库仑滴定法测定酸菜中亚硝酸盐的含量

陈 林

(四川化工职业技术学院 药品与环境工程学院,泸州 646099)

酸菜风味独特,其在发酵过程中会生成乳酸、乙酰胆碱、抗坏血酸、酶以及亚硝酸盐等[1-2]。研究显示,人体若摄入过量的亚硝酸盐会引起高铁血红蛋白血症,并且其在胃液中还可与胺类化合物反应,生成具有极强致癌作用的亚硝胺类化合物[3-4]。GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定腌制品中亚硝酸盐的质量分数应不大于30μg·g-1,因此准确测定酸菜中亚硝酸盐的含量对相关产品的质量控制意义重大。

目前,测定酸菜中亚硝酸盐含量的方法主要有返滴定法[5-6]、紫外分光光度法[7-8]和离子色谱法[9]等,其中返滴定法操作复杂,系统误差较大;紫外分光光度法中样品自身的色素可能会干扰检测,影响结果的准确度;离子色谱法专属性较好、自动化程度高,但仪器设备昂贵,难以普及推广。库仑滴定法是基于控制电流电解过程的电化学分析方法,灵敏度高,在食品、医药、化工领域应用广泛[10-12]。本工作通过优化测定条件,提出了库仑滴定法测定酸菜中亚硝酸盐含量的方法,可为相关产品的质量研究提供参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

KLT-1型库仑仪;ICS-600型离子色谱仪;KQ-300VDB型超声波器;XS205DU型分析天平。

亚硝酸钠标准溶液:准确称取一定量的亚硝酸钠(精确至0.000 1 g),用水溶解,配制成质量浓度为0.60 mg·L-1的亚硝酸钠标准溶液。

亚硝酸钠的质量分数为99.7%;所用试剂均为分析纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

工作电极对为银-碘化银电极和213型铂电极,指示电极对为PI-1-01型碘离子电极和232型甘汞电极;电解质溶液为1.0 mol·L-1硫酸钾溶液(pH 4.0);电解电流0.10 m A。

1.3 试验原理

银-碘化银电极发生电解反应,生成I-,游离的I-与样品溶液中的NO2-在酸性环境中发生氧化还原反应,通过消耗的电荷量计算NO2-含量。

1.4 试验方法

1.4.1 样品预处理

准确称取匀浆试样2 g(精确至0.000 1 g),置于100 mL锥形瓶中,加入40 mL水,于200 W超声提取30 min,期间保持固相分散均匀,随后于80℃水浴中静置5 min,冷却至室温后,以10 000 r·min-1转速离心5 min,取上清液,用水定容至100 mL容量瓶中,备用。

1.4.2 样品测定

阴、阳极电解池中均加入50 mL电解质溶液,以盐桥相连,通入氮气5 min后,准确移取5 mL样品溶液至阴极电解池中,搅拌30 s,按照仪器工作条件进行电解,记录滴定终点时间,平行测定5次,根据公式(1)计算样品中亚硝酸盐的质量分数wNaNO2(以亚硝酸钠计,μg·g-1)。

式中:I为电解电流,m A;t为电解时间,s;F为法拉第电解常数,96 500 C·mol-1;M为亚硝酸钠摩尔质量,69 g·mol-1;D为稀释倍数;m0为样品质量,g。

2 结果与讨论

2.1 电解质溶液浓度的选择

以0.60 mg·L-1亚硝酸钠标准溶液为检测对象,固定电解电流为0.10 m A,考察了硫酸钾溶液浓度分别为0.3,0.7,1.0,1.2 mol·L-1时亚硝酸钠的回收率,并计算测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表1。

表1 电解质溶液浓度对亚硝酸钠回收率的影响(n＝5)Tab.1 Effect of concentration of electrolyte solution on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表1可知,当硫酸钾溶液浓度为1.0,1.2 mol·L-1时,亚硝酸钠的回收率接近100%,但前者测定值的RSD小于1.0%,因此试验选择的电解质溶液为1.0 mol·L-1硫酸钾溶液。

2.2 电解质溶液酸度的选择

固定电解电流为0.10 m A,考察了1.0 mol·L-1硫酸钾溶液酸度分别为pH 2.0,3.0,4.0,5.0时亚硝酸钠的回收率,并计算测定值的RSD,结果见表2。

表2 电解质溶液酸度对亚硝酸钠回收率的影响(n＝5)Tab.2 Effect of acidity of electrolyte solution on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表2可知:当电解质溶液pH较低时,亚硝酸钠的回收率偏大,可能是由于溶液中氢离子浓度过高,副反应发生的概率较大,导致消耗的电荷量较多;当电解质溶液pH为4.0时,亚硝酸钠的回收率接近100%,测定值的RSD小于2.0%。因此,试验选择的电解质溶液酸度为pH 4.0。

2.3 电解电流的选择

电解电流影响电解时间,电解时间过长不仅降低检测效率,还会使银-碘化银电极表面覆盖过多的金属银,增加I-的扩散层厚度,影响结果的准确度[13]。试验考察了电解电流分别为0.10,0.20,0.50 m A时对亚硝酸钠回收率和电解时间的影响,并计算测定值的RSD,结果见表3。

表3 电解电流对亚硝酸钠回收率的影响(n＝5)Tab.3 Effect of electrolytic current on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表3可知:随着电解电流的增大,电解时间逐渐缩短,但回收率和测定值的RSD均逐渐增大;当电解电流为0.10 m A时,回收率为100%,并且测定值的RSD小于1.0%,此时电解过程仍可在3 min以内完成,不会影响I-的游离速率。因此,试验选择的电解电流为0.10 m A。

2.4 干扰试验

自然发酵制得的酸菜中含有乳酸、还原糖、氨基酸和无机盐等[14],因此向预处理后的酸菜样品中添加质量分数为10%的乳酸、葡萄糖、门冬氨酸、Na＋、K＋和Mg2＋,考察了其对亚硝酸钠测定值的影响。结果显示,添加上述干扰物质前后,亚硝酸钠测定值的绝对差值小于0.5μg·g-1,表明这些干扰物质不会影响亚硝酸盐含量的测定。

2.5 精密度和回收试验

按照试验方法对4个酸菜样品进行加标回收试验,计算回收率和测定值的RSD,结果见表4。

表4 精密度和回收试验结果(n＝5)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

2.6 方法比对

按照GB 5009.33-2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的离子色谱法测定4个酸菜样品中亚硝酸盐的含量,并与本方法所得结果进行比对,结果见表5。

由表5可知,两种方法测定结果的相对误差为-1.9%～3.2%。在95%置信度下,对两种方法所得结果进行t检验,4个样品的t值均小于t(0.05,3)＝2.78,表明本方法与离子色谱法之间无显著性差异。

表5 方法比对结果(n＝5)Tab.5 Comparison results of the methods(n＝5)

本工作提出了库仑滴定法测定酸菜中亚硝酸盐含量的方法。相较离子色谱法与返滴定法,本方法操作简便、分析快速,并且准确度高、精密度好,为相关产品的质量控制提供了方法参考。