氯酸钾-亚甲基蓝体系催化光度法测定 干制水产品中甲醛

◎ 易灵红，郭峰君，唐秋霞

（北海职业学院，广西 北海 536000）

水产品中含有丰富的蛋白质、维生素A、维生素D以及钙、磷、钾等矿物质元素，备受消费者喜爱，但是水产品中含有一定量的甲醛。水产品中甲醛的来源主要有天然存在、人为添加和环境污染3个方面。水产品中天然存在的甲醛含量一般较低，但人为添加和环境污染会导致水产品的甲醛含量显著上升，会严重影响人们的身体健康，有致癌和致畸作用。一直以来对水产品中甲醛含量的检测是监管部门日常抽检的重要内容，备受国内外学者的关注。

测定甲醛的方法较多，但催化动力学光度法具有仪器要求简单、选择性好、成本低等优点，是发展非常快速的一种方法。目前，催化动力学光度法一般都使用溴酸钾作为氧化剂，已有关于溴酸钾氧化溴甲酚绿[1-3]、二甲酚橙[4-5]、甲基橙[6-10]、酸性铬蓝K[11]、山梨酸[12]、甲基紫[13]、铬天青S[14]和苯胺蓝[15]测定甲醛的报道，未见采用氯酸钾作氧化剂氧化亚甲基蓝褪色测定甲醛的报道。由反应2KBrO3+Cl2=2KClO3+Br2可知，溴酸钾的氧化性比氯酸钾强。实验研究发现，在硫酸介质中，采用氯酸钾作为氧化剂，空白体系与催化体系的吸光度差值ΔA更大，且反应速度更容易控制。因此本文选用氯酸钾作氧化剂，利用甲醛对氯酸钾氧化亚甲基蓝褪色的催化作用，建立了催化动力学光度法测定甲醛的方法，该方法可应用于水产品虾仁干和鱿鱼干中甲醛的直接测定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

虾仁干、鱿鱼干购自北海市当地超市。

甲醛标准储备液（1.0 mg·mL-1，厦门海标科技有限公司）；甲醛标准工作液（10 μg·mL-1，临用时由甲醛标准储备液稀释而成）；亚甲基蓝储备液 （1.00 g·L-1）；亚甲基蓝工作液（0.05 g·L-1）；H2SO4溶液（3.0 mol·L-1）；KClO3溶液（0.5 mol·L-1）。

实验所用试剂除甲醛为标准品外，其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-1800PC-DS2型紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）；HWS-12电热恒温水浴锅（上海齐欣科学仪器有限公司）；FW100高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.3 样品前处理

先将虾仁干、鱿鱼干样品用粉碎机捣碎，混合均匀后称取10.0 g样品于圆底烧瓶中，加入30 mL H2O，浸泡30 min后，加入10%的H3PO4溶液10 mL，加几粒玻璃珠，进行水蒸气蒸馏，接收瓶置于冰浴中，收集蒸馏液约90 mL，转入100 mL容量瓶中定容后进行测定。

1.4 实验方法

在一系列25 mL玻璃具塞比色管中，依次加入 0.05 g·L-1亚甲基蓝工作液3.00 mL，3.0 mol·L-1H2SO4溶 液5.00 mL，10 μg·mL-1甲 醛标准 工 作液 一 定量（空白不加），用水稀释至20 mL，摇匀，再加入 0.5 mol·L-1KClO3溶液4.50 mL，用水定容，充分摇匀。将比色管置于60 ℃恒温水浴锅中加热反应15 min，取出流水冷却5 min以终止反应。以水为参比，用 1 cm石英比色皿在667 nm处分别测定空白溶液的吸光度A0和含甲醛溶液的吸光度A，并计算ΔA的值（ΔA=A0-A），以ΔA对甲醛浓度制作工作曲线，测定并计算待测样品中甲醛含量。

2 结果与分析

2.1 吸收光谱

按照1.4实验方法，配制3种不同反应体系溶液，在光谱扫描界面设置波长为560～800 nm，以水为参比进行吸光度测定，所得吸收光谱曲线如图1所示。

图1 亚甲基蓝吸收光谱图

在H2SO4介质中，KClO3可以轻微氧化亚甲基蓝使其褪色，亚甲基蓝在667 nm和744 nm处吸光度均有所降低，但氧化作用不明显。加入甲醛后，KClO3对亚甲基蓝的氧化作用明显增强，吸光度显著降低，表明甲醛对KClO3氧化亚甲基蓝有显著的催化作用。由于3种反应体系溶液的最大吸收波长均为667 nm，因此实验选择667 nm作为测定波长。

2.2 H2SO4用量

本实验考察了HCl和H2SO4作酸性介质对反应体系ΔA值的影响。结果表明，在H2SO4介质中，ΔA值较大。因此，选择H2SO4作为酸性介质。此外，还考察了不同体积的H2SO4溶液用量（1.00～7.00 mL）对ΔA值的影响。结果表明随着H2SO4用量的增加，空白体系和甲醛催化体系溶液的吸光度均不断减小，但甲醛催化体系反应较快，ΔA值不断增加。当加入H2SO4溶液5.00 mL时，ΔA最大，继续增加H2SO4用量，ΔA变化不大，趋于稳定。因此选择H2SO4用量为5.00 mL。

2.3 亚甲基蓝用量

在反应体系中，亚甲基蓝既是吸光物质也是还原剂，亚甲基蓝用量的选择以有较大的ΔA值且反应体系溶液吸光度值在0.2～0.8为依据。本文考察了2.00～4.00 mL亚甲基蓝溶液对ΔA值的影响。结果表明，随着亚甲基蓝溶液用量的增加，空白体系和甲醛催化体系溶液的吸光度均不断增大，且ΔA值不断增大。当亚甲基蓝溶液用量大于3.50 mL时，空白溶液吸光度值大于0.8，偏离朗伯比尔定律。因此，选择亚甲基蓝溶液用量为3.00 mL。

2.4 KClO3用量

本实验考察了不同体积KClO3溶液（2.50～5.50 mL） 对ΔA值的影响。由于KClO3氧化亚甲基蓝溶液褪色，需在甲醛催化条件下才能进行，因此随着KClO3溶液用量增加，空白体系吸光度值变化不大，但甲醛催化体系吸光度值不断减小，ΔA值随着KClO3溶液用量增加而不断增大。当KClO3溶液用量为4.50 mL 时，ΔA值最大，继续增加KClO3溶液用量，ΔA值趋于稳定。因此，选择KClO3溶液用量为4.50 mL。

2.5 反应温度的影响

温度对催化动力学光度法的反应速度起重要作用，对温度的考察应以得到较大的ΔA值且反应易于控制为依据。本文考察了不同反应温度（40～75 ℃）对ΔA值的影响。结果表明，当温度从40 ℃增加至 60 ℃时，反应速度不断加快，ΔA值不断增加；当温度为60～65 ℃时，ΔA值达到最大；当温度高于 65 ℃时，催化体系反应速度趋于稳定，但空白体系反应速度还在继续增加，ΔA值反而减小。因此，选择反应温度为60 ℃。

2.6 反应时间的影响

在催化动力学光度法中，催化剂甲醛的浓度对氧化反应速度有决定作用。甲醛浓度在不同的范围，所需加热反应时间不同[16]。本实验以得到较大ΔA值为依据，考察了甲醛浓度为0.2～1.4 μg·mL-1时，加热反应时间对ΔA值的影响。结果表明，随着加热反应时间的增加，ΔA值不断增大。当加热反应时间为15 min时，ΔA值最大，继续延长加热反应时间，ΔA值趋于稳定。因此，选择加热反应时间为15 min。

2.7 共存物干扰实验

本文考察了部分有机化合物和常见离子对反应体系中甲醛含量测定的影响。结果表明，当相对误差在±5%以内，测定1.0 μg·mL-1甲醛标准溶液时，1 000倍的葡萄糖、蔗糖、甲醇、乙醇，500倍的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+，200倍 的Cu2+、Al3+、NH4+，50倍的Cl-对反应体系甲醛含量的测定均没有干扰。Fe3+对测定有干扰，测定前应予以分离。

2.8 工作曲线和检出限

按照1.4实验方法，移取10 μg·mL-1甲醛标准工作液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL、3.00 mL 和3.50 mL，配制成0～1.4 μg·mL-1的甲醛标准溶液，在667 nm处测定溶液的吸光度，以吸光度差值ΔA对甲醛质量浓度绘制工作曲线，如图2所示。甲醛质量浓度在0～1.4 μg·mL-1时，与ΔA值呈良好的线性关系，线性回归方程为ΔA=0.294 1c−0.002 5，相关系数R2为0.997 8，表观摩尔吸光系数为8.9×103L·mol−1·cm−1。 对标准空白溶液测定11次，得到相对标准偏差为1.10%，根据3倍空白溶液测定值的标准偏差与标准曲线斜率的比值计算方法的检出限（3σ/K），结果为0.11 μg·mL-1。

图2 工作曲线图

2.9 样品测定

对样品蒸馏液进行预测定，根据样品蒸馏液中甲醛浓度的预测定结果，移取一定体积的样品溶液，按1.4实验方法进行测定，求得ΔA值，代入工作曲线，计算出样品测定液中甲醛的浓度c，再按公式（1）计算待测样品中甲醛含量。测定结果见表1。

表1 样品中甲醛含量测定结果表（n=5）

式中：ρHCHO为待测样品中甲醛含量，μg·g-1；c为 样品测定液中甲醛的浓度，μg·mL-1；V样液为移取样品蒸馏液的体积，mL。

2.10 回收实验

按1.4实验方法，在比色管中加入一定量的前处理得到的样品蒸馏液和甲醛标准工作液，空白不加，进行加标回收实验，实验结果见表2。样品加标回收率在94.90%～101.85%，说明该方法可应用于水产品虾仁干和鱿鱼干中甲醛的测定，且结果准确。

表2 加标回收率实验结果表（n=3）

3 结论

本文建立了一种采用氯酸钾-亚甲基蓝体系催化动力学光度法测定水产品中甲醛的方法，优化后的最佳实验条件为在25 mL比色管中，加入0.05 g·L-1亚甲基蓝工作液3.00 mL，3.0 mol·L-1H2SO4溶液5.00 mL， 0.5 mol·L-1KClO3溶液4.50 mL，反应温度60 ℃，反应时间15 min。在此实验条件下，该方法的线性范围为0～1.4 μg·mL-1，检出限为0.11 μg·mL-1。该方法仪器要求低、选择性好、结果准确，是一种成本较低且简单便捷的测定方法，可应用于水产品虾仁干和鱿鱼干中甲醛的测定。