苯甲酸钠的测定.doc

1绪论1.1苯甲酸钠的作用苯甲酸钠是一种常见的防腐剂，在食品中具有防腐的作用。苯甲酸钠的化学式为C6H5COONa，它的相对分子质量为144.00，俗称“安息香酸钠”，并且英文名为Sodium Benzoate。 苯甲酸钠的防腐作用在在酸性和碱性的条件下有很大不同。因为在碱性条件下苯甲酸钠没有杀菌抑菌的功效。相反在酸性条件下，苯甲酸钠是防腐剂的最佳选择，实践证明苯甲酸钠在PH是2.5-4.0时防腐效果最强。苯甲酸钠和苯甲酸都是较好的防腐剂，二者也有密切的关系。苯甲酸钠在酸性条件下能转化成苯甲酸。虽然如此，它们也不完全相同，苯甲酸钠的溶解度比苯甲酸的溶解度强。例如，苯甲酸是在1870年，由H. Fleck在试验中尝试用一种酸来代替以熟知的水杨酸时，意外地发现了一个新物质的存在，那就是苯甲酸并且发现了它的具有防腐的特殊作用。苯甲酸虽然是一种酸，但在当时那个时代并不能大量生产，所以还不能替代水杨酸。因此，直到近代才开始投入使用。一经使用得到了众人的认可，从此，苯甲酸作为防腐剂在食品中的使用居于前几位。苯甲酸具有很多优点，其中它有一个最大的优势:价格便宜、效果好。 由于水果在自然条件下储存时间短，不易运输。人们为了延长时间，用苯甲酸钠来做水果的保鲜剂。因为苯甲酸钠有杀菌作用，对细菌，霉菌和发酵菌都有较好的抑制作用。除了水果，在一些果汁，果酱，牛奶，果冻中苯甲酸钠也常被使用。善于观察的人会发现化妆品和护理用品的保质期都在两年到三年之间，这都是防腐剂的神奇功效。1.2测定苯甲酸钠的方法1.2.1高效液相色谱法 方法: 标准曲线制备:分别取不同量苯甲酸钠、山梨酸钾、糖精钠标准贮备液制成混合标准系列,样品制备:样品制备:吸取1.0mL样品于10mL比色管中,加入甲醇至刻度,超声2min,静置,上清液过硅胶G小柱净化后,再过0.45u滤膜,滤液备用,进样量10u。色谱条件:色谱柱,Shim Pack clc -ODS柱,5.0x160mm;流动相(甲醇:0.03mol/L NH4Ac = 15: 85),速度:2.0mL/min;柱温:30;长:2.0nm,进样10ul;以RT值定性,以峰面积外标法定量。计算：样品（g/L）=A1 C V 1000/A2 m 1000式中:A1为样品峰面积;A2为标准峰面积;C为标准质量浓度(mg/mL);V为样品稀释体积;m为样品质量(mL)1。表1-2-1 配制标准系列管号123456苯甲酸钠ug/mL山梨酸钾ug/mL糖精钠ug/mL0002.55.02.05.010.04.010.015.06.015.020.08.020.025.010.01.2.2液相色谱 彭城大学学报中王爱军采用高压液相色谱法研究了饮料中的苯甲酸钠,实验过程中选用uBondaPak C18柱,运用外标法,在波长入=225nm的条件下,用紫外可见分光光谱仪同时对果汁类饮料中的苯甲酸钠、山梨酸钾和糖精钠进行定量分析2。液相色谱法分析时间不超过20分钟。各方面都比薄层分析的方法具有优越性3。1.2.3荧光光谱NaAc一HAC缓冲溶液的配制：精确称取2.729g NaAc3H2O晶体,蒸馏水溶解后转移至100mL的容量瓶中,用浓度为1md/L的盐酸配制成溶液的pH值为3,加蒸馏水稀释到刻度线,即得到pH值为3的NaAc一HAC缓冲溶液。标准溶液的配制：为了配制0.2mol/L的苯甲酸钠溶液，先用分析天平准确称取0.030g的苯甲酸钠固体，放入到洁净的小烧杯中，加入蒸馏水用玻璃棒搅拌溶解，转移到100 mL的容量瓶中，稀释至刻度定容，摇匀。苯甲酸钠的荧光光谱：用荧光光谱法测定苯甲酸钠的光谱:经查阅文献选用270nm为检测波长,检测区间为260-400nm中进行,窄缝距离为5nm。测定苯甲酸钠的荧光光谱方法:第一步先调整波长范围210-400的区间内，第二步在实验设置固定发射波长为最大的波长，第三步，点击扫描，进行实验。 标准曲线的测定：用移液管准确移取0、1、2、3、4、5 mL的苯甲酸钠标准溶液，分别放人6个l00mL干净的容量瓶中,在分别加入加人缓冲溶液（pH值为2.72的NaAe一HAe）的溶液10 mL，加蒸馏水稀释至刻度,选用 缓冲溶液为空白对照测荧光强度。 标准加人法测苯甲酸钠的浓度：用移液管准确移取0、1、1.5、2、2.5、4 mL苯甲酸钠标准溶液，将它们放入到6个洁净的50mL的容量瓶中,各加体积为5 mL NaAc一HAc缓冲溶液和lmL果汁类饮料待测样,最后加蒸馏水稀释至刻度,以缓冲溶液为空白对照测分别测出不同溶液的荧光强度4。1.2.4紫外分光光度法测定果蔬盐中苯甲酸钠的含量实验方法：吸取 4.0 mL 苯甲酸钠标准溶液于 50 mL 容量瓶中, 用水定容；放置 20分钟左右，将溶液 放入1 cm 比色皿，选用蒸馏水作为参比，实验中在设置224 nm 波长处测定吸光度。 检测波长的选择:因为柠檬酸的存在会影响到果蔬盐中苯甲酸钠测定的准确性,所以尽量选取的波长条件为;苯甲酸钠灵敏度高,而柠檬酸几乎不吸收的波长, 选波长224nm处为苯甲酸钠的最大吸收波长，同浓度下柠檬酸在紫外区没有吸收，此时对实验的干扰小，准确性较高。分别用移液管吸取 4.0 mL 苯甲酸钠标准溶液、4.0 mL 柠檬酸溶液置于 50 mL 容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度，摇匀定容。分别在 200400 nm 波长范围内扫描，根据吸光度对波长绘制吸收曲线。 线性关系考察:先取八个25 mL干净的容量瓶，用移液管吸取0、0.4、0.8、0.12、0.16、0.2、0.24、0.28 mL苯甲酸钠标准溶液分别放入到容量瓶中,准确用蒸馏水稀释定容至刻度，摇匀,分别按实验方法操作。由检测波长的结果分析出波长为 224 nm 处测其吸光度，绘制图象以吸光度(A)为纵坐标，浓度(C)为横坐标，得到标准曲线，得回方程：C=0.00821 A+0.000 1，相关系数 r=0.9996。结果表明，检测浓度在0.00410.0292mg/mL 范围内苯甲酸钠的线性关系明显5。1.3苯甲酸钠在食品中国家标准表1-3 苯甲酸计钠盐食品分号食品名称最大使用量(g/kg)备注03.0304.01.02.0504.01.02.0804.02.02.0305.02.0105.02.0211.0512.0312.0412.0512.1012.10.0212.10.0314.02.0214.02.0314.0314.04.0114.04.02.0214.0515.0215.03.03风味冰、冰棍类果酱（罐头除外）蜜饯凉果腌渍的蔬菜胶基糖果除胶基糖果以外的其他糖果调味糖浆醋酱油 酱及酱制品复合调味料半固体复合调味料液体复合调味料浓缩果蔬汁果蔬汁蛋白饮料类碳酸饮料风味饮料茶、咖啡、植物饮料类配制酒果酒1.01.00.51.01.50.81.01.01.01.00.61.01.02.01.01.00.21.01.00.40.8以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计以苯甲酸计生活中人们对饮料有着一种偏爱，特别是炎热的夏天冰镇的饮料更是人们的最爱。可是饮料中却含有像苯甲酸和苯甲酸钠，他们作为防腐剂存在在饮料中。为了人们的健康，我国规定食品中的苯甲酸钠每千克中要低于0.02 g6。表中是碳酸饮料、酱类、酒类（葡萄酒、果酒）等国家标准的含量。2银溶胶溶液的制备2.1合成原理 在恒温加热的条件下，将硝酸银加热至沸腾十分钟后，缓慢滴入柠檬酸钠溶液时，柠檬酸钠并不立即和硝酸银起反应生成银，而首先是柠檬酸钠受热分解成稳定的产物乙酰乙酸和甲酸，甲酸和硝酸银在发生反应生成银。由于滴入柠檬酸钠的过程很缓慢，所以开始只是还原出少量的银，此少量的银聚集呈一定数量的晶核，然后后续滴加柠檬酸钠，继续还原出银，由于先前的晶核的存在，后续还原的银将在先前的晶核上沉积长大，即先前的晶核起晶种的作用。而柠檬酸钠受热分解的产物乙酰乙酸将吸附在银粒子的表面形成静电双电层结构起稳定银胶和防止聚集的作用。柠檬酸钠和硝酸银的具体反应过程和产物可用下述化学反应方程式表示:7 22试剂与仪器表2-1 实验药品名称规格厂家硝酸银柠檬酸钠硫氰酸钠分析纯分析纯化学纯C.P国际集团化学试剂有限公司黑龙江省阿城化学试剂厂上海化学试剂采购供应站经销表2-2 实验仪器名称型号厂家紫外-可见分光光度计电子天平磁力搅拌器UV-2600FA1004MS-(H)-S日本岛津上海越平科学仪器有限公司京君龙实验仪器（北京）有限公司23银胶体粒子的制备2.3.1硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液的配置硝酸银溶液：称取0.045g的硝酸银固体，溶于250mL蒸馏水中，剧烈搅拌1小时，定溶于250mL的容量瓶中，然后静止待用，于避光处保存。柠檬酸钠溶液：称取1g柠檬酸钠与100mL的蒸馏水中，剧烈搅拌1小时，定溶于100mL的容量瓶中，然后静止待用。2.3.2 银溶胶合成与测定取10mL体积的倍数的硝酸银溶液于烧杯中，加热至沸，然后边剧烈搅拌边滴加柠檬酸钠溶液，先滴加十滴左右，保持沸腾5分钟左右，再加柠檬酸钠溶液，使加入柠檬酸钠溶液的总体积为10mL，再继续加热至沸腾并保持沸腾10分钟。将烧杯移至磁力搅拌器上搅拌至冷却，如有微量不溶物可在冷却后进行过滤，静置待用8 。把所制得的银胶溶液以不同比例进行稀释，在紫外-可见分光光计上测定其吸收值。加热过程中，硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液的颜色由无色变为黄色，随着加热的时间增加，黄色逐渐加深，最后变为灰黄色。图2-3 银溶胶的紫外光谱图银溶胶稀释3倍后，扫描吸收光谱，从银溶胶的紫外光谱图可以看出，银溶胶的紫外吸收波长在443nm。3苯甲酸钠的表面增强性质的探究3.1理论计算苯甲酸钠增强过程图3-1-1苯甲酸钠优化后的结构式图3-1-2 苯甲酸钠的电子分布能级图 图3-1-3 苯甲酸钠图3-1-4 苯甲酸钠银增强后的的能级分布图图3-1-5 苯甲酸银Raman spectra of sodium benzoate and sodium benzoate enhance图3-1-6 苯甲酸钠和苯甲酸钠增强的拉曼光谱图表3-1 苯甲酸钠的拉曼位移的归属苯甲酸钠Frequency/cm-1归属Intensity10161329.11605.523111.31环呼吸苯环上氢的面内摇摆C=O伸缩振动苯环上碳氢的伸缩振动203.30222.13表3-2 苯甲酸银的拉曼归属苯甲酸银SERS Frequency/cm-1归属Intensity3118.571561.31228.611009.17苯环上碳氢的伸缩振动C=O伸缩振动C1-C12伸缩振动环呼吸777.75增强618.15 增强 由表中数据可以看出，在苯甲酸钠拉曼位移1016cm-1（环呼吸）、苯甲酸银1009.17 cm-1环呼吸处银溶胶增强的苯甲酸钠的拉曼光谱信号变强；苯甲酸钠拉曼位移1605.52cm-1处（C=O伸缩振动）、苯甲酸银1561.3 cm-1（C=O伸缩振动）拉曼光谱信号变强9。3.2实验内容3.2.1仪器及规格表3-3 仪器及规格仪器名称型号厂家电子分析天平拉曼光谱仪TB-214BWTEKINC北京赛多利斯仪器系统有限公司BWTEK(美国)3.2.2实验试剂表3-4 实验试剂试剂名称规格生产厂家苯甲酸钠分析纯广州市德松化工有限公司3.2.3苯甲酸钠一系列不同浓度溶液的配置为了配置0.01mol/L，0.1mol/L，0.2mol/L，0.3mol/L的苯甲酸钠溶液，分别称取苯甲酸钠固体0.7206 g，1.4410 g，2.1616 g，2.8822 g，3.6028 g，用蒸馏水溶解并定容到50ml的容量瓶中，摇匀。3.2.4用银溶胶做苯甲酸钠溶液的基底的实验内容1、先打开打开计算机，然后开启拉曼光谱仪器的开关，将开关上方的钥匙旋转到ON方向，打开拉曼光谱软件。将激光强度调节到30。 2、将配置好的一系列不同浓度的苯甲酸钠溶液（0.01mol/L，0.1mol/L，0.2mol/L，0.3mol/L）分别加入到比色皿中（不要超过总容积的2/3），然后放入到测定液体的小槽中，打开激光枪的开关，然后开始测样，得出光谱图，保存数据和光谱图10。3、 将苯甲酸钠溶液与银溶胶按1:1的体积比例混合，搅拌10分钟，混合均匀。分别放入到比色皿中，用同样的方法测定混合溶液的拉曼光谱图，保存数据和光谱图。图3-2-1 0.01mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图 图3-2-2 0.01mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图0.01mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为5874，而0.01mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为6142，得到了明显的增强。图3-2-3 0.1mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图图3-2-4 0.1mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图 0.1mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为13787，而0.1mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为46364，得到了明显的增强。图3-2-5 0.2mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图图3-2-6 0.2mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图0.2mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为22198，而0.2mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为57966，得到了明显的增强。图3-2-7 0.3mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图图3-2-8 0.3mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图0.3mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为30211，而0.3mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为65535，得到了明显的增强。图3-2-9 0.01mol/L的苯甲酸钠溶液和表面增强的拉曼光谱图 由图3-2-9可以看出0.01mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为5874，而0.01mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为6142，得到了明显的增强。图3-2-10 0.1mol/L的苯甲酸钠溶液和表面增强的拉曼光谱图由图3-2-10可以看出0.1mol/L的苯甲酸钠溶液的拉曼光谱图在拉曼位移1002.39cm-1处对应的拉曼强度为13787，而0.1mol/L的苯甲酸钠溶液表面增强的拉曼光谱图在1002.39cm-1处对应的拉曼强度为46364，得到了明显的增强。图3-2-11 0.2mol/L的苯甲酸钠溶液和表面增强的拉曼光谱图由图3-2