锌-镉水浴振荡还原硝酸盐方法的研究

黎晨晨， 李 健， 刘 宁

（哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

锌-镉水浴振荡还原硝酸盐方法的研究

黎晨晨， 李 健， 刘 宁

（哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

采用锌-镉水浴振荡法还原了硝酸盐，并与国标方法进行比较，测定酸菜、风干肠中的硝酸盐。讨论了固液比、温度、时间、振荡频率、氯化镉溶液浓度这些因素对测定结果的影响，确定最佳还原条件为固液比1∶2，温度50℃，时间40min，振荡频率180r/min，氯化镉溶液浓为1.5%，硝酸盐还原率达到92.65%。与国标法相比，该方法具有较好的精密度，而且在测试难易程度和经济方面都优于标准镉柱法，具有较好的实用性。

锌-镉水浴振荡；硝酸盐；酸菜；风干肠

前 言

人体摄入的NO3-主要来自食物和饮水,由于饮食习惯和地域的差异,其摄入量也有所不同。而体内的NO2-主要来自摄入的NO3-在体内的转变[1]。在正常情况下，由于胃酸抑制了细菌的生长，进入人体的硝酸盐在胃中几乎不转化为亚硝酸盐，但当胃酸pH上升或萎缩性胃炎等疾病导致的胃酸缺乏发生时，硝酸盐还原酶数量和活性增高，即由大量的硝酸盐被还原成亚硝酸盐[2]。所以硝酸盐的含量也成为评价食品安全性的指标之一。

目前，直接测定硝酸盐的方法较少，主要是将其还原成亚硝酸盐进行测定[3]。还原硝酸盐多数是采用镉柱进行还原，该方法还原效率虽高，但制镉粒，装柱，还原，洗涤，测定及活化步骤繁琐，耗时长。锌也可将硝酸盐还原成亚硝酸盐，但其由于还原效率不高，常与镉配合以提高其还原效率。2001年，金良正[4]使用锌粉代替金属镉还原测定乳制品中硝酸盐，还原率可达90%。2002年，金明明[5]使用锌-镉还原法测定海水硝酸盐浓度。2008年，张勇[6]等人也使用锌-镉还原法测定了地表水中的硝酸盐。本实验采用锌粉和氯化镉，在水浴振荡的条件下还原硝酸盐，取得了很好的效果。

1 实验部分

1.1 主要仪器

数显水浴恒温振荡器，天津市欧诺仪器仪表有限公司；恒温水浴锅，上海跃进医疗器械；721E型可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司；多功能搅拌器，东莞市乐邦电子有限公司。

1.2 材料与试剂

亚铁氰化钾、乙酸锌、硼砂、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、锌粉、浓氨水、自制镉柱(还原效率≥90%)、盐酸、硝酸盐：分析纯。

酸菜、风干肠：市售。

1.3 实验方法与步骤

1.3.1 固液比（锌粉：氯化镉溶液）的选择

取硝酸盐标准溶液，加入锌粉和浓度为1.5%的氯化镉溶液的比例分别为 1∶0.5，1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶2.5，1∶3，在振荡频率 150r/min，温度为 50℃条件下振荡40min。取出定容静止过滤，滤液按国标法进行检测。

1.3.2 温度的确定

取硝酸盐标准溶液，加入固液比为1∶2的锌粉和浓度为1.5%的氯化镉溶液，分别在温度为30℃ ，40℃ ，50℃ ，60℃ ，70℃ ，80℃ ， 振 荡 频 率150r/min条件下，振荡40min。取出定容、静止过滤，滤液按国标进行检测。

1.3.3 时间的确定

取硝酸盐标准溶液，加入固液比为1∶2的锌粉和浓度为1.5%的氯化镉溶液，在温度为50℃，振荡频率150r/min条件下，分别振荡10min，20min，40min，60min，80min，100min。取出定容、静止过滤，滤液按国标法进行检测。

1.3.4 振荡频率的确定

取硝酸盐标准溶液，加入固液比为1∶2的锌粉和浓度为1.5%的氯化镉溶液，在温度为50℃，振荡频率分别为120r/min，150r/min，180r/min，210r/min，240r/min的条件下，振荡40min。取出定容、静止过滤，滤液按国标法进行检测。

1.3.5 氯化镉溶液浓度的确定

取硝酸盐标准溶液，加入固液比为1∶2的锌粉和浓度分别为0.5%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的氯化镉溶液，在温度为50℃，振荡频率150r/min的条件下，振荡40min。取出定容、静止过滤，滤液按国标法进行检测。

1.3.6 最佳还原条件的确定

确定单因素条件后，拟采用正交设计L16（45）确定最佳提取条件。

表1 因素与水平表Table 1 Factors and levels

2 结果与讨论

2.1 实验条件优化

2.1.1 固液比的选择

以硝酸盐的还原率为指标考察固液比对硝酸盐还原效果的影响。如图1所示，随着固液比的增加，硝酸盐的还原率逐渐增大，当固液比达到1∶1.5时，还原效率达到最大，进一步增加固液比，还原效率有所下降，但下降不明显。因此，选择最佳的固液比为1∶1.5。

2.1.2 温度的确定

以硝酸盐的还原率为指标考察温度对硝酸盐还原效果的影响。如图2所示，随着温度的升高，硝酸盐的还原率逐渐增大，当温度达到50℃时，还原效率达到最大，进一步增加温度，还原效率开始下降。因此，选择最佳的温度为50℃。

图1 固液比对还原效率的影响Fig.1 Effect of ratio of solid-liquid on the reduction efficiency

图2 温度对还原效率的影响Fig.2 Effect of temperature on the reduction efficiency

2.1.3 时间的确定

以硝酸盐的还原率为指标考察时间对硝酸盐还原效果的影响。如图3所示，随着时间的延长，硝酸盐的还原率逐渐增大，当时间为40min时，还原效率达到最大，进一步延长时间，还原效率开始下降。因此，选择最佳的还原时间为40min。

2.1.4 振荡频率

以硝酸盐的还原率为指标考察振荡频率对硝酸盐还原效果的影响。如图4所示，随着振荡频率的增加，硝酸盐的还原率逐渐增大，当振荡频率为150r/min时，还原效率达到最大，进一步增加振荡频率，还原效率有所下降。因此，选择振荡频率为150r/min。

图3 时间对还原效率的影响Fig.3 Effect of time on the reduction efficiency

图4 振荡频率对还原效率的影响Fig.4 Effect of oscillation frequency on the reduction efficiency

2.1.5 氯化镉溶液浓度的确定

以硝酸盐的还原率为指标考察氯化镉溶液浓度对硝酸盐还原效果的影响。如图5所示，随着氯化镉溶液浓度的增加，硝酸盐的还原率逐渐增大，当氯化镉溶液浓度达到1.5%时，还原效率达到最大，进一步增加浓度，还原效率基本保持不变。因此，选择氯化镉浓度为1.5%。

图5 氯化镉溶液浓度对还原效率的影响Fig.5 Effect of cadmium chloride concentration on the reduction efficiency

2.2 最佳还原条件的确定

按正交试验安排结果所得如表2所示。由表2可知，各种因素影响的主次顺序：固液比＞振荡频率=氯化镉溶液浓度＞温度＞时间。即固液比对还原效果的影响最大，其次是振荡频率和氯化镉溶液的浓度，温度和时间对还原效果的影响最小。在实验范围内的优水平为A3B2C2D3E2，即固液比为1∶2，温度 50℃，时间 40min，振荡频率 180r/min，氯化镉溶液浓为1.5%。

2.3 验证实验

表2 正交试验与分析Table 2 Orthogonal experiment and analysis

按正交试验确定的最佳条件还原硝酸盐，硝酸盐还原率达到92.65%，比较优组89.95%高2.70%。表明此正交实验得出的最优组是符合实际的。

2.4 方法评价

将锌-镉水浴振荡法与标准镉柱法在检测结果和操作难易程度上进行可行性分析，如表3，4所示：

表3 硝酸盐检测结果的精确度实验Table 3 Precision experiments of the determination result of nitrate

表4 两种方法在难易程度上的比较Table 4 Comparison between two methods from the aspect of testing difficulty

由表3可知，锌-镉水浴振荡法相对标准镉柱法的标准偏差（RSD）≤5%，说明该方法精确较好。

由表4可知，通过与标准镉柱法的比较，无论是在测试难易程度上还是在经济方面都优于标准镉柱法。在定量检测要求内，适合对大批量的样品进行硝酸盐含量的检测，具有更强的实用性。

4 结论

采用锌-镉水浴振荡法还原了硝酸盐，考察了固液比、温度、时间、振荡频率、氯化镉溶液浓度对硝酸盐还原效果的影响。由实验结果可知，在固液比为1∶2，温度50℃，时间40min，振荡频率180r/min，氯化镉溶液浓度为1.5%的最优条件下还原硝酸盐，还原率达到92.65%。在该还原条件下测定酸菜、风干肠中的硝酸盐含量分别为7.32mg/kg和13.34mg/kg。与国标法（标准镉柱法）进行比较，可知该方法具有较好的精密度（RSD≤5%），而且在测试难易程度和经济方面都优于标准镉柱法，具有较好的实用性。

［1］徐维光、任立、黄士雄.硝酸盐、亚硝酸盐的人体来源及其危害性［J］.安徽预防医学杂志，1998,4（1）：110～115.

［2］杨国义.中华人民共和国食品安全与卫生强制性标准实用手册［M］.西宁：青海人民出版社，2001：800.

［3］张玉兰,杨翠凤.环境中硝酸盐和亚硝酸盐测定方法研究进展［J］.浙江化工,2005,36（6）：39～40.

［4］金良正.锌粉还原测定乳制品中硝酸盐［J］.实用预防医学,2001,8（4）：310～311

［5］金明明，唐仁友.锌镉还原法的海水硝酸盐浓度［J］.海洋环境科学，2002，21（2）：50～56

［6］张勇,程祥圣，吴月英，等.锌-镉还原-分光光度法测定地表水中硝酸盐［J］.理化检验-化学分册，2008，2：139～141.

Study on Reducing Nitrate with Zn-Cd Water Bath Shaking Method

LI Chen-chen,LI Jian and LIU Ning
(College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

The nitrate was reduced by using Zn-Cd water bath shaking method and compared with national standard method.The content of nitrite in dried fermented sausages and sauerkraut was determined.The effect of solid-liquid ratio,temperature,time,oscillation frequency and cadmium chloride concentration on the determination result were studied.The optimum reducing conditions were obtained as follows：the ratio of solid-liquid was 1：2,the temperature was 50℃,the time was 40min,the oscillation frequency was 180r/min and the cadmium chloride concentration was 1.5%.Comparing with national standard method,this method showed a better precision,and it was superior to the standard cadmium column method in the aspects of testing difficulty and economic.

Zn-Cd water bath shaking;reducing;nitrate;sauerkraut;dried fermented sausages

TS207.3

A

1001-0017（2012）04-0035-04

2012-02-28

黎晨晨（1984-），女，吉林德惠人，硕士研究生，助教，主要从事食品化学的研究工作。