丁基羅丹明B褪色分光光度法測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀

楊冰儀，黎紫瀅，王 梅，鄒志輝

(廣東藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 510310)

丁基羅丹明B褪色分光光度法測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀

楊冰儀，黎紫瀅，王 梅，鄒志輝

(廣東藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 510310)

建立基于丁基羅丹明B-鹽酸體系測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀的褪色分光光度法。考察酸度、丁基羅丹明濃度和用量、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件為：最大吸收波長(zhǎng)558nm，0.3mol/L鹽酸反應(yīng)介質(zhì)，1.0mL 1×10-4mol/L丁基羅丹明B，80℃水浴條件下加熱5min。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，溴酸鉀在0～0.3μg/mL之間存在線性關(guān)系，線性方程為ΔA=1.607C＋0.0057(r=0.9996)，檢出限為0.08μg/g，摩爾吸光系數(shù)為1.6×106L/(mol·cm)，將該法用于小麥粉中痕量溴酸鉀的測(cè)定，樣品加標(biāo)回收率為92%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，結(jié)果滿意。

丁基羅丹明B-鹽酸體系；褪色分光光度法；溴酸鉀；小麥粉

溴酸鉀是一種用作烘焙面包的添加劑，能顯著改善小麥粉的烘焙效果。但研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量食用溴酸鹽會(huì)損害人的血液、中樞神經(jīng)和腎臟[1]。目前，溴酸鹽被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(jí)潛在致癌物。我國(guó)于2005年7月1日全面禁止在小麥粉及其制品中使用溴酸鉀。但是仍存在不良商家為了利益非法添加使用溴酸鉀。因此準(zhǔn)確測(cè)定小麥粉及其制品中的溴酸鉀含量對(duì)于控制食品衛(wèi)生安全具有重要意義。

目前常用的測(cè)定痕量溴酸根的方法有離子色譜法[2-5]、離子色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[6-9]、分光光度法[10-15]和還原滴定法[16-17]；我國(guó)采用離子色譜法作為小麥粉中溴酸鉀的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法[18]。離子色譜法設(shè)備昂貴不易普及，還原滴定法檢出限高；分光光度法因儀器價(jià)格低廉、檢測(cè)靈敏度較高而廣泛應(yīng)用。已報(bào)道的分光光度法多是測(cè)定化學(xué)試劑中的溴酸根[19]，尚未見(jiàn)有采用丁基羅丹明B褪色分光光度法測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀的報(bào)道。

在鹽酸溶液中，溴酸根能顯著氧化丁基羅丹明B，使之褪色，且丁基羅丹明B-鹽酸體系吸光度隨溴酸根含量的增加而下降，在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系；據(jù)此建立了基于丁基羅丹明B-鹽酸體系測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀的新方法。實(shí)驗(yàn)考察各種因素如反應(yīng)介質(zhì)、丁基羅丹明B濃度和用量、反應(yīng)時(shí)間和溫度等對(duì)測(cè)定的影響，旨在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，建立基于丁基羅丹明B-鹽酸體系測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀的褪色分光光度法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

小麥粉樣品 農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

溴酸鉀標(biāo)準(zhǔn)品(基準(zhǔn)試劑，臨用時(shí)稀釋成1μg/mL標(biāo)準(zhǔn)工作液) Aladdin(上海)試劑公司；丁基羅丹明B(分析純) 上海晶純?cè)噭┯邢薰?；鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸(優(yōu)級(jí)純) 廣州化學(xué)試劑廠；所用試劑均為分析純以上，水為二次蒸餾水。

UV-2010紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 日本Panasonic電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社；KA-1000電子離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；KQ-400KDE超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；DK-600S三用恒溫水箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 光譜測(cè)定

取兩支經(jīng)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鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液或者樣品溶液，再依次分別加入1.0mL 1×10-4mol/L丁基羅丹明B溶液和1.0mL 3mol/L鹽酸溶液，稀釋至刻度，搖勻后，立即80℃水浴加熱5min，取出后冷卻。若樣品為小麥粉，冷卻后再用0.45μm濾膜過(guò)濾后測(cè)定。以水為參比在波長(zhǎng)558nm的條件下分別測(cè)定上述兩管溶液的吸光度，其中空白管為A0，含溴酸鉀管為A，計(jì)算ΔA(ΔA=A0－A)。

1.2.2 樣品提取

準(zhǔn)確稱取10g(精確至0.1mg)小麥粉樣品于100mL具塞三角瓶中，加入100mL二次蒸餾水，置于超聲波清洗器中振蕩20min后置于轉(zhuǎn)速3000r/min的離心機(jī)中離心15min，取上清液，用0.45μm濾膜過(guò)濾即為待測(cè)樣品。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸收光譜

按照1.2節(jié)方法，在不同波長(zhǎng)處測(cè)定丁基羅丹明B-鹽酸體系和溴酸鉀-丁基羅丹明B-鹽酸體系的吸光度，繪制吸收光譜曲線(圖1)。

圖1 丁基羅丹明B體系的吸收光譜圖Fig.1 Absorption spectrum of BRB system

由圖1可知，當(dāng)溶液中加入溴酸鉀后，反應(yīng)體系的吸光度顯著下降，這是因?yàn)殇逅徕浽邴}酸介質(zhì)中能氧化丁基羅丹明B，使其褪色，且在一定范圍內(nèi)其褪色程度與溴酸鉀的量呈線性關(guān)系。兩體系的最大吸收波長(zhǎng)均在558nm處且形狀相同，故是單純的褪色反應(yīng)。因此選用558nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

2.2 酸的類(lèi)型和濃度的影響

分別以0.4mol/L鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸為介質(zhì)比較4種酸對(duì)測(cè)定的影響，結(jié)果(表1)表明鹽酸作為介質(zhì)時(shí)ΔA有最大值，效果最好。

表1 酸類(lèi)型對(duì)體系吸光度的影響Table 1 Effect of acid type on absorbance of BRB-HCl system

研究不同濃度、用量的鹽酸對(duì)測(cè)定的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2)表明0.3mol/L鹽酸溶液作為介質(zhì)ΔA有較大值且吸光度穩(wěn)定。

圖2 不同濃度鹽酸對(duì)測(cè)定的影響Fig.2 Effect of hydrochloric acid concentration on absorbance of BRB-HCl system

2.3 丁基羅丹明B用量的影響

丁基羅丹明B在褪色反應(yīng)體系中是指示物質(zhì)，用量太大，則A0值過(guò)高，測(cè)量吸光度時(shí)誤差大；用量太小，則線性范圍窄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔA隨著丁基羅丹明B用量先增大后減小，綜合考慮反應(yīng)的靈敏度和線性范圍，選用1.0mL 1×10-4mol/L丁基羅丹明B溶液。

2.4 反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間的影響和反應(yīng)體系的穩(wěn)定性

按照實(shí)驗(yàn)方法，考察體系在30～100℃之間的反應(yīng)情況。結(jié)果表明隨著溫度的升高，反應(yīng)速率逐漸加快，80℃水浴反應(yīng)5min后ΔA基本不變。因此選用80℃水浴條件下加熱5min。

考察反應(yīng)體系的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)比較5min～2h內(nèi)吸光度的變化情況。結(jié)果表明，ΔA在1h內(nèi)可保持穩(wěn)定。

2.5 線性范圍

按照優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件，配制一定的溴酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，以水為參比，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖3所示。標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為ΔA=1.607C＋0.0057(C單位為μg/mL)，相關(guān)系數(shù)r=0.9996，溴酸鉀在0～0.3μg/mL范圍內(nèi)符合比爾定律，表觀摩爾吸光系數(shù)為1.6×106L/(mol·cm)。

圖3 丁基羅丹明B-鹽酸體系的褪色分光光度法測(cè)定溴酸鉀的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液光譜圖Fig.3 Absorption spectra of a series of standard solution of KBrO3

2.6 精密度和檢出限

本法8次測(cè)定溴酸鉀(0.1μg/mL)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%，標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.0021，用3s和回歸方程斜率3s/K計(jì)算檢出限為3.92×10-2μ g/mL；按照取樣量5g計(jì)算，本法的檢出限為0.08μg/g。

2.7 共存離子的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法加入一些離子進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，對(duì)于測(cè)定0.1μg/mL溴酸鉀的吸光度，相對(duì)誤差不超過(guò)±5%，則可共存離子允許量(以倍數(shù)計(jì))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)；氧化性陰離子MnO4－、IO3－、ClO3－、Cr2O72－、NO2－在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)丁基羅丹明B有褪色作用，但在實(shí)際樣品中上述干擾離子存在量極少或不存在，故它們不干擾樣品的測(cè)定。

2.8 樣品分析和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取一定量的小麥粉樣品按照1.2.2節(jié)方法提取樣品后，平行測(cè)定6次。結(jié)果見(jiàn)表2。樣品回收率在92%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜5%，結(jié)果滿意。

表2 樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of recovery experiments

同時(shí)按照國(guó)標(biāo)方法采用離子色譜法[18]對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行測(cè)定，并與本實(shí)驗(yàn)所采用的方法進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 兩種方法測(cè)定實(shí)際樣品含量比較(n=6)Table 3 Comparison of potassium bromate concentration in wheat flour samples determined by two methods (n=6)

由表3可見(jiàn)，對(duì)于未摻溴酸鉀的樣品(1號(hào)樣品)，2種方法的測(cè)定結(jié)果一致；對(duì)于溴酸鉀含量較低(≤0.5 μg/g)的樣品(2號(hào)樣品)，離子色譜法不易測(cè)出其實(shí)際含量，丁基羅丹明B褪色分光光度法可以準(zhǔn)確測(cè)定樣品中微量的溴酸鉀。同時(shí)離子色譜法的樣品前處理步驟較復(fù)雜、繁瑣且儀器昂貴，丁基羅丹明B褪色分光光度法相對(duì)簡(jiǎn)單、更易普及。

3 討論與結(jié)論

丁基羅丹明B是典型的堿性羅丹明類(lèi)染料，其分子式中苯環(huán)間存在“氧橋”相連，屬剛性平面結(jié)構(gòu)和醌式結(jié)構(gòu)，因此具有紫外吸收能產(chǎn)生顏色[20]。

在酸性條件下，丁基羅丹明B(BRB+)首先水解生成羅丹明B(RB+)和丁醇；溴酸鉀在鹽酸介質(zhì)能氧化RB+，破壞RB+的醌式結(jié)構(gòu)使其發(fā)生褪色，其反應(yīng)式如下：

本實(shí)驗(yàn)建立的丁基羅丹明B褪色分光光度法測(cè)定小麥粉中痕量溴酸鉀，方法簡(jiǎn)便快捷，該法用于小麥粉中痕量溴酸鉀的測(cè)定，樣品加標(biāo)回收率在92%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜5%，靈敏度和精密度較高，結(jié)果滿意，可以將其作為實(shí)際工作中的常規(guī)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

廣東藥學(xué)院師資隊(duì)伍建設(shè)項(xiàng)目

楊冰儀(1973—)，女，副教授，博士，主要從事衛(wèi)生檢驗(yàn)、環(huán)境分析研究。E-mail：e_yby@163.com