鉻黑T光度法測定糧食中的微量銅

斯琴高娃，劉英紅，陳文賓，姚 瑤

鉻黑T光度法測定糧食中的微量銅

斯琴高娃1,2，劉英紅1，陳文賓1，姚 瑤3

(1.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院，江蘇 連云港 222005；2.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；3.南京理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南京 210094)

建立光度法測定糧食中微量銅(Ⅱ)的新方法。研究表明，pH 10.0硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖介質(zhì)中，銅(Ⅱ)與鉻黑T發(fā)生靈敏的顯色反應(yīng)，生成桃紅色的配合物，當(dāng)顯色時間20min，顯色劑用量達(dá)2.5mL時為最佳條件。配合物最大吸收波長為540nm，表觀摩爾吸光系數(shù)(ε)為2.99×104L/(mol·cm)，銅(Ⅱ) 在0～1.2μg/mL范圍內(nèi)遵循比爾定律。樣品測定結(jié)果與原子吸收分光光度法的測定結(jié)果一致。

鉻黑T；光度法；銅；糧食

銅是人體必須的微量元素之一，它具有促進造血機能，維護心血管與骨骼的健康，促進生長發(fā)育，保證內(nèi)分泌正常等多種生理功能[1-2]。缺銅可引起冠心病發(fā)病率的提高、皮膚脆弱、思維遲鈍等后果，但如果銅在人體內(nèi)積累過多會引起中毒[3-4]。我國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定糧食中銅含量不得高于10mg/kg。因此，糧食及食品中銅元素含量測定非常重要。目前測定微量銅的方法不斷涌現(xiàn)[5-11]，其中常用的二乙基二硫代氨基甲酸鈉法測定食品中的銅，操作繁鎖、費時[12]；用國家標(biāo)準(zhǔn)方法原子吸收分光光度法測定，儀器昂貴，難以推廣應(yīng)用[13]。分光光度法因具有儀器簡單，操作簡便，測定快，準(zhǔn)確度高等優(yōu)點而被廣泛采用[14-15]。本實驗采用分光光度法測定糧食中銅的含量，并與原子吸收分光光度法(atomic absorption spectroscopy，AAS)的測定結(jié)果進行比較。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

玉米、大米、糯米樣品 市售。

鉻黑T(EBT)、乙醇、CuCl2·2H2O、硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉均為分析純，實驗用水為超純水。

722N可見分光光度計、pHS-25數(shù)顯pH計 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 溶液的配制

1×10-3mol/L EBT溶液：稱取0.2307g的EBT，用無水乙醇溶解，移入500mL容量瓶，用無水乙醇稀釋至刻度定容搖勻，濃度為1×10-3mol/L。

銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1.0g/L)：稱取0.6659g CuCl2· 2H2O，加入蒸餾水使其溶解，移入250mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻。

銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(10μg/mL)：移取2.5mL銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1.0g/L)于250mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻。

硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖溶液：取25mL 0.1mol/L NaOH溶液，43.9mL 0.2mol/L硼酸-氯化鉀溶液定容至100mL，得pH10.0的緩沖溶液。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取適量銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)工作液于25mL容量瓶中，依次加入2.5mL 10-3mol/L EBT溶液，2.5mL pH10.0硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖溶液，定容于25mL容量瓶，搖勻。20min后，用1cm比色皿，于540nm波長處，以試劑空白為參比，測定溶液的吸光度。

1.3.2 樣品測定方法

取干凈的玉米、大米、糯米樣品2g(準(zhǔn)確稱量)于250mL的錐形瓶中，加入20mL濃硝酸放置過夜，加5mL濃高氯酸，于沸水浴加熱1h，取出后在電爐上暗火加熱至冒白煙，當(dāng)白煙基本消退時，冷卻至室溫，加5mL HNO3-HClO4(4∶1，V/V)混合液，在電爐上暗火加熱至冒白煙，當(dāng)白煙消退時，冷卻至室溫，加水，用NaOH調(diào)節(jié)至近中性，定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶，搖勻、用超純水定容，待測。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸收光譜

圖1 吸收光譜Fig.1 Absorption spectra of Cu(Ⅱ)-EBT complex and blank sample

分別向25mL容量瓶中加入1.0 mL 10μg/mL銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)工作液、2.5mL 10-3mol/L EBT溶液和2.5mL pH10.0硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖溶液，用水稀釋至刻度，并配制相應(yīng)的不含銅(Ⅱ)的試劑空白溶液。反應(yīng)20min后，以水為參比，分別對待測溶液和試劑空白溶液進行波長掃描并繪制吸收曲線，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，在堿性條件下(pH10.0)，試劑EBT最大吸收峰在620nm處，該試劑與Cu2+形成桃紅色配合物，配合物最大吸收峰在540nm處，對比度Δλ＝80nm，故選540nm為配合物測定波長。

2.2 酸度及緩沖溶液用量

在選定波長(540nm)下，考察不同酸度的硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖體系對EBT與銅(Ⅱ)顯色反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，在pH9.4～10.6的緩沖溶液中，加入的緩沖溶液的體積在2.0～5.0mL時，體系的吸光度最大且穩(wěn)定，如圖2、3所示。選用pH10.0的H2B4O7-KCl-NaOH緩沖溶液，用量為2.5mL。

圖2 酸度對顯色反應(yīng)的影響Fig.2 Effect of pH on color development reaction

圖3 緩沖溶液用量對顯色反應(yīng)的影響Fig.3 Effect of buffer dosage on color development reaction

2.3 顯色劑用量

圖4 EBT用量對顯色反應(yīng)的影響Fig.4 Effect of EBT dosage on color development reaction

選用pH10.0的H2B4O7-KCl-NaOH緩沖溶液用量為2.5mL條件下，改變EBT溶液的加入體積，考察EBT用量對吸光度的影響，結(jié)果如圖4所示。實驗表明，EBT溶液的用量小于2mL時，吸光度隨著EBT體積的增加而增加，說明反應(yīng)不完全。EBT用量在2.0～3.5mL范圍內(nèi)，配合物的吸光度達(dá)到最大且穩(wěn)定，所以本實驗選用2.5mL顯色劑。

2.4 顯色時間及配合物的穩(wěn)定性

在以上優(yōu)化條件下，考察反應(yīng)時間對體系吸光度的影響，結(jié)果如圖5所示。實驗證明按實驗順序加入試劑：Cu2+→EBT→H2B4O7-KCl-NaOH→稀釋至刻度，在室溫條件下該體系20min可顯色穩(wěn)定，有色配合物至少可穩(wěn)定1.5h以上。本實驗選擇反應(yīng)20min后進行測定。

圖5 顯色時間對顯色反應(yīng)的影響Fig.5 Effect of reaction time on color development reaction

2.5 工作曲線及靈敏度

準(zhǔn)確吸取一定量的銅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)工作液于25mL容量瓶中，按實驗方法操作，以相應(yīng)試劑空白作參比，測定溶液的吸光度，以吸光度(A)為縱坐標(biāo)、銅(Ⅱ)質(zhì)量濃度(C)/(μg/25mL)為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。其線性回歸方程為：A＝0.0120C＋0.0676，線性相關(guān)系數(shù)r＝0.9999；表觀摩爾吸光系數(shù)ε＝2.99×104L/(mol· cm)。Cu(Ⅱ)在0～1.2μg/mL范圍內(nèi)遵循比爾定律。

2.6 干擾離子的影響

在選定條件下，測定25mL顯色液中10μg Cu(Ⅱ)，相對誤差不大于±5%時可允許下列離子共存(以μg計)：K+、Na+、As3+、Cl-、、等對測定無干擾。實驗結(jié)果表明，以下干擾離子對EBT溶液與銅(Ⅱ)的顯色反應(yīng)的影響程度不同，Ca2+、Mg2+、Sr2+、Zn2+、Ni2+、Hg2+、Pb2+、Fe3+、Al3+、Sn4+、Mn2+、Co2+、Ag+等屬于此情況。除Mn2+、Co2+能被草酸掩蔽，F(xiàn)e3+、Al3+能用三乙醇胺掩蔽，其他陽離子能被檸檬酸溶液掩蔽，允許較多量存在。

2.7 樣品分析

樣品按照1.3.2節(jié)方法處理，按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法測定樣品溶液的吸光度，然后按照標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程計算樣品中銅的含量，將測定結(jié)果與原子吸收分光光度法進行比較，同時進行加標(biāo)回收實驗，結(jié)果如表1所示，加標(biāo)回收率在98.0%～104.0%，效果較好。

3 結(jié) 論

本實驗確定了鉻黑T光度法測定食品中銅的最佳條件，并在最佳條件下對糧食中的微量銅含量進行了測定，該方法的加標(biāo)回收率在98.0%～104.0%，說明方法具有較好的準(zhǔn)確度。干擾實驗結(jié)果表明方法具有較好的選擇性。同時采用了簡單操作的分光光度計和常用的分析試劑，使得該方法易于普及，具有較好的應(yīng)用前景。

[1]王麗濤. 微量元素鋅銅與人體健康[J]. 微量元素與健康研究, 2007, 24(4)∶ 66.

[2]李青仁, 王月梅. 微量元素銅與人體健康[J]. 微量元素與健康研究, 2007, 24(3)∶ 61-63.

[3]張奶玲, 劉景華, 孫鳳春. 銅與人體健康的關(guān)系[J]. 世界元素醫(yī)學(xué), 2007, 14(1)∶ 15-17.

[4]孫健慧. 談?wù)勩~與人體健康[J]. 心血管病防治知識, 2008(8)∶ 56-58.

[5]嚴(yán)小平. 催化動力學(xué)褪色分光光度法測定痕量銅(Ⅱ)及其在食品中的應(yīng)用[J]. 光譜實驗室, 2010, 27(6)∶ 2167-2169.

[6]劉永和, 劉南輝, 黃海燕. 膠束增敏催化分光光度法測定水中痕量銅[J]. 理化檢驗∶ 化學(xué)分冊, 2010(9)∶ 1075-1077.

[7]張文德. 微分電位溶出同時測定食鹽中鉛、銅[J]. 中國調(diào)味品, 1999 (11)∶ 26-27.

[8]黃榮斌, 劉連慶, 劉文涵, 等. 催化光度法測定食品中的痕量銅[J].食品科學(xué), 2005, 26(7)∶ 189-191.

[9]YEBRA M D, MORENO-CID A, CANCELA S. Flow injection determination of copper and iron in seafoods by a continuous ultrasoundassisted extraction system coupled to FAAS[J]. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2005, 85(4/5)∶ 315-323.

[10]BAYTAK S, TURKER A R. Application of ram horn powder (RHP) for the preconcentration and determination of copper in various samples by flame atomic absorption spectrometry[J]. Journal of Analytical Chemistry, 2006, 61(5)∶ 483-489.

[11]TAKAHASHI J, KAWASAKI K. Three-dimensional atom probe analysis of chromium and copper-added nitriding steel[J]. Surface and Interface Analysis, 2007, 39(2/3)∶ 232-236.

[12]魏新軍, 汪選兵, 張永生. 二乙基二硫代氨基甲酸鈉示差光度法測定微量銅[J]. 食品科學(xué), 2007, 28(10)∶ 458-460.

[13]王暉, 郝莉花, 王龍霞. 火焰原子吸收分光光度法快速測定飲料中的銅[J]. 食品科學(xué), 2007, 28(1)∶ 308-310.

[14]趙麗杰, 趙麗萍, 常勇, 等. 鄰菲啰啉活化催化褪色光度法測定食品中痕Cu2+[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(10)∶ 169-172.

[15]高向陽, 冉慧慧, 王坤, 等. 南陽彩色小麥面粉中微量銅的快速測定方法研究[J]. 食品科學(xué), 2007, 28(6)∶ 274-276.

Spectrophotometric Determination of Trace Copper in Food Grains with Eriochrome Black T

Siqingaowa1,2，LIU Ying-hong1，CHEN Wen-bin1，YAO Yao3
(1. Jiangsu Marine Resources Develepment and Research Institute, Lianyungang 222005, China；2. School of Chemical Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；3. School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)

A new spectrophotometric method was developed for the determination of trace Cu (Ⅱ) in food grains based on the fact that eriochrome black T (EBT) can form a pink color complex with Cu (Ⅱ) in the presence of H2B4O7-KCl-NaOH medium at pH 10.0. The best color development results were obtained by allowing the reaction to proceed for 20 min in the presence of 2.5 mL of the color developer. The formed complex showed maximum absorption at 540 nm and an apparent molar absorption coefficient of 2.99 × 104L/(mol·cm). Over the range of 0－1.2μg/mL Cu (Ⅱ) solution obeyed Beer,s law. The results obtained for Cu (II) content by this method were in agreement with those obtained by atomic absorption spectrophotometry. Key words：eriochrome black T (EBT)；spectrophotometry；copper；food grains

TS211.7

A

1002-6630(2012)18-0223-03

2011-07-17

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目(21101069)；江蘇省海洋資源開發(fā)研究院科技開放基金項目(JSIMR10E07)；淮海工學(xué)院自然科學(xué)科研基金項目(2010150018)

斯琴高娃(1978—)，女，實驗師，碩士，研究方向為分析化學(xué)。E-mail：siqingowa@yahoo.cn