CN103760160A - 一种过氧化氢的比色检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过氧化氢的比色检测方法，是将含有过氧化氢的样品溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合，反应后采用目视比色法或紫外-可见分光光度计测定样品中过氧化氢的含量。本发明利用二硫化钼为催化剂催化过氧化氢与显色剂的显色反应来检测过氧化氢，采用目视比色法半定量测定过氧化氢浓度，或通过紫外分光光度计来定量测定过氧化氢浓度。本发明可解决现有技术中对过氧化氢检测的操作要求高，检测过程复杂，检测成本高，检测时间长，背景干扰大等问题，本发明的方法成本低、操作简便、能够实现可视化快速检测过氧化氢。
Description
技术领域
本发明属于过氧化氢检测技术领域，具体涉及一种过氧化氢的比色检测方法。
背景技术
过氧化氢俗称双氧水，化学式为H2O2，常用于食品加工，但由于长期食用含有过氧化氢的食物会有致癌的危险，因此国家规定严格禁止过氧化氢残留在最终的食品成品中，仅少数食品允许残留最大值，如豆腐干。
目前用于过氧化氢检测的国家标准（GB/T 23499-2009 食品中残留过氧化氢的测定方法，GB 1616-2003 工业过氧化氢)，多以高锰酸钾、钛盐或是碘化钾的氧化还原反应产生的颜色变化作为滴定终点，以滴定的体积或是差值来计算过氧化氢的含量。虽然不需要高端的仪器，但是药品的配制及检测时间较长，滴定过程的控制及终点的确定也依靠操作人员的经验判断，不适合用于过氧化氢的现场快速筛查及推广。在目前已经公布的过氧化氢快速检测相关专利中，拉曼光谱的方法（专利号：96107309.8）、电化学的方法（专利号：201210079336.2、专利号200810002293.1、专利号：200780034519.X、专利号200710021821.3）、原子吸收光谱法（专利号：200810073667.9）、高效液相色谱法（专利号：02158703.5）、荧光光谱法（专利号：201210024695.8）等大都需凭借昂贵的专业仪器并且在专业技术人员的操作下才能完成对过氧化氢的检测。而过氧化氢快速测定的相关仪器（ZL 200520016811.7）、试纸（专利号：200710047154.6）等因其构造复杂，制作过程繁琐，在实际应用中也受到很大的限制。
利用酶作为催化剂可以加快过氧化氢对显色剂的作用，提高检测灵敏度。然而天然酶存在价格较高、易失活不易保存等缺点。因此，人们提出基于模拟酶检测过氧化氢的方法。如中国科学院阎锡蕴课题组发现纳米材料四氧化三铁具有类过氧化物酶催化活性（Nature Nanotechnology, 2007, 2, 577-583）。随后，汪尔康等人利用该特性实现了对过氧化氢和葡萄糖的检测（Analytical Chemistry, 2008, 80, 2250-2254），氧化石墨烯也被发现具有类过氧化物酶活性，并已应用于过氧化氢和葡萄糖的检测（Advanced Materials, 2010, 20, 2255-2262）。也有人提出基于酶催化检测过氧化氢的专利（专利号：201110275358.1、专利号：201010519693.7）。然而这些方法成本高、对过氧化氢的检测限较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过氧化氢的比色检测方法，利用二硫化钼为催化剂催化过氧化氢与显色剂的显色反应来检测过氧化氢，可解决现有技术中对过氧化氢检测的操作要求高，检测过程复杂，检测成本高，检测时间长，背景干扰大等问题，本发明的方法成本低、操作简便、能够实现可视化快速检测过氧化氢。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种过氧化氢的比色检测方法，是将含有过氧化氢的样品溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合，反应后将溶液的颜色与比色标准系列进行比较，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用目视比色法半定量测定过氧化氢的浓度。
所述比色标准系列的制备是将已知的不同浓度的过氧化氢标准溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合进行显色反应，得到比色标准系列，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应得到比色标准系列。
一种过氧化氢的比色检测方法，是将含有过氧化氢的样品溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合反应后，采用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸光度，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸光度，并根据标准曲线方程计算过氧化氢的含量。
所述标准曲线方程的建立是将已知的含有不同浓度的过氧化氢标准溶液与二硫化钼溶液、显色剂混合进行显色反应，采用紫外-可见分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用紫外-可见分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，并以吸光度作为纵坐标，过氧化氢的浓度作为横坐标，绘制标准曲线并得出标准曲线方程。
配制样品溶液所用的缓冲液的pH值为1-9。
所用显色剂为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐或邻苯二胺。
显色反应的温度为30~60℃。
本发明的显著优点是：
（1）本方法通过二硫化钼催化显色剂显色，产生明显的颜色变化，以指示过氧化氢的不同浓度。过氧化氢浓度不同，则溶液颜色及颜色深浅均不同；通过肉眼观察即可判断过氧化氢是否超标，而不必借助任何仪器，因此检测成本低，操作简便。
（2）本方法所使用的二硫化钼无需进行修饰即可用于过氧化氢的检测。
（3）本方法利用分光光度法对过氧化氢的检测限可以达到1.5 μM，线性范围为5 μM到100 μM。
（4）本方法的酶催化反应条件温和，检测速度快，重现性好，且无需昂贵的检测仪器，操作简便，可实现过氧化氢可视化快速识别和检测。
具体实施方式
过氧化氢的检测：将过氧化氢样品溶液与的二硫化钼溶液、显色剂和缓冲溶液(pH 1-9)混合，反应后可依据颜色变化通过目视比色法进行半定量分析，或利用紫外-分光光度法在最大波长处测定吸光度进行定量分析；或者加入10 μL 20%（v/v）硫酸溶液终止反应后，通过目视比色法进行半定量分析或利用紫外-分光光度法在最大波长处测定吸光度进行定量分析。
标准比色系列：将二硫化钼溶液，显色剂和缓冲液，混匀后，再加入不同浓度的过氧化氢标准溶液，混合均匀，30~60℃下显色反应30 min后直接作为比色标准系列，或通过加入硫酸溶液终止反应后再作为比色标准系列。
所用显色剂为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐或邻苯二胺。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
对水溶液中过氧化氢的检测：将0.2 mL过氧化氢样品溶液与0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL邻苯二胺（0.3 M）和0.2 mL缓冲溶液(10 mM，pH 1)混合，反应后12 min即可产生明显颜色变化，可依据颜色变化通过目视比色法进行半定量分析，或利用紫外-分光光度法在450 nm波长处测定吸光度进行定量分析。
标准比色系列：将0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL 邻苯二胺（0.3 M）和0.2 mL缓冲溶液(10 mM，pH 1)，混匀后，再加入0.2 mL不同浓度的过氧化氢标准溶液，其浓度依次为0 μM，5 μM，20 μM，40 μM，60 μM，80 μM，100 μM，150 μM，200 μM混合均匀，60℃下显色反应30 min后直接作为比色标准系列。
实施例2
对水溶液中过氧化氢的检测：将0.2 mL过氧化氢样品溶液与0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL 2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（20 mM）和0.2 mL缓冲溶液(10 mM，pH 1)混合，反应后12 min即可产生明显颜色变化，可依据颜色变化通过目视比色法进行半定量分析，或利用紫外-分光光度法在405 nm波长处测定吸光度进行定量分析。
标准比色系列：将0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL 2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（20 mM）和0.2 mL缓冲溶液(10 mM，pH 1)，混匀后，再加入0.2 mL不同浓度的过氧化氢标准溶液，其浓度依次为0 μM，5 μM，20 μM，40 μM，60 μM，80 μM，100 μM，150 μM，200 μM混合均匀，30℃下显色反应40 min后直接作为比色标准系列。
实施例3
对水溶液中过氧化氢的检测：将0.2 mL过氧化氢样品溶液与0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL 3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（12 mM）和0.2 mL缓冲溶液（10 mM，pH 6.9）混合，反应后12 min即可产生明显颜色变化，可依据颜色变化通过目视比色法进行半定量分析，或利用紫外-分光光度法在652 nm波长处测定吸光度进行定量分析；或者加入10 μL 20%（V/V）硫酸溶液终止反应后，通过目视比色法进行半定量分析或利用紫外-分光光度法在450 nm波长处测定吸光度进行定量分析。
标准比色系列：将0.05 mL的二硫化钼溶液（18 mg/L），0.05 mL 3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（12 mM）和0.2 mL缓冲溶液(10 mM，pH 6.9)，混匀后，再加入0.2 mL不同浓度的过氧化氢标准溶液，其浓度依次为0 μM，5 μM，20 μM，40 μM，60 μM，80 μM，100 μM，150 μM，200 μM，混合均匀，30℃下显色反应30 min后，通过目视比色法进行半定量分析，或利用紫外-分光光度法在652 nm波长处测定吸光度进行定量分析；或者加入10 μL 20%（V/V）硫酸溶液终止反应后，通过目视比色法进行半定量分析或利用紫外-分光光度法在450 nm波长处测定吸光度进行定量分析。
结果显示，随着过氧化氢浓度的增加，溶液颜色由浅黄色到浅绿色再到深蓝色，以此作为比色标准系列。加入硫酸终止反应后，溶液在450 nm处的吸光度逐渐增大，溶液颜色由浅黄色到深黄色，线性方程为Y=0.08011+0.01774X，R=0.996，以此颜色变化作为比色标准系列。
采用不同显色剂分别对显色剂+过氧化氢（0.1 mM）、显色剂+二硫化钼及显色剂+二硫化钼+过氧化氢（0.1mM）进行检测，结果见表1。
表1 采用不同显色剂处理不同显色剂的溶液颜色变化
本发明利用二硫化钼为催化剂催化过氧化氢与显色剂的显色反应来检测过氧化氢，本方法通过二硫化钼催化显色剂显色产生明显的颜色变化来指示不同浓度的过氧化氢。随着过氧化氢浓度不同，溶液颜色不同或者颜色深浅不同；通过肉眼观察即可判断过氧化氢是否超标，可以不必凭借任何仪器，因此检测成本低，操作简便。而分光光度法对过氧化氢的检测限可以达到1.5 μM，线性范围为5 μM到100 μM。本发明的反应条件温和，检测速度快，重现性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：将含有过氧化氢的样品溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合，反应后将溶液的颜色与比色标准系列进行比较，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用目视比色法半定量测定过氧化氢的浓度。
2.根据权利要求1所述的过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：所述比色标准系列的制备是将已知的不同浓度的过氧化氢标准溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合进行显色反应，得到比色标准系列，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应得到比色标准系列。
3.一种过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：将含有过氧化氢的样品溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合反应后，采用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸光度，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸光度，并根据标准曲线方程计算过氧化氢的含量。
4.根据权利要求3所述的过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：所述标准曲线方程的建立是将已知的含有不同浓度的过氧化氢标准溶液与二硫化钼溶液、显色剂、缓冲液混合进行显色反应，采用紫外-可见分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，或在显色反应后加入硫酸溶液终止反应，再采用紫外-可见分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，并以吸光度作为纵坐标，过氧化氢的浓度作为横坐标，绘制标准曲线并得出标准曲线方程。
5.根据权利要求1或3所述的过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：所述缓冲液的pH值为1-9。
6.根据权利要求1-4任一所述的过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：所用显色剂为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐或邻苯二胺。
7.根据权利要求1-4任一所述的过氧化氢的比色检测方法，其特征在于：显色反应的温度为30~60℃。
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