基于3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺-碘酸根顯色體系以近紫外分光光度法測定碘鹽中碘酸鉀的含量

董 娜,張愛菊,白 瑩,張玲杰,黃玉紅,張小林

(甘肅醫(yī)學(xué)院,平?jīng)?744000)

碘在人體內(nèi)具有重要的生理作用[1],可參與甲狀腺激素的合成,是人體必需的微量元素之一。但是,碘無法直接在體內(nèi)合成,一般通過食用含碘酸鉀的食鹽攝入。相關(guān)國家標準GB 5461-2000《食用鹽》規(guī)定食鹽中含碘酸鉀量為20～50μg·g-1,而過量添加將會損害身體健康[2-3]。為了保障消費者的健康權(quán)益和規(guī)范生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營行為,有必要提供準確測定食鹽中碘含量的方法。

食鹽中碘的測定方法主要有分光光度法[4-8]、流動注射安培法[9]、色譜法[10-11]、循環(huán)伏安法[12]、電位滴定法[13]等。其中,分光光度法常使用3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)作為顯色劑,而TMB 能與碘酸根形成TMB-碘酸根顯色體系,在檢測波長450 nm 處有最大吸收[8]。基于此原理,該體系可用于碘酸根含量的測定,但檢測波長450 nm 處測定靈敏度較低,不適用于檢測食鹽中的微量碘。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn),TMB-碘酸根顯色體系在檢測波長372 nm處有較好吸收,因此本工作提出近紫外分光光度法測定碘酸根的含量,以實現(xiàn)食鹽中微量碘的檢測。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

UV1102型紫外-可見分光光度計。

碘酸鉀標準溶液:1 mmol·L-1。

碘酸鉀標準溶液系列:分別取適量碘酸鉀標準溶液,用水將其逐級稀釋成0,0.50,2.50,5.00,10.00,15.00,20.00μmol·L-1的標準溶液系列。

TMB溶液:0.01 mol·L-1,取0.24 g TMB,用適量乙醇溶解后,用水定容至100 mL,搖勻備用。

碘酸鉀、乙酸、乙酸鈉、TMB 均為分析純;試驗用水為蒸餾水;碘鹽樣品來自于當?shù)爻小?/p>

1.2 試驗方法

稱取碘鹽樣品5 g,用水溶解并稀釋至50 mL。分取5.00 mL,加入TMB 溶液1.00 mL 和乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(pH 1.85)5.00 mL,于50 ℃水浴中加熱60 min,用水稀釋至50 mL。以試劑空白為參比,在372 nm 處測量TMB-碘酸根顯色體系的吸光度A。

2 結(jié)果與討論

2.1 顯色體系的吸收光譜

試驗考察了反應(yīng)液中碘酸鉀濃度分別為0,2.50,5.00,10.00,15.00,20.00μmol·L-1時TMB-碘酸根顯色體系吸光度的變化,結(jié)果見圖1。

圖1 添加不同濃度碘酸鉀溶液后TMB-碘酸根顯色體系吸光度的變化Fig.1 Absorbance change of TMB-iodate color system after adding different concentrations of potassium iodate solution

由圖1可知:TMB僅在258 nm 處有特征吸收峰(曲線6);加入碘酸鉀后,在372,444 nm 處新增2個特征吸收峰(曲線1～5),其吸光度均隨碘酸鉀濃度的增加而增加,同時伴隨著258 nm 處吸光度的下降。

2.2 顯色反應(yīng)動力學(xué)過程

在TMB溶液中加入1 mmol·L-1碘酸鉀標準溶液1.00 mL,考察了70 min內(nèi)顯色體系在258,372,444 nm 處吸光度的變化,所得結(jié)果見圖2。

圖2 3個檢測波長下的動力學(xué)曲線Fig.2 Kinetic curves at 3 detection wavelengths

由圖2可知:258 nm 處顯色體系的吸光度隨著反應(yīng)時間的延長逐漸遞減,在30 min后趨于穩(wěn)定;372,444 nm 處顯色體系的吸光度均在10 min內(nèi)隨反應(yīng)時間的延長呈線性增加,說明該顯色體系具有明顯的動力學(xué)反應(yīng)特征;15 min后,372 nm 處顯色體系的吸光度隨著反應(yīng)時間的延長而降低,在60 min后趨于穩(wěn)定,444 nm 處顯色體系的吸光度隨著反應(yīng)時間的延長而增加,在50 min后趨于穩(wěn)定。以上結(jié)果說明TMB和碘酸根的顯色反應(yīng)是分步完成的,這和文獻[14]報道的結(jié)果一致,其中372,444 nm 處對應(yīng)的化合物分別為被單質(zhì)子化的TMB氧化產(chǎn)物(SQI+)和被完全質(zhì)子化的TMB 氧化產(chǎn)物(TMQD2+)。

2.3 3個檢測波長下的標準曲線和檢出限

按照試驗方法分析碘酸鉀標準溶液系列,以碘酸鉀的濃度為橫坐標,258,372,444 nm 處對應(yīng)的吸光度為縱坐標繪制標準曲線,所得表觀摩爾吸光系數(shù)(ε)以及標準曲線的線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表1。按照試驗方法對空白樣品平行測定10次,計算測定值的標準偏差(s),以3倍標準偏差與標準曲線斜率(k)的比值計算檢出限(3s/k),所得結(jié)果見表1。

表1 3種檢測波長下的表觀摩爾吸光系數(shù)、線性參數(shù)和檢出限Tab.1 Apparent molar absorption coefficients,linearity parameters and detection limits at 3 detection wavelengths

由表1可知:3個檢測波長所得線性參數(shù)均較好,258,444 nm 處的線性范圍超過了食鹽中允許添加的碘酸根含量,而372 nm 處的線性范圍較寬且檢出限較低,因此試驗選擇372 nm 為檢測波長。

2.4 反應(yīng)介質(zhì)酸度的選擇

在TMB溶液中加入1 mmol·L-1碘酸鉀標準溶液1.00 mL,考察了顯色體系的酸度分別為pH 1.00,1.50,1.85,1.96,2.47,3.15,4.75,5.00 時 對372 nm 處吸光度的影響。結(jié)果顯示:當pH 1.50～1.96時,吸光度保持不變;當pH 大于1.96時,吸光度急劇下降,這是由碘酸鉀得電子能力降低所致。綜合考慮,試驗選擇乙酸-乙酸鈉緩沖溶液的酸度為pH 1.85。

2.5 TMB溶液用量的選擇

試驗考察了不同用量0.01 mol·L-1TMB 溶液對372 nm 處顯色體系吸光度的影響(碘酸鉀的用量為1μmol)。結(jié)果顯示:顯色體系的吸光度隨著TMB溶液用量的增大而增大;當TMB溶液用量不小于0.60 mL時,吸光度趨于穩(wěn)定。為了使顯色反應(yīng)完全,試驗選擇TMB溶液的用量為1.00 mL。

2.6 水浴溫度的選擇

試驗考察了水浴溫度為25～60℃時對372 nm處顯色體系吸光度的影響。結(jié)果顯示:吸光度隨著水浴溫度的升高而增加;在水浴溫度不小于60 ℃時,特征吸收峰消失。綜合考慮,試驗選擇水浴溫度為50 ℃。

2.7 共存離子干擾試驗

試驗考察了常見共存離子Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl-、SO42-對372 nm 處顯色體系吸光度的影響(碘酸鉀的用量為1μmol)。結(jié)果顯示:在相對誤差絕對值不大于5% 時,100倍的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl-、SO42-對碘酸鉀的測定不產(chǎn)生干擾。

2.8 精密度和回收試驗

按照試驗方法對3個實際樣品進行加標回收試驗,每個樣品平行測試6次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結(jié)果見表2。

表2 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝6)Tab.2 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表2可知:食鹽中碘酸鉀的檢出量為1.16～1.58μmol·L-1,換算為質(zhì)量分數(shù),所得結(jié)果為24.82～33.81μg·g-1,與標簽值(19～39μg·g-1)一致,且均在國家標準GB 5461-2000規(guī)定的范圍(20～50μg·g-1)內(nèi);碘酸鉀的回收率為96.4%～101%,RSD 為1.6%～2.1%,說明本方法的準確度較高,精密度較好,可用于食鹽中碘含量的測定。

本工作以372 nm 為檢測波長,基于TMB-碘酸根顯色體系,以近紫外分光光度法測定食鹽中的微量碘酸根。該方法操作簡單,線性范圍寬、檢出限低、精密度及準確度較高,可用于監(jiān)測食鹽中碘的添加水平。