天然抗坏血酸还原分光光度法测定奶粉中微量铁

2021-11-17严进

南通职业大学学报 2021年3期

严进

（南通职业大学药品与环境工程学院，江苏南通 226007）

铁是人类生理所必需的14 种微量元素之一，人体内总铁量为35~50 mg/kg。奶粉中常添加铁作营养元素，铁的含量是衡量奶粉质量的重要指标。目前测定铁含量的方法主要有：化学滴定法[1-4]、分光光度法[5-7]、原子吸收光谱法[8-9]及电感耦合等离子体发射光谱法[10-11]。化学滴定法适合用于常量分析，原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法所使用的仪器昂贵。分光光度法因操作简便，分析成本低廉而被广泛用于金属元素的测定。本文实验从绿色植物叶中提取抗坏血酸，作为三价铁的还原剂，三价铁还原为二价铁后再与邻二氮菲显色，依据铁的量与吸光度值符合比尔定律，测定奶粉中的铁含量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

UV-1800PC 型紫外-可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）。

（1）20 μg/mL 的铁标准使用液：准确称取0.863 4 g 铁盐 NH4Fe（SO4）2·12H2O 置于烧杯中，加入6 mol/L 的HCl 溶液20.0 mL 和少量水，然后加水稀释至刻度摇匀，制备得质量浓度为200 mg/L铁标准储备溶液。使用10 mL 的吸量管准确移取上述铁标准储备液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，然后用水稀释至刻度摇匀，制备得质量浓度为20 mg/L铁标准溶液。（2）6 moL/L 的 HCl 溶液。（3）0.1 %的邻二氮菲溶液。（4）pH=5 的HAc-NaAc 缓冲溶液。（5）活性炭：200 g 活性炭加入 1.5 L 的盐酸溶液（1 mol/L）回流120 min，过滤后用水反复洗涤活性炭，至洗涤液中不含Fe3（+在洗涤液中加入5滴1%硫氰酸钾溶液，若洗涤液不变红色，即表示洗涤液中无Fe3+）。将洗涤后的活性炭置于110 ℃烘箱中烘60 min，取出冷却备用。（6）草酸溶液1 %。（7）1 %硫氰酸钾。（8）戊醇。

以上化学试剂均为分析纯（A.R.），实验用水为去离子水。

1.2 天然抗坏血酸的提取

取山茶花叶洗净晾干剪碎后，称取10 g 置于硏钵内，加1 %草酸溶液50 mL 和10 滴戊醇，硏磨15 min，将硏钵内提取液转移至250 mL 容量瓶中，用1 %草酸溶液定容至250 mL。再将上述提取液置于干燥的250 mL 锥形瓶中，加120 g 活性炭摇荡2 min 后过滤，将滤液转入250 mL 容量瓶中，用1%草酸溶液定容，提取所得抗坏血酸溶液于4 ℃条件下保存。

1.3 测定方法

用吸量管分别准确移取质量浓度为20 mg/L的铁标准溶液 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，各加天然抗坏血酸溶液10.0 mL，摇匀后再加0.1 %邻二氮菲溶液 2.0 mL 及pH=5 的 HAc-NaAc 缓冲溶液5.0 mL，最后用水稀释至50 mL 刻度线后摇匀，放置10 min，用1 cm 玻璃比色皿，以不加铁标准溶液的试液为参比液，选用最大吸收波长为测定波长，依次测定各溶液吸光度A。根据吸光度与铁的质量在一定范围内符合比尔定律，可测定并计算出样品中铁的含量。

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱

用吸量管准确移取质量浓度为20 mg/L 的铁标准溶液4.00 mL 于50 mL 容量瓶中，加抗坏血酸溶液10.0 mL，摇匀后再加0.1%的邻二氮菲溶液 2.0 mL 及 pH = 5 的 HAc-NaAc 缓冲溶液5.0 mL，最后用水稀释至50 mL 刻度线后摇匀，放置10 min。用1 cm 玻璃比色皿，以不加铁标准溶液的试液为参比液，在460～560 nm 波长范围内，间隔波长5 nm，分别测定不同波长下的吸光度A。以波长λ 为横坐标，吸光度A 为纵坐标，绘制吸收光谱如图1。

图1 吸收光谱

由图1 可知，当波长小于510 nm 时，吸光度A 随波长增大而增大；当波长大于510 nm 时，吸光度A 随波长增大而减小；当波长为510 nm 时，吸光度A 达到最大。因此，选择510nm 为实验测定波长。

2.2 抗坏血酸用量的选择

控制其他试验条件不变，改变抗坏血酸溶液用量，按测定方法试验。结果表明，抗坏血酸体积小于8.0 mL 时，吸光度A 随抗坏血酸溶液体积的增加而增大；抗坏血酸溶液用量超过8.0 mL 后，吸光度A 达到最大且不再变化。为便于实验操作且确保三价铁完全还原，测定时将抗坏血酸溶液的体积定为10.0 mL。

2.3 pH 值的控制

邻二氮菲与Fe2+的显色反应受反应溶液pH值的影响较大。pH 值低时，反应进行较慢，pH 值太高，Fe2+离子会发生水解反应，影响邻二氮菲与Fe2+的配位。测定时选用pH=5 的HAc-NaAc 缓冲溶液作配位反应介质，其体积控制为5.0 mL。

2.4 显色剂用量的确定

要定量测定铁含量，要求显色剂保持过量。实验表明，邻二氮菲溶液的体积小于1.8 mL 时，吸光度A 随邻二氮菲溶液的用量增加而增大，当邻二氮菲溶液用量增至1.8 mL 后，吸光度A 达到最大且不再发生变化。考虑铁的定量测定要求和实验的灵敏性，将邻二氮菲溶液的体积选为2.0 mL。

2.5 共存离子的影响

铁的含量为80.0 μg/（50 mL），相对误差控制在士5 %以内，共存离子的允许倍数为：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，均不干扰奶粉中铁的测定。

2.6 反应时间及测定体系的稳定性

按实验方法配制测定溶液体系，在室温下放置5 min 后，每隔5 min 测得的溶液吸光度A 基本不变。实验显示体系至少可以稳定120 min，说明方法具有较好的稳定性，满足铁含量的光度法测定要求，反应时间定为10 min。

2.7 标准曲线、线性范围与检出限

用吸量管分别准确移取质量浓度为20 mg/L铁标准溶液 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，分别加入提取的抗坏血酸溶液10.0 mL，摇匀后再加0.1 %邻二氮菲溶液 2.0 mL 及pH=5 的 HAc-NaAc 缓冲溶液5.0 mL，最后用水稀释至50 mL 刻度线后摇匀，放置10 min，用1 cm 玻璃比色皿，以不加铁标准溶液的试液为参比液，在510 nm 波长处，依次测定各溶液的吸光度。以铁的质量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线如图2。

图2 标准曲线

由图2 可知，铁的质量范围为0.0~200.0 μg时，溶液吸光度A 与铁的质量呈正比，符合比尔定律。利用最小二乘原理，回归得线性方程为A=0.003 m（Fe3+）+0.003 5，相关系数 r=0.999 8，摩尔吸光系数 ε 为 8.4×103L·（mol·cm）-1。

3 样品分析

称取奶粉10.000 g 于100 mL 烧杯内，向烧杯内加20.0 mL 硝酸和1.0 mL 高氯酸，置于150 ℃电炉上加热溶解20 min，取下冷却，用1.0 mol/L的NaOH 溶液调节至近中性，转移至 100 mL 容量瓶中用水定容摇匀备用。准确移取上述制备试液10.00 mL，按实验测定方法测定，同时进行加标回收率实验，计算精密度和回收率，结果见表1和表2。