催化光度法測定啤酒中痕量錳(Ⅱ)的研究

王華芳

（三門峽職業技術學院 食品園林學院，河南 三門峽472000）

引言

錳是人體必需的微量元素，具有抗化學癌變、增進食物消化吸收、促進青少年骨骼生長、增強記憶力等功能。人體中錳的來源主要是食物，測定食物中的錳離子含量是很必要的，也是必需的。啤酒是日常生活中常見的飲料，啤酒中微量元素錳的測定對于人體健康和環境保護有著重要的意義。

催化動力學光度具有高靈敏度、低成本、易操作等特點，已廣泛應用于痕量錳的測定。常見的測量體系有錳催化高碘酸鹽氧化有機試劑光度法[1,2,3]、錳催化過氧化氫有機試劑光度法[4,5]、錳催化溴酸鉀、氯酸鉀氧化有機試劑光度法[6,7]及協同、雙指示劑催化光度法[8,9,10]等。對于每一種測定體系，底物、指示劑不同，適用測定范圍也各不相同。

本試驗選擇錳催化過氧化氫有機試劑法，其中有機試劑選擇的是中性紅，利用在鹽酸介質中，利用錳催化過氧化氫氧化中性紅褪色的原理，建立了測定啤酒中痕量錳的新催化體系。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器與試劑

1.1.1 主要儀器

TU-1810型紫外可見分光光度計

（北京普析通用儀器有限公司）

FA604A電子天平

（上海精天電子儀器有限公司）

HH-2恒溫水浴鍋

（金壇市華峰儀器有限公司）

1.1.2 主要試劑

磷酸、硝酸、中性紅、鹽酸、過氧化氫、一水硫酸錳，以上試劑均為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 啤酒樣品前處理方法

①取150mL的啤酒，加入活性炭15g，在恒溫水浴鍋中（65-70℃）加熱 30min,充分攪拌，抽濾，得淺黃色的溶液備用。

②取50mL的上述處理過的酒樣，加入到250mL的錐形瓶中，放入適量的毛細管，于電爐上小火加熱除去乙醇。

③加入4mL的磷酸和6mL的硝酸，于電爐上小火加熱，慢慢加大火力，此時有棕紅色的煙霧放出，至溶液澄清透明時放冷。

④加50mL的蒸餾水煮沸，除去殘余的硝酸。如此處理兩次，放冷。

⑤將冷卻后的溶液移至100ml的容量瓶中，定容，為樣品液。

⑥用50mL的蒸餾水代替步驟2中的酒樣，重復上述操作，做試劑空白試驗。

1.2.2 錳標準溶液的配制

稱取0.0050g的一水硫酸錳，用蒸餾水溶解后移至1000mL的容量瓶中，定容，Mn2+的濃度為0.1627μg/mL。

1.2.3 催化光度法測定微量錳的方法

取兩支25mL比色管，依次準確加入6.0mL0.0400g/L的中性紅，4.0mL1mol/L的鹽酸溶液，2.0mL0.9752mol/L的過氧化氫，在其中一支比色管中加入含錳離子溶液5.0mL，另一支作為試劑空白。兩支比色管均用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，放入60℃的恒溫水浴鍋中，加熱10分鐘，之后冷卻5分鐘，以蒸餾水為參比，在532nm處分別測定溶液的吸光度，其中含有錳的溶液吸光度記為A,試劑空白記為 A0，計算 lgA0/A×100 的值。

2 試驗結果

2.1 單因素試驗

2.1.1 測量波長的選擇

根據1.2.3試驗方法，以蒸餾水為參比，在可見光范圍內進行掃描，結果見圖1。

圖1 波長選擇光譜曲線

從圖1光譜掃描中可看出催化體系和非催化體系的最大吸收波長均為532nm，故選擇532nm作為測定波長。

2.1.2 中性紅用量的選擇

按照試驗方法1.2.3，改變中性紅用量，結果見圖2。

圖2 中性紅用量的選擇曲線

由圖2可知，當中性紅用量為1.0mL、2.0mL、3.0mL時，雖然lgA0/A×100的值大，但此時吸光度值過小，不宜選擇，而當中性紅的量為4.0—7.0 mL時，lgA0/A×100的值比較大，并且相對穩定。本試驗選用中性紅溶液的量為6.0mL。

2.1.3 鹽酸用量的選擇

按照試驗方法1.2.3，改變鹽酸溶液的量進行測定，結果見圖3。

圖3 鹽酸用量初步選擇曲線

由上圖可知，當鹽酸的用量為4.0mL時lgA0/A×100的值最大。本試驗選擇鹽酸的量為4.0mL。

2.1.4 過氧化氫用量的選擇

按照試驗方法1.2.3，改變過氧化氫溶液的加入量，測定結果見圖4。

圖4 過氧化氫用量的初步選擇曲線

由圖4可知，當過氧化氫用量較小時反應速度較慢，過氧化氫用量較大時反應速率過快，錳離子的催化作用都不太明顯，過氧化氫用量為2.5mL時，lgA0/A×100的值最大。因此，選擇過氧化氫用量為2.5mL。

2.1.5 反應溫度的選擇

改變反應溫度，其他同試驗方法同1.2.3，見圖5結果。

圖5 反應溫度選擇曲線

可知，當反應溫度為60℃時，lgA0/A×100的值最大，且溫度過低時反應速率過慢，溫度過高時反應速率過快。因此本試驗選定的最適反應溫度為60℃。

2.1.6 反應時間的選擇

改變反應時間，其他試驗條件同1.2.3方法，結果見圖6。

圖6 反應時間的初步選擇曲線

由圖6可知，當反應時間為11—12min時，lgA0/A×100的值比較穩定，且當反應時間為11min時lgA0/A×100的值最大，因此，選擇本試驗的反應時間為11min。

2.2 正交試驗

為進一步考查鹽酸溶液用量、過氧化氫溶液用量和反應時間對試驗結果的影響大小，設計三因素三水平正交試驗，并對其結果進行直觀分析，結果見表1。

表1 直觀分析結果

由直觀分析表可知，各因素測定結果的影響大小依次為：鹽酸用量>反應時間>過氧化氫用量，最佳測定條件組合應為A2B1C2，即：鹽酸用量4mL，過氧化氫用量2.0mL，反應11分鐘。

2.3 啤酒樣品測定結果

2.3.1 工作曲線繪制

在較佳試驗條件下（即鹽酸用量5.0mL，過氧化氫用量2.0mL，反應時間為11min，中性紅6.0mL，60℃下恒溫），逐漸改變標準溶液的加入量，分別為1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL 和 5.0mL。 以不加中性紅的比色管為非催化體系，水為參比溶液進行試驗。以100*lg（A0/A）為縱坐標，錳離子標液為橫坐標繪制標準曲線，結果見圖7。

圖7 工作曲線

由工作曲線可知，錳離子的加入量為0.1627-0.8135μg/mL的范圍內時，與lgA0/A×100的值成良好的線性關系，其線性回歸方程為y=0.8272x-0.2038，相關系數為γ＝0.9986。催化光度法用于痕量錳的測定，結果令人滿意。

2.3.2 樣品測定及加標回收率

取燕京啤酒、哈爾濱啤酒和青島啤酒樣品處理液，在較佳試驗體系下進行試驗。三種樣品測定的結果如表2。測得的Mn2+的含量在國家允許的范圍內。

以青島啤酒為例進行加標回收率試驗，錳標準溶液的加入量分別為1、1.5和3mL，進行三組試驗，結果如表3：

表2 樣品測定結果

試驗結果可知，三組試驗的平均回收率在97%-99.5%之間，RSD在1%左右，表明該法的加標回收試驗結果令人滿意，此法可用于啤酒中錳的測定。

表3 回收試驗的測定結果

3 討論

從試驗結果可知，鹽酸介質中，中性紅作指示劑，利用錳催化過氧化氫褪色反應，能夠較好地測定啤酒中痕量錳的含量，這也進一步證明了新的催化體系在實際生活中的可行性。目前，關于痕量錳的測定方法較多，新的催化體系較之現有測定方法以及在啤酒中應用的優劣，目前還沒有詳盡研究，這也是我們今后要進一步研究的方向。

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