催化动力学分光光度法测定粉丝中的微量铬

杨慧，刘俊华，丁良，李静滨，郝天云

（1.河北大学基础医学院，河北保定 071000；2.河北大学中医学院，河北保定 071000）

催化动力学分光光度法测定粉丝中的微量铬

杨慧1，刘俊华1，丁良1，李静滨1，郝天云2

（1.河北大学基础医学院，河北保定 071000；2.河北大学中医学院，河北保定 071000）

在醋酸-醋酸钠缓冲介质中，Cr（Ⅵ）对过氧化氢氧化茜素绿褪色反应有催化作用，据此建立了茜素绿的催化动力学分光光度法测定Cr（Ⅵ）的新方法。详细考察了反应酸度、温度、茜素绿用量、过氧化氢用量及浓度以及反应时间等对反应体系的影响，确定了催化褪色反应的最佳条件。最佳测定波长为610 nm，检出限为1.41×10-2μg/mL，线性范围为0.01 μg/mL～0.60 μg/mL，用于粉丝和实验室自来水中Cr（Ⅵ）含量的测定，结果与二苯碳酰二肼分光光度法测定结果相近，平均回收率分别为99.8%、98.94%，结果满意。

关键词：铬（Ⅵ）；催化动力学光度法；茜素绿

随着食品质量问题频频被媒体曝光，直接导致了食品安全问题成为人们最关心的热门话题。食品安全关系到全人类的生活、生存、延续，是人类发展的一个重要课题。铬既是人体必须的微量元素，又是一种毒性元素。三价铬是人体必需的有益元素，是“葡萄精耐量因子”的重要成分[1]，对于人体的生长发育起着促进作用。六价铬则是一种有毒物质，可引起肝、肾病变，长期摄入会引起扁平上皮癌、腺癌、肺癌等[2]，具有致癌并诱发基因突变的作用，被毒理学家公认为致癌物。近年来，在食品及药用包材加工过程中，原材料和加工器械对产品的污染机会逐渐增多。因此，对食品、药用包材及原料中的铬进行分离富集并进行形态分析具有重要的意义。

目前常用的六价铬的测定方法有：分光光度法[3]、原子光谱法[4]、极谱法[5]PBA光纤化学传感器[6]等。分光光度法测定铬的研究主要集中在显色剂[7]和表面活性剂[8]以及酸碱介质的选择上。催化动力学光度法是在普通光度法的基础上发展起来的一种具有仪器价廉、灵敏度高、操作简便、分析成本低等优点的分析方法[9]。显色剂的种类主要有：偶氮类、苯基荧光酮类、二安替比林甲烷类和三苯甲烷类等。本方法基于在酸性条件下[10]，铬（Ⅵ）对过氧化氢氧化茜素绿褪色的催化作用建立了催化动力学光度法测定微量铬的新方法，并用以测定粉丝中的微量铬。

1 材料与方法

1.1 仪器和材料

1.1.1 仪器

TU-1901紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；KQ3200B型超声波清洗仪：昆山市超声仪器有限公司；恒温水浴锅：北京医疗设备厂；分析天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.1.2 试剂

1 mg/mL茜素绿溶液（阿拉丁试剂）：上海有限公司；1 mg/mLCr（Ⅵ）标准溶液：天津市大茂化学试剂厂，称量前至于烘箱中105℃烘干2 h，使用时稀释为10 μg/mL的标准工作溶液；pH5.4醋酸-醋酸钠缓冲溶液；3%过氧化氢溶液所用试剂均为分析纯，试验用水为蒸馏水。

1.1.3 样品

粉丝：龙口龙须粉丝有限公司，生产批号：GB｜T 19048；河北大学实验室自来水。

1.2 操作方法

1.2.1 工作曲线的绘制

分别吸取10 μg/mL的Cr（Ⅵ）标准工作溶液0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL 于标号 0-6 的 25 mL 具塞比色管中，依次加入5.0 mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液，1.0 mL过氧化氢溶液，2.0 mL茜素绿溶液，再分别加入蒸馏水 7.0、6.9、6.8、6.7、6.6、6.5、6.4 mL，使各体系定容至15 mL，摇匀，置于80℃水浴加热50 min。在分光光度计上，以蒸馏水为参比，测定各管试剂在波长610 nm处的吸光度值，并记录数值A0～A6。分别计算ΔA1=A0-A1，ΔA2=A0-A2，ΔA3=A0-A3，ΔA4=A0-A4，ΔA5=A0-A5，ΔA6=A0-A6。以ΔA～Cr（Ⅵ）用量（mL）绘制标准工作曲线，求出回归方程。缓冲液pH，茜素绿用量，过氧化氢用量和反应时间及温度等实验条件均需经试验优化。

1.2.2 样品预处理

采用高压密闭消解法处理粉丝[11]。

1.2.3 样品测定

粉丝中Cr（Ⅵ）的测定：移取样品溶液1 mL于25 mL比色管中，用NaOH调pH至5.4，按照1.2.1的实验条件测定波长610 nm处的吸光度值，并计算ΔA，根据工作曲线的线性回归方程计算粉丝中Cr（Ⅵ）的含量。

实验室自来水中Cr（Ⅵ）的测定：移取样品溶液5 mL于25 mL比色管中，按照1.2.1的试验条件测定波长610 nm处的吸光度值，并计算ΔA，根据工作曲线的线性回归方程计算实验室自来水中Cr（Ⅵ）的含量。

2 结果与讨论

2.1 试验条件的选择

2.1.1 测定波长的选择

在醋酸-醋酸钠缓冲体系中，以水为参比，分别对过氧化氢、铬（Ⅵ）和茜素绿混合溶液以及铬（Ⅵ）和茜素绿混合溶液进行测定，分别测定在590、600、610、620、630 nm波长处的吸光度值。如表1。

表1 波长的选择Table 1 Wavelength selection

可见铬（Ⅵ）对过氧化氢氧化茜素绿褪色反应有催化作用，其最佳测定波长是610 nm。

2.1.2 过氧化氢用量选择

3%过氧化氢溶液用量对吸光度测定结果的影响。不同过氧化氢溶液用量下体系的吸光度差值见表2。

表2 过氧化氢用量的影响Table 2 Effect of hydrogen peroxide dosage

由表2可以看出，过氧化氢用量在0.5 mL～3 mL范围内效果较明显，且在过氧化氢用量为1 mL时体系的吸光度差值最大，即褪色能力最强，所以实验选择过氧化氢用量为1 mL。

2.1.3 茜素绿用量选择

考察了茜素绿用量的影响。由实验结果表明茜素绿用量范围在1.5 mL～2.1 mL范围内吸光度差值较大且相对稳定，所以实验确定茜素绿的加入量为2.0 mL。见表3。

表3 茜素绿用量的影响Table 3 Effect of alizarin green dosage

2.1.4 缓冲液pH选择

不同pH的缓冲溶液对吸光度差值的影响见表4。

表4 缓冲液pH的影响Table 4 Effect of buffer solution pH dosage

可以看出，缓冲液的pH对体系吸光度差值影响十分显著。体系在pH5.4时吸光度差值最大，所以实验确定缓冲液的pH为5.4。

2.1.5 反应温度优化

分别选用25、50、80℃反应进行试验，测定吸光度值，并计算ΔA。考察了反应温度对体系的影响。试验结果表明，反应温度越高，吸光度差值越大。综合考虑反应效率和安全问题，所以采用80℃反应。

2.1.6 反应时间优化

考察反应时间对体系的影响。结果见图1。

图1 反应时间的影响Fig.1 Effect of time

由图1可以看出，随反应时间的增长，体系的吸光度差值逐渐增大，并趋于稳定。综合考虑反应体系的整体反应时间和反应的稳定性，确定反应时间是50 min。

2.2 工作曲线

按照试验方法绘制工作曲线，结果见图2。

图2 标准工作曲线Fig.2 Working curve

当铬（Ⅵ）含量为 0 μg/15 mL～6 μg/15 mL 时和吸光度差值成正比，线性关系良好，线性回归方程为ΔA=0.02789+1.09607V，V 是浓度为 10 μg/mL 的铬（Ⅵ）的体积。相关系数r为0.99713。铬（Ⅵ）含量计算：m（μg）=V×10 μg/mL。

2.3 干扰离子的影响

在实验条件下测定2 μg的铬（Ⅵ），当测定的的相对误差不大于±5%时，以下物质不干扰测定（以倍数计）：K+、Na+、Cl-、NO3-、NO2-（1 000）；Ca2+（500）；Fe3+（20）；Cu2+（10）；Hg2+（5）。

2.4 样品分析结果

2.4.1 粉丝样品分析

2.4.1.1 样品测定结果

按照实验方法测定粉丝样品中的铬（Ⅵ），样品加入量为1 mL。并将结果与二苯碳酰二肼光度法（国标法）进行比较，结果见表5（平行进行六次测定）。

表5 样品测定结果Table 5 Results of sample determination

本方法测得样品中平均铬（Ⅵ）含量为1.1337μg/g。方法的相对标准差为0.28%，精密度较高。与国标法比较，相对误差为0.56%，准确度较高。

2.4.1.2 回收率测定结果

分别向每一样品中加入2 mL浓度为10 μg/mL的铬（Ⅵ）标准溶液进行测定，见表6。

计算平均回收率为99.9%。

表6 回收率测定结果Table 6 Results of recovery determination

由样品分析结果表5和表6可知，测定的相对误差在±5%以内，回收率为99.9%，方法操作简便，具有较好的准确性，精密性和选择性，是测定粉丝样品中铬（Ⅵ）的一种切实可行的方法。

2.4.2 实验室自来水样品分析

2.4.2.1 样品测定结果

按照实验方法测定实验室自来水样品中的铬（Ⅵ），样品加入量为5 mL。并将结果与二苯碳酰二肼光度法（国标法）进行比较，结果见表7（平行进行六次测定）。

表7 样品测定结果Table 7 Results of sample determination

本方法测得样品中平均铬（Ⅵ）含量为0.031 22 μg/mL。方法的相对标准差为0.12%，精密度较高。与国标法比较，相对误差为0.978%，准确度较高。

2.4.2.2 回收率测定结果

分别向每一样品中加入适量的铬（Ⅵ）标准溶液进行测定，计算回收率，结果见表8。

表8 回收率测定结果Table 8 Results of recovery determination

由样品的测定结果可知，回收率为99%，方法具有较好的准确性。能够满足测定要求，可用于水中微量铬的测定。

3 结论

本方法采用高压密闭消解法处理粉丝粉丝，通过大量试验及分析，确立了测定微量铬的催化动力学新方法。同时，与国标法（二苯碳酰二肼法）作比较，比较了国标法和本方法的标准曲线，国标法线性测定范围为 0.012 μg/mL～1.0 μg/mL，标准曲线的斜率为0.007 04，相关系数r为0.999 6；本方法线性测定范围为 0.01 μg/mL～0.60 μg/mL，标准曲线斜率为1.096 07，相关系数r为0.997 13。以斜率比较方法的灵敏度，本方法高于国标法。该方法具有灵敏度高、选择性好，设备简单、操作简便的特点。方法的可操作性强，灵敏度和准确度均能满足食品和日常饮用水标准检验方法的要求。可用于多种食品中铬（Ⅵ）含量的测定，有较高的应用价值和广泛地应用前景。

经本方法测定的粉丝样品（龙口龙须粉丝有限公司 生产批号：GB｜T19048）铬（Ⅵ）含量为 1.133 7 mg/kg，高出国家规定食品中铬限量指标（粮食≤1.0 mg/kg，豆类≤1.0 mg/kg）0.133 7 mg/kg，不符合国家标准。实验室自来水中铬（Ⅵ）含量为0.031 22 mg/L，低于国家规定城市饮用水中铬限量指标（0.05 mg/L），符合国家标准。

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Catalytic Kinetic Spectrophotometric Method for Determination of Trace Chromium（Ⅵ）in Vermicelli

YANG Hui1，LIU Jun-hua1，DING Liang1，LI Jing-bin1，HAO Tian-yun2
（1.College of Basic Medical Sciences，Hebei University ，Baoding 071000，Hebei，China；2.College of Traditional Chinese Medicine，Hebei University，Baoding 071000，Hebei，China）

Abstract：A new catalytic spectrophotometric method for the determination of trace Cr （Ⅵ）was developed.It is based on the fact that Cr （Ⅵ）can catalyze the fading reaction of alizarin green with catalytic oxidation in acetic acid-sodium acetate buffer.We investigated acidity， the reaction temperature， dosage of alizarin green，hydrogen peroxide dosage and concentration， and reaction time on the influence of the reaction system in detail，determined the best catalytic bleaching conditions.Best fading wavelength was 610 nm.The detection limit for Cr（Ⅵ） was 1.41×10-2μg/mL.The linear range of the determination was 0.01 μg/mL-0.60 μg/mL.The method was applied to the determination of Cr （Ⅵ） in vermicelli （preprocessed by high-pressure closed digestion）and tap water.The results were closed to that determined by 1，5-diphenylcarbazidc spectrophothmetry.The average recovery rate were 99.8%and 98.94%，with satisfactory result.

Key words：ChromiumVI； catalytic kinetic spectrophotometry； alizarin green

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.06.021

本课题受保定市科技指导项目（11ZF011）；河北大学自然科学研究计划（课题号：2008Q073）资助

杨慧（1975—），女（汉），讲师，硕士研究生，主要从事中草药中有效成分及微量元素的分离与提取研究。

2013-11-27