姜黄素分光光度法测定硼的分析方法研究毕业论文

'姜黄素分光光度法测定硼的分析方法研究毕业论文目录1引言22原理33仪器及试剂33.1仪器33.2试剂33.3溶液的配置34分光光度法测定44.1显色反应44.2可见光度法测定45结果与讨论45.1显色条件的优化45.1.1显色剂用量的确立45.1.2显色时间的确立55.1.3显色水浴温度的优化55.1.4显色后测定时间的影响65.1.5显色剂的稳定性试验（常温下）65.2影响因素研究75.2.1酸的影响75.2.2盐的影响85.2.3不同介质85.3实验结果96结论107资金支持：11参考文献11 致谢11 姜黄素分光光度法测定硼的分析方法研究（一）孙国涛河北北方学院理学院化学系，河北张家口075000摘要：本文确立了在分光光度法测量硼含量的最佳测定条件，探讨了不同因素对实验结果的影响，为姜黄素分光光度法测定硼含量提供参考。实验采用姜黄素为显色剂，以乙醇为介质，在水浴蒸干乙醇溶解后测量其吸光度，确立最佳显色条件，考察不同因素（包括酸、盐和溶剂）对该方法的影响。实验得出的优化条件为：显色剂用量4mL，最佳显色时间为15min，最佳水浴温度55±3ºC，显色测定时间在4天以内。方法的相对标准偏差为0.2%，标准曲线的相关线性系数为0.9994。关键词：姜黄素，硼,分光光度法Thestudyofanalysismethodfordeterminationofboronwithcurcuminspectrophotometry(one)SunGuotaoDepartmentofchemistry,CollegeofScience,HebeiNorthUniversity,ZhangjiakouHebei075000Abstract:Thispaperestablishedtheoptimumconditionsofdeterminatingboronwithcurcuminspectrophotometry,discussedtheeffectofdifferentfactorsontheresults,andprovidedareferenceforthecurcuminspectrophotometricdeterminationofboroncontent.Forexperiments,thecurcuminwasaschromogenicreagent,thealcoholwasasthemedium,theabsorbancewasdetermatedinthewaterbathevaporatedalcohol.Theexperimentsoptimizedthechromogenicconditionsandstudiedtheinfluenceofdifferentfactorssuchasacide,saltandsolventonthemethod.Theoptimunexperimentalconditionsare:thecurcumindosagesof4mL,the11 chromogenictimeof15min,thewaterbathtemperatureof55±3ºCanddeterminationtimewithinfourdays.Basedasexperimentmethod,theRSDwasof0.2%,thelinearcoefficientofstandardcurvewas0.9994.Keywords:Curcumin,boron,spectrophotometry1引言硼（B），原子序数5，自然界中硼只以其化合物形式存在，如硼酸（H3BO3）、硼砂（Na2B4O7.10H2O）等，在动物和植物中存在着结合态的痕量硼。人类、动物和植物都需要硼，即硼是人体必需的微量元素，但是对人类而言，硼酸、硼砂、硼酸钠都是低毒类蓄积性毒物，每天口服100mg，可引起慢性中毒[1]，容易造成畸形。医学研究提倡人类通过食用含硼较高的豆类、多叶的蔬菜、水果补充硼，即植物中原生态的硼对人类和动物是安全的和有益的。但是由于硼砂具有防腐、增加食品的口感、感官度、韧性感和嚼劲度的作用，在我国的传统小吃中，常加入硼砂，现在在豆制品和部分特色小吃中同样存在违禁添加硼砂导致食品安全问题的现象。毒理学研究发现，化学硼（硼砂、硼酸等）多次吸收有蓄积作用，造成慢性毒性[2]，因此，我国的《食品卫生法》和《食品添加剂卫生管理办法》禁止将硼酸、硼砂作为食品添加剂使用。为了保证食品安全，建立灵敏、简单、低成本的检测方法十分重要，姜黄素显色分光光度法是最早使用、也是最简单、灵敏度较高的分析方法，但是姜黄素与硼的显色反应的干扰因素较多，现在逐渐被ICP分析方法所取代。ICP方法虽然抗干扰能力较强，但是由于其仪器成本较高，并不是所有的检测和研究机构能够具备的，而姜黄素分光光度法分析成本较低，容易实现，所以只要控制分析条件和消除干扰因素，黄素分光光度法可以成为研究硼的灵敏方法。池卫廷等[3]采用姜黄素分光光度法测定54种食品中硼的含量。样品经NaCO3碱性灰化后测定，结果表明动物性食品硼含量范围0.26~0.75mg·kg-1；植物性食品硼含量范围较大0.31~21.83mg·kg-1；腌、炸类食品硼含量在0.61~5.29mg·kg-1之间。廖可成等[4]建议采用聚乙烯塑料杯来代替石英器皿，减少测定过程中玻璃仪器引入的干扰。本文是探索姜黄素分光光度法测量硼含量一系列最佳条件的选择，及在最优11 条件下，该方法的精密度（相对标准偏差RSD）和工作曲线。为姜黄素分光光度法测量硼含量[5]提供参考。2原理硼在酸性条件下与姜黄素反应后生成玫瑰红色化合物，溶于乙醇中，在540nm处测定其吸光度，其吸光度与硼含量成正比，据此可测的样品中硼的含量[6]。3仪器及试剂3.1仪器752分光光度计，配1cm玻璃比色皿离心机可调式水浴电热炉电子天平：感量0.1mg10mL聚乙烯试管100mL聚乙烯烧杯3.2试剂四硼酸钠（硼砂），工作基准试剂，天津市永大化学试剂开发中心姜黄素，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司95%乙醇，分析纯草酸，分析纯丙酮，分析纯3.3溶液的配置硼标准储备溶液（1mg·mL-1）：准确称取8.8198g四硼酸钠基准试剂溶于少量水中，微热使其溶解，冷却后移入1000mL容量瓶中定容，贮存于聚乙烯塑料瓶中。硼标准工作溶液（5µg·mL-1）：取一定体积的硼标准溶液稀释获得。盐酸溶液：(1+4)水溶液姜黄素溶液：称取0.10g姜黄素溶于400mL95%乙醇溶液中，过滤备用.11 4分光光度法测定4.1显色反应准确移取一定量硼标准溶液或样品溶液于聚乙烯杯内，加入4.0mL姜黄素-草酸溶液，在55±3℃水浴上蒸发至近干，继续在水浴上恒温15min，取出冷却至室温，用95%乙醇将杯内固体物完全溶解后，将溶液移入25mL容量瓶内，用95%乙醇定容。4.2可见光度法测定上述显色溶液，以试剂空白为参比，用1cm比色皿于540nm处测量吸光度。采用标准曲线法计算样品中硼的含量。5结果与讨论5.1显色条件的优化5.1.1显色剂用量的确立准确移取0.2mL5ug·mL-1的硼标准工作液于100mL塑料烧杯中，加蒸馏水1mL，混匀，加入姜黄素-草酸溶液1、2、3、4、5mL，在55±3℃水浴上蒸发至近干，继续在水浴上恒温15min，取出冷却至室温，用10mL95%乙醇将杯内固体物完全溶解，用1cm比色皿于540nm处测其吸光度。结果如图1所示（n=3）。图1吸光度随显色剂-姜黄素用量变化曲线（n=3）根据图1曲线变化趋势，显色剂姜黄素用量从1mL增加至2mL时吸光度变化明显，2至5mL时吸光度值趋于稳定，考虑到当增大硼标准液用量时3mL显色剂可能显色不完全，选择4mL为最佳显色剂用量。11 5.1.2显色时间的确立准确移取0.2mL5ug·mL-1的硼标准工作液于100mL塑料烧杯中，加蒸馏水1mL，混匀，加入姜黄素-草酸溶液4mL，在55±3℃水浴上蒸发至近干，分别在溶液蒸干后5、10、15、20、30min时，取出冷却至室温，用10mL95%乙醇将杯内固体物完全溶解，用1cm比色皿于540nm处测其吸光度。结果见图2（n=3）。图2吸光度随显色时间的变化柱形图（n=3）由图2可以看出5—10min增大趋势比较明显，10—20min吸光度比较稳定，15min后增大趋势比较明显，因而选择15min为最佳显色时间。5.1.3显色水浴温度的优化准确移取0.2mL5ug·mL-1的硼标准工作液于100mL塑料烧杯中，加蒸馏水1mL，混匀，加入姜黄素-草酸溶液4mL，在50±3℃、55±3℃、60±3℃、70±3℃水浴上蒸发至近干，继续在水浴上恒温15min，取出冷却至室温，用10mL用95%乙醇将杯内固体物完全溶解，用1cm比色皿于540nm处测其吸光度。如图3所示（n=3）。11 图3吸光度随水浴温度变化曲线（n=3）由曲线知51—62ºC吸光度变化不明显，当温度升高到71ºC时，吸光度明显变小，最佳温度选在55±3ºC。5.1.4显色后测定时间的影响根据以上优化条件获得的有色溶液分别于显色后10min、30min、60min、120min、180min时测定其吸光度。结果如图4所示(n=3)。图4吸光度随显色后测定时间的影响柱形图（n=3）根据上述数据结合曲线可知，显色化合物有较好的稳定性，检测时间在1h内即可。5.1.5显色剂的稳定性试验（常温下）根据文献报道，姜黄素显色剂溶液不稳定，一般建议现用现配制，本研究针对这一点，对显色剂的放置的不同时间进行吸光度的测定。配置姜黄素-草酸溶液，根据以上优化条件，分别在配置当时、2天、3天、4天、8天用所配置的姜11 黄素-草酸溶液显色测定。结果如下图（n=3）。图5吸光度随显色剂放置时间的变化柱形图（n=3）结论：经上述实验，确立姜黄素分光光度法的最佳条件是；显色剂用量4mL，最佳显色时间为15min，最佳水浴温度55±3ºC，显色剂放置在一周天以内。5.2影响因素研究5.2.1酸的影响姜黄素与硼在酸性条件下显色，同时测定硼时，经常会采用酸解法消化或提取样品，样品溶液中会含有较高的酸度，本研究考察文献中都报道过的4种常用酸对显色反应的影响，包括HCl(6mol/L)、H2SO4（1:1,V/V）、HNO3(6mol/L)、HAC（36%，V/V）。实验中准确移取0.2mL5ug·mL-1的硼标准工作液于100mL塑料烧杯中，加蒸馏水1mL，再加入各种酸0.5mL，混匀，以蒸馏水做空白，在优化条件下显色，测定吸光度。结果如下图(n=3)。11 图6吸光度在不同酸条件下的变化曲线（n=3）结果表明，四种酸均使硼标准溶液的吸光度有所降低。实验过程中发现，硫酸溶液无法蒸干，而硝酸溶液几乎不显色，高浓度的盐酸和醋酸和标液的吸光度相近。因此姜黄素限速实验不应在硫酸和硝酸介质中进行，同时醋酸和盐酸的酸度不能太强。5.2.2盐的影响本研究考察5种盐：NaCl（0.1mol·L-1）、CaCl2（0.1mol·L-1）、NH4Cl（0.1mol·L-1）、NaNO3（0.1mol·L-1）、NH4NO3（0.1mol·L-1）对姜黄素分光光度法的影响。准确移取0.2mL5ug·mL-1的硼标准工作液于100mL塑料烧杯中，加入各种盐溶液1mL，混匀，以蒸馏水做空白，在优化条件下显色，测定吸光度。结果如图7所示(n=3）。图7吸光度受盐影响曲线（n=3）加入盐后吸光度有所减小，其中硝酸盐影响最大，可能由于硝酸根的氧化性引起。5.2.3不同介质实验考察了三种常用介质水、乙醇、丙酮对显色反应的影响，结果见图8（n=3）。11 图8在不同介质中的吸光度（n=3）5.3实验结果在优化的实验条件下，方法的线性范围、标准曲线和相关系数，并测定其偏差（n=6）。结果如下表。表1相对标准偏差硼标液吸光度0.2mL0.9860.2mL0.9830.2mL0.9850.2mL0.9870.2mL0.9860.2mL0.990根据公式可计算出相对标准偏差为0.2%，在误差允许范围之内。11 图9标准曲线从上图可知，标准曲线相关线性为0.9994，线性较好，可以用于硼的测定，但应注意控制溶液的测定条件。6结论1、根据图表可知，显色的最佳条件是：显色剂用量4mL，最佳显色时间为15min，最佳水浴温度55±3ºC，显色剂放置在7天以内。2、在酸影响实验中，加入硫酸后由于硫酸不挥发而无法蒸干溶液，加入各种酸后吸光度均有所减小，其中加入硝酸后，由于硝酸的强氧化性破话了有色结构造成吸光度为负。在盐影响实验中，加入各种盐吸光度同样有所减小，加入硝酸钠的式样吸光度减小明显。在不同介质影响实验中，以水为介质吸光度减小明显，原因为有色物质未溶解完全，在乙醇中吸光度有所增加。3、通过标准偏差实验所得数据重现性较好，计算知相对标准偏差为0.2%，在1%之内，表现出较好的精密度，可以用该方法测定硼含量。继而进行的标准曲线实验中得到的标准曲线，相关线性关系数为0.9994，线性较好，可以作为该方法的工作曲线进行测定硼含量的计算。4、为了保证食品安全，建立灵敏、简单、低成本的检测方法十分重要，姜黄素显色分光光度法是最早使用、也是最简单、灵敏度较高的分析方法，但是姜黄素与硼的显色反应的干扰因素较多，现在逐渐被ICP分析方法所取代。ICP方法虽然抗干扰能力较强，但是由于其仪器成本较高，并不是所有的检测和研究机构能够具备的，而姜黄素分光光度法分析成本较低，容易实现，所以只要控制分析条11 件和消除干扰因素，黄素分光光度法可以成为研究硼的灵敏方法。本实验为确立姜黄素分光光度法测定硼含量确立最佳条件，研究酸、盐、不同介质对该方法的影响，为该方法测定硼含量提供参考。7资金支持：本研究获得河北北方学院博士项目“大豆中硼的形态研究”资金支持。参考文献[1]工业毒理学[M].上海:科学技术出版社,1979:6-9.[2]郑彬,郑春梅.分光光度法测定食品中硼砂[J].现代预防医学,2004,31(3):446-447.[3]池卫廷,谢少斌,杨贵彬,郑育驯等.45种食品中硼含量的测定及分析[J];河南预防医学杂志;2010,18(3):42-53.[4]廖可成,冯惠华,鲁光四;关于姜黄素法测定天然水中硼的实验器皿选择[J];中国环境监测;1988，6(1):87-96.[5]王德荣,赵静,米长虹等.灌溉水中硼的标准分析方法-姜黄素分光光度法[J].农业环境与发展,1998,10(3):1-3.[6]魏玉芝,周伟,李文倩等.ICP-AES法测定食品中硼的方法研究[J].食品与发酵工业,2006,32(9):130-133.致谢在论文完成之际，首先衷心感谢我的指导教师孙柏林和赵海香。在课题的研究和论文的撰写过程中，孙老师和赵老师给予我细心的指导和帮助，为我提供实验仪器，良好的实验环境以及其它一切便利条件。两位老师在实验过程中认真演示，悉心讲解，使我进一步提高了实验技能，为今后的工作和学习打下了坚实的基础。两位老师传授给我的很多实验经验和学科新思想，对我确立实验方法、分析实验结果并形成作研究的思维方式都起了重大作用，孙老师和赵老师兢兢业业的工作精神，严谨认真的治学态度，对科学执着追求的精神都是值得我学习的地方。还要感谢所有的老师对我悉心的指导，感谢和我一起做实验的郭玉新同学，在实验过程中给予我很大帮助，也向所有关心过和帮助过我的同学表示衷心的感谢！致谢人：孙国涛2012-5-3011'