蔬菜中维生素C与维生素E含量的测定及其性质研究一等奖.docx
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蔬菜中维生素C与维生素E含量的测定及其性质研究一等奖
蔬菜中维生素C与维生素E含量的测定及其性质研究
作者吴小超蔡钊张倩季宇（应化0808）
导师徐向宇
摘要利用紫外分光光度计来测定维生素C和维生素E在溶液中的含量。
同时，考量各种外界环境因素对二者含量的影响，包括高温、低温、酸性条件、碱性条件、氧化剂、还原剂以及金属。
由此我们可知如何保存及处理蔬菜才能使其营养不受到破坏而流失，从而倡导人们如何健康饮食。
关键词紫外分光光度法；蔬菜；维生素C；维生素E；性质
1、引言
随着社会进步，生活水平的提高，越来越多的人注重生活品质，也更注重健康饮食，更注重养生。
然而众多的食品禁忌随之而来，例如：
菠菜和豆腐不能一起使用，会生成（CH3COO）2Ca，导致容易患血栓。
我们选用了两种人们常吃的蔬菜作为研究对象，来测定其中维生素C和维生素E的含量，同时通过改变单一条件来研究应怎样处理和保存蔬菜才能避免对其中的维生素含量有影响，从而推断出生活中应有哪些饮食习惯得以保留，哪些那些应注意。
1.1维生素C
维生素C（VitaminC，AscorbicAcid）分子式为C6H8O6，结构式如右图所示
又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素。
无色晶体，紫外最大吸收值是245nm。
图1：
维生素C结构式
维生素C对人体的作用：
1）胶原蛋白的合成需要VC参加，所以VC缺乏，胶原蛋白不能正常合成，导致细胞连接障碍。
人体由细胞组成，细胞靠细胞间质把它们联系起来，细胞间质的关键成分是胶原蛋白。
胶原蛋白占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。
如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑，并且有助于人体创伤的愈合。
2）坏血病。
血管壁的强度和VC有很大关系。
当体内VC不足，微血管容易破裂，血液流到邻近组织。
这种情况在皮肤表面发生，则产生淤血、紫癍；在体内发生则引起疼痛和关节涨痛。
严重情况在胃、肠道、鼻、肾脏及骨膜下面均可有出血现象，乃至死亡。
3）牙龈萎缩、出血。
健康的牙床紧紧包住每一颗牙齿。
牙龈是软组织，当缺乏蛋白质、钙、VC时易产生牙龈萎缩、出血。
4）预防动脉硬化。
可促进胆固醇的排泄，防止胆固醇在动脉内壁沉积，甚至可以使沉积的粥样斑块溶解。
5）是一种水溶性的强有力的抗氧化剂。
可以保护其它抗氧化剂，如维生素A、维生素E、不饱和脂肪酸，防止自由基对人体的伤害。
6）治疗贫血。
使难以吸收利用的三价铁还原成二价铁，促进畅道对铁的吸收，提高肝脏对铁的利用率，有助于治疗缺铁性贫血。
7）防癌。
丰富的胶原蛋白有助于防止癌细胞的扩散；VC的抗氧化作用可以抵御自由基对细胞的伤害防止细胞的变异；阻断亚硝酸盐和仲胺形成强致癌物亚硝胺。
曾有人对因癌症死亡病人解剖发现病人体内的VC含量几乎为零。
8）保护细胞、解毒，保护肝脏。
在人的生命活动中，保证细胞的完整性和代谢的正常进行至关重要。
9）提高人体的免疫力。
白细胞含有丰富的VC，当机体感染时白细胞内的VC急剧减少。
VC可增强中性粒细胞的趋化性和变形能力，提高杀菌能力。
促进淋巴母细胞的生成，提高机体对外来和恶变细胞的识别和杀灭。
参与免疫球蛋白的合成。
提高CI补体酯酶活性，增加补体CI的产生。
促进干扰素的产生，干扰病毒mRNA的转录，抑制病毒的增生。
1.2维生素E
图2：
维生素E结构式
维生素E（VitaminE）是一种脂溶性维生素，又称生育酚，是最主要的抗氧化剂之一。
其结构式如右图。
溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中，不溶于水，对热、酸稳定，对碱不稳定，对氧敏感，对热不敏感，但油炸时维生素E活性明显降低。
生育酚能促进性激素分泌，使男子精子活力和数量增加；使
女子雌性激素浓度增高，提高生育能力，预防流产，还可用于防治男性不育症、烧伤、冻伤、毛细血管出血、更年期综合症、美容等方面。
近来还发现维生素E可抑制眼睛晶状体内的过氧化脂反应，使末稍血管扩张，改善血液循环，预防近视发生和发展。
生育酚主要有四种衍生物，按甲基位置分为α、β、γ和δ四种。
是一种脂溶性维生素又称生育酚，是最主要的抗氧化剂之一。
溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中，不溶于水，对热、酸稳定，对碱不稳定，对氧敏感，对热不敏感，但油炸时维生素E活性明显降低。
近来还发现维生素E可抑制眼睛晶状体内的过氧化脂反应，使末稍血管扩张，改善血液循环，预防近视发生和发展。
维生素E对人体的作用：
1）改善脂质代谢，缺乏时导致血浆胆固醇（TC）与甘油三脂（TG）的升高，形成动脉粥样硬化。
2）对氧敏感，易被氧化，故可保护其他易被氧化的物质，如不饱和脂肪酸，维生素A和ATP等。
减少过氧化脂质的生成，保护机体细胞免受自由基的毒害，充分发挥被保护物质的特定生理功能。
3）稳定细胞膜和细胞内脂类部分，减低红细胞脆性，防止溶血。
缺乏时出现溶血性贫血。
4）大剂量可促进毛细血管及小血管的增生，改善周围循环。
由此可见维生素C和维生素E对人体有重要的作用。
为了更加贴近生活，我们选择了人们经常使用的两种蔬菜：
油菜和黄瓜进行了研究，反复利用分光光度法测定不同条件下维生素C和维生素E的含量，最后得出对两者的含量有影响的不同因素。
2、实验原理
2.1理论
紫外-可见分光光度法是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析,所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。
维生素C和维生素E起抗氧剂作用，即它们在一定时间内能防止油脂变酪。
因为它们在抗氧剂性能方面是“协同的”，所以两者结合在一起比单独使用的效果更佳因此，它们作为一种有用的组合试剂用于各种食品中。
VC是水溶性的，VE是脂溶性的，但它们都能溶于无水乙醇。
因此，能用在同一种溶液中测定双组分的原理来测定它们。
2.2仪器
紫外分光光度计，石英比色皿2支，研钵，光电天平，水浴加热装置，冰块，50ml容量瓶，250ml容量瓶，25ml移液管，量筒，烧杯，玻璃棒，滴管
2.3试剂
抗坏血酸（VC），α-生育酚（VE）,无水乙醇，50%偏磷酸溶液，油菜，黄瓜，碳酸氢钠溶液，醋酸溶液，过氧化氢溶液，碘化钠溶液，铁粉，铝片
3、实验步骤
实验部分在北京化工大学东校科技大厦705完成
3.1绘制标准曲线
1、称取VC固体粉末0.35g左右，溶于无水乙醇中，用无水乙醇定容于250ml。
分别取VC贮备液2.00、3.00、4.00、5.00ml于4支250mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。
（VC会缓慢地氧化成脱氢抗坏血酸，所以必须每次实验时配制新鲜溶液。
）
2、称取VE胶丸（去皮）0.12g左右，溶于无水乙醇中，用无水乙醇定容于250ml。
分别取VE贮备液2.00、3.00、4.00、5.00ml于4支250mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。
3、以无水乙醇为参比，在320nm～220nm范围测绘出VC和VE的吸收光谱，并确定VC与VE的最大吸收峰所处波长λ1和λ2。
4、以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定步骤1配制的8个标准溶液的吸光度。
3.2蔬菜中VC与VE含量的测定
1、取油菜若干，用研钵捣碎成汁水状，量取1.5ml于烧杯中，加50%的偏磷酸溶液溶解（必要时过滤），定容至250ml。
取未知液5.00ml于50ml容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，备用。
2、以无水乙醇作参比，在λ1和λ2处分别测其吸光度，记录数据。
3、在标准曲线中标出上述两个数据点。
3.3性质研究
1、温度
1）、取6个烧杯分别量取待测溶液20ml，用水浴加热，分别加热至30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃。
置于水浴中十分钟，使之充分受热。
2）、以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定上述6种溶液的吸光度，记录数据。
3）、取一烧杯量取待测溶液20ml，放入冰水中冷冻十分钟，取出后以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定其吸光度，记录数据。
2、酸碱性
1）、取两个烧杯分别量取待测溶液20ml，一份加0.001mol/L碳酸氢钠溶液5ml，另一份加0.001mol/L醋酸溶液5ml，充分振荡。
2）、以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定上述2种溶液的吸光度，记录数据。
3、氧化还原性
1）、取两个烧杯分别量取待测溶液20ml，一份加0.001mol/L过氧化氢溶液5ml，另一份加0.001mol/L碘化钠溶液5ml，充分振荡。
2）、以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定上述2种溶液的吸光度，记录数据。
4、与金属反应情况
1）、取两个烧杯分别量取待测溶液20ml，称取铁粉，铝片0.2g左右，分别加入烧杯中，用玻璃棒搅匀，观察现象。
2）、以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2分别测定上述2种溶液的吸光度，记录数据。
四、数据处理
1、称取抗坏血酸0.6784g,在λ1=243.8nm处测得有最大吸收峰；称取α-生育酚0.1224g，在λ2=285nm处测得有最大吸收峰。
2、由紫外分光光度法仪测出的VC及VE浓度与吸光度的关系如下表
浓度（mg/L）
21.7088
32.5632
43.4176
54.2720
吸收值（Abs）
2.036
3.054
3.975
4.798
表1：
维生素C线性关系测定结果
浓度（mg/L）
3.9168
5.8752
7.8336
9.7920
吸收值（Abs）
0.097
0.139
0.192
0.255
表2：
维生素E线性关系测定结果
由上表绘制出VC，VE的标准曲线如下：
图3：
VC浓度与吸光度关系曲线
线性方程为A=0.0848C+0.2433,相关系数r=0.99664
图4：
VE浓度与吸光度关系曲线
线性方程为A=0.0269C-0.013,相关系数r=0.9880
3、测得未知溶液在λ1和λ2处吸光度分别为4.013,0.116。
标出其在标准曲线上的位置，由图得VC，VE的浓度分别为：
44.4540mg/L,4.7956mg/L
图5：
未知溶液VC吸光度在标准曲线中位置图6：
未知溶液VE吸光度在标准曲线中位置
4、含VC，VE的溶液在不同温度下浓度与吸光度的关系如下表（室温为25℃）
温度（℃）
0
25
30
40
50
60
70
80
吸收值（Abs）
4.013
4.013
3.6920
3.3709
3.1301
2.9295
2.7690
2.6085
相对含量
1
1
0.92
0.84
0.78
0.73
0.69
0.65
表3：
不同温度与VC吸光度关系
由上表绘制出VC相对含量随温度变化的曲线如下：
图7：
VC相对含量随温度变化曲线
VE含量随温度变化很小，由紫外分光计不能得出所需结论。
5、酸碱性研究测得溶液吸收值在标准曲线中的位置：
图8：
和酸反应后VC含量图9：
和碱反应后VC含量
因VE浓度过低，和酸和碱反应之后利用紫外分光计测不出其含量，可定性认为VC，VE的含量都因酸碱的介入而降低。
6、氧化还原性研究测得溶液吸收值在标准曲线中的位置：
图10：
和氧化剂反应后VC含量图11：
和氧化剂反应后VE含量
加入还原剂之后VC，VE的浓度在误差范围内几乎不改变。
7、与金属反应情况研究测得溶液吸收值在标准曲线中的位置：
图12：
和铁反应后VC含量
加入铝后测得VC含量不改变，而经试验验证两种金属都不影响VE的含量
五、结论分析
本实验在绘制VC，VE标准曲线及测定蔬菜中维生素含量的基础上，还对其性质做了相关拓展研究：
1、由实验曲线可以直观看出，当温度超过80℃时，VC含量的损失已经接近一半，由此可知，在实际生活中，加热蔬菜最好采用大火快炒的方式以减少维生素的损失；经过低温处理样品中的VC含量并未改变，说明生活中可以放心冷藏蔬菜，至少不必担心维生素C的损失。
2、VC分子中羟基上的H原子带有非常弱的酸性，正如实验结果一样，VC，VE在酸性溶液中含量减少较少，故实际生活中可在食用蔬菜时多加一点食醋，这样不仅可以调理风味，更能保护维生素不被破坏。
3、VC在接触到双氧水以后，其含量有明显的减少，说明维生素对02十分敏感，所以实际生活中，蔬菜应尽量避免接触空气以保持新鲜。
另一方面，由于VC是水溶性的，故清洗蔬菜时最好选取流水冲洗的方式而不要用浸泡的方法。
4、在实验中，VC和VE样品中加入铝片都不会引起其含量变化，但是经过我们小组进一步研究，维生素可将Fe3+部分还原为Fe2+，这样使我们联想到在实际生活中，烹饪时最好使用铁锅，至少维生素的存在可以促进人体对Fe元素的吸收。
参考文献[1]陆茜等，紫外分光光度法测定维生素C含量，江汉大学学报（自然科学版），2005，33
（2）
[2]仉玲等，紫外分光光度法测定维生素C注射剂的含量，安徽医药，2001,S（4）
[3]中国药典委员会，中国药典M.2000年版，化学工业出版社，2000，799
附录：
萌芽们的科研初体验
——记实验后的感悟与体会
北区的“萌芽杯”是一个很好的科技创新类竞赛活动，它不仅能积极引导我们学以致用，更是一个展现我们创新才华的舞台。
大一时候的我们，一是所学实验还相对较少，二是没有对这个科技创新活动引起足够重视，从而错过了去年的比赛。
但是当机会再次降临时，我们毫不犹豫满怀激情地报名参加并成立了我们的科研小组。
信心十足的我们很快发现了摆在我们面前的第一个难题：
我们应该确立什么课题？
考虑到实验必须在大学二年级学生的能力范围之内，我们决定在生活中取材，以[大学化学实验]（化学工业出版社）上的紫外光谱法定性分析实验为原型，在这个基础上加以拓展，用紫外分光光度法同时测定蔬菜中VC，VE的含量，并加上对其性质的研究以联系实际，贴近生活。
那时确定了研究课题以后，我们联系了我们的班主任徐向宇老师来指导我们，他很爽快地答应我们的请求，我们的研究热情就更加高涨了，于是我们乘热打铁一鼓作气制定了详细完备的实验方案，并通过图书馆及互联网等我们可能获得的资源认真探讨分析，确保了科研方案的可行性。
就在万事俱备之后，我们信心满满地走进了实验室，经过之后的实验我们才发现我们自以为完美的实验方案依然存在一些未能预及的漏洞，也正是这些疏忽的存在，让我们那天的实验功亏一篑。
事情是这样的：
我们小组的课题是围绕蔬菜中VC,VE含量测定而进行的，为了使实验顺利完成，我们需要用一种VC,VE含量相对较高的蔬菜进行实验，于是进过相关查阅以后，我们选择了油菜作为我们的实验原料。
可是实验当天我们利用油菜汁配制标准溶液时才发现，油菜汁会和乙醇溶液反应生成一种白色物质悬浮于混合溶液中，影响后续实验的进行。
我们并没有放弃，于是拿着这些白色悬浊液继续实验，可是得到的实验数据及结论完全不靠谱。
我们小组完全失落了，也就是这个时候，我们才发现：
没有一帆风顺的科研。
实验方案准备得再精细，实际操作中也可能遇到这样或那样的问题，只有在实验中发现问题，随机而变，才是完成实验的最终途径。
明白了这个道理之后，我们回到北区，事后经过我们查资料，探讨分析，认为：
油菜汁呈弱酸性，可能是其中含有的一些有机酸与乙醇反应生成了白色的酯类物质影响了其吸光度。
于是，我们对原有的实验方案进行了修改，用黄瓜取代油菜进行实验。
因为黄瓜汁呈强碱性，不会再有有机酸与乙醇的反应而影响实验现象，而且黄瓜的维生素含量也相当高。
在此期间，我们还注意了对实验方案中一些细节方面的修改，如压榨出黄瓜汁后要注意隔绝空气并且尽快完成实验以防止维生素接触空气被氧化等等。
在经过失败后的总结反思，我们对接下来的科研重新燃起了信心与热情。
随后我们再一次穿上了实验服，抱着必胜的决心，本着严谨的态度，凭着过硬的操作一步一步地按照我们预期的步骤进行。
也许是我们有了第一次失败的经验，这次的实验十分顺利，不仅测得了预期的数据，而且所得出的实验结论也与预期十分相符。
我还记得那天我走出实验室时，看见西下的夕阳，突然有一种很累的感觉，但心里更多的，是一种说不出的喜悦。
当然，我们也从这次实验的实验中总结出许多成功的经验。
作为一个科研小组，团队的协作是事半功倍的基础，每个组员的严谨细心是顺利完成实验的催化剂，我们有信心，有热情，就没有解决不了的困难。
现在，“萌芽杯”的活动即将结束，但是那科研的萌芽却刚刚在我们每个人的心里绽放出诱人的新绿。
我想，我们的科研之路才刚刚开始……
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