丁基罗丹明B褪色分光光度法测定小麦粉中痕量溴酸钾

杨冰仪，黎紫滢，王 梅，邹志辉

(广东药学院公共卫生学院，广东 广州 510310)

丁基罗丹明B褪色分光光度法测定小麦粉中痕量溴酸钾

杨冰仪，黎紫滢，王 梅，邹志辉

(广东药学院公共卫生学院，广东 广州 510310)

建立基于丁基罗丹明B-盐酸体系测定小麦粉中痕量溴酸钾的褪色分光光度法。考察酸度、丁基罗丹明浓度和用量、反应时间和温度对测定结果的影响。结果表明，最优化的实验条件为：最大吸收波长558nm，0.3mol/L盐酸反应介质，1.0mL 1×10-4mol/L丁基罗丹明B，80℃水浴条件下加热5min。在优化实验条件下，溴酸钾在0～0.3μg/mL之间存在线性关系，线性方程为ΔA=1.607C＋0.0057(r=0.9996)，检出限为0.08μg/g，摩尔吸光系数为1.6×106L/(mol·cm)，将该法用于小麦粉中痕量溴酸钾的测定，样品加标回收率为92%～109%，相对标准偏差小于5%，结果满意。

丁基罗丹明B-盐酸体系；褪色分光光度法；溴酸钾；小麦粉

溴酸钾是一种用作烘焙面包的添加剂，能显著改善小麦粉的烘焙效果。但研究发现，过量食用溴酸盐会损害人的血液、中枢神经和肾脏[1]。目前，溴酸盐被国际癌症研究机构定为2B级潜在致癌物。我国于2005年7月1日全面禁止在小麦粉及其制品中使用溴酸钾。但是仍存在不良商家为了利益非法添加使用溴酸钾。因此准确测定小麦粉及其制品中的溴酸钾含量对于控制食品卫生安全具有重要意义。

目前常用的测定痕量溴酸根的方法有离子色谱法[2-5]、离子色谱-质谱联用法[6-9]、分光光度法[10-15]和还原滴定法[16-17]；我国采用离子色谱法作为小麦粉中溴酸钾的标准检测方法[18]。离子色谱法设备昂贵不易普及，还原滴定法检出限高；分光光度法因仪器价格低廉、检测灵敏度较高而广泛应用。已报道的分光光度法多是测定化学试剂中的溴酸根[19]，尚未见有采用丁基罗丹明B褪色分光光度法测定小麦粉中痕量溴酸钾的报道。

在盐酸溶液中，溴酸根能显著氧化丁基罗丹明B，使之褪色，且丁基罗丹明B-盐酸体系吸光度随溴酸根含量的增加而下降，在一定范围内呈线性关系；据此建立了基于丁基罗丹明B-盐酸体系测定小麦粉中痕量溴酸钾的新方法。实验考察各种因素如反应介质、丁基罗丹明B浓度和用量、反应时间和温度等对测定的影响，旨在优化实验条件，建立基于丁基罗丹明B-盐酸体系测定小麦粉中痕量溴酸钾的褪色分光光度法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

小麦粉样品 农贸市场。

溴酸钾标准品(基准试剂，临用时稀释成1μg/mL标准工作液) Aladdin(上海)试剂公司；丁基罗丹明B(分析纯) 上海晶纯试剂有限公司；盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸(优级纯) 广州化学试剂厂；所用试剂均为分析纯以上，水为二次蒸馏水。

UV-2010紫外-可见分光光度计 日本Panasonic电器产业株式会社；KA-1000电子离心机 上海安亭科学仪器厂；KQ-400KDE超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；DK-600S三用恒温水箱 上海精宏实验设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 光谱测定

取两支经校正的10mL具塞比色管，其中一支比色管中加入一定量的溴酸钾标准溶液或者样品溶液，再依次分别加入1.0mL 1×10-4mol/L丁基罗丹明B溶液和1.0mL 3mol/L盐酸溶液，稀释至刻度，摇匀后，立即80℃水浴加热5min，取出后冷却。若样品为小麦粉，冷却后再用0.45μm滤膜过滤后测定。以水为参比在波长558nm的条件下分别测定上述两管溶液的吸光度，其中空白管为A0，含溴酸钾管为A，计算ΔA(ΔA=A0－A)。

1.2.2 样品提取

准确称取10g(精确至0.1mg)小麦粉样品于100mL具塞三角瓶中，加入100mL二次蒸馏水，置于超声波清洗器中振荡20min后置于转速3000r/min的离心机中离心15min，取上清液，用0.45μm滤膜过滤即为待测样品。

2 结果与分析

2.1 吸收光谱

按照1.2节方法，在不同波长处测定丁基罗丹明B-盐酸体系和溴酸钾-丁基罗丹明B-盐酸体系的吸光度，绘制吸收光谱曲线(图1)。

图1 丁基罗丹明B体系的吸收光谱图Fig.1 Absorption spectrum of BRB system

由图1可知，当溶液中加入溴酸钾后，反应体系的吸光度显著下降，这是因为溴酸钾在盐酸介质中能氧化丁基罗丹明B，使其褪色，且在一定范围内其褪色程度与溴酸钾的量呈线性关系。两体系的最大吸收波长均在558nm处且形状相同，故是单纯的褪色反应。因此选用558nm为测定波长。

2.2 酸的类型和浓度的影响

分别以0.4mol/L盐酸、硫酸、硝酸和磷酸为介质比较4种酸对测定的影响，结果(表1)表明盐酸作为介质时ΔA有最大值，效果最好。

表1 酸类型对体系吸光度的影响Table 1 Effect of acid type on absorbance of BRB-HCl system

研究不同浓度、用量的盐酸对测定的影响，实验结果(图2)表明0.3mol/L盐酸溶液作为介质ΔA有较大值且吸光度稳定。

图2 不同浓度盐酸对测定的影响Fig.2 Effect of hydrochloric acid concentration on absorbance of BRB-HCl system

2.3 丁基罗丹明B用量的影响

丁基罗丹明B在褪色反应体系中是指示物质，用量太大，则A0值过高，测量吸光度时误差大；用量太小，则线性范围窄。实验结果表明，ΔA随着丁基罗丹明B用量先增大后减小，综合考虑反应的灵敏度和线性范围，选用1.0mL 1×10-4mol/L丁基罗丹明B溶液。

2.4 反应温度、反应时间的影响和反应体系的稳定性

按照实验方法，考察体系在30～100℃之间的反应情况。结果表明随着温度的升高，反应速率逐渐加快，80℃水浴反应5min后ΔA基本不变。因此选用80℃水浴条件下加热5min。

考察反应体系的稳定性，实验比较5min～2h内吸光度的变化情况。结果表明，ΔA在1h内可保持稳定。

2.5 线性范围

按照优化的实验条件，配制一定的溴酸钾标准溶液，以水为参比，绘制标准曲线，结果如图3所示。标准曲线的线性回归方程为ΔA=1.607C＋0.0057(C单位为μg/mL)，相关系数r=0.9996，溴酸钾在0～0.3μg/mL范围内符合比尔定律，表观摩尔吸光系数为1.6×106L/(mol·cm)。

图3 丁基罗丹明B-盐酸体系的褪色分光光度法测定溴酸钾的系列标准溶液光谱图Fig.3 Absorption spectra of a series of standard solution of KBrO3

2.6 精密度和检出限

本法8次测定溴酸钾(0.1μg/mL)的相对标准偏差为1.2%，标准偏差s=0.0021，用3s和回归方程斜率3s/K计算检出限为3.92×10-2μ g/mL；按照取样量5g计算，本法的检出限为0.08μg/g。

2.7 共存离子的影响

按照实验方法加入一些离子进行干扰实验，对于测定0.1μg/mL溴酸钾的吸光度，相对误差不超过±5%，则可共存离子允许量(以倍数计)如下：K+(1000)、Na+(1500)、Mg2+(1500)、Ca2+(1000)、Zn2+(600)、Cu2+(1500)、Ba2+(2500)、NH3+(1000)、F－(1500)、Ac－(1500)、C2O42－(2500)、PO43－(2000)、SO42－(1500)、NO3－(1500)；氧化性阴离子MnO4－、IO3－、ClO3－、Cr2O72－、NO2－在实验条件下对丁基罗丹明B有褪色作用，但在实际样品中上述干扰离子存在量极少或不存在，故它们不干扰样品的测定。

2.8 样品分析和加标回收实验

准确称取一定量的小麦粉样品按照1.2.2节方法提取样品后，平行测定6次。结果见表2。样品回收率在92%～109%，相对标准偏差RSD＜5%，结果满意。

表2 样品加标回收实验结果Table 2 Results of recovery experiments

同时按照国标方法采用离子色谱法[18]对实际样品进行测定，并与本实验所采用的方法进行比较，结果见表3。

表3 两种方法测定实际样品含量比较(n=6)Table 3 Comparison of potassium bromate concentration in wheat flour samples determined by two methods (n=6)

由表3可见，对于未掺溴酸钾的样品(1号样品)，2种方法的测定结果一致；对于溴酸钾含量较低(≤0.5 μg/g)的样品(2号样品)，离子色谱法不易测出其实际含量，丁基罗丹明B褪色分光光度法可以准确测定样品中微量的溴酸钾。同时离子色谱法的样品前处理步骤较复杂、繁琐且仪器昂贵，丁基罗丹明B褪色分光光度法相对简单、更易普及。

3 讨论与结论

丁基罗丹明B是典型的碱性罗丹明类染料，其分子式中苯环间存在“氧桥”相连，属刚性平面结构和醌式结构，因此具有紫外吸收能产生颜色[20]。

在酸性条件下，丁基罗丹明B(BRB+)首先水解生成罗丹明B(RB+)和丁醇；溴酸钾在盐酸介质能氧化RB+，破坏RB+的醌式结构使其发生褪色，其反应式如下：

本实验建立的丁基罗丹明B褪色分光光度法测定小麦粉中痕量溴酸钾，方法简便快捷，该法用于小麦粉中痕量溴酸钾的测定，样品加标回收率在92%～109%，相对标准偏差RSD＜5%，灵敏度和精密度较高，结果满意，可以将其作为实际工作中的常规方法。

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Spectrophotometric Determination of Trace Potassium Bromate in Wheat Flour Based on Oxidation-Decoloration of Butyl Rhodamine B

YANG Bing-yi，LI Zi-ying，WANG Mei，ZOU Zhi-hui
(School of Public Health, Guangdong College of Pharmacy, Guangzhou 510310, China)

A new spectrophotometric method for determining trace potassium bromate in wheat flour based on oxidationdecoloration of butyl rhodamine B (BRB) was established. The effects of some important factors such as acidity, concentration and volume of BRB, reaction time and reaction temperature were investigated to acquire the optimal conditions. The results indicated that the optimal conditions were maximum absorption peak at 558 nm, 0.3 mol/L hydrochloric acid and 1.0 mL 1.00 ×10-4mol/L BRB solution, reaction temperature of 80 ℃ and reaction time of 5 min. Beer's law was obeyed in the range of 0 to 0.3μg/mL for potassium bromate. The regression equation was ΔA = 1.607C + 0.0057 (C: μg/mL) with a correlation coefficient of 0.9996. The detection limit was 0.08μ g/g with a molar absorption coefficient of 1.6×106L/(mol·cm). The developed method was used for the determination of trace potassium bromate in wheat flour with satisfactory results. The recovery rate of samples was in the range of 92%－109% with relative standard deviation of less than 5%.

butyl rhodamine B；spectrophotometric method；potassium bromate；wheat flour

O657.8；R155.55；R977.12

A

1002-6630(2011)10-0208-04

2010-08-02

广东药学院师资队伍建设项目

杨冰仪(1973—)，女，副教授，博士，主要从事卫生检验、环境分析研究。E-mail：e_yby@163.com