抑制型离子色谱法检测蔬菜中的亚硝酸盐与硝酸盐

郭 坚 何光源 崔海容 叶明立 朱 岩

(1.华中科技大学生命科学与技术学院 湖北武汉 430074;2.湖北出入境检验检疫局;3.浙江大学理学院;4.戴安中国有限公司杭州实验室)

1 前言

蔬菜是日常生活必需的农产品,水果也是不可缺少的食品,其食用的安全性日益引起全社会的重视。蔬菜中亚硝酸盐和硝酸盐污染是与农药残留污染、金属和非金属离子污染并称的三大污染之一。由于化肥尤其是化学氮肥的广泛使用,使得蔬菜、水果中的硝酸盐残留量过高,而硝酸盐在细菌的作用下可还原成亚硝酸盐,使血液的载氧能力下降,从而导致高铁血红蛋白症;另一方面,亚硝酸盐可与次级胺 (仲胺、叔胺、酰胺及氨基酸)结合,形成亚硝胺,从而诱发消化系统癌变。因此控制蔬菜中的亚硝酸盐和硝酸盐含量,不仅关系到人民群众的身体健康,而且对提高我国蔬菜产品在国际上的竞争力具有重要意义。

我国国标 GB 2762-2003修订了食品中亚硝酸盐的限量卫生标准[1]。GB/T 5009.33-2003规定了亚硝酸盐和硝酸盐含量测定的方法,即试样经沉淀蛋白质、去除脂肪后,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化,再与盐酸萘乙二胺偶合反应,光度法测定;硝酸盐则采用镉柱还原为亚硝酸盐后测定[2]。

目前适用于硝酸盐和亚硝酸盐含量的检测方法主要有比色法[3]、流动注射法[4,5]等;离子色谱 -抑制电导色谱法也被用作蔬菜中亚硝酸盐和硝酸盐含量的检测方法[6,7];袁丽霞[8]等人曾采用离子色谱分离紫外检测,可以比较有选择性地检测出较低浓度的亚硝酸盐和硝酸盐,但是需要额外增加一个检测器。本文采用新的样品前处理手段彻底去除对色谱柱有害的物质,并借助美国戴安公司高柱容量的 IonPac AS23离子色谱交换柱,开发了一种抑制型电导法检测蔬菜样品中痕量亚硝酸根和硝酸根的方法,并能有效的用于实际样品的分析。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器

Dionex ICS-2500离子色谱仪,Chromeleon 6.5中文版色谱工作站,ASRS ULTRA-II型电化学自再生抑制器,ED50A电化学检测器,高速离心机,超声波清洗器,高速振荡器等。

2.1.2 试剂

碳酸钠、碳酸氢钠为分析纯;硝酸、亚硝酸标准储备液购自国家环保总局;所有用水均为电阻率18.3 MΩ.cm-1的去离子水。

2.2 色谱条件

分离柱与保护柱:Dionex IonPac AG23+AS23柱 (4mm×250mm),4.5 mmol/L Na2CO3/0.8 mmol/L NaHCO3缓冲溶液等度淋洗,淋洗液流速为 1.0 mL/min。ASRS II阴离子抑制器,自循环模式。进样体积为 25μL。以保留时间定性,峰面积定量。

2.3 样品前处理

于 50mL容量瓶中准确称取约 10.00g蔬菜样品 (精确到 0.001g),60～70℃加热 10min,加水稀释至刻度,震荡提取或超声提取 20min。取样品溶液 20 mL过石墨化碳黑柱、0.45μm滤膜、OnGuard IIRP柱。弃去前面 5 mL,收集后面溶液直接进入离子色谱仪分析。石墨化碳黑柱、OnGuard II RP柱可用国产的石墨化碳黑柱、C18柱代替,但使用之前需要进行活化处理。

使用上述步骤前处理后的样品,色素、叶绿素、有机物分子及颗粒物基本被去除,达到完全澄清,符合离子色谱进样要求。

3 结果与讨论

3.1 色谱条件的选择

在离子色谱的分离过程中,淋洗液中的碳酸钠、碳酸氢钠浓度对各种离子的保留时间存在明显影响。同时蔬菜中含有一定量氯离子与有机酸,而氯离子和亚硝酸盐出峰时间较为接近,为防止高浓度氯离子在测定过程中对低浓度亚硝酸根的干扰,兼顾样品分析时间和检测分离度,我们选择戴安公司的 I onPac AS23色谱柱。该色谱柱采用了高容量的树脂,其柱容量达到了前所未有的 320μmol[8],如此高的柱容量为单价离子亚硝酸根和硝酸根与其它弱保留组分或中强保留组分的分离提供了先决条件。

经过淋洗液的优化选择,我们选定 4.5mmol/L碳酸钠 +0.8mmol/L碳酸氢钠作为淋洗液条件。图1为标准样品分析色谱图。

3.2 精密度实验

取亚硝酸根、硝酸根混合标准溶液,在上述条件下重复进样 9次,计算亚硝酸根、硝酸根的相对标准偏差 (RSD)。亚硝酸根、硝酸根的保留时间的RSD分别为:0.76%、0.37%,峰面积的 RSD分别为1.59%、1.18%。结果表明,其精密度较好。

3.3 线性关系及检出限

取有机酸系列标准溶液按上述色谱条件进样,以峰面积对浓度计算线性回归方程,以 3倍信噪比计算检出限。结果表明,其线性较好,见表 1。

表 1 线性关系及检出限

3.4 实际样品检测结果及加标回收率实验

用 2.3样品前处理方法对市售几种蔬菜进行测定,经过样品前处理后直接进样分析,采用标准加入法检验了方法的回收率。分析结果与方法的回收率见表 2,典型色谱图见图 2。

表 2 加标回收率结果

图 2 芹菜样品进样色谱图

3.5 色谱柱寿命

采用 2.3预前处理方法对蔬菜样品进行前处理,连续 300次进样实际样品,色谱柱保留时间、峰型均无明显变化,这证明了该前处理方法对于有害物质去除效果明显,对色谱柱损害较小。

4 结论

本文提出的方法以抑制型离子色谱电导检测法同时分离并测定了蔬菜、水果中的亚硝酸与硝酸根,灵敏度高,方法简便,分离时间短,分析结果可靠,可广泛应用于生产过程中的产品质量控制及市场商品检验。

[1] GB 2762-2003食品中污染物限量[S].

[2] GB/T 5009.33-1996食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定方法[S].

[3] 丘星初.高灵敏度法测定地表水中硝酸盐和亚硝酸盐氮[J].环境科学,1992,13(4):63～64.

[4] Wang G F,Satake M,Horita K.Simultaneous spectrophotometric deter minati on of nitrate and nitrite and nitrite in water and some vegetable samples column preconcentration[J].Microchemical Journal,1998,58(2):162～174.

[5] ZhiQ Z,Han Y Z,Qian GL,et al.Catalytic simultaneous spectrophotometric determination of nitrite and nitrate with a flow injection system[J].Anal Chim Acta,1998.370(1):59～63.

[6] 徐霞,应兴华,陈能.离子色谱法同时测定蔬菜中的亚硝酸盐与硝酸盐[J].环境化学,2005,24(6):733～735.

[7] 王群芳,罗文贱.离子色谱法同时测定叶菜中的硝酸和亚硝酸盐[J].化学分析计量,2002,11(2):7～9.

[8] 袁丽霞,朱岩等.离子色谱法紫外测定海水中亚硝酸盐、硝酸盐、溴盐阴离子[J].现代科学仪器,2000,6:43～44.