蔬菜中維生素C與維生素E含量的測定及其性質(zhì)研究一等獎

1、蔬菜中維生素C與維生素E含量的測定及其性質(zhì)研究作 者 吳小超 蔡 釗 張 倩 季 宇（應(yīng)化0808）導(dǎo) 師 徐向宇摘 要 利用紫外分光光度計來測定維生素C和維生素E在溶液中的含量。同時，考量各種外界環(huán)境因素對二者含量的影響，包括高溫、低溫、酸性條件、堿性條件、氧化劑、還原劑以及金屬。由此我們可知如何保存及處理蔬菜才能使其營養(yǎng)不受到破壞而流失，從而倡導(dǎo)人們?nèi)绾谓】碉嬍场ｊP(guān)鍵詞 紫外分光光度法；蔬菜；維生素C；維生素E；性質(zhì)1、引言隨著社會進(jìn)步，生活水平的提高，越來越多的人注重生活品質(zhì)，也更注重健康飲食，更注重養(yǎng)生。然而眾多的食品禁忌隨之而來，例如：菠菜和豆腐不能一起使用，會生成(CH3COO)2

2、Ca，導(dǎo)致容易患血栓。我們選用了兩種人們常吃的蔬菜作為研究對象，來測定其中維生素C和維生素E的含量，同時通過改變單一條件來研究應(yīng)怎樣處理和保存蔬菜才能避免對其中的維生素含量有影響，從而推斷出生活中應(yīng)有哪些飲食習(xí)慣得以保留，哪些那些應(yīng)注意。1.1維生素C維生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）分子式為C6H8O6 ，結(jié)構(gòu)式如右圖所示又叫L-抗壞血酸，是一種水溶性維生素。無色晶體，紫外最大吸收值是245nm。圖1：維生素C結(jié)構(gòu)式維生素C對人體的作用：1) 膠原蛋白的合成需要VC參加，所以VC缺乏，膠原蛋白不能正常合成，導(dǎo)致細(xì)胞連接障礙。人體由細(xì)胞組成，細(xì)胞靠細(xì)胞間質(zhì)把它們聯(lián)系起

3、來，細(xì)胞間質(zhì)的關(guān)鍵成分是膠原蛋白。膠原蛋白占身體蛋白質(zhì)的1/3，生成結(jié)締組織，構(gòu)成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等，決定了皮膚的彈性，保護大腦，并且有助于人體創(chuàng)傷的愈合。2) 壞血病。血管壁的強度和VC有很大關(guān)系。當(dāng)體內(nèi)VC不足，微血管容易破裂，血液流到鄰近組織。這種情況在皮膚表面發(fā)生，則產(chǎn)生淤血、紫癍；在體內(nèi)發(fā)生則引起疼痛和關(guān)節(jié)漲痛。嚴(yán)重情況在胃、腸道、鼻、腎臟及骨膜下面均可有出血現(xiàn)象，乃至死亡。3) 牙齦萎縮、出血。健康的牙床緊緊包住每一顆牙齒。牙齦是軟組織，當(dāng)缺乏蛋白質(zhì)、鈣、VC時易產(chǎn)生牙齦萎縮、出血。4) 預(yù)防動脈硬化。可促進(jìn)膽固醇的排泄，防止膽固醇在動脈內(nèi)壁沉積，甚至可以使沉積的粥樣斑

4、塊溶解。5) 是一種水溶性的強有力的抗氧化劑。可以保護其它抗氧化劑，如維生素A、維生素E、不飽和脂肪酸，防止自由基對人體的傷害。6) 治療貧血。使難以吸收利用的三價鐵還原成二價鐵，促進(jìn)暢道對鐵的吸收，提高肝臟對鐵的利用率，有助于治療缺鐵性貧血。7) 防癌。豐富的膠原蛋白有助于防止癌細(xì)胞的擴散；VC的抗氧化作用可以抵御自由基對細(xì)胞的傷害防止細(xì)胞的變異；阻斷亞硝酸鹽和仲胺形成強致癌物亞硝胺。曾有人對因癌癥死亡病人解剖發(fā)現(xiàn)病人體內(nèi)的VC含量幾乎為零。8) 保護細(xì)胞、解毒，保護肝臟。在人的生命活動中，保證細(xì)胞的完整性和代謝的正常進(jìn)行至關(guān)重要。9) 提高人體的免疫力。白細(xì)胞含有豐富的VC，當(dāng)機體感染時白

5、細(xì)胞內(nèi)的VC急劇減少。VC可增強中性粒細(xì)胞的趨化性和變形能力，提高殺菌能力。促進(jìn)淋巴母細(xì)胞的生成，提高機體對外來和惡變細(xì)胞的識別和殺滅。參與免疫球蛋白的合成。提高CI補體酯酶活性，增加補體CI的產(chǎn)生。促進(jìn)干擾素的產(chǎn)生，干擾病毒mRNA的轉(zhuǎn)錄，抑制病毒的增生。1.2維生素E圖2：維生素E結(jié)構(gòu)式維生素E（Vitamin E）是一種脂溶性維生素，又稱生育酚，是最主要的抗氧化劑之一。其結(jié)構(gòu)式如右圖。溶于脂肪和乙醇等有機溶劑中，不溶于水，對熱、酸穩(wěn)定，對堿不穩(wěn)定，對氧敏感，對熱不敏感，但油炸時維生素E活性明顯降低。生育酚能促進(jìn)性激素分泌，使男子精子活力和數(shù)量增加；使女子雌性激素濃度增高，提高生育能力，預(yù)

6、防流產(chǎn)，還可用于防治男性不育癥、燒傷、凍傷、毛細(xì)血管出血、更年期綜合癥、美容等方面。近來還發(fā)現(xiàn)維生素E可抑制眼睛晶狀體內(nèi)的過氧化脂反應(yīng)，使末稍血管擴張，改善血液循環(huán)，預(yù)防近視發(fā)生和發(fā)展。生育酚主要有四種衍生物，按甲基位置分為、和四種。是一種脂溶性維生素又稱生育酚，是最主要的抗氧化劑之一。溶于脂肪和乙醇等有機溶劑中，不溶于水，對熱、酸穩(wěn)定，對堿不穩(wěn)定，對氧敏感，對熱不敏感，但油炸時維生素E活性明顯降低。近來還發(fā)現(xiàn)維生素E可抑制眼睛晶狀體內(nèi)的過氧化脂反應(yīng)，使末稍血管擴張，改善血液循環(huán)，預(yù)防近視發(fā)生和發(fā)展。維生素E對人體的作用：1）改善脂質(zhì)代謝，缺乏時導(dǎo)致血漿膽固醇(TC)與甘油三脂(TG)的升高，

7、形成動脈粥樣硬化。2）對氧敏感，易被氧化，故可保護其他易被氧化的物質(zhì)，如不飽和脂肪酸，維生素A和ATP等。減少過氧化脂質(zhì)的生成，保護機體細(xì)胞免受自由基的毒害，充分發(fā)揮被保護物質(zhì)的特定生理功能。3）穩(wěn)定細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)脂類部分，減低紅細(xì)胞脆性，防止溶血。缺乏時出現(xiàn)溶血性貧血。4）大劑量可促進(jìn)毛細(xì)血管及小血管的增生，改善周圍循環(huán)。由此可見維生素C和維生素E對人體有重要的作用。為了更加貼近生活，我們選擇了人們經(jīng)常使用的兩種蔬菜：油菜和黃瓜進(jìn)行了研究，反復(fù)利用分光光度法測定不同條件下維生素C和維生素E的含量，最后得出對兩者的含量有影響的不同因素。2、實驗原理2.1理論紫外-可見分光光度法是利用物質(zhì)的分子

8、或離子對某一波長范圍的光的吸收作用，對物質(zhì)進(jìn)行定性分析、定量分析及結(jié)構(gòu)分析, 所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長的光而產(chǎn)生的吸收光譜。維生素C和維生素E起抗氧劑作用，即它們在一定時間內(nèi)能防止油脂變酪。因為它們在抗氧劑性能方面是“協(xié)同的”，所以兩者結(jié)合在一起比單獨使用的效果更佳因此，它們作為一種有用的組合試劑用于各種食品中。VC是水溶性的，VE是脂溶性的，但它們都能溶于無水乙醇。因此，能用在同一種溶液中測定雙組分的原理來測定它們。2.2儀器 紫外分光光度計，石英比色皿2支，研缽，光電天平，水浴加熱裝置，冰塊，50ml容量瓶，250ml容量瓶，25ml移液管，量筒，燒杯，玻璃棒，滴管2.

9、3試劑抗壞血酸（VC），-生育酚(VE),無水乙醇，50%偏磷酸溶液，油菜，黃瓜，碳酸氫鈉溶液，醋酸溶液，過氧化氫溶液，碘化鈉溶液，鐵粉，鋁片3、實驗步驟實驗部分在北京化工大學(xué)東?？萍即髲B705完成3.1繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線1、稱取VC固體粉末0.35g左右，溶于無水乙醇中，用無水乙醇定容于250ml。分別取VC貯備液2.00、3.00、4.00、5.00ml于4支250mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，搖勻。（VC會緩慢地氧化成脫氫抗壞血酸，所以必須每次實驗時配制新鮮溶液。）2、稱取VE膠丸（去皮）0.12g左右，溶于無水乙醇中，用無水乙醇定容于250ml。分別取VE貯備液2.00、3.00、4.

10、00、5.00ml于4支250mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，搖勻。3、以無水乙醇為參比，在320nm220nm范圍測繪出VC和VE的吸收光譜，并確定VC與VE的最大吸收峰所處波長1和2 。4、以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定步驟1配制的8個標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。3.2蔬菜中VC與VE含量的測定1、取油菜若干，用研缽搗碎成汁水狀，量取1.5ml于燒杯中，加50%的偏磷酸溶液溶解（必要時過濾），定容至250ml。取未知液5.00ml于50ml容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，搖勻，備用。2、以無水乙醇作參比，在1和2處分別測其吸光度，記錄數(shù)據(jù)。3、在標(biāo)準(zhǔn)曲線中標(biāo)出上述兩個數(shù)據(jù)點。3.3性質(zhì)研

11、究1、溫度1)、取6個燒杯分別量取待測溶液20ml，用水浴加熱，分別加熱至30，40，50，60，70，80。置于水浴中十分鐘，使之充分受熱。2）、以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定上述6種溶液的吸光度，記錄數(shù)據(jù)。3）、取一燒杯量取待測溶液20ml，放入冰水中冷凍十分鐘，取出后以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定其吸光度，記錄數(shù)據(jù)。2、酸堿性1）、取兩個燒杯分別量取待測溶液20ml，一份加0.001mol/L碳酸氫鈉溶液5ml，另一份加0.001mol/L醋酸溶液5ml，充分振蕩。2）、以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定上述2種溶液的吸光度，記錄數(shù)據(jù)。3、氧化還原性1）、取兩個燒杯分

12、別量取待測溶液20ml，一份加0.001mol/L過氧化氫溶液5ml，另一份加0.001mol/L碘化鈉溶液5ml，充分振蕩。2）、以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定上述2種溶液的吸光度，記錄數(shù)據(jù)。4、與金屬反應(yīng)情況1）、取兩個燒杯分別量取待測溶液20ml，稱取鐵粉，鋁片0.2g左右，分別加入燒杯中，用玻璃棒攪勻，觀察現(xiàn)象。 2）、以無水乙醇為參比，在波長1和2分別測定上述2種溶液的吸光度，記錄數(shù)據(jù)。四、數(shù)據(jù)處理1、 稱取抗壞血酸0.6784g,在1=243.8nm處測得有最大吸收峰；稱取-生育酚0.1224g，在2=285nm處測得有最大吸收峰。2、 由紫外分光光度法儀測出的VC及VE濃

13、度與吸光度的關(guān)系如下表濃度（mg/L）21.708832.563243.417654.2720吸收值（Abs）2.0363.0543.9754.798表1：維生素C線性關(guān)系測定結(jié)果濃度（mg/L）3.91685.87527.83369.7920吸收值（Abs）0.0970.1390.1920.255表2：維生素E線性關(guān)系測定結(jié)果由上表繪制出VC，VE的標(biāo)準(zhǔn)曲線如下：圖3：VC濃度與吸光度關(guān)系曲線線性方程為A=0.0848C+0.2433,相關(guān)系數(shù)r=0.99664圖4：VE濃度與吸光度關(guān)系曲線線性方程為A=0.0269C-0.013,相關(guān)系數(shù)r=0.98803、 測得未知溶液在1和2處吸光度分

14、別為4.013,0.116。標(biāo)出其在標(biāo)準(zhǔn)曲線上的位置，由圖得VC，VE的濃度分別為：44.4540mg/L,4.7956mg/L 圖5：未知溶液VC吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線中位置 圖6：未知溶液VE吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線中位置4、 含VC，VE的溶液在不同溫度下濃度與吸光度的關(guān)系如下表（室溫為25）溫度（）025304050607080吸收值（Abs）4.0134.013 3.6920 3.3709 3.1301 2.9295 2.7690 2.6085相對含量110.920.840.780.730.690.65表3：不同溫度與VC吸光度關(guān)系由上表繪制出VC相對含量隨溫度變化的曲線如下：圖7：VC相對含量隨

15、溫度變化曲線VE含量隨溫度變化很小，由紫外分光計不能得出所需結(jié)論。5、 酸堿性研究測得溶液吸收值在標(biāo)準(zhǔn)曲線中的位置： 圖8：和酸反應(yīng)后VC含量 圖9：和堿反應(yīng)后VC含量因VE濃度過低，和酸和堿反應(yīng)之后利用紫外分光計測不出其含量，可定性認(rèn)為VC，VE的含量都因酸堿的介入而降低。6、 氧化還原性研究測得溶液吸收值在標(biāo)準(zhǔn)曲線中的位置： 圖10：和氧化劑反應(yīng)后VC含量 圖11：和氧化劑反應(yīng)后VE含量加入還原劑之后VC，VE的濃度在誤差范圍內(nèi)幾乎不改變。7、 與金屬反應(yīng)情況研究測得溶液吸收值在標(biāo)準(zhǔn)曲線中的位置：圖12：和鐵反應(yīng)后VC含量加入鋁后測得VC含量不改變，而經(jīng)試驗驗證兩種金屬都不影響VE的含量五

16、、結(jié)論分析本實驗在繪制VC，VE標(biāo)準(zhǔn)曲線及測定蔬菜中維生素含量的基礎(chǔ)上，還對其性質(zhì)做了相關(guān)拓展研究：1、由實驗曲線可以直觀看出，當(dāng)溫度超過80時，VC含量的損失已經(jīng)接近一半，由此可知，在實際生活中，加熱蔬菜最好采用大火快炒的方式以減少維生素的損失；經(jīng)過低溫處理樣品中的VC含量并未改變，說明生活中可以放心冷藏蔬菜，至少不必?fù)?dān)心維生素C的損失。2、VC分子中羥基上的H原子帶有非常弱的酸性，正如實驗結(jié)果一樣，VC，VE在酸性溶液中含量減少較少，故實際生活中可在食用蔬菜時多加一點食醋，這樣不僅可以調(diào)理風(fēng)味，更能保護維生素不被破壞。3、VC在接觸到雙氧水以后，其含量有明顯的減少，說明維生素對02十分敏感

17、，所以實際生活中，蔬菜應(yīng)盡量避免接觸空氣以保持新鮮。另一方面，由于VC是水溶性的，故清洗蔬菜時最好選取流水沖洗的方式而不要用浸泡的方法。4、在實驗中，VC和VE樣品中加入鋁片都不會引起其含量變化，但是經(jīng)過我們小組進(jìn)一步研究，維生素可將Fe3+部分還原為Fe2+，這樣使我們聯(lián)想到在實際生活中，烹飪時最好使用鐵鍋，至少維生素的存在可以促進(jìn)人體對Fe元素的吸收。參考文獻(xiàn) 1 陸茜等，紫外分光光度法測定維生素C含量，江漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，33(2)2 仉玲等，紫外分光光度法測定維生素C注射劑的含量，安徽醫(yī)藥，2001 ,S(4)3 中國藥典委員會，中國藥典M.2000年版，化學(xué)工業(yè)出版

18、社，2000，799附錄： 萌芽們的科研初體驗 記實驗后的感悟與體會北區(qū)的“萌芽杯”是一個很好的科技創(chuàng)新類競賽活動，它不僅能積極引導(dǎo)我們學(xué)以致用，更是一個展現(xiàn)我們創(chuàng)新才華的舞臺。大一時候的我們，一是所學(xué)實驗還相對較少，二是沒有對這個科技創(chuàng)新活動引起足夠重視，從而錯過了去年的比賽。但是當(dāng)機會再次降臨時，我們毫不猶豫滿懷激情地報名參加并成立了我們的科研小組。信心十足的我們很快發(fā)現(xiàn)了擺在我們面前的第一個難題：我們應(yīng)該確立什么課題？考慮到實驗必須在大學(xué)二年級學(xué)生的能力范圍之內(nèi)，我們決定在生活中取材，以大學(xué)化學(xué)實驗（化學(xué)工業(yè)出版社）上的紫外光譜法定性分析實驗為原型，在這個基礎(chǔ)上加以拓展，用紫外分光光度法

19、同時測定蔬菜中VC，VE的含量，并加上對其性質(zhì)的研究以聯(lián)系實際，貼近生活。那時確定了研究課題以后，我們聯(lián)系了我們的班主任徐向宇老師來指導(dǎo)我們，他很爽快地答應(yīng)我們的請求，我們的研究熱情就更加高漲了，于是我們乘熱打鐵一鼓作氣制定了詳細(xì)完備的實驗方案，并通過圖書館及互聯(lián)網(wǎng)等我們可能獲得的資源認(rèn)真探討分析，確保了科研方案的可行性。就在萬事俱備之后，我們信心滿滿地走進(jìn)了實驗室，經(jīng)過之后的實驗我們才發(fā)現(xiàn)我們自以為完美的實驗方案依然存在一些未能預(yù)及的漏洞，也正是這些疏忽的存在，讓我們那天的實驗功虧一簣。事情是這樣的：我們小組的課題是圍繞蔬菜中VC,VE含量測定而進(jìn)行的，為了使實驗順利完成，我們需要用一種VC,VE含量相對較高的蔬菜進(jìn)行實驗，于是進(jìn)過相關(guān)查閱以后，我們選擇了油菜作為我們的實驗原料?？墒菍嶒灝?dāng)天我們利用油菜汁配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時才發(fā)現(xiàn)，油菜汁會和乙醇溶液反應(yīng)生成一種白色物質(zhì)懸浮于混合溶液中，影響后續(xù)實驗的進(jìn)行。我們并沒有放棄，于是拿著這些白色懸濁液繼續(xù)實驗，可是得到的實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論完全不靠譜。我們小組完全失