“VC含量测定”应用于仪器分析实验教学的探讨

赵惠新，李金玉，李艳红，罗 琴

（1.新疆师范大学生命科学学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆医科大学 附属肿瘤医院，新疆 乌鲁木齐 830011）

仪器分析是一门渗透于生物学、数学、电子技术、化学和物理学等学科的综合性应用学科，其集知识性、实践性、前沿性等为一体，是应用化学、医药学、生物工程、环境工程、食品工程、动植物检疫等相关专业本科生培养的必选课程［1-5］。但由于课程对本科生而言相对抽象，涉及仪器种类繁杂，教学效果达不到预期目标。尤其仪器分析实验教学，虽然大多数学校的教学大纲涵盖了仪器分析最重要的“光谱分析系统、色谱分类分析系统、电化学分析系统、滴定分析系统”四个模块的内容，但各个模块间缺乏关联和类比，实验设计比较零乱，不利于学生系统学习主要仪器的分析原理及操作技术。同时对各模块实验之间的互补性、关联性、优劣性等不能深入理解［6］，达不到预期的教学目标。

“VC含量测定”是生物化学、分析化学、药学等课程的经典实验之一。随着测定分析手段的不断发展完善，维生素C的含量测定法不断丰富，目前已有三十多种，根据测定原理不同，它们主要分为“光谱法”、“色谱法”、“电化学法”、“容量法”等几大类测定分析方法，也有部分是两类或两类以上的分析方法的综合［7］。这些测定分析方法几乎涉及到仪器分析课程的各个模块，完全符合仪器分析实验的教学要求。因此，如果将“VC含量测定”的几大类方法中的代表性实验应用到仪器分析实验的教学中，用同一个实验材料贯穿整个实验课程，不仅能简化实验准备工作，还可以使学生在学习仪器使用操作的基础上，对比各方法之间的优劣等，直观地体会到课程各模块方法的关联性、了解不同方法之间的原理差异及操作差异，更好地领悟科学研究选择方法的原则，实现仪器分析及仪器分析实验课程的教学目标。

1 “VC含量测定”应用于仪器分析实验“光谱法”模块教学的探讨

1.1 紫外分光光度法测定样品中VC含量

利用“紫外分光光度法”对样品组分进行定性、定量分析是仪器分析实验的必选实验，其代表性实验是“苯的紫外光谱的测定与分析”［1-5］。

VC溶液在酸性条件中，对波长为243nm的光有最大吸收峰，且在一定浓度范围内VC浓度与光吸收强度成正相关。实验设计要点是用pH值为6的盐酸溶液配制梯度浓度的VC标准溶液，用紫外分光光度计测定各浓度梯度溶液的OD243值，建立VC浓度与光吸收强度之间的关系曲线。测定未知样品的OD243值，并按照标准曲线方程计算未知样品的VC浓度［8］。此实验可以使学生掌握紫外分光光度计的原理、操作方法、实验数据处理要点等，达到仪器分析实验的课程目标，因此可以用VC替代苯为材料进行紫外光谱学习的实验教学。

1.2 红外分光光度法测定样品中VC含量

了解运用红外光谱法鉴定未知物是仪器分析实验课程的基本要求。要求学生了解红外光谱仪的结构和原理，学会使用标准谱库鉴定化合物，并掌握红外光谱仪的基本操作。本部分实验中许多专业经常选用的代表性实验为“红外分光光度分析纯溴化钾粉末、四氯化碳”［1-5］。

VC分子中羰基的伸缩振动特性，使VC在1700 cm-1左右处有特异的光吸收峰，且在一定范围内吸收强度与其含量呈线性关系［9］。同紫外分光光度法分析方法相似，首先建立标准曲线，基于参比标准化合物的红外光谱特征，如吸收峰的数目、吸收峰的位置以及峰的相对强度，对样品中的VC进行定性定量分析。此实验涉及红外光谱仪仪器使用原理、操作方法、分析范围等，符合仪器分析实验课程设置的要求，能替代“红外分光光度分析纯溴化钾粉末、四氯化碳”。

1.3 可见分光光度法测定样品中VC含量

可见分光光度法是物质分析中的最常用方法之一，掌握该方法的原理及可见分光光度计的使用方法是仪器分析实验课程的基本要求。化学相关专业常用的代表性实验是“可见分光光度法测定铬、锰的含量”，生物、医药相关专业常用的代表性实验是“考马斯亮蓝法测定蛋白含量”［1-5］。

“钼蓝法测定VC含量”是VC定性定量分析的经典方法之一。磷钼酸盐在酸性条件下被还原性VC还原生成亮蓝色的钼蓝络合物，钼蓝溶液在570nm处有最大光吸收峰，可通过可见分光光度法测定生成钼蓝对样品中还原性VC含量进行分析［10］。此实验可以很好地满足仪器分析实验对可见分光光度法的掌握和对应仪器的了解。

1.4 原子吸收分光光度法测定样品中VC含量

原子吸收分光光度法是仪器分析实验课程的重要实验之一，要求了解原子吸收分光光度计的基本结构和使用方法，掌握原子吸收分光光度法的基本原理，理解该方法的适用范围。许多专业在本部分实验设计中，常以测定给定的某金属元素为材料［1-5］。

还原性VC可以使某些金属离子进行还原生成沉淀，通过原子吸收分光光度测定沉淀中或溶液上清中金属离子量，计算对应参加反应的VC量。基于此原理，目前已有很多报道采用了“原子吸收分光光度法”测定VC含量［11］。这个实验不仅能满足仪器分析实验课程的基本要求，而且能启发学生进行知识的迁移，活学活用。

1.5 荧光分光光度法测定样品中VC含量

仪器分析实验课程常选用“分子荧光测定罗丹明”或“分子荧光测定奎宁”等实验进行荧光分光光度法的学习。VC常常能与无荧光的物质反应生成能在一定波长激发光激发作用下产荧光的产物，通过测定荧光强度可以间接定量测定VC。如还原性VC在水溶液中能将无荧光的Ce4+还原成Ce3+，或者在303nm激发光作用下能发射340 nm特征荧光［12］，本实验能很好地体现荧光分光光度法的基本原理及荧光分光光度仪的使用方法，可应用于仪器分析实验设计中。

另外，有些院校的仪器分析实验课程“分光光度法分析样品”教学还会涉及到折射法、旋光法，以及一些比较新的仪器及方法，如氢核磁共振法［13］、流动注射分光光度法［14］、流动注射共振光散射分析法等［15］，这些方法也能在VC含量测定分析中得到非常好的应用，并能充分突出教学要求，达到教学目的。

2 “VC含量测定”应用于仪器分析实验“色谱分析系统”教学的探讨

2.1 高效液相色谱法测定VC含量

高效液相色谱常常被用于样品组分的定性、定量分析，且常与质谱法、红外吸收光谱法等方法联用进行定性分析。而被用于定量分析时，常设定内标法或外标法，并采用测量峰面积的归一化法进行分析。仪器分析实验课程常采用的实验案例是“苯、萘等的高效液相测定”［1-5］，而用高效液相色谱法定性定量分析VC，是目前药物分析、食品检测常用的方法［16，17］，应用非常成熟，完全可以替代目前仪器分析实验采用的实验。而且，VC还可以采用反相色谱法、超高效合相色谱法等高效液相色谱发展的新方法进行分析，是学习色谱相关仪器和方法的理想实验。

2.2 离子交换色谱法测定VC含量

VC在pH值高于4.17的溶液中，分子的一个羟基解离使分子带负电性，可用阴离子交换色谱柱、一定配比的磷酸二氢钾-乙腈洗脱剂进行分离纯化，且VC在此洗脱剂中，在265 nm处有特异光吸收，通过分析特异峰的洗脱体积可以定性分析VC，并且通过峰面积定量分析［16］。因此，以“测定VC含量”实验作为案例实验，对于学习离子交换色谱的基本操作和分离检测原理是可行的。

另外，利用VC解离带负电荷特征，还可以通过毛细管电泳进行分离，分离的组分可以结合VC的紫外吸收特性进行检测［18］。所有测定VC含量的实验还可以同时设计多个分离、分析方法，使仪器分析方法的学习灵活化、实用化。

3 “VC含量测定”应用于仪器分析实验“电化学分析系统”的探讨

库仑滴定法、循环伏安法、方波极谱法是几种主要的电化学分析方法，尤其是前两种方法更是各专业仪器分析课程必选的实验，常采用的实验案例是“库仑分析法测定水中的Cr6+”、“循环伏安法测定铁氰化钾”等［1-5］。目前在药物分析等研究中，电化学分析方法已很成熟地运用在“VC含量测定”的领域，例如用“库仑滴定法测定VC含量”［19］，其原理是基于在含有待测VC的微库仑电池中，电极电位一定，加入电解滴定剂碘，被还原性的VC还原，使得检测电极电位变化。工作电极接收到检测电极电位变化信号后，启动2I-→I2+2e-电解反应，测定使得碘浓度恢复到初始浓度时需要消耗的电量，换算出使碘还原而引起电极电位变化的VC含量。这种方法是典型的电化学分析法，实验操作简单、现象明显、精确度高，是仪器分析实验教学案例的理想选择。

4 结束语

将“VC含量测定”贯穿于仪器分析实验课程，用不同方法测定VC含量，完全可以满足仪器分析实验课程各模块的仪器操作、实验原理、分析方法等教学要求。如果在所有实验结束后，要求学生将各种方法的结果、操作复杂度、实验误差等进行综合比较，还可以帮助学生直观地了解不同方法间的精确度、灵敏度等差异，也有利于学生更好地理解各种方法和材料的适用范围，以及不同方法在实际应用中的选择原则。这样能避免学习课程各部分存在的零乱、不连贯、随机等问题，达到提高教学质量效果。

另外，VC几乎是人人皆知的维生素，将其作为贯穿整个课程的实验材料，有利于学生从感性理解基础上结合分子结构，理化性质学习各种分离检测方法，使得实验不枯燥乏味。