一种藻类营养盐中铁离子浓度的测定方法

摘要

本发明涉及一种铁离子的测定方法，特别涉及一种藻类营养盐中铁离子浓度的测定方法，配制三价铁离子浓度为6×10

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁离子的测定方法，特别涉及一种藻类营养盐中铁离子浓度 的测定方法。

背景技术

如今，藻类科研及生产规模日益壮大，工业生产及实验室培养中，铁元素一 直是藻类营养盐中的关键营养成分。不同藻类对铁元素的价位要求不同，有些藻 类需要三价铁，而另一些需要亚铁。常用的铁元素营养盐主要是柠檬酸与铁的络 合物，即柠檬酸铁或柠檬酸亚铁。柠檬酸铁在配制及存放过程中部分被还原为柠 檬酸亚铁，柠檬酸亚铁在配制及存放过程中极易被氧化为柠檬酸铁，两者的贮存 液都会形成柠檬酸铁与柠檬酸亚铁的混合物，不同化学价位及不同浓度的铁离子 则影响了藻类的正常生长，如何正确的测量出藻类营养盐中的柠檬酸铁及柠檬酸 亚铁的含量对藻类的培养至关重要。

但是，人工养殖或实验室研究中，藻类营养盐中柠檬酸铁与柠檬酸亚铁的含 量由于配制试剂、配制方法及贮藏条件等因素产生了明显差异。目前只有定量检 测铁元素的方法，但对于柠檬酸铁与柠檬酸亚铁的混合物，尚无定量检测的方法， 也没有确定柠檬酸铁与柠檬酸亚铁的比例的方法，给生产及科学研究造成了诸多 不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种藻类营养盐中铁离子浓度的测定方法，该方法通过 紫外分光光度法实时、定量检测柠檬酸铁的含量，同时也能算出柠檬酸亚铁的含 量，简单、快速、准确率高、检测范围宽、检测成本低。

为了实现以上技术效果，本发明是通过如下步骤实现：

一种藻类营养盐中铁离子浓度的测定方法，其步骤包括：

(1)配制三价铁离子浓度为6×10^-3mol/L的柠檬酸铁标准液，冷却至 18-25℃；选择该三价铁离子浓度偏离标准小，误差小。

(2)将步骤(1)中的柠檬酸铁标准液稀释至不同浓度的稀释液，利用光吸 收酶标仪测得柠檬酸铁稀释液在450nm处的吸光度平均值，以A450平均值为纵 坐标，对应该吸光度值的铁离子浓度为横坐标，绘制标准工作曲线；选择在450nm 处测吸光度值，绘制标准曲线，否则标准曲线非线性。

(3)测定藻类营养盐样品在450nm处的吸光度值，根据步骤(1)中绘制的 标准工作曲线，计算样品中的三价铁离子浓度；选择在450nm处测吸光度值，柠 檬酸铁的吸光值在0.1-0.5之间，而柠檬酸亚铁吸光值为0，能很好地区分柠檬 酸铁和柠檬酸亚铁这两种物质。

(4)藻类营养盐贮存液样品中的三价铁离子的初始浓度减去步骤(2)中的 实测三价铁离子浓度，为藻类营养盐样品中的二价铁离子浓度。

所述步骤(2)中，柠檬酸铁稀释液中的三价铁离子浓度为0、0.6× 10^-3mol/L、1.2×10^-3mol/L、2.4×10^-3mol/L、4.8×10^-3mol/L及6×10^-3mol/L。

所述藻类营养盐样品的成分为柠檬酸铁和柠檬酸亚铁的混合液。

所述步骤(1)中，配好后的柠檬酸铁标准液在空气中暴露时间不超过3分 钟。避免了柠檬酸铁被还原。

所述步骤(2)中，标准液稀释时，采用的稀释液为无氧蒸馏水。

所述步骤(2)中，在稀释标准液时混匀即可，不能产生气泡，且环境操作 温度低于25℃。避免了柠檬酸铁被还原。

所述步骤(3)中，藻类营养盐样品测定前，将样品在4℃下密封保存且不 能混有气泡，样品在空气中暴露时间不超过3分钟。

所述藻类营养盐样品的成分为柠檬酸铁。

发明的有益效果是：1、本发明提供的藻类营养盐中铁离子浓度的测定方法 可实时定量检测藻类营养盐贮存液中柠檬酸铁基柠檬酸亚铁的含量，简单、快速， 准确率高、检测范围宽。2、本测定方法由于中间过程少，无需添加其它试剂， 样品无需预处理，因而比国标法更加接近实际值，测试成本低、时间短。3、本 检测方法可直接测定柠檬酸铁，在微藻领域使用，针对性强、灵敏度高，

计算误差时，由于国标法不能直接测定柠檬酸铁含量，因而用国标法测定柠 檬酸亚铁推算柠檬酸铁含量，并与本方法直接测定的柠檬酸铁做比较。

附图说明

图1是实施例1中新制柠檬酸铁与柠檬酸亚铁光谱对比曲线。

图2是实施例1中柠檬酸铁标准曲线图。

图3是实施例3中，采用国标法检测时的柠檬酸铁标准曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步说明：

实验所用到的设备：紫外分析仪UV-1800。

实验所用到的试剂：一水柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂0)、枸橼酸铁铵(C₆H₁₀FeNO₈)、 硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)、无氧蒸馏水；

国标法试剂：盐酸羟胺(HO－NH₂·HCl)、邻二氮菲(C₁₂H₈N₂·H₂O)、1mol/L 乙酸钠(CH₃COONa)、金属铁、盐酸、蒸馏水。

1、标准液的配制

取柠檬酸0.3g，枸橼酸铁铵0.3g，用煮沸的蒸馏水将柠檬酸和枸橼酸铁铵 溶解，混合后定容至100mL，冷却至18-25℃，三价铁离子终浓度为6×10^-3mol/L 的柠檬酸铁标准液。该柠檬酸铁现配现用，配好后在空气中暴露时间不超过3 分钟。

取柠檬酸0.3g，硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)0.17g，用煮沸的蒸馏水先将柠檬 酸溶解，再将硫酸亚铁溶解，混匀后定容至100mL，冷却至18-25℃，二价铁离 子终浓度为6×10^-3mol/L的柠檬酸亚铁标准液。

2、标准工作曲线的绘制

分别取3mL上述步骤配制的柠檬酸铁标准液与柠檬酸亚铁标准液，用紫外分 光光度计测定吸收光谱(190nm-750nm)，发现在450nm处，柠檬酸铁的吸光值在 0.1-0.5之间，而柠檬酸亚铁吸光值为0，具体如图1所示，所以选取A450为测 定值。

取6支1.5mL的离心管，按照下表的加入比例，配制不同浓度的柠檬酸铁溶 液(单位：μL)

  1 2 3 4 5 6 无氧蒸馏水 1000 900 800 600 200 0 标准液 0 100 200 400 800 1000

在酶标板上取若干孔，分别加入上表中1-6号管中各浓度的柠檬酸铁溶液 200μL，在酶标仪上测定各孔的A450值，重复多次，并分别计算各组编号相同 的两孔中A450的平均值，并以A450平均值为纵坐标，对应该吸光度值的柠檬酸 铁浓度为横坐标，绘制标准工作曲线，见图2。

3、样品测定

取新配制的藻类营养盐样品溶液各250mL，将该样品在4℃密封保。该样品 溶液的成分为柠檬酸亚铁，其二价铁离子的理论浓度为6×10^-3mol/L，测试其放 置7天之间的三价铁离子及二价铁离子浓度变化。

放置1天时，将藻类营养盐样品溶液于酶标板上，测定其A450值，代入标 准工作曲线，计算柠檬酸铁浓度，得出三价铁离子的浓度为1.6×10^-3mol/L，二 价铁离子的浓度为4.4×10^-3mol/L。

按照上述方法，检测放置1天、2天、3天、4天、5天、6天及7天时的柠 檬酸铁及柠檬酸亚铁的浓度，具体如下表1所示：

表1柠檬酸亚铁贮存液中铁离子浓度变化表

从表1中可看出，放置一周后，柠檬酸亚铁逐渐氧化为柠檬酸铁。

实施例2

1、标准曲线的绘制同实施例1。

2、取新制及密封存放一周的柠檬酸铁标准液各250mL于酶标板上，测定A450 值，代入标准曲线中，计算柠檬酸铁浓度，结果如下表2：

表2柠檬酸铁贮存液中柠檬酸铁含量

新制柠檬酸铁 0.4倍新制柠檬酸铁 放置一周的柠檬酸铁 5.9×10^-3mol/L 3.58×10^-3mol/L 4.2×10^-3mol/L

放置一周后，柠檬酸铁部分还原为柠檬酸亚铁，所以，柠檬酸亚铁的浓度为 1.7×10^-3mol/L。

实施例3

准确率验证：按照国家标准方法(GB7873-87，3)测定柠檬酸铁。

原理：将三价铁用盐酸氢胺全部还原为二价铁，再与邻二氮菲反应生成络合 物测定总铁；利用邻二氮菲和二价铁反应生成络合物测定二价铁含量。

1、试剂：10％盐酸羟胺溶液(新配)；

邻啡罗啉显色剂：0.15％邻二氮菲水溶液；

乙酸钠溶液(1mol/L)；

铁(Fe)标准溶液(0.2×10^-3mol/L)：准确称取纯金属铁粉或纯铁丝(先用盐 酸洗去表面氧化物)，溶于稀盐酸中，加热溶解。

2标准曲线绘制

2.1标准体系/5ml

按照下表3配制标准体系

表3

成分 Fe标准液 10％盐酸羟胺 0.15％邻二氮菲 乙酸钠 蒸馏水 标1(ml) 0 0.5 1 2.5 1 标2(ml) 0.2 0.5 1 2.5 0.8 标3(ml) 0.4 0.5 1 2.5 0.6 标4(ml) 0.6 0.5 1 2.5 0.4

标5(ml) 0.8 0.5 1 2.5 0.2 标6(ml) 1 0.5 1 2.5 0

2.2酶标仪测定

分别取标准体系1-6各250ul滴加于酶标板上，测定A510并绘制标准曲线，如 图3所示。

表4

3样品测定

3.1样品标准液

将实例2中新制的柠檬酸铁标准液稀释，使得三价铁终浓度为0.2×10^-3mol/l.

3.2样品体系/5ml

按照下表5配制

表5

3.3样品测定

取250ul用酶标板法或比色皿法测定A510，代入标准曲线，所得结果如下表6 所示：

表6

从表6所示，国标法由于中间过程较多，样品预处理难以避免损失，因而差 距较大。本方法直接测定柠檬酸铁含量时，无需添加其它试剂，样品无需预处理， 因而更加接近实际值。

实施例4

采用国标法(GB7873-87，3)测定柠檬酸亚铁

4.1样品标准液

将实施例1中新制及存放的柠檬酸亚铁标准液稀释，使得二价铁终浓度为 0.2×10^-3mol/L。

4.2样品体系/5ml

按照下表7配制：

表7

编号 存放天数(天) 样品液(ml) 0.15％邻二氮菲(ml) 乙酸钠(ml) 蒸馏水(ml) 1 1 1 1 2.5 0.5 2 2 1 1 2.5 0.5 3 3 1 1 2.5 0.5 4 4 1 1 2.5 0.5 5 5 1 1 2.5 0.5 6 6 1 1 2.5 0.5 7 7 1 1 2.5 0.5

4.3样品测定

取实施例1中新配制的藻类营养盐样品溶液，取250ul用酶标板法或比色皿 法测定A510，代入实例3所得的国标法标准曲线，所得结果如下表8所示：(单 位：10^-3mol/L)

表8

计算误差时，由于国标法不能直接测定柠檬酸铁含量，因而用国标法测定柠 檬酸亚铁推算柠檬酸铁含量，并与本方法直接测定的柠檬酸铁做比较。

国标法总体亚铁测定结果与本方法相比规律虽然相同，但含量较低；国标法 测定新制柠檬酸亚铁时，由于过程中的氧化作用难以控制，出现了较大误差，平 均误差超过了25％。并且使用较多有毒有害试剂，过程繁琐不易控制。而本方法 可以直接测定柠檬酸铁，在微藻领域针对性强、灵敏度高。

勉强用国标法测定柠檬酸亚铁时，由于操作过程繁琐，在样品预处理过程中 亚铁就会被氧化为三价铁，实际测定较难控制，误差较大。而本方法直接测定混 合物中，特别是微藻营养盐中三价铁含量时，由于过程简单，所用试剂较少，时 间较短，二价铁最大限度结果避免氧化，可广泛应用于高精度科研实验及生产实 践。