鈣片中鈣含量測定方法的優(yōu)選研究

徐春放，靳忠欣

(大慶師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶 163712)

鈣是維持人體健康所必需的十四種微量元素之一，參與人體的許多生理過程，人體缺鈣會導(dǎo)致多種疾病。如在人體循環(huán)中神經(jīng)、呼吸、消化、內(nèi)分泌、骨骼等各系統(tǒng)中鈣都起著重要作用［1］。由于我國膳食多以含鈣低的谷物和植物為主，造成了我國居民鈣的攝入量嚴(yán)重不足，尤其是青少年兒童和老年人［3］。為了避免缺鈣疾病的發(fā)生，我國營養(yǎng)學(xué)專家根據(jù)國民體質(zhì)狀況和國內(nèi)實(shí)際情況建議鈣的日攝入量2000毫克為宜［2］。通過食用鈣片等補(bǔ)鈣產(chǎn)品來補(bǔ)充鈣攝入不足，是治療缺鈣引起疾病的有效方法之一。市場上的鈣片和補(bǔ)鈣產(chǎn)品繁多，含鈣量的多少是衡量補(bǔ)鈣產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此測定鈣片和補(bǔ)鈣食品中有效鈣的含量對指導(dǎo)用藥具及合理膳食都有十分重要的意義。

目前關(guān)于鈣的測定方法主要有 EDTA 絡(luò)合滴定法［4］、高錳酸鉀法［5］、火焰原子吸收法［6］、分光光度法［7］、電感耦合等離子質(zhì)譜法［8］、離子選擇電極法［9］等六種分析方法。火焰原子吸收法和電感耦合等離子質(zhì)譜法儀器價(jià)格昂貴限制了其方法的使用范圍。為此，針對應(yīng)用范圍廣泛的EDTA法、高錳酸鉀法和分光光度法測定維D2磷酸氫鈣片中鈣含量進(jìn)行研究，旨在優(yōu)選鈣片和補(bǔ)鈣食品中鈣的測定方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器:

UV765紫外可見分光光度計(jì)(上海精科)、FA2204B電子天平(上海市精密科學(xué)儀器公司)、80－2離心機(jī)(江蘇金壇市中大儀器廠)。

1.1.2 試劑:

維D2磷酸氫鈣片(江西金鑰藥業(yè)有限公司，CaHPO4·2H2O標(biāo)示含量為150mg，鈣的標(biāo)示含量為36mg)、EDTA二鈉鹽(天津市耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司)、高錳酸鉀(黑龍江譜安化工試劑制造有限公司)、氨水(天津市石英鐘廠霸州市化工分廠)、鹽酸(天津市耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司)、草酸銨(北京化工廠)、濃硝酸(遼陽市泰和化工產(chǎn)品銷售有限公司)、硫酸(哈爾濱森泓化工經(jīng)銷有限公司)碳酸鈣(天津市科密飛化學(xué)試劑開發(fā)中心)、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(優(yōu)級純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，1.000mg·mL－1)、鈣試劑(天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)、6.0mol·mL－1不含二氧化碳的NaOH溶液、實(shí)驗(yàn)中用到不同濃度的氫氧化鈉溶液均用6.0mol·L－1的稀釋。所用試劑均為分析純以上的級別。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 主要試劑的配制

1.2.1.1 鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液

準(zhǔn)確稱取110℃干燥2小時的碳酸鈣0.5025g置于100毫升的燒杯里，用少量水濕潤，蓋上表面皿，加入3 mol·L－1的HCl 10mL加熱使其溶解，加少量水稀釋，定量轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中，用蒸餾水釋到刻度，搖勻，計(jì)算其準(zhǔn)確濃度為 0.02002 mol·L－1。

1.2.1.2 鈣試劑的配制:用 0.20mol·L－1的氫氧化鈉溶液配制 0.1mg·mL－1的鈣試劑 100 mL。

1.2.1.3 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取3.0g乙二胺四乙酸二鈉(A.R)置于400ml燒杯中，加入約200mL水加熱溶解，冷卻后，用水稀釋至400mL，混勻、待標(biāo)定。

用移液管移取1.2.1.1中配制的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液25 mL置于250mL錐形瓶中，加入約100mL蒸餾水，加入2.0 mol·L－1的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH=10～11，加鈣試劑3～4滴，用EDTA待標(biāo)定溶液滴定至溶液由酒紅色恰好為藍(lán)色即為終點(diǎn)，記錄消耗EDTA的體積，平行操作4次。計(jì)算EDTA溶液的準(zhǔn)確濃度為0.04002 mol·L－1。

1.2.1.4 高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取1.8g KMnO4溶解于500mL的去離子水中，加熱煮沸半小時，冷卻后在暗處放置一周。然后用微孔玻璃漏斗(或玻璃棉)過濾，濾液貯存于棕色試劑瓶中備用。

準(zhǔn)確稱取Na2C2O4基準(zhǔn)物質(zhì)0.1546g，0.1527g，0.1574g分別置于250mL錐形瓶中，依次加入40mL水，3.0mol·L－1的硫酸10mL，并保持溫度在80℃左右，用高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定至溶液由無色變?yōu)槲⒓t色，且30秒不褪色即為終點(diǎn)。計(jì)算高錳酸鉀溶液的準(zhǔn)確濃度為0.02034 mol·L－1。

1.2.2 EDTA滴定法測定維D2磷酸氫鈣片中的鈣

準(zhǔn)確稱取鈣片4.3140g(20片)在研缽中研細(xì)備用。準(zhǔn)確稱取0.2157g(相當(dāng)于一片鈣片的質(zhì)量)于250毫升錐形瓶中，以少量水潤濕后，加入2mL6mol·L－1的鹽酸、3mL濃硝酸、5mL蒸餾水，在電爐或加熱板上加熱消化至試液完全透明，繼續(xù)加熱到體積約為4～5mL，冷卻后加蒸餾水150毫升，用6.0mol·L－1的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH值在10至11之間，加入3～5滴鈣試劑，用0.04002 mol·L－1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色恰好變?yōu)樗{(lán)色即為終點(diǎn)。平行操作4次，計(jì)算磷酸氫鈣及鈣的含量。

1.2.3 高錳酸鉀法測定維D2磷酸氫鈣片中的鈣

準(zhǔn)確稱取在研缽中研細(xì)的鈣片0.2158g(相當(dāng)于一片鈣片的質(zhì)量)于250毫升錐形瓶中，加少量水潤濕后，加入2mL6mol·L－1的鹽酸、3mL濃硝酸、5mL蒸餾水，在電爐或加熱板上加熱消化至試液完全透明，繼續(xù)加熱到體積約為4～5mL，冷卻后加蒸餾水150毫升，在試溶中加入甲基紅2至4滴、過量的飽和草酸銨溶液，用氨水溶液滴加至微黃色，加2mol·L－1在鹽酸至溶液顏色恰好轉(zhuǎn)紅，靜置使沉淀完全。用離心機(jī)離心分離沉淀，加入3mol·L－1的硫酸使沉淀全部溶解，將溶液定量轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，保持溫度在75－80℃左右，用0.02034 mol·L－1高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，保持半分鐘不褪色。平行操作4次，計(jì)算磷酸氫鈣及鈣的含量。

1.2.4 分光光度法測定維D2磷酸氫鈣片中的鈣

取濃度為1.000mg.mL－1的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL用蒸餾水定容至100 mL容量瓶中，配制成濃度為10μg·mL－1的鈣標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中，分別取該工作溶液0 mL、5 mL、10 mL、15mL、20mL置于5支25mL比色管中，用2.0 mol·mL－1的氫氧化鈉調(diào)節(jié)至溶液pH在10～12之間，加顯色劑鈣試劑1.5mL，蒸餾水稀釋至刻度，搖勻、避光處顯色10分鐘。以蒸餾水為參比溶液，用1cm的比色皿于UV765紫外可見分光光度計(jì)上在波長582nm處測吸光度，繪制工作曲線。

稱取研細(xì)的鈣片0.2150g，按1.2.2中試樣處理方法得到的試樣溶液定量轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中、定容得到維D2磷酸氫鈣片測量溶液。移液管移取該測量溶液4mL于25m比色管中按工作曲線測定方法，用1cm比色皿于波長582nm處測吸光度，平行測4次。根據(jù)吸光度的數(shù)值，計(jì)算磷酸氫鈣及鈣的含量。

2 結(jié)果與討論

中華人民共和國藥典2010年版二部中規(guī)定，磷酸氫鈣片中CaHPO4·2H2O含量范圍在標(biāo)示值的92.5% ～107.5%［10］。

2.1 EDTA 滴定法

EDTA滴定法測定鈣的含量，量取試樣方法有兩種，一是用容量瓶將準(zhǔn)確稱量的待測試樣配成一定體積的溶液，再從中移取25毫升進(jìn)行測定;二是用直接稱量的方法取樣進(jìn)行測定。移取試樣法需要使用容量瓶和移液管，操作中造成的體積誤差較大。用直接稱量取樣法只須使用分析天平，可避免由于使用容量瓶和移液管所產(chǎn)生的體積誤差。因此，直接稱量取樣法測量結(jié)果的準(zhǔn)確度比移取試樣法要高。故實(shí)驗(yàn)中采用直接稱量取樣法。文獻(xiàn)中記載的用EDTA測定鈣離子的pH值在12～13之間，主要是消除鎂離子的干擾，而維D2磷酸氫鈣片中鎂離子的含量很低，不干擾鈣的測定，如果控制pH=12～13，由于鈣片中鈣處于高組分含量，此條件下會有少量鈣離子生成氫氧化鈣，使溶液渾濁，嚴(yán)重影響測定結(jié)果，而采取pH值在10～11之間，可以避免少量鈣離子以氫氧化物形式沉淀，保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

EDTA滴定法滴定終點(diǎn)顏色變化不敏銳，易使測定結(jié)果偏高，如果指示劑用量過多，則影響顯著，因此保持滴定終點(diǎn)時，滴定液顏色呈淡藍(lán)色，可得到理想效果。測定結(jié)果見表1。

表1 EDTA法測定鈣片中鈣的含量

由表1可計(jì)算出每片鈣片中CaHPO4·2H2O含量的測定值為標(biāo)示含量的100.5%，與標(biāo)示值比較相對誤差為+0.47%，測定值在藥典規(guī)定的范圍內(nèi)，說明EDTA滴定法可行。

2.2 高錳酸鉀法

高錳酸鉀法測定鈣含量滴定終點(diǎn)顏色變化明顯，滴定的終點(diǎn)誤差較小。最大的誤差來源于試樣中的鈣是否沉淀完全和草酸根是否定量轉(zhuǎn)移，因而使鈣離子完全沉淀為草酸鈣和草酸鈣沉淀溶解后的定量轉(zhuǎn)移是保證測定結(jié)果準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。以草酸銨為沉淀劑在弱酸性條件下沉淀鈣離子，可使沉淀完全且得到較大的沉淀顆粒，利于沉淀的洗滌和測定。測定結(jié)果見表2。

表2 高錳酸鉀法測定鈣片中鈣的含量

由表2可計(jì)算出每片鈣片中CaHPO4·2H2O含量的測定值為標(biāo)示含量的96.6%，與標(biāo)示值比較相對誤差為－3.4%，測定值在藥典規(guī)定的范圍內(nèi)，說明高錳酸鉀法可行。

2.3 分光光度法

2.3.1 波長的選擇

取濃度為6μg.mL－1的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液1毫升按1.2.4方法，用UV765紫外可見分光光度計(jì)在500～650nm范圍內(nèi)掃描吸收，結(jié)果表明鈣－鈣試劑紅色配合物在582nm處具有最大吸收，故選擇測定波長為528nm。

2.3.2 測量的線性范圍

通過1.2.4對鈣標(biāo)準(zhǔn)系列工作液吸光度的測定，結(jié)果表明鈣含量在2～10μg·mL－1范圍內(nèi)服從比爾定律，吸光度(A)與濃度(c)的線性回歸方程為，A=0.03073 c+0.04876，其相關(guān)系數(shù) r為0.9934。

2.3.3 試樣測定結(jié)果

試樣按1.2.4方法測定吸光度，平行測定4次，取平均值，結(jié)果見表3。由表3可計(jì)算出每片鈣片中CaHPO4·2H2O含量的測定值為標(biāo)示含量的98.27%，與標(biāo)示值比較相對誤差為－1.7%，測定值在藥典規(guī)定的范圍內(nèi)，說明分光光度法可行。

表3 分光光度法測樣品鈣含量

3 結(jié)語

通過對3種方法測定過程、測定值與標(biāo)示含量的比較和測定方法置信區(qū)間(P=0.95，t=3.18)的比較，結(jié)論如下:

(1)三種方法測定維D2磷酸氫鈣片中鈣的含量均符合2010年中華人民共和國藥典二部中的相關(guān)規(guī)定，均可用于鈣片及補(bǔ)鈣食品中鈣含量的測定。

(2)從與標(biāo)示值比較來看，測定結(jié)果準(zhǔn)確度順序?yàn)镋DTA法、分光光法、高錳酸鉀法。

(3)從比較置信區(qū)間來看，測定結(jié)果精密度順序?yàn)榉止夤夥ā⒏咤i酸鉀法、EDTA法。

(4)準(zhǔn)確度與精密度不一致的原因是試樣處理過程與測定方法選擇所造成的。EDTA法試樣處理過程產(chǎn)生的誤差最小，彌補(bǔ)滴定終點(diǎn)誤差較大的不足;高錳酸鉀法試樣處理過程需要進(jìn)行沉淀和沉淀的溶解操作，步驟繁瑣造成鈣離子損失，使試樣處理過程的影響超過了終點(diǎn)誤差較小的影響;分光光法待測試樣稀釋處理及方法本身測量誤差為2%～5%。

可見，定量分析中試樣的處理過程對測定結(jié)果產(chǎn)生的影響不容忽視，EDTA法較其他兩種方法具有操作簡便、快速等優(yōu)點(diǎn)，尤其是用直接稱量取樣的方法獲得測量試樣避免了稀釋過程量器體積產(chǎn)生的誤差，測定值較分光光度法和高錳酸鉀法更接近標(biāo)示值，結(jié)果令人滿意，可作為補(bǔ)鈣藥物中鈣含量測定的首選方法。

［1］王紅霞，張穩(wěn)霞.食品中鈣含量測定的方法比較［J］.運(yùn)城學(xué)院學(xué)報(bào).2009，27(5):26－28.

［2］李景梅，翟慶洲，張 勇.D B M－偶氮胂分光光度法測定食品中的鈣［J］.食品科學(xué)，2007，28(12):390－392.

［3］李敏，王美菡，劉寧，等.火焰原子吸收法測定補(bǔ)鈣制品中的鈣及其干擾抑制［J］.中國公共衛(wèi)生，2001，17(8):149－150.

［4］王孟歌，康永勝.雞蛋殼中鈣分析的3種方法準(zhǔn)確度研究［J］.保定學(xué)院報(bào)，2010，23(3):85－87.

［5］加建斌.高錳酸鉀滴定法測定補(bǔ)鈣制品中的鈣含量［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(23):42－43.

［6］于笑宇，陳曉紅.火焰原子吸收光譜法測定補(bǔ)鈣劑中鈣［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊，2004，40(6):356－357.

［7］焦琳娟，郭錦榮.分光光度法同時測定海帶中鈣鎂的含量［J］.韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào) ·自然學(xué)，2006，27(12):70－72.

［8］額爾登桑，斯欽達(dá)來，斯琴巴特爾.微波消解ICP－AES法同時測定蒙藥新－Ⅱ中多種微量元素及 Ca/Mg，Cu/Zn比值 的分析［J］.分析試驗(yàn)室，2006，25(10):68－70.

［9］陸益民.離子選擇性電極法測定味精生產(chǎn)中的鈣含量［J］.中國調(diào)味品，2004，10(10):37－38.

［10］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典［M］.2版.北京:中國醫(yī)藥科技出版社，2010.