天然抗壞血酸還原分光光度法測定奶粉中微量鐵

嚴(yán) 進(jìn)

（南通職業(yè)大學(xué) 藥品與環(huán)境工程學(xué)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(nèi)總鐵量為35~50 mg/kg。奶粉中常添加鐵作營養(yǎng)元素，鐵的含量是衡量奶粉質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前測定鐵含量的方法主要有：化學(xué)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(fā)射光譜法[10-11]?；瘜W(xué)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(fā)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(jù)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(dá)儀器有限公司）。

（1）20 μg/mL 的鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)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(zhì)量濃度為200 mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。使用10 mL 的吸量管準(zhǔn)確移取上述鐵標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量濃度為20 mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)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(fù)洗滌活性炭，至洗滌液中不含F(xiàn)e3（+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(xué)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(nèi)，加1 %草酸溶液50 mL 和10 滴戊醇，硏磨15 min，將硏缽內(nèi)提取液轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhǔn)確移取質(zhì)量濃度為20 mg/L的 鐵 標(biāo) 準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)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(jù)吸光度與鐵的質(zhì)量在一定范圍內(nèi)符合比爾定律，可測定并計算出樣品中鐵的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

用吸量管準(zhǔn)確移取質(zhì)量濃度為20 mg/L 的鐵標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液的試液為參比液，在460～560 nm 波長范圍內(nèi)，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(biāo)，吸光度A 為縱坐標(biāo)，繪制吸收光譜如圖1。

圖1 吸收光譜

由圖1 可知，當(dāng)波長小于510 nm 時，吸光度A 隨波長增大而增大；當(dāng)波長大于510 nm 時，吸光度A 隨波長增大而減?。划?dāng)波長為510 nm 時，吸光度A 達(dá)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(jié)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(dá)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(yīng)受反應(yīng)溶液pH值的影響較大。pH 值低時，反應(yīng)進(jìn)行較慢，pH 值太高，F(xiàn)e2+離子會發(fā)生水解反應(yīng)，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(yīng)介質(zhì)，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(dāng)鄰二氮菲溶液用量增至1.8 mL 后，吸光度A 達(dá)到最大且不再發(fā)生變化?？紤]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(nèi)，共存離子的允許倍數(shù)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(yīng)時間及測定體系的穩(wěn)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(wěn)定120 min，說明方法具有較好的穩(wěn)定性，滿足鐵含量的光度法測定要求，反應(yīng)時間定為10 min。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性范圍與檢出限

用吸量管分別準(zhǔn)確移取質(zhì)量濃度為20 mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖2 可知，鐵的質(zhì)量范圍為0.0~200.0 μg時，溶液吸光度A 與鐵的質(zhì)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(guān)系數(shù) r=0.999 8，摩爾吸光系數(shù) 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(nèi)，向燒杯內(nèi)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(diào)節(jié)至近中性，轉(zhuǎn)移至 100 mL 容量瓶中用水定容搖勻備用。準(zhǔn)確移取上述制備試液10.00 mL，按實驗測定方法測定，同時進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，計算精密度和回收率，結(jié)果見表1和表2。

表1 奶粉中鐵的質(zhì)量濃度測定結(jié)果（n=5）

表2 奶粉中鐵的回收測定結(jié)果

由表1 和表2 可以看出，奶粉中測定鐵含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 為1.04 %，加標(biāo)回收率在98.2 %~106.5 %，測定結(jié)果滿意。

4 結(jié) 論

（1）采用提取的天然抗壞血酸作三價鐵的還原劑，與鄰二氮菲顯色，建立了測定奶粉中鐵含量的新分析體系。

（2）對測定條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定最優(yōu)測定條件為：天然抗壞血酸溶液10.0 mL、0.1 %鄰二氮菲溶液 2.0 mL、pH = 5 的 HAc-NaAc 緩沖溶液5.0 mL、顯色反應(yīng)時間10 min。

（3）運用該法測定奶粉中鐵的含量，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 為1.04 %，加標(biāo)回收率為98.2 %~106.5 %。