虾皮中钙、镁、铁含量的测定虾皮中钙、镁、铁含量的测定宫鹏 化学学院 33070222 2009 年 5 月 13 日 一.前言:本实验用滴定的方法测定虾皮中钙、镁.利用分光光度法测定其中的铁含量. 虾米:即干虾仁，又名海米、金钩、开洋是用鹰 爪虾、 脊尾白虾、 羊毛虾和周氏新对虾等加工的熟干品 虾米是著名的海味品， 有较高的营养价值据测定每一百 克虾米含蛋白质 58.1 克，脂肪 2.1 克，糖类 4.6 克，钙 577 毫克，磷 614 毫克，铁 13.1 毫克，还有多种维生素 等虾米味甘、咸、性温；具有补肾壮阳、理气开胃之 功效钙镁铁等这样的元素对人身体有重要作用，所以日 常生活的食物，应该满足人体的正常吸收，故对食物中 的这些元素的含量进行测量 (1).钙. 钙的作用：人体从食物中摄取钙主要是氯化钙、磷酸钙、草酸钙、脂肪酸钙等等其中 只有氯化钙溶于水，其余都较难溶于水，不易被人体吸收人体中的钙 99%存在于骨骼和 牙齿中能促进骨、牙齿的正常生长钙是血液凝固的必须要素，是许多酶的致活剂钙能 调节心脏和神经功能，维持肌肉的紧张力 缺钙症状： 我国膳食多以含钙低的谷物和植物性食物为主， 造成了全民缺钙， 缺钙会导致骨质疏松 、 增生、四肢麻木、抽筋、高血压、糖尿病、儿童发育迟缓、挑食、盗汗、青少年生长痛等疾 病。
钙的来源： 钙来源较丰富动物性食物中奶类含量丰富，每 100g 里含有 120mg 钙虾皮 （2000mg/100g） 、蟹、蛤蜊和蛋类含钙也较多植物性食物绿叶菜和豆类也是钙的重要来 源 钙的吸收情况：食物中的钙虽然较多，但由于各种因素的影响，大部分不能吸收其影 响因素有：1．体内缺乏维生素 D 2．草酸和植酸过多，与钙生成难溶性正磷酸钙，不利于钙 的吸收和利用 （人体中钙与磷的比例：成人：1∶1.5，儿童：1∶1） 人体日需钙量：成人：600mg/日，儿童：600～800mg/日，青少年：1000～ 1200mg/日 (2)镁. 镁的作用：镁是人体必需的微量元素之一对心脏血管具有重要的保护作用，有“心血 管卫士”之称镁是人体中仅次于钾的细胞内正离子，它参与体内一系列新陈代谢过程，包 括骨及细胞的形成，与神经肌肉和心脏功能有密切关系 缺镁症状：人体如果缺镁，可导致心动过速、心律不齐及心肌坏死和钙化、肌肉无力， 耐久力降低 钙的来源： 谷类：荞麦面、小米、玉米、高粱面等；豆类有黄豆、黑豆、蚕豆、豌豆、豇豆、豆腐 等；蔬菜、水果：雪里蕻、苋菜、芥菜、干蘑菇、冬菇、紫菜、杨桃、桂圆、花生、核桃仁 、 虾米、芝麻酱等。
紫菜含镁最高，每 100 克含 460 毫克，被誉为“镁元素的宝库” 镁的吸收情况：镁存在于除脂肪以外的所有动物组织及植物性食品中，日摄入量约为 250mg，其中 2/3 来自谷物和蔬菜小肠对镁的吸收是主动转运过程，吸收部位主要在回肠 每日镁的吸收量约为 2-7.5mg/kg 体重，未吸收部位随粪便排出摄入量与排出量存在一定 正比关系 消化液中也含有多量的镁， 成人每日可从消化液的吸收过程中回收约 35mg 的镁 人体日需镁量：男性为 350 毫克，女性为 300 毫克专家认为，在正常摄入食物的情况 下，一般不存在缺镁和补镁的问题 (3).铁. 铁的作用：成人体内含铁量 3～4 克，三分之二集中在血红蛋白内铁的含量虽少，但 生理作用十分重要，它是血红蛋白的重要成分，能参与体内氧和二氧化碳的运送 缺铁症状：人体内长期缺铁或铁的吸收受到限制，会产生缺铁性贫血铁过多也不行， 大量食用高铁食物，会发生组织损坏，肝和脾功能障碍，皮肤色素沉着等病症 铁的来源：动物的肝、肾、蛋黄、豆类、木耳、海带等含铁丰富奶含铁量较少，牛 奶含铁量更低长期用牛奶喂养的婴儿应补充含铁量丰富的食物 铁的吸收情况：人体对各种食物中的铁的吸收率一般为 1-30%。
影响因素：1.无机铁比有机铁易吸收； 2.二价铁比三价铁易吸收； 3.胃酸及食物中抗坏血酸，可使三价铁还原为 二价铁，有利于吸收（饭后吃水果有科学性） 人体日需铁量：成人每天铁的需要量为 12mg，少年生长期日需量为 15mg，一般膳食 可以满足二.设计原理：在测定钙镁时，用的是控制酸度法测定其中钙镁的含量，选用合适的指示 剂，控制 pH 值，用 EDTA 滴定测定铁的含量时，用分光光度法测定 EDTA：乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine TetraaceticAcid)能与金属离子 1:1 形成螯合物 ， 故可用于定量分析设计过程大体步骤的各种原理如下：(一).样品的溶解： 根据虾皮中各元素的参考含量:Ca(mg/100g):2000 Mg(mg/100g):265 Fe(mg/100g):5.5 高温, 灰化样品,用硝酸溶解,如果溶解过慢,可加热,搅拌加速溶解.然后过滤,滤去杂质.转移滤液,配 置成稳定的溶液.样品分解 ┌─┴───┐残渣Ca2+,Mg2+Fe3+, ┌──────┴───┬───────────┐第一份第二份第三份 ︱│︱pH=10 缓冲溶液,乙二醇胺，NaOH盐酸羟胺还原为 Fe2+ ││︱Ca2+,Mg2+Ca2+加入缓冲溶液加入邻 ︱│二氮菲在波长 510nmEDTA 滴定,EBT 指示剂EDTA 滴定,钙指示剂利用分光光度法 ︱│︱Ca2+、Mg2+含量Ca2+的含量Fe2+含量(二).钙、镁的测定原理： 由于 Fe 含量 5.5,相对于 Ca:2000、Mg:265 的含量要少很多,在测钙镁时,可以忽略不计。
(1).钙、镁合量的的测定: 用 EDTA 滴定 Ca2+、Mg2+总量时， 一般是在 pH=10 的氨性缓冲溶液进行， 用 EBT（铬黑体） 作指示剂 化学计量点前， Ca2+、Mg2+和 EBT 生成紫红色络合物， 当用EDTA 溶液滴定至化学计量点时，游离出指示剂，溶液呈现纯蓝色 由于 EBT 与 Mg2+显色灵敏度高，与 Ca2+显色灵敏度低，所以当水样中 Mg2+含量 较低时，用 EBT 作指示剂往往得不到敏锐的终点这时可在 EDTA 标准溶液中加入 适量的 Mg2+（标定前加入 Mg2+对终点没有影响）或者在缓冲溶液中加入一定量 Mg2+—EDTA 盐，利用置换滴定法的原理来提高终点变色的敏锐性，也可采用酸性铬 蓝 K-萘酚绿 B 混合指示剂，此时终点颜色由紫红色变为蓝绿色 滴定时，Fe3+，Al3+等干扰离子，用三乙醇胺掩蔽；Cu2+，Pb2+，Zn2+等重金属离 子则可用 KCN、Na2S 或硫基乙酸等掩蔽 (2).钙的测定: 用 EDTA 滴定 Ca2+时,加入三乙醇胺，用于钙镁混合物中钙的测定，终点变色较铬黑 T 敏锐在此 pH 值时，由于生成的氢氧化镁测定吸附钙指示剂，故应在用氢氧化钠调节酸度 后再加指示剂。
由红色滴定至蓝色由于钙指示剂的水溶液或乙醇溶液都不稳定， 所以通常是 与干燥的 NaCl 混合后直接将固体加入待测溶液中使用 钙指示剂（calcon-carboxylic acid) 又称钙红（calred） ，紫黑色粉末 钙指示剂在 pH=12～14 之间显蓝色，与 Ca2+形成红色络合 物 有关酸度折控制：除了钙和镁外,一些金属离子如 K、Na、 Cu、Zn、Fe、Mn 这些元素都能和 EDTA 形成微离解的络合物，如果在此溶液中直接滴定钙 和镁的含量会使测定结果受到影响，可是考虑到不同金属离子和 EDTA 形成络合物的酸度 不同，就可以通过用调节溶液 pH 值的方法来消除这些干扰离子据了解大多数金属离子和 EDTA 形成的络合物的 pH 值都小于 7,而钙、镁与 EDTA 形成络合物的 pH 值在 9 以上.用本 方法测定钙时只要把溶液准确调至 12--13 范围内,测钙、 镁含量将溶液 pH 调至 10 左右,就会 减弱许多离子的干扰.另外在测定钙时如果将溶液的 pH 值调至 12--13 时,Mg2+即生成 Mg(OH)2沉淀析出,也不影响钙的测定结果.表表 1:1:1:1:测测钙最佳酸度的钙最佳酸度的结论：计算数据表明，结论：计算数据表明，EDTAEDTAEDTAEDTA滴定滴定 CaCaCaCa2+2+2+2+在适宜的酸度范围，选用钙指示剂指示终点其最佳酸度应为在适宜的酸度范围，选用钙指示剂指示终点其最佳酸度应为 pH=pH=pH=pH=13131313再根据钙镁的合量，和钙的含量，算出镁的含量. 具体算法见实验过程。
三).铁的测定原理: 根据比尔定律,A＝εbc 当一束单色光透过含有吸光物质的溶液后， 溶液的吸光度 A 与吸 光物质的浓度 c 及吸收层厚度 b 成正比，这是进行定量分析的基础吸收层厚度由实验选择 的比色皿而是固定值，ε（摩尔吸光系数）为比例常数，所以通过吸光度值 A 与有色物质浓 度 c 的关系，可以求出被测物质的含量 根据已经做过的邻二氮菲分光光度法测铁的实验有关的实验结论 应用分光光度法测定物质的含量时，通常要经过称样、溶解、显色及测量等步骤显色 反应受到多种因素的影响，如溶液的酸度、显色剂的用量、有色溶液的稳定性、温度、溶剂 、 干扰物质、加入试剂的顺序等做出标准曲线表表 2:2:2:2:各因素影响各因素影响最佳级收波长最佳酸度 pH显色剂浓度 510nm2---6随着浓度上升吸光度增加,但随着浓度上升,吸光度不稳定.本实验就是通过对邻二氮菲－Fe2+反应的几个基本条件实验，学习分光光度法测定条 件的选择及实际样品的测定方法邻二氮菲是测定微量 Fe(Ⅱ) 的灵敏度高、选择性强的试剂，在 pH＝2～9与 Fe2+生成稳 定的桔红色配合物:该配合物 logβ3＝ 21.3（20℃） ，ε508＝ 11000 ，邻二氮菲与 Fe3+也生成3∶1的淡蓝色合物，其 logβ3＝14.10。
因此，在显色之前，应用盐酸羟胺将全部的 Fe3+还原成Fe2+（pH＜3） ：2 Fe3++ 2 NH2OH·HCl === 2 Fe2++ N2↑ + 2 H2O + 4 H++ 2 Cl-本法的选择性很高，相当于含 Fe 量的40倍的 Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、S2O32-；20 倍的 Cr3+、Mn2+、V（V） 、PO43-，5倍的 Co2+、Cu2+等均不干扰测定由上述条件,制做标准曲线,然后再测试样的吸光度,得出浓度.三.主要仪器和试剂: 实验仪器： 天平,蒸发皿,三角架,烧杯,锥形瓶,煤气灯,玻璃棒,玻璃漏斗.分光光度计,比色皿, 滤纸,容量瓶(250ml,500ml),量筒,移液管,高温炉 实验试剂及配制方法： 氢氧化钠（20％） ，盐酸（0.1mol/L，2mol/L，6mol/L,1:1） ，硝酸（浓） ，邻二氮菲（0.15％水溶液， 新配制） ， 盐酸羟胺 （NH2OH·HCl，10％水溶液， 新配制） ，NaOH（1mol/L）， NaAc（1mol/L） ，HCl（6 mol/L）100μg/L 标准铁溶液 100μg/L 标准铁溶液： 准确称取 0.2159g NH4Fe(SO4)2·12H2O， 置于 100mL 杯中，加 1∶1 HCl 15mL 及少量水。
溶解后转移至 250mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀 邻二氮菲溶液：取邻二氮菲晶体 0.045g，于 30ml 水中 NaAc 溶液：取 6.804gNaAc 含水结晶.溶解定容于 50ml 容量瓶中 NaOH 溶液：20%(20gNaOH 固体，加入 20ml 水) 1mol/L(准确称取 4gNaOH,于 100ml 容量瓶中定容). 盐酸羟胺:称取盐酸羟胺晶体 2g.加入 8ml 水 EDTA标准溶液 （0.01mo/L） ： 称 取2 g乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y.2H2O)于 250 mL 烧杯中，用水溶解稀释至 500mL. 氨性缓冲溶液（pH=10） ：称取 20g NH4Cl 固体溶解于水中，加 100ml。