牛奶中钙含量的测定

EDTA 络合滴定法测定不同品质牛奶中钙含量

指导老师：梁勇

摘要：本实验采用采用干式灰化法处理牛奶，配合EDTA络合滴定法测定牛奶中钙含量。100ml的伊利高钙奶、伊利纯牛奶、风行鲜牛奶、晨光鲜牛奶中钙含量分别为125.30mg、103.38mg、117.98mg、98.78mg。

关键词：牛奶; 钙含量; EDTA 络合滴定法

1、前言：

钙与身体健康息息相关, 钙除成骨以支撑身体外, 还参与人体的代活动, 它是细胞的主要阳离子, 还是人体最活跃的元素之一, 缺钙可导致儿童，佝偻病, 青少年发育迟缓, 孕妇高血压, 老年人的骨质疏松症。目前, 我国居民摄入钙量严重不足, 尤其是儿童青少年和老年人缺钙比例比较高。喝牛奶是补钙最常见的方式之一。测定各种牛奶钙含量有助于我们选择哪种牛奶来补钙。牛奶中钙含量大约在100-125mg/100ml.

测定牛奶中钙的含量含量方法包括: 配位滴定法、酸碱滴定法、高锰酸钾滴定法、原子吸收法等。实验前对配位滴定法、酸碱滴定法、高锰酸钾滴定法进行了比较,其中（KMnO4）氧化-还原滴定法步骤繁琐，原子吸收法测定条件较高，不易于操作，而络合滴定法所用仪器普通易得, 成本低廉, 分析时间短, 操作简单, 条件要求也不高。在进行定量分析时，样品处理方法很关键，选择正确的样品处理方法是获得准确分析结果的基本保证。目前，常用的预处理方法有干式灰化法（干法）、湿式消化法（湿法）、直接酸溶法等，本实验采用干式灰化法处理牛奶，配合EDTA 络合滴定法测定牛奶中钙含量。

二、试验原理：

EDTA 与金属离子配位反应具有广泛性, 生成的配合物稳定、颜色明显, 易判断滴定终点, 并且是1:1 配位, 没有分级现象。本实验中调节 pH=9~10,滴定前向样品中加入指示剂铬蓝黑, 它先与 Ca2+生成红色络合物, 反应式为:

Ca2++In2-─CaIn(红色)。当在样品中滴入 EDTA 溶液时, EDTA 首先与溶液中未络合的 Ca2+反应生成无色络合物, 其反应式为:Ca2++Y2-→CaY(无色)。

因为钙与指示剂形成的络合物不如钙与 EDTA 形成的络合物稳定, 所以过量的滴定液便能夺取红色络合物中的 Ca2+而使钙指示剂游离还原为原来的形态, 于是溶液中红色又变为蓝色, 即达到终点。其反应式为: CaIn+Y2-→CaY+In2-, 其中In2---代表指示剂: Y2---代表 EDTA 二钠。

pH 值控制是 EDTA 滴定时的重要条件。以铬蓝黑作指示剂, 铬蓝黑会随溶液的 pH 值而改变颜色, pH 值为 8~10 时, 它本身才呈蓝色。随着配位反应的进行, 溶液的酸度将增大, 这样不仅会降低已生成的配合物的稳定性, 且会破坏指示剂变色的适宜酸度围, 导致产生很大的误差。因此在测定溶液中必须加入适量的缓冲剂, 以控制溶液的酸度,使其保持在能准确测定待测离子的 pH 围。本实验使用 pH≈9~10 的氨缓冲液。

三、仪器、设备：

1，分析天平：感量为0.0001g

2，马弗炉：温度可调（500到600度）

3，电热恒温鼓风干燥箱

4，碱式滴定管

5，100 mL 烧杯

6，表面皿

7，量筒（10ml）

8, 容量瓶（200ml 100ml）

10，可调式电炉

11，坩埚

12，漏斗与滤纸

13，锥形瓶（250ml）

14，台式天平

15.移液管（20ml）

16棕色瓶

17聚乙烯瓶

18酒精灯

19酸式滴定管

四、试剂:

1、纯金属锌、

2 、HCl(6 mol / L)、HCl（2 mol/L）

3、六次甲基四胺固体粉

4、二甲酚橙

5、铬蓝黑

6、浓氨水、氨水（2mol/l）

7、EDTA二钠盐

8、无水乙醇

9、饱和(NH4)2C2O4

10、晨光鲜牛奶、伊利高钙奶、伊利纯牛奶、风行鲜牛奶

( 所有试剂，除注明者外，皆为分析纯，水均指蒸馏水或去离子水。)

1, Zn 标准溶液: 用分析天平准确称取 0.1328 g 的纯金属锌于 100 mL 烧杯中, 盖上表面皿, 同时用量筒量取 5 mL 蒸馏水和 5 mL HCl(6 mol / L)配制成 10 mL(1+1)HCl 溶液, 将其慢慢加入放有纯金属锌的烧杯中, 待完全溶解后, 用水冲洗表面皿和烧杯壁, 将溶液转入 200 mL 容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀;

2,20%六次甲基四胺溶液: 称取 20 g 六次甲基四胺固体粉末于烧杯中, 加适量蒸馏水微热溶解, 冷却后将其转入100 mL 容量瓶中, 加水稀释至刻度, 摇匀; 3,二甲酚橙指示剂: 在分析天平上称取 0.500 0 g 二甲酚橙, 溶于100 mL 水中, 将其转入棕色瓶中, 加盖, 摇匀;

4,铬蓝黑指示剂: 分析天平上称取 0.1000 g 铬蓝黑溶于 5mL 浓氨水, 再加

20 mL 无水乙醇, 将其转入棕色瓶中, 加盖, 摇匀;

5，EDTA溶液：台式天平上称取 1.86g左右 EDTA二钠盐，加水，温热溶解，冷却后加入聚乙烯瓶中。

6,牛奶(市售)，四种牛奶

五、操作步骤

A、EDTA 溶液浓度的标定：

将洁净碱式滴定管用 EDTA 润洗 2 ~ 3 次, 将EDTA 溶液加入滴定管中, 记下读数。用 Zn 标准液润洗后的移液管, 平行移取 20.00 mL Zn 标准液于 3个锥形瓶中, 并分别在锥形瓶加入 1 ~ 2 滴二甲酚橙指示剂。滴加 20% 六次甲基四胺溶液至溶液呈现稳定的紫红色后, 再多加 5 mL 。用EDTA滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为终点。平行滴定3次，取平均值，计算溶液的准确浓度。

B、样品钙含量分析

1、取 4个干燥烧杯, 编号后称重m a、m b、m c、m d。将 3份样品分别移取 100 mL 于4个烧杯, 记录样品名称与对应编号，并称重、记录。

2、将样品置于酒精灯上蒸发至粘稠状, 停止加热, 待冷却至室温后称重m a1、m b1、

m c1、m d1。转移包叠好一部分样品的滤纸到对应编号的坩埚中, 再次称量烧杯的质量m a2、m b2 、m c2、m d2.( m–m1 为粘稠液总质量，m1 - m2 为移取的粘稠液的质量)

3、将样品放于电热恒温干燥箱烘干, 然后在可调式电炉上先小火炭化至无烟, 再移入马弗炉 550 ℃ ~ 600 ℃灰化1 ~ 2 h, 灼烧为固体粉末。

4、将灼烧后的样品转移到烧杯中, 用蒸馏水洗涤坩埚 3 ~ 4 次, 将洗液一并转移入烧杯中, 再加入 2 mol/L HCl 溶液, 使其完全溶解,调节溶液 pH≈4。

5、向烧杯中加入过量饱和(NH4)2C2O4溶液, 约 10mL, 充分搅拌后过滤。

6、用 2mol / L HCl 溶液洗涤漏斗中的沉淀及滤纸 4 ~ 6 次, 并将洗液转移入250mL 锥形瓶中, 加适量水, 滴加 2 mol /L NH3·H2O溶液, 调节溶液 pH = 9 ~ 10

7、再滴加 4 ~ 5 滴铬蓝黑指示剂, 用 0.02 mol/L EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色恰变为蓝色, 即为终点。

8、平行测定 3 次,根据消耗EDTA的体积计算出被滴定的钙的含量及每100ml牛奶中钙的含量

六、结果与处理

6.1 基准物质锌粒的称量

C Zn2+=(0.1368G÷65.39g/mol)/0.1L=0.02092mol/L

6.2 EDTA溶液浓度的标定（基准物质：Zn）

C EDTA=( C zn﹒v zn ) / v EDTA

6.3 牛奶中钙含量的分析

1、伊利高钙奶粘稠液的总质量：23.9g

2、伊利纯牛奶粘稠液的总质量：22.7g

3、风行鲜牛奶粘稠液的总质量：21.6g

4、晨光鲜牛奶粘稠液的总质量：19.8g

七、结论：

各品种牛奶中钙含量

八、结果与分析：

从上表可得：a>c>b>d,即伊利高钙奶的钙含量最高，晨光鲜牛奶的钙含量最低。该方法的平均相对偏差为: 0.0700% ~ 0.1030%, 方法准确可靠。

九、结论：

根据自身年龄、性别、身体状况来选择适合自己的牛奶进行科学补钙; 根据牛奶的品牌、功能与口感选择自己喜欢的牛奶合理补钙。

十、参考文献：

[1]分析化学实验/汤又文主编. —：化学工业，2007.12：53-54，57-60.

[2]现代分析化学实验/思童，进主编. —：化学工业，2008.1：46-50，52-53.

[3]殷华山. 污水中钙离子含量测定方法的改进[J]. 石油化工, 2004(1): 20 - 22.

[4]中国国家标准管理委员会. 食品中钙的测定[S]. : 中国标准, 2003.

[5]润泉, 学芬, 曾波. EDTA 容量法测定饲料级磷酸三钙中的钙含量[J]. 化工, 2004, 31(1): 30 - 31.