濕法消解可見光度法測(cè)定萵苣中鐵元素的含量

劉博文，王 歡，吳 俁，熊 波，劉曉霞

（武漢東湖學(xué)院護(hù)理與健康管理學(xué)院，武漢 430212）

雖然微量元素僅占人體體重的0.01%，但卻是必不可少的重要物質(zhì)［1-3］。研究表明，一般成年人每天需要攝入鐵15～20 mg，蔬菜中含有豐富的鐵質(zhì)能夠滿足人體對(duì)鐵的需要［4，5］，但二價(jià)鐵很容易被氧化成三價(jià)鐵，同時(shí)蔬菜在運(yùn)輸過(guò)程中也常會(huì)導(dǎo)致鐵元素變質(zhì)。研究蔬菜中鐵元素的含量測(cè)定不但具有營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義［6，7］，還可以鑒別蔬菜的鐵質(zhì)污染。不同測(cè)定方法其特點(diǎn)是不相同的。原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等方法使用的儀器較為昂貴［8-10］，操作也更困難，并且對(duì)檢測(cè)要求相對(duì)較高，致使較難普及，而分光光度法成本較低廉且快捷、靈敏，操作簡(jiǎn)單，該方法對(duì)于被檢測(cè)的樣品預(yù)處理的要求也不高。

本研究利用濕法消解萵苣（LactucasativaLinn.）樣品，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系為弱酸性，用鹽酸羥胺將高價(jià)鐵還原為低價(jià)鐵，低價(jià)鐵離子再與鄰菲羅啉試劑生成能吸收青藍(lán)色光的橘紅色絡(luò)合物，在最大吸收波長(zhǎng)處用可見光度法測(cè)定濕法消解后萵苣中的鐵含量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試劑 新鮮萵苣，產(chǎn)地為湖北省武漢市。硫酸鐵銨、鹽酸羥胺購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠，無(wú)水乙酸鈉購(gòu)自天津市天力化學(xué)試劑有限公司。鄰菲羅啉購(gòu)自上海展云化工有限公司，濃鹽酸、濃硝酸、冰乙酸購(gòu)自開封東大化工有限公司，均為分析純。

1.1.2 儀器 UV-4802H型紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司；HZ-104/35S型電子分析天平，上海浦春股份有限公司；HQYC-C-J型鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊股份有限公司；FW135型中草藥粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 將新鮮萵苣去除葉子和表皮，切成薄片放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60℃干燥10 h，將干燥的萵苣薄片用中草藥粉碎機(jī)研磨成粉，用透明封口袋封好備用。

1.2.2 影響因素分析 移液管取6.0 mL濃度為10μg/mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液于50 mL容量瓶中，依次加入2.0 mL的10μg/mL鹽酸羥胺、5.0 mL乙酸-醋酸鈉緩沖溶液、5.0 mL鄰菲羅啉溶液，用超純水定容至刻度，充分搖勻，靜置保持顯色時(shí)長(zhǎng)15 min，于450～550 nm范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。按照上述方法，依次改變鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉緩沖液和鄰菲羅啉溶液取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL；調(diào)整顯色時(shí)長(zhǎng)分別為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 min。

1.2.3 待測(cè)樣液制備 精密稱量5.000 g萵苣干粉末，放入250 mL燒杯中，加入濃硝酸25 mL和濃硫酸3 mL，用保鮮膜封住燒杯口，靜置12 h后，將保鮮膜換為表面皿，用電爐加熱煮沸使燒杯中的顏色變?yōu)樽厣?。冷卻燒杯后，再緩慢滴加1～2 mL濃硫酸并再次加熱煮沸。重復(fù)上述步驟，直至萵苣樣品溶液不再變成深褐色時(shí)，停止滴加濃硫酸，再次煮沸直至冒煙，并持續(xù)幾分鐘。冷卻后過(guò)濾，將濾液的pH調(diào)節(jié)為4～6范圍內(nèi)，并將其轉(zhuǎn)移至容量為50 mL的容量瓶中，加入超純水定容至標(biāo)線。

1.2.4 待測(cè)樣液測(cè)定 吸取25 mL待測(cè)萵苣樣液于50 mL容量瓶中，依次加入3 mL鹽酸羥胺、3 mL乙酸-醋酸鈉緩沖溶液、3 mL鄰菲羅啉溶液，用超純水稀釋至標(biāo)線，搖勻并靜置保持顯色時(shí)長(zhǎng)為12 min，測(cè)定吸光度。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算得到待測(cè)萵苣樣液中鐵的含量，對(duì)樣品平行測(cè)定5次計(jì)算平均值。

式中，ω為萵苣中鐵含量，μg/g；c為待測(cè)萵苣樣液中鐵含量，μg/mL；m為萵苣粉末的質(zhì)量，g；100為待測(cè)樣液體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長(zhǎng)和工作曲線

將儀器波長(zhǎng)范圍設(shè)為可見光450～550 nm，曲線如圖1所示，確定最大吸收波長(zhǎng)為514 nm。在該波長(zhǎng)下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液的工作曲線，如圖2所示。吸光度A與鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度c（μg/mL）的線性回歸方程為A=0.184 31c+0.009 06，相關(guān)系數(shù)R=0.999 85，表明在0.4～4.4μg/mL濃度范圍內(nèi)，亞鐵離子濃度與吸光度（A）之間線性相關(guān)良好，可用于亞鐵離子濃度的檢測(cè)。

圖1 定性掃描曲線

圖2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的工作曲線

2.2 還原劑使用量對(duì)吸光度的影響

選取濃度為2.4μg/mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，還原劑鹽酸羥胺溶液的取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL。5.0 mL乙酸-醋酸鈉溶液和鄰菲羅啉溶液，加入量均為5 mL，顯色時(shí)間為15 min，鹽酸羥胺取用量對(duì)吸光度的影響見圖3。由圖3可知，隨著鹽酸羥胺取用量的增加吸光度也變大，當(dāng)超過(guò)3.0 mL后吸光度基本保持不變，鹽酸羥胺作為還原劑，較多的使用量將三價(jià)鐵充分還原為二價(jià)鐵，吸光度隨之變大，3.0 mL后處于過(guò)量狀態(tài)，吸光度未進(jìn)一步增大，故鹽酸羥胺最佳取用量選擇為3.0 mL。

圖3 還原劑取用量對(duì)吸光度的影響

2.3 緩沖溶液取用量對(duì)吸光度的影響

當(dāng)鹽酸羥胺和鄰菲羅啉的取用量分別為3.0和5.0 mL時(shí)，調(diào)整乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，顯色時(shí)間保持為15 min，乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量對(duì)溶液吸光度影響結(jié)果如圖4所示。隨著乙酸-醋酸鈉緩沖溶液使用量增加，標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度先增加后減小之后基本保持不變。二價(jià)鐵與鄰菲羅啉的顯色反應(yīng)對(duì)酸度有一定的要求，酸度過(guò)高反應(yīng)速度慢，酸度過(guò)低則二價(jià)鐵水解，影響顯色，確定緩沖溶液的最佳取用量為3.0 mL，此時(shí)溶液體系酸度調(diào)節(jié)pH至5為最佳微酸性條件。

圖4 緩沖溶液取用量對(duì)吸光度的影響

2.4 顯色劑使用量對(duì)吸光度的影響

使用最佳鹽酸羥胺和乙酸-醋酸鈉緩沖溶液取用量3.0 mL，顯色溶劑鄰菲羅啉的加入量分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，顯色時(shí)間為15 min，研究鄰菲羅啉溶液的使用量對(duì)溶液吸光度的影響。由圖5可知，顯色劑鄰菲羅啉使用量和吸光度呈S形，當(dāng)顯色劑用量為3.0 mL時(shí)，吸光度明顯增大，隨后保持穩(wěn)定。當(dāng)顯色溶劑達(dá)到3.0 mL時(shí)，顯色的絡(luò)合反應(yīng)平衡向右進(jìn)行較為徹底，生成的顯色產(chǎn)物較多。隨著顯色劑的繼續(xù)加入原有平衡改變幅度很小，產(chǎn)物基本恒定，顯色劑用量選用3.0 mL較為合適。

圖5 顯色溶劑使用量對(duì)吸光度的影響

2.5 顯色時(shí)間對(duì)吸光度的影響

保持鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉和鄰菲羅啉的最佳取用量均為3.0 mL，顯色反應(yīng)顯色時(shí)長(zhǎng)為2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。由圖6可知，顯色時(shí)間和吸光度呈右半T形結(jié)構(gòu)，吸光度隨著顯色時(shí)間逐步增加，當(dāng)顯色反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)12 min后，曲線趨于平坦，吸光度基本保持穩(wěn)定，表明在顯色反應(yīng)12 min后，亞鐵離子與顯色溶劑之間的反應(yīng)已經(jīng)比較完全，最佳顯色時(shí)間為12 min。

圖6 顯色時(shí)間對(duì)吸光度的影響

2.6 萵苣中鐵含量的測(cè)定

濕法消解萵苣粉末后測(cè)定其鐵的含量，平行測(cè)定5次，計(jì)算其相對(duì)平均偏差并進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。待測(cè)樣液中鐵含量的平均值為0.854μg/mL，相對(duì)平均偏差為0.19%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.26%，說(shuō)明該方法測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性良好，計(jì)算可得萵苣中鐵的含量為8.54μg/g。

表1 萵苣待測(cè)樣中鐵的濃度與吸光度

為檢驗(yàn)準(zhǔn)確程度，對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，加標(biāo)量為1.600μg/mL，加標(biāo)回收率結(jié)果如表2所示?？瞻讟雍痛郎y(cè)樣的加標(biāo)平均回收率分別為94.36%和95.81%，表明該方法準(zhǔn)確可靠，可以用于萵苣中鐵含量的檢測(cè)。

表2 待測(cè)樣品吸光度及加標(biāo)回收率

3 小結(jié)

以新鮮武漢本地產(chǎn)萵苣低溫烘干研磨后的粉末為原料，采用紫外可見分光光度法，研究最大吸收波長(zhǎng)的選擇和各種分析因素對(duì)吸光度的影響。當(dāng)最佳吸收波長(zhǎng)為514 nm，鹽酸羥胺、乙酸-醋酸鈉、鄰菲羅啉的使用量均為3.0 mL，顯色時(shí)間為12 min時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為A=0.184 31c+0.009 06，相關(guān)系數(shù)R=0.999 85。測(cè)定經(jīng)濕法消解的萵苣粉末中鐵的含量為8.54μg/g，為其他蔬菜中鐵元素含量測(cè)定或者鑒別蔬菜的鐵質(zhì)污染提供一種成本較低廉且快捷的方法參考。