琥珀酸亞鐵制備工藝研究

李培杰 張春光 李政康 李秀康 田林

摘 要：琥珀酸亞鐵是一種新型的食品添加劑，本文研究了用琥珀酸（丁二酸）、七水硫酸亞鐵、碳酸鈉為原料，亞硫酸鈉為抗氧化劑，開發(fā)了一種琥珀酸亞鐵的制備新工藝，通過實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件：抗氧化劑量為硫酸亞鐵質(zhì)量的5%，原料比n（丁二酸）：n（硫酸亞鐵）：n（碳酸鈉）=1.05：1：1，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間4h。制備得的樣品亞鐵含量高，高達(dá)34.82%，產(chǎn)品收率可達(dá)85%。該工藝操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品亞鐵含量高，制備成本低，產(chǎn)品收率高。

關(guān)鍵詞：琥珀酸;硫酸亞鐵;制備;琥珀酸亞鐵

琥珀酸亞鐵又叫丁二酸亞鐵，是一種目前應(yīng)用比較廣泛治療缺鐵貧血的常見安全有效藥物，在食品行業(yè)作為一種新型的食品添加劑主要用于鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑的補(bǔ)充亞鐵離子，由于亞鐵離子與人體的血紅蛋白結(jié)合，參與人體的代謝活動(dòng)，也可以用缺鐵型貧血的預(yù)防[1，2]。但是由于二價(jià)亞鐵離子不穩(wěn)定容易被氧化，所以目前存在制備困難，收率低，并且雜質(zhì)離子較多等缺陷。

目前關(guān)于琥珀亞鐵制備方法的研究的報(bào)道極少，現(xiàn)有琥珀酸亞鐵制備主要采用琥珀酸二鈉為原料與亞鐵鹽直接反應(yīng)制得，專利CN201410677113一種琥珀酸亞鐵配合物的制備方法中提到采用琥珀酸二鈉與氯化亞鐵為原料，經(jīng)過高溫回流反應(yīng)制備，但是該方法反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，并且產(chǎn)物中有大量氯離子殘留，污染較大[3];而CN200610165390中琥珀酸亞鐵的制備方法中采用琥珀酸二鈉與硫酸亞鐵為原料，在抗氧化劑作用下制備出琥珀酸亞鐵，并采用有機(jī)溶劑來洗滌產(chǎn)品，造成生產(chǎn)成本較高[4]。本實(shí)驗(yàn)采用七水硫酸亞鐵為起始原料，與碳酸鈉反應(yīng)制備出碳酸亞鐵，經(jīng)過水洗，再與琥珀酸反應(yīng)制備出琥珀酸亞鐵，收率高達(dá)85%，亞鐵含量高達(dá)34.82%，經(jīng)過分析鑒定，最終產(chǎn)品琥珀酸亞鐵完全滿足食品添加劑國家標(biāo)準(zhǔn)及藥典標(biāo)準(zhǔn)等要求，為琥珀亞鐵的制備方法開辟了新途徑。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑與原料

碳酸鈉，亞硫酸鈉均為試劑級(jí)分析純，琥珀酸（山東飛揚(yáng)化工有限公司），七水硫酸亞鐵（江蘇科倫多食品配料有限公司）。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

JJ-1型精密電動(dòng)攪拌器（金壇市華峰儀器有限公司），SHZ-DIII型循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司），恒溫水浴鍋（金壇市華峰儀器有限公司），DZF型真空干燥箱（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）。

1.3 反應(yīng)原理

FeSO4+Na2CO3→FeCO3+Na2SO4

FeCO3+C4H6O4→C4H4FeO4+H2O+CO2

1.4 琥珀酸亞鐵的制備

100g七水硫酸亞鐵溶于300mL水溶液中，將碳酸鈉溶液（38g碳酸鈉/100g水）緩慢加入到硫酸亞鐵溶液中，調(diào)pH=7-8，室溫下反應(yīng)1h，抽濾，用300mL去離子水?dāng)嚢杷?0min，將得到的碳酸亞鐵固體加入到300mL水中，將琥珀酸溶液（45.5g琥珀酸/200mL水）滴加到碳酸亞鐵分散液中，在3g亞硫酸鈉作用下60℃反應(yīng)4h，抽濾，減壓85℃干燥，得到暗黃色粉末，重54g，收率約85%。

2 結(jié)果與討論

2.1 投料比對(duì)琥珀亞鐵收率的影響

在固定七水硫酸亞鐵和碳酸鈉配比，抗氧化劑3g，60℃反應(yīng)4h的情況下，驗(yàn)證了不同琥珀酸添加量對(duì)琥珀酸亞鐵收率的影響，如表1。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，制備琥珀亞鐵的最佳投料比為n（丁二酸）：n（硫酸亞鐵）：n（碳酸鈉）=1.05：1：1。

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)琥珀酸亞鐵收率的影響

在固定投料比和抗氧劑添加量的情況下，分別選取40℃，60℃，70℃，80℃，90℃反應(yīng)4h進(jìn)行了驗(yàn)證反應(yīng)溫度對(duì)琥珀酸亞鐵收率的影響，如圖1。

結(jié)果如圖所示，從40℃到60℃隨著反應(yīng)溫度的升高，琥珀酸亞鐵收率隨之升高，當(dāng)反應(yīng)溫度超過60℃后隨著溫度的升高，產(chǎn)品收率隨之下降，說明隨著反應(yīng)溫度的升高過程，亞鐵極易被氧化，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到90℃時(shí)，產(chǎn)物顏色為灰黑色，與食品添加劑國標(biāo)因此，整個(gè)反應(yīng)過程選取60℃反應(yīng)最為合適。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)琥珀酸亞鐵收率的影響

在投料比為n（丁二酸）：n（硫酸亞鐵）：n（碳酸鈉）=1.05：1：1的情況下，抗氧化劑3g，在60℃分別選取了反應(yīng)1，2，4，6，8h進(jìn)行了反應(yīng)時(shí)間對(duì)琥珀酸亞鐵收率的影響驗(yàn)證，結(jié)果如圖2所示，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，收率逐漸提高，反應(yīng)1h時(shí)，琥珀酸亞鐵收率僅有42.5%，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4h時(shí)，收率達(dá)到最高，為85.1%，但隨著反應(yīng)進(jìn)一步延長(zhǎng)，收率變化不大，反應(yīng)10h時(shí)，收率為82.9%，略微下降，說明隨之反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)亞鐵氧化也在逐漸增加，因此，整個(gè)反應(yīng)過程選取60℃反應(yīng)4h較為合適。

2.4 琥珀酸亞鐵鑒定

①鑒別試驗(yàn)：a.稱取琥珀酸亞鐵樣品0.5g，溶于100mL鹽酸溶液中制成樣品液，取1滴樣品液于點(diǎn)樣板上，加1滴鐵氰化鉀溶液，立即產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明有亞鐵離子存在;b.取本品0.2g于坩堝中，加0.2g間苯二酚，加硫酸3-5滴，緩緩加熱至成暗紅色半固體狀，冷卻后倒入200mL水中，即成橙黃色溶液，有綠色熒光。加氫氧化鈉溶液成堿性，溶液呈紅色，熒光并且增強(qiáng)，說明有琥珀酸亞鐵存在;

②純度檢測(cè)：按照食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)GB1903.38-2018進(jìn)行驗(yàn)證：亞鐵含量35.82%，三價(jià)鐵≤2%，硫酸鹽≤0.1%，干燥失重≤1%，鉛≤2ppm，砷≤2ppm全部合格;

③亞鐵含量測(cè)定：稱取琥珀酸亞鐵0.5g置于250mL錐形瓶中，加25mL水和25mL硫酸溶液溶解，加入數(shù)滴1，10-菲啰啉--亞鐵指示劑，用硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液顏色由紅色轉(zhuǎn)為淺藍(lán)色，同時(shí)進(jìn)行空白試樣[5]，經(jīng)過計(jì)算亞鐵含量34.82%。

3 結(jié)語

采用自制碳酸亞鐵路線來與琥珀酸反應(yīng)制備琥珀酸亞鐵，反應(yīng)速率比較快，并且反應(yīng)溫度溫和，經(jīng)過中間產(chǎn)物水洗，產(chǎn)品純度較高，硫酸鹽殘留較少，從而保證亞鐵純度達(dá)到34.82%，收率高達(dá)85.1%。

參考文獻(xiàn)：

[1]時(shí)建秋.兒童缺鐵性貧血患者的琥珀酸亞鐵臨床治療分析[J].中外女性健康月刊，2013（02X）：96-96.

[2]張飛虹，胡君華.琥珀酸亞鐵治療妊娠合并缺鐵性貧血的療效與安全性觀察[J].中國藥房，2015（24）：3335-3337.

[3]王峰，一種琥珀酸亞鐵配合物的制備方法：中國， CN201410677113[P].2014.

[4]陳年根，琥珀酸亞鐵的制備方法：中國，CN200610165390[P].2006.

[5] GB1903.38-2018.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑琥珀酸亞鐵[S].中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會(huì)，2018.