探析微量亚硝酸盐分析方法

2020-01-14杨韵靖广东省地质实验测试中心广东广州510000

化工管理 2020年12期

杨韵靖（广东省地质实验测试中心，广东广州 510000）

亚硝酸盐和硝酸盐广泛存在于环境和食物中。这些盐已经在食品工业中用作添加剂很长时间了，但是亚硝酸盐对于改善肉质的外观十分重要，它可以防止食物过快的腐蚀，可以改善食物的味道，使食物更能被人接受，甚至是在市场得到更优的价格。但不得不提出的是，亚硝酸盐的使用会对人体产生不良的影响，例如，血红蛋白遇到亚硝酸盐会转化成为高铁血红蛋白，这一转化过程是不可逆的，也就是说，亚硝酸盐会对人体内的血红蛋白造成不良影响，而血红蛋白对于人体呼吸十分重要，它的转化会降低人体交换氧气的效率。对于孕妇和婴儿，这种危险尤其严重。亚硝酸盐还可与胃中的仲胺和酰胺反应形成致癌的N-亚硝胺。硝酸盐也很危险，因为它很容易在体内还原为亚硝酸盐。由于这些毒性作用，许多国家对其在加工食品中的使用施加了严格的限制。

1 改良比色法检测亚硝酸盐

食品中过量使用亚硝酸盐和硝酸盐一直是食品安全的主要问题。因此，需要一种灵敏，选择性，快速和准确的亚硝酸盐和硝酸盐测定方法。在过去的15年中，已经报道了许多检测和测定亚硝酸盐和/或硝酸盐的方法，包括分光光度法（例如Griess反应），化学发光，电化学，色谱，毛细管电泳，荧光分光光度法和电化学发光。每种方法都有其优点和缺点。

1.1 分光光度法

由于分光光度法的简便性和廉价的分析可行性，分光光度法被广泛应用于食品的亚硝酸盐测量，原理是亚硝酸盐会与检测试剂盒发生化学反应，重氮化是氮元素的含量显著增加，亚硝化是指在生成物中氮元素的价态减小，经过此类反应生成的生成物吸光度会发生改变，恰好其与亚硝酸盐的浓度呈线性关系，因此使用此类方法既经济又方便，受到了广泛欢迎。

1.1.1 格里斯分析

分光光度法检测亚硝酸盐的最常用方法是Griess 分析，该方法涉及重氮偶合步骤。1879年，格里斯（Griess）首次开发了这种测定唾液中亚硝酸盐含量的方法。该方法的主要原理是在酸性条件下，亚硝酸盐与磺胺酸反应生成重氮阳离子，然后将重氮阳离子与芳香胺1-萘胺偶合，产生红紫色（λmax≈540nm）。水溶性偶氮染料。然而，该方法中使用的试剂1-萘胺是致癌的。1939 年，Bratton 和Marshall 首次提出在Griess 反应中使用N-（1-萘基）乙二胺（NED）作为磺酰胺的偶联组分。已经发现，与N-萘胺相比，NED 具有多个优点，它具有可重现性，更快的偶联速度，更高的灵敏度，偶氮染料的酸溶解度以及在pH范围内颜色的pH独立性，优于1-萘胺。使用磺胺和NED进行的改良Griess 反应已成为检测食品，环境和生物流体中亚硝酸盐的最常见Griess测定法。

经过多年分析对比，格里斯得出，虽然格里斯分析对于亚硝酸盐的测量提供了新方法和新途径，但是不得不承认该方法具有局限性，体现在低灵敏度、抗干扰能力低下等。当被检测物体中含有铜、铁、硫、碘等元素时，其离子形态会对亚硝酸盐检测产生十分大的误差。为了克服这些局限性，格里斯已经做出了很大的努力来改进和修改Griess分析。

今天，我们已经知道基于格里斯分析的几种方法。Griess反应已与HPLC或FIA系统耦合，可以分析特别复杂的基质（例如食物样品和生物液体）中的亚硝酸盐含量。HPLC-Griess 系统的原理是色谱分离色谱柱后衍生化的亚硝酸盐和硝酸盐。这样的HPLC-Griess系统已经是可商购的。多种技术的发展导致亚硝酸盐和硝酸盐的测定更加高效和自动化。但是，这些技术依赖于现代设备的应用，这通常非常昂贵。HPLC-Griess 系统仍然受到生物样品中存在的氯化物的严重干扰。

尽管Gries测定的基础是重氮偶合反应，但亚硝化反应也可用于亚硝酸盐的测定。其他几种指示剂物质与亚硝酸盐反应形成有色产物。例如，亚硝酸盐在酸性溶液中与巴比妥酸反应形成亚硝基衍生物紫罗兰酸。在此基础上，建立了分光光度法测定水中亚硝酸盐的方法。在310 nm的分析波长下，当亚硝酸盐的浓度在0.00 到3.22 ppm 范围内时，观察到比尔定律。Burakham等。基于亚硝酸根离子与间苯二酚（1,3,5-三羟基苯）之间的亚硝化反应，建立了测定水样中亚硝酸根和硝酸根的新分光光度反应系统。该系统用于流动注射分析。它每小时可以分析多达20个样品，相对标准偏差小于1.5%。但是，产物的最大吸光度为312 nm，因此该过程受Fe3+的影响很大。

1.1.2 催化分光光度法

催化分光光度法主要应用于水产品的亚硝酸盐检测，原理是亚硝酸盐与检测试剂盒发生催化反应，取代的吩噻嗪衍生物、三芳基甲烷碱性染料此类指示剂经常被应用到反应中。但是，这些方法中的许多方法都很耗时，并且容易受到干扰，例如Fe2+，Fe3+，Ag+，SO32-，Br-和I-等离子体。当前，用于测定亚硝酸盐的催化分光光度法需要严格控制反应条件，例如酸度，温度和试剂用量。为了进一步开发这些方法，应做出以下努力：（1）在某些指示性反应中使用表面活性剂以提高灵敏度和选择性。（2）更加注重解释催化机理，寻找提高灵敏度和选择性的有效途径；（3）开发一种新型的高灵敏度和特异性指示剂，以改善其水溶性。（4）将FIA 系统应用于催化分光光度法以提高分析效率。

1.2 化学发光

化学发光（CL）是一种功能强大的分析技术，其优点在于，首先，测量手法简便，是现有亚硝酸盐检测方法中最为简便的一类方法；其次，成本低，化学发光所涉及的检测试剂盒物质较为普遍；最后，具有无与伦比的安全性和可控性。由于这些优点，CL法近年来已广泛用于亚硝酸盐的测定。据报道，可以先还原为氮氧化物然后与臭氧反应来检测亚硝酸盐和硝酸盐，有科学家就将化学发光法率先应用在海水测量中，成功后，又有许多科学家先后将该方法应用于人体的血液、尿液分析，对现代医学的发展也提供了新靶点。但是化学发光法在应用到人体血浆时并不能向之前几类检测那么顺利，会受到某些亚硝基的影响。紧接着，越来越多科学家投入亚硝酸盐的检测方法——化学发光，试图通过优化来拓宽其应用范围。Nagababu等报告了一种改进的直接化学发光方法，用于测定血浆亚硝酸盐，而不受其他与一氧化氮相关的物质（例如S-亚硝基硫醇）的干扰。该方法涉及在NO分析仪的吹扫容器中由冰醋酸和抗坏血酸组成的反应系统。在这些酸性条件下，亚硝酸盐被抗坏血酸化学计量还原为NO。该方法对血浆亚硝酸盐的测定具有很高的灵敏度（97%准确度）和高精度（CV ＜10%）。与流动注射系统结合使用时，CL方法还有其他优势，例如分离效率高和检测限低。然而，气相CL 法的主要缺点是需要更高的燃烧温度（600℃）。系统中甚至微量的氧气也会与NO反应生成NO2，从而降低CL 的强度。在高温（600˚C）下，NO2 可以转化回NO，以补偿氧气引起的干扰。另外，在该方法中，必须用惰性气体从水相中除去一氧化氮，导致操作繁琐且灵敏度低。