催化光度法测定啤酒中痕量锰(Ⅱ)的研究

王华芳

（三门峡职业技术学院 食品园林学院，河南 三门峡472000）

引言

锰是人体必需的微量元素，具有抗化学癌变、增进食物消化吸收、促进青少年骨骼生长、增强记忆力等功能。人体中锰的来源主要是食物，测定食物中的锰离子含量是很必要的，也是必需的。啤酒是日常生活中常见的饮料，啤酒中微量元素锰的测定对于人体健康和环境保护有着重要的意义。

催化动力学光度具有高灵敏度、低成本、易操作等特点，已广泛应用于痕量锰的测定。常见的测量体系有锰催化高碘酸盐氧化有机试剂光度法[1,2,3]、锰催化过氧化氢有机试剂光度法[4,5]、锰催化溴酸钾、氯酸钾氧化有机试剂光度法[6,7]及协同、双指示剂催化光度法[8,9,10]等。对于每一种测定体系，底物、指示剂不同，适用测定范围也各不相同。

本试验选择锰催化过氧化氢有机试剂法，其中有机试剂选择的是中性红，利用在盐酸介质中，利用锰催化过氧化氢氧化中性红褪色的原理，建立了测定啤酒中痕量锰的新催化体系。

1 试验部分

1.1 试验仪器与试剂

1.1.1 主要仪器

TU-1810型紫外可见分光光度计

（北京普析通用仪器有限公司）

FA604A电子天平

（上海精天电子仪器有限公司）

HH-2恒温水浴锅

（金坛市华峰仪器有限公司）

1.1.2 主要试剂

磷酸、硝酸、中性红、盐酸、过氧化氢、一水硫酸锰，以上试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 啤酒样品前处理方法

①取150mL的啤酒，加入活性炭15g，在恒温水浴锅中（65-70℃）加热 30min,充分搅拌，抽滤，得浅黄色的溶液备用。

②取50mL的上述处理过的酒样，加入到250mL的锥形瓶中，放入适量的毛细管，于电炉上小火加热除去乙醇。

③加入4mL的磷酸和6mL的硝酸，于电炉上小火加热，慢慢加大火力，此时有棕红色的烟雾放出，至溶液澄清透明时放冷。

④加50mL的蒸馏水煮沸，除去残余的硝酸。如此处理两次，放冷。

⑤将冷却后的溶液移至100ml的容量瓶中，定容，为样品液。

⑥用50mL的蒸馏水代替步骤2中的酒样，重复上述操作，做试剂空白试验。

1.2.2 锰标准溶液的配制

称取0.0050g的一水硫酸锰，用蒸馏水溶解后移至1000mL的容量瓶中，定容，Mn2+的浓度为0.1627μg/mL。

1.2.3 催化光度法测定微量锰的方法

取两支25mL比色管，依次准确加入6.0mL0.0400g/L的中性红，4.0mL1mol/L的盐酸溶液，2.0mL0.9752mol/L的过氧化氢，在其中一支比色管中加入含锰离子溶液5.0mL，另一支作为试剂空白。两支比色管均用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放入60℃的恒温水浴锅中，加热10分钟，之后冷却5分钟，以蒸馏水为参比，在532nm处分别测定溶液的吸光度，其中含有锰的溶液吸光度记为A,试剂空白记为 A0，计算 lgA0/A×100 的值。

2 试验结果

2.1 单因素试验

2.1.1 测量波长的选择

根据1.2.3试验方法，以蒸馏水为参比，在可见光范围内进行扫描，结果见图1。

图1 波长选择光谱曲线

从图1光谱扫描中可看出催化体系和非催化体系的最大吸收波长均为532nm，故选择532nm作为测定波长。

2.1.2 中性红用量的选择

按照试验方法1.2.3，改变中性红用量，结果见图2。

图2 中性红用量的选择曲线

由图2可知，当中性红用量为1.0mL、2.0mL、3.0mL时，虽然lgA0/A×100的值大，但此时吸光度值过小，不宜选择，而当中性红的量为4.0—7.0 mL时，lgA0/A×100的值比较大，并且相对稳定。本试验选用中性红溶液的量为6.0mL。

2.1.3 盐酸用量的选择

按照试验方法1.2.3，改变盐酸溶液的量进行测定，结果见图3。

图3 盐酸用量初步选择曲线

由上图可知，当盐酸的用量为4.0mL时lgA0/A×100的值最大。本试验选择盐酸的量为4.0mL。

2.1.4 过氧化氢用量的选择

按照试验方法1.2.3，改变过氧化氢溶液的加入量，测定结果见图4。

图4 过氧化氢用量的初步选择曲线

由图4可知，当过氧化氢用量较小时反应速度较慢，过氧化氢用量较大时反应速率过快，锰离子的催化作用都不太明显，过氧化氢用量为2.5mL时，lgA0/A×100的值最大。因此，选择过氧化氢用量为2.5mL。

2.1.5 反应温度的选择

改变反应温度，其他同试验方法同1.2.3，见图5结果。

图5 反应温度选择曲线

可知，当反应温度为60℃时，lgA0/A×100的值最大，且温度过低时反应速率过慢，温度过高时反应速率过快。因此本试验选定的最适反应温度为60℃。

2.1.6 反应时间的选择

改变反应时间，其他试验条件同1.2.3方法，结果见图6。

图6 反应时间的初步选择曲线

由图6可知，当反应时间为11—12min时，lgA0/A×100的值比较稳定，且当反应时间为11min时lgA0/A×100的值最大，因此，选择本试验的反应时间为11min。

2.2 正交试验

为进一步考查盐酸溶液用量、过氧化氢溶液用量和反应时间对试验结果的影响大小，设计三因素三水平正交试验，并对其结果进行直观分析，结果见表1。

表1 直观分析结果

由直观分析表可知，各因素测定结果的影响大小依次为：盐酸用量>反应时间>过氧化氢用量，最佳测定条件组合应为A2B1C2，即：盐酸用量4mL，过氧化氢用量2.0mL，反应11分钟。

2.3 啤酒样品测定结果

2.3.1 工作曲线绘制

在较佳试验条件下（即盐酸用量5.0mL，过氧化氢用量2.0mL，反应时间为11min，中性红6.0mL，60℃下恒温），逐渐改变标准溶液的加入量，分别为1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL 和 5.0mL。 以不加中性红的比色管为非催化体系，水为参比溶液进行试验。以100*lg（A0/A）为纵坐标，锰离子标液为横坐标绘制标准曲线，结果见图7。

图7 工作曲线

由工作曲线可知，锰离子的加入量为0.1627-0.8135μg/mL的范围内时，与lgA0/A×100的值成良好的线性关系，其线性回归方程为y=0.8272x-0.2038，相关系数为γ＝0.9986。催化光度法用于痕量锰的测定，结果令人满意。

2.3.2 样品测定及加标回收率

取燕京啤酒、哈尔滨啤酒和青岛啤酒样品处理液，在较佳试验体系下进行试验。三种样品测定的结果如表2。测得的Mn2+的含量在国家允许的范围内。

以青岛啤酒为例进行加标回收率试验，锰标准溶液的加入量分别为1、1.5和3mL，进行三组试验，结果如表3：

表2 样品测定结果

试验结果可知，三组试验的平均回收率在97%-99.5%之间，RSD在1%左右，表明该法的加标回收试验结果令人满意，此法可用于啤酒中锰的测定。

表3 回收试验的测定结果

3 讨论

从试验结果可知，盐酸介质中，中性红作指示剂，利用锰催化过氧化氢褪色反应，能够较好地测定啤酒中痕量锰的含量，这也进一步证明了新的催化体系在实际生活中的可行性。目前，关于痕量锰的测定方法较多，新的催化体系较之现有测定方法以及在啤酒中应用的优劣，目前还没有详尽研究，这也是我们今后要进一步研究的方向。

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