氧化钙黄绿素光度法测定酒中的微量锰

刘英红，李艳辉，衡李娟

(淮海工学院化学工程学院，江苏 连云港 222005)

氧化钙黄绿素光度法测定酒中的微量锰

刘英红，李艳辉，衡李娟

(淮海工学院化学工程学院，江苏 连云港 222005)

建立测定酒中微量锰的新方法-氧化钙黄绿素光度法。在硫酸介质中，钙黄绿素能够被锰(Ⅶ)氧化而褪色，且褪色程度和高锰酸钾的质量浓度呈线性关系。用铋酸钠将样品中的锰元素全部转化为锰(Ⅶ)，从而采用分光光度法对锰进行测定。在最大吸收波长480nm处，锰的质量浓度在0～2.7μg/mL范围内符合朗伯比尔定律，方法的检出限为0.014μg/mL，表观摩尔吸光系数为1.74×104L/(mol·cm)。将此方法用于几种酒中锰的测定，结果与原子吸收分光光度法(AAS)的测定结果一致，加标回收率在97.0%～102.7%之间。

锰；分光光度法；钙黄绿素；酒

酒是人类生活中的重要饮料之一，从文化娱乐到饮食烹饪、养生保健等各方面，酒在人们生活中都占有重要的位置。锰是人体必需的微量元素之一，对维持人体生命活动具有重要的作用。锰参与人体糖、脂肪代谢，凝血机制、生长发育神经及内分泌系统等都与锰的生物学作用有关。锰元素还有助于维持血糖的平衡，参与多种酶的合成及激活[1]。锰缺乏影响人体的生殖功能、脂质代谢、糖代谢和免疫功能，还可能造成智力低下、运动失调和平衡障碍以及骨骼生成障碍等，而人体中锰过多会引起锰中毒，使中枢神经系统功能紊乱，表现出头晕、记忆力减退、嗜睡和精神萎靡等症状[2-3]。所以，从保障人民健康的角度，在卫生标准中，规定了锰在酒中的质量浓度不得超过2mg/L(以Mn计)。锰的质量浓度高低是评价酒的卫生质量的重要指标[4]。

现有文献中，对于锰的测定方法主要有分光光度法[5-8]、原子吸收分光光度法[9-10]、伏安分析法[11-12]、极谱法[13]、荧光光度法[14-15]和共振散射法[16]等。其中原子吸收分光光度法(atomic absorption spectrophotometry，AAS)是国家标准方法[17]，但该方法所用的仪器比较昂贵，难以普及，且在原子化过程中易受各种因素干扰，因而精密度较差。而伏安分析法采用固体电极进行测定，电极处理过程比较繁琐。分光光度法因其具有仪器简单、操作简便、测定快速、准确度和精密度好等优点而被广泛采用。本实验在酸性条件下，用铋酸钠将样品中的锰全部转化为锰(Ⅶ)，再利用强酸性条件下锰(Ⅶ)的氧化性，将试剂钙黄绿素氧化，氧化前后溶液吸光度的变化值和锰的质量浓度成正比，据此建立测定微量锰的分光光度法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白酒、啤酒及葡萄酒样品 市售。

高锰酸钾 南京化学试剂有限公司；硫酸锰、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸 天津市化学试剂有限公司；钙黄绿素、铋酸钠 国药集团化学试剂有限公司；所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

Mn(Ⅶ)标准溶液：按常规方法配制0.02mol/L KMnO4溶液，用草酸钠作基准物标定其准确浓度，使用时稀释为10μg/mL标准工作溶液；Mn(Ⅱ)标准溶液(1.0g/L)；钙黄绿素溶液(0.4g/L)；硫磷混酸溶液：1.0mol/L硫酸和1.0mol/L磷酸等体积混合。

1.2 仪器与设备

WFZ UV-2000型紫外-可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；TAS-990AFG型原子吸收分光光度计北京普析通用仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的预处理方法

准确移取酒样50.0mL于100mL烧杯中，加热除去乙醇后，加入浓硫酸和浓硝酸各2.0mL，加热消化至白烟冒尽，取下冷却，定量转移至50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，作为样品溶液。

1.3.2 测定方法

准确吸取适量Mn(Ⅶ)标准工作溶液于10mL比色管中，加入3.0mL 硫磷混酸溶液和1.5mL钙黄绿素溶液，用水稀释至刻度线并摇匀，室温反应5min，同时配制不含Mn(Ⅶ)的试剂空白溶液，以水为参比进行波长扫描，或分别测定480nm波长处试剂空白溶液的吸光度A0和待测溶液的吸光度A，并计算ΔA=A0－A。

2 结果与分析

2.1 吸收曲线

图1 吸收光谱Fig.1 Absorption spectra

按照测定方法配制溶液，分别对待测溶液和试剂空白溶液进行波长扫描并绘制吸收曲线，结果如图1所示。由图1可以看出，和试剂空白溶液相比，加入Mn(Ⅶ)的待测溶液产生明显的褪色效应，且在波长480nm波长处体系的褪色效果最明显，所以选择480nm作为测定波长。

2.2 酸度的影响

Mn(Ⅶ)的氧化能力以及氧化产物与溶液的酸度有很大的关系。在强酸性溶液中Mn(Ⅶ)的氧化能力最强，所以本实验在强酸性条件下进行测定。由于硝酸的氧化性和盐酸的诱导作用，会使测定产生误差，故实验不能选择盐酸和硝酸作为反应介质。分别考察硫酸、磷酸和硫磷混酸对体系的影响，结果表明硫磷混酸作为反应介质时褪色效果最明显。当加入的硫磷混酸的体积在2.0～5.0mL时，体系的吸光度达到最大且稳定，如图2所示。本实验选择加入3.0mL硫磷混酸作为反应介质。

图2 硫磷混酸用量的影响Fig.2 Effect of sulfuric acid dosage on absorbance

2.3 钙黄绿素用量的影响

固定硫磷混酸的用量为3.0mL，逐渐改变钙黄绿素溶液的加入体积，考察钙黄绿素用量对测定1.0μg/mL Mn(Ⅶ)的吸光度的影响，结果如图3所示。结果表明，钙黄绿素溶液的用量小于1.2mL时，吸光度随着钙黄绿素体积的增加而增加，说明反应不完全。钙黄绿素用量在1.2～2.0mL范围内时，体系的吸光度达到最大且保持稳定。所以选择加入1.5mL钙黄绿素溶液。

图3 钙黄绿素体积的影响Fig.3 Effect of calcein dosage on absorbance

2.4 反应时间的影响

固定硫磷混酸溶液的体积和钙黄绿素溶液的体积分别为3.0mL和1.5mL，逐渐改变反应时间，测定1.0μg/mL的Mn(Ⅶ)，考察反应时间对体系吸光度的影响，结果如图4所示。由图4可见，该褪色反应在室温反应速度很快，体系吸光度在1min内即可达到最大值，并在至少2h内保持稳定。选择室温反应5min进行测定。

图4 反应时间的影响Fig.4 Effect of reaction time on absorbance

2.5 共存离子的影响

对于1.0μg/mL Mn(Ⅶ)，加入干扰离子和不加干扰离子测定的相对误差小于±5%时，3000倍的 Na+、K+、NH4+、SO42-/Mg2+；1500 倍的 Al3+、Ca2+、Zn2+；600倍的 Cu2+、Cr3+；300 倍的 Cl-、 NO3-；100 倍的 Fe2+；50倍的Ag+；2.0mL 10g/L酒石酸钠溶液存在下，500倍的Fe3+不干扰测定。

2.6 工作曲线和检出限

吸取不同量的Mn(Ⅱ)工作溶液于10mL比色管中，加硫磷混酸3.0mL，用水稀释至8mL左右，加入铋酸钠5mg于沸水浴上加热10min，冷却后用5号玻璃砂芯漏斗过滤，取滤液于10mL比色管中加入1.5mL钙黄绿素溶液，稀释至刻度。按实验方法测定不同溶液的吸光度，绘制工作曲线。锰的质量浓度在0～2.7μg/mL范围内符合朗伯-比耳定律，工作曲线的线性回归方程为ΔA=0.316c＋0.0212，线性相关系数r=0.9994，表观摩尔吸光系数ε=1.74×104L/(mol·cm)。对试剂空白进行11次平行测定，利用3S/K(S为对试剂空白进行11次测定的标准偏差，K为标准曲线的斜率)求得方法的检出限为0.014μg/mL。

2.7 样品分析

将本方法用于市场购买的几种酒中锰的测定。准确移取2.0mL处理好的样品溶液，按照工作曲线的测定方法测定样品溶液的吸光度，最后按照标准曲线的回归方程计算样品中锰的质量浓度，将测定结果与原子吸收分光光度法(AAS)进行比较，同时进行加标回收实验，加标回收率在97.0%～102.7%之间，结果如表1所示。测定结果表明所测定的几种酒中，锰的质量浓度均小于2mg/L，符合国家标准。

表1 样品测定结果与回收率(n=7)Table 1 Analytical results and recovery rate of samples (n=7)

3 结 论

本实验利用锰(Ⅶ)的氧化性，采用分光光度法对微量锰进行测定。将本方法用于白酒、啤酒和葡萄酒等几种酒中微量锰的测定，并与原子吸收分光光度法(AAS)的测定结果相比较，结果满意。方法采用了简单、廉价的分光光度计和常见的分析试剂钙黄绿素，使得该方法易于普及，具有较好的应用价值。除酒类饮料之外，该方法还可以进一步推广，用于其他类食品中微量锰的测定。

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Spectrophotometric Determination of Manganese in Wine by Calcein Oxide

LIU Ying-hong，LI Yan-hui，HENG Li-juan
(College of Chemical Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China)

A new spectrophotometric method for determining manganese in wine was established by calcein oxide. In sulfuric acid medium, calcein can be oxidized by manganese (VII) oxide to fade. A linear relationship between fading and the concentration of potassium permanganate was observed. The decreased absorbance proportional to the concentration of Mn (Ⅶ) oxidized by sodium bismuth could be determined by spectrophotometry. The maximum absorption was at 480 nm and the apparent molar absorption coefficient was 1.74 × 104L/(mol·cm). The absorbance obeyed the Beer,s law in Mn (Ⅶ) concentration range of 0 to 2.7 μ g/mL and the detection limit was 0.014 μg/mL. This developed method can result in results consistent with those from atomic absorption spectrophotometry. The spike recovery rates in beer, liquor and wine were between 97.0% and 102.7%.

manganese；spectrophotometry；calcein；wine

O657.32

A

1002-6630(2011)10-0180-03

2010-08-05

淮海工学院自然科学校内课题(2010150014)；江苏省高校自然科学研究计划项目(05KJB15003)；江苏省海洋生物重点实验室基金项目(2005HS010)

刘英红(1978—)，女，讲师，硕士，研究方向为分析化学。E-mail：liuyh9506@163.com