催化動力學光度法測定食品中鐵的研究進展

李衛(wèi)華，古 玲，關翠林，王尚芝

(山西 大同 大學化學與化工學院，山西 大同 037009)

鐵是人體含量最豐富的必需微量元素，它對機體的新陳代謝有重要的調節(jié)作用。目前，食品中痕量鐵的測定常用原子吸收法和分光光度法：原子吸收法需要昂貴的儀器，分析成本較高，不便于推廣應用；普通光度法所需儀器價格低廉，但靈敏度不夠高。催化動力學光度法是在普通光度法的基礎上發(fā)展起來的新型高靈敏度光度法，它利用催化反應速度在一定范圍內與催化劑的濃度的定量關系，用光度法或其他檢測方法檢測催化反應速度，從而實現(xiàn)對催化劑濃度的測定。其靈敏度高，選擇性好，儀器簡單價廉，便于推廣應用，有關研究頗為活躍[1-3]，特別是國內研究相對較多。本文通過對近十年來國內催化光度法測定食品中痕量鐵的研究文獻進行綜述，希望能對這項研究的深入開展提供參考。

1 催化氧化動力學光度法

催化氧化動力學光度法是利用Fe(Ⅲ)對氧化劑氧化某些有機試劑(指示劑)的催化作用，使指示劑褪色或顏色加深，而用于痕量鐵的測定。Fe(Ⅲ)催化氧化動力學光度法的反應體系見表1。反應絕大多數(shù)在酸性介質和加熱條件下進行，檢出限多在10-4～10-5μg/mL，常用的氧化劑有H2O2，KBrO3，KIO4等，以H2O2使用最多。由于催化氧化顯色反應的使用較少[4－6]，故以H2O2為氧化劑的催化氧化褪色反應在食品中鐵的催化光度法測定中占主要地位。

由表1可見，在催化光度法測定痕量鐵的報道中，大多采用單指示劑、單波長測定。為進一步提高測定的靈敏度，董彥[7]利用Fe(Ⅲ)催化過氧化氫氧化雙指示劑溴百里酚藍和羅丹明B褪色，測定雙波長436，600 nm處吸光度變化的加和性與Fe(Ⅲ)濃度的線性關系，建立了雙波長、雙指示劑催化光度法測定痕量鐵的新方法，檢出限達10-8μg/mL，是目前催化光度法測定鐵靈敏度最高的反應之一。使用雙指示劑方法的還有文獻[8～10]。

為了提高靈敏度，人們在不斷探索活化劑等增效試劑在改善光度分析性能方面的作用?；罨瘎┘扔绊懘呋瘎┡c反應物的作用，又促進催化劑的再生，從而增大了催化反應速率，提高了測定的靈敏度，同時也增加了方法的選擇性。劉長增[11]利用Fe(III)催化過氧化氫氧化DSPCF的反應測定鐵時，采用2，2′-聯(lián)吡啶作活化劑，檢出限降至1.96 × 10-6μg/mL，選擇性好，操作簡便，用于水及蔬菜樣中痕量鐵的測定，結果滿意。王文元[5]研究了KHP-HCl溶液中，鄰菲羅啉作活化劑，痕量Fe(Ⅲ)催化KIO4氧化愈創(chuàng)木酚的反應，檢出限為2.3×10-5μg/mL、線性范圍為2×10-4～2×10-3μg/mL，對水樣和酒樣的測定結果與火焰原子吸收法相符，并對反應機理進行了探討。倪秀珍[12]研究的在十二烷基苯磺酸鈉下，F(xiàn)e(Ⅲ)催化過氧化氫氧化茜素綠的反應，檢出限2.04×10-5μg/mL，使用活化劑靈敏度提高近10倍，線性范圍寬，選擇性好，成功用于水樣和面粉試樣中痕量鐵的測定。使用活化劑的還有文獻[10，13－16]。

2 催化還原動力學光度法

相對于催化氧化光度法，催化還原光度法反應體系少得多，主要使用的還原劑是抗壞血酸。

表1 Fe(Ⅲ)催化氧化動力學光度法反應體系

劉月成[32]研究了在硫酸中，F(xiàn)e(Ⅲ)催化抗壞血酸還原重氮氨基偶氮苯褪色的反應及其動力學參數(shù)，方法線性范圍 0 ～ 0.080 μg/mL、檢出限 4.3 ×10-4μg/mL。測定茶葉、面粉中的痕量鐵，與電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對照，結果滿意。劉建紅[33]等利用在硫酸介質中，F(xiàn)e(Ⅲ)催化抗壞血酸還原3，3′－二磺酸基聯(lián)苯氨基重氮偶氮苯褪色測定痕量鐵，線性范圍 0 ～ 0.12 μg/mL，檢出限 4.3 ×10-4μg/mL，用于測定發(fā)樣、奶粉中的痕量鐵。

3 萃取催化光度法

朱慶仁[34]等研究了在pH=5.5的弱酸性介質中，利用Fe(Ⅲ)，Mo(Ⅵ)對H2O2氧化鄰氨基酚催化反應速率不同，用萃取平衡控制反應時間和水相中鄰氨基酚的濃度及催化反應進行的程度，通過測量424 nm下有機相的吸光度，建立了萃取催化光度法同時測定鐵和鉬的新方法，成功用于大豆中鐵和鉬的測定。

4 流動注射催化光度法

催化動力學光度法靈敏度高，但影響該法測定準確度的因素較多，傳統(tǒng)手工操作精密度較差，分析速度較慢；而流動注射技術具有分析速度快，精密度高和適于在線連續(xù)檢測等特點，近年來發(fā)展較快—因此將FIA技術應用到催化動力學分析領域的流動注射催化動力學光度法受到人們重視。周穎[35]等基于 Cu(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅲ)在 PH 3 ～ 9 范圍內能同時催化過氧化氫氧化羅丹明B褪色，通過建立流動注射PH梯度，采用CCD-二極管陣列檢測器檢測吸光度差值，利用反向傳播-人工神經網絡處理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了銅、鐵的同時測定，F(xiàn)e(Ⅲ)的檢出限 2.1×10-4μg/mL，采樣頻率為10次/h，用于標準參考物質牛肝、小麥和食品樣品中銅、鐵的同時測定。欒崇林[36]等將流動注射與CCD陣列檢測激光誘導熒光裝置聯(lián)用，形成連續(xù)自動熒光光譜分析系統(tǒng)，建立了在 0.001 mol/L HCl溶液中，F(xiàn)e(Ⅲ)催化 H2O2氧化羅丹明B(RhB)的催化熒光光度測定鐵的新方法，檢出限 0.05 μg/mL，線性范圍為 0.2 ～ 1.0 μg/mL，方法選擇性好，用于菠菜、豬肉中痕量鐵的測定。

5 結語

在催化動力學光度法測定食品中鐵的研究中，以Fe(Ⅲ)催化過氧化氫氧化某些還原性試劑褪色的傳統(tǒng)光度法的研究最多，活化劑或雙指示劑的使用使靈敏度有較大提高，檢出限值最低可達4.14×10-8μg/mL。反應體系不同程度受到Cu2+，Co2+，Ni2+，Cr(Ⅲ，Ⅵ)等干擾，在一些食品測定中，必要時采用硫脲等掩蔽，不需分離可直接測定。流動注射催化光度法將高靈敏度的分析方法與高精密度的分析技術相結合進一步推動了催化動力學的發(fā)展，但目前流動注射樣品處理及溶液處理技術在催化光度法測定食品中鐵的使用較少。催化光度法與其他技術和學科的結合、滲透太少，減緩了自身的發(fā)展。因而，研究與其他分析和分離技術的良好結合將是痕量鐵催化光度分析的熱點，探索高靈敏度試劑、高選擇性試劑、增敏試劑以及增效途徑將是最基本和最重要的研究課題，光度法與各種高效分離方法(如色譜法、毛細管電泳)的聯(lián)用和與化學計量學、仿生學(如酶催化光度法)的結合將是光度分析法測定食品中痕量鐵最具前景的研究方向。

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