表明，一般成年人每天需要攝入鐵15～20 mg，蔬菜中含有豐富的鐵質能夠滿足人體對鐵的需要［4，5］，但二價鐵很容易被氧化成三價鐵，同時蔬菜在運輸過程中也常會導致鐵元素變質。研究蔬菜中鐵元素的含量測定不但具有營養學意義［6，7］，還可以鑒別蔬菜的鐵質污染。不同測定方法其特點是不相同的。原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質譜法等方法使用的儀器較為昂貴［8-10］，操作也更困難，并且對檢測要求相對較高，致使較難普及，而分光光度法成本較低廉且快捷、靈敏，操作簡單，該方法對于被檢測的樣品預處理的要求也不高。

本研究利用濕法消解萵苣（LactucasativaLinn.）樣品，調節反應體系為弱酸性，用鹽酸羥胺將高價鐵還原為低價鐵，低價鐵離子再與鄰菲羅啉試劑生成能吸收青藍色光的橘紅色絡合物，在最大吸收波長處用可見光度法測定濕法消解后萵苣中的鐵含量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試劑 新鮮萵苣，產地為湖北省武漢市。硫酸鐵銨、鹽酸羥胺購自天津市大茂化學試劑廠，無水乙酸鈉購自天津市天力化學試劑有限公司。鄰菲羅啉購自上海展云化工有限公司，濃鹽酸、濃硝酸、冰乙酸購自開封東大化工有限公司，均為分析純。

1.1.2 儀器 UV-4802H型紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；HZ-104/35S型電子分析天平，上海浦春股份有限公司；HQYC-C-J型鼓風干燥箱，上海博訊股份有限公司；FW135型中草藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品預處理 將新鮮萵苣去除葉子和表皮，切成薄片放入鼓風干燥箱內60℃干燥10 h，將干燥的萵苣薄片用中草藥粉碎機研磨成粉，用透明封口袋封好備用。

1.2.2 影響因素分析 移液管取6.0 mL濃度為10μg/mL的鐵標準使用液于50 mL容量瓶中，依次加入2.0 mL的10μg/mL鹽酸羥胺、5.0 mL乙酸-醋酸鈉緩沖溶液、5.0 mL鄰菲羅啉溶液，用超純水定容至刻度，充分搖勻，靜置保持顯色時長15 min，于450～550 nm范圍內進行掃描。按照上述方法，依次改變鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉緩沖液和鄰菲羅啉溶液取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL；調整顯色時長分別為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 min。

1.2.3 待測樣液制備 精密稱量5.000 g萵苣干粉末，放入250 mL燒杯中，加入濃硝酸25 mL和濃硫酸3 mL，用保鮮膜封住燒杯口，靜置12 h后，將保鮮膜換為表面皿，用電爐加熱煮沸使燒杯中的顏色變為棕色。冷卻燒杯后，再緩慢滴加1～2 mL濃硫酸并再次加熱煮沸。重復上述步驟，直至萵苣樣品溶液不再變成深褐色時，停止滴加濃硫酸，再次煮沸直至冒煙，并持續幾分鐘。冷卻后過濾，將濾液的pH調節為4～6范圍內，并將其轉移至容量為50 mL的容量瓶中，加入超純水定容至標線。

1.2.4 待測樣液測定 吸取25 mL待測萵苣樣液于50 mL容量瓶中，依次加入3 mL鹽酸羥胺、3 mL乙酸-醋酸鈉緩沖溶液、3 mL鄰菲羅啉溶液，用超純水稀釋至標線，搖勻并靜置保持顯色時長為12 min，測定吸光度。運用標準曲線方程計算得到待測萵苣樣液中鐵的含量，對樣品平行測定5次計算平均值。

式中，ω為萵苣中鐵含量，μg/g；c為待測萵苣樣液中鐵含量，μg/mL；m為萵苣粉末的質量，g；100為待測樣液體積，mL。

2 結果與分析

2.1 最大吸收波長和工作曲線

將儀器波長范圍設為可見光450～550 nm，曲線如圖1所示，確定最大吸收波長為514 nm。在該波長下測定標準鐵溶液的吸光度，繪制標準溶液的工作曲線，如圖2所示。吸光度A與鐵標準溶液濃度c（μg/mL）的線性回歸方程為A=0.184 31c+0.009 06，相關系數R=0.999 85，表明在0.4～4.4μg/mL濃度范圍內，亞鐵離子濃度與吸光度（A）之間線性相關良好，可用于亞鐵離子濃度的檢測。

圖1 定性掃描曲線

圖2 標準溶液的工作曲線

2.2 還原劑使用量對吸光度的影響

選取濃度為2.4μg/mL的鐵標準溶液，還原劑鹽酸羥胺溶液的取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL。5.0 mL乙酸-醋酸鈉溶液和鄰菲羅啉溶液，加入量均為5 mL，顯色時間為15 min，鹽酸羥胺取用量對吸光度的影響見圖3。由圖3可知，隨著鹽酸羥胺取用量的增加吸光度也變大，當超過3.0 mL后吸光度基本保持不變，鹽酸羥胺作為還原劑，較多的使用量將三價鐵充分還原為二價鐵，吸光度隨之變大，3.0 mL后處于過量狀態，吸光度未進一步增大，故鹽酸羥胺最佳取用量選擇為3.0 mL。

圖3 還原劑取用量對吸光度的影響

2.3 緩沖溶液取用量對吸光度的影響

當鹽酸羥胺和鄰菲羅啉的取用量分別為3.0和5.0 mL時，調整乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，顯色時間保持為15 min，乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量對溶液吸光度影響結果如圖4所示。隨著乙酸-醋酸鈉緩沖溶液使用量增加，標準溶液的吸光度先增加后減小之后基本保持不變。二價鐵與鄰菲羅啉的顯色反應對酸度有一定的要求，酸度過高反應速度慢，酸度過低則二價鐵水解，影響顯色，確定緩沖溶液的最佳取用量為3.0 mL，此時溶液體系酸度調節pH至5為最佳微酸性條件。

圖4 緩沖溶液取用量對吸光度的影響

2.4 顯色劑使用量對吸光度的影響

使用最佳鹽酸羥胺和乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量3.0 mL，顯色溶劑鄰菲羅啉的加入量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，顯色時間為15 min，研究鄰菲羅啉溶液的使用量對溶液吸光度的影響。由圖5可知，顯色劑鄰菲羅啉使用量和吸光度呈S形，當顯色劑用量為3.0 mL時，吸光度明顯增大，隨后保持穩定。當顯色溶劑達到3.0 mL時，顯色的絡合反應平衡向右進行較為徹底，生成的顯色產物較多。隨著顯色劑的繼續加入原有平衡改變幅度很小，產物基本恒定，顯色劑用量選用3.0 mL較為合適。

圖5 顯色溶劑使用量對吸光度的影響

2.5 顯色時間對吸光度的影響

保持鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉和鄰菲羅啉的最佳取用量均為3.0 mL，顯色反應顯色時長為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 min，試驗結果見圖6。由圖6可知，顯色時間和吸光度呈右半T形結構，吸光度隨著顯色時間逐步增加，當顯色反應時長超過12 min后，曲線趨于平坦，吸光度基本保持穩定，表明在顯色反應12 min后，亞鐵離子與顯色溶劑之間的反應已經比較完全，最佳顯色時間為12 min。

圖6 顯色時間對吸光度的影響

2.6 萵苣中鐵含量的測定

濕法消解萵苣粉末后測定其鐵的含量，平行測定5次，計算其相對平均偏差并進行分析，結果如表1所示。待測樣液中鐵含量的平均值為0.854μg/mL，相對平均偏差為0.19%，相對標準偏差RSD為0.26%，說明該方法測試結果重現性良好，計算可得萵苣中鐵的含量為8.54μg/g。

表1 萵苣待測樣中鐵的濃度與吸光度

為檢驗準確程度，對樣品進行加標回收試驗，加標量為1.600μg/mL，加標回收率結果如表2所示。空白樣和待測樣的加標平均回收率分別為94.36%和95.81%，表明該方法準確可靠，可以用于萵苣中鐵含量的檢測。

表2 待測樣品吸光度及加標回收率

3 小結

以新鮮武漢本地產萵苣低溫烘干研磨后的粉末為原料，采用紫外可見分光光度法，研究最大吸收波長的選擇和各種分析因素對吸光度的影響。當最佳吸收波長為514 nm，鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉、鄰菲羅啉的使用量均為3.0 mL，顯色時間為12 min時，標準曲線方程為A=0.184 31c+0.009 06，相關系數R=0.999 85。測定經濕法消解的萵苣粉末中鐵的含量為8.54μg/g，為其他蔬菜中鐵元素含量測定或者鑒別蔬菜的鐵質污染提供一種成本較低廉且快捷的方法參考。