浓度直读法快速测定市售腌菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量

2024-03-25郭楠楠王占华许冰洁

中国调味品 2024年1期

郭楠楠　王占华　许冰洁

摘要：该研究探讨建立一种快速检测硝酸盐和亚硝酸盐含量的方法。结果表明，pH为2～6时，加入1 mL氨基磺酸溶液消除NO2-的干扰，在此基础上，用浓度直读法测定5种市售腌菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量，其亚硝酸盐含量在2.76～67.5 mg/kg之间，硝酸盐含量在37.58～149.7 mg/kg之间，回收率在91.0%～110.0%之间。与GB 5009.33-2016第二法相比，经F检验和t检验，二者结果之间无显著性差异。与国标法相比，该方法具有操作简单、无需进行复杂计算、测定速度快、仪器便于携带等优点，适用于腌菜中亚硝酸盐及硝酸盐含量的测定。

关键词：腌菜；浓度直读法；硝酸盐；亚硝酸盐

中图分类号：TS255.53文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0146-05

Rapid Determination of Nitrate and Nitrite Content in Commercially Available Pickled Vegetables by Concentration Direct Reading Method

GUO Nan-nan， WANG Zhan-hua， XU Bing-jie

Abstract： In this study， the establishment of a rapid determination method for nitrate and nitrite content is explored. The results show that when pH is 2～6， add 1 mL amino sulfonic acid solution to eliminate the interference of NO2-. Based on this， the concentration direct reading method is used to determine the nitrate and nitrite content in five types of commercially available pickled vegetables. The nitrite content ranges from 2.76 mg/kg to 67.5 mg/kg， the nitrate content ranges from 37.58 mg/kg to 149.7 mg/kg， and the recovery rates are between 91.0% and 110.0%. Compared with the second method in GB 5009.33-2016， there is no significant difference between the results of F test and t test. Compared with the method in national standard， this method has the advantages of simple operation， no need for complex calculations， fast measurement speed， and easy portability of the instrument， making it suitable for the determination of nitrite and nitrate content in pickled vegetables.

Key words： pickled vegetables; concentration direct reading method; nitrate; nitrite

硝酸鹽在还原性细菌的作用下会被还原成亚硝酸盐[1]，亚硝酸盐本身没有致癌性，但进入胃中，亚硝酸盐会和胺类结合生成亚硝胺，大量摄入会增加致癌的风险[2]。

亚硝酸盐是我国允许使用的一种食品添加剂[3]，可以抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长，降低食品的水分活度，延长食品的储存期[4]。作为发色剂可以显著改善产品的外观颜色，保持和稳定色泽。我国的食品安全相关标准中规定腌菜中的亚硝酸盐含量不得高于20 mg/kg[5]。而腌菜在加工及储藏过程中容易产生亚硝酸盐，郭丽艳等[6]对腌菜中亚硝酸盐含量的检测结果表明，992份受调查的样品均检出不同含量的亚硝酸盐，平均含量为（1.23±0.95） mg/kg，范围为0.03～9.18 mg/kg，远低于国标GB 2762-2017中的限量要求。但是，目前市场上所售卖的腌菜质量标准不够统一，亚硝酸盐含量也有高有低，因此，建立准确、快速的检测方法，对发展绿色、安全的腌菜产品和提高人们的生活质量与健康水平有着重要的意义。

目前测定腌菜中硝酸盐及亚硝酸盐的方法主要有比色法、间接滴定法、吸光度法、离子色谱法等[7-12]，而基于比色法建立起来的快速测定亚硝酸盐的方法主要依赖试纸及试剂盒，已在土壤、水样、食品等领域中有所应用，但比色法制备的试纸及试剂盒有检出限较高、假阳性、保质期短等缺点[13]，只能作为快速筛查的辅助手段，无法满足现代食品快速检测和分析的要求，无法迅速占领快速检测市场。因此，需要一种快速检测硝酸盐和亚硝酸盐的方法，浓度直读法利用硝酸根电极结合简单便携的离子计，可实现同时快速测定腌菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量，具有操作简单、准确度高、方便携带、读数方便明了等优点。

1 材料与方法

1.1 材料

散装腌姜丝、散装腊八蒜、散装腌笋条、成品榨菜丝、成品榨菜心：重庆市涪陵区洪丽食品有限责任公司，其中散装腌菜在郑州市二七区马寨镇好又多生活超市购买，成品腌菜在郑州科技学院北苑超市购买。

1.2 试剂

亚铁氰化钾、硝酸钾、亚硝酸钠、乙酸锌、柠檬酸、石油醚、硼砂、硫酸铝、硫酸铝钾、氢氧化钠、硫酸、硫酸银、高锰酸钾、双氧水、对氨基苯磺酸、氨基磺酸、盐酸萘乙二胺、重铬酸钾、无水乙醇：以上试剂均为分析纯。

1.3 主要的仪器与设备

雷磁E-201-C型pH复合电极、雷磁PXSJ-216F型离子分析仪、PNO3-1-01型硝酸根离子选择性电极、雷磁JB-10型搅拌器、雷磁232-01型参比电极上海仪电科学仪器股份有限公司；UV-4802H型紫外分光光度计尤尼柯（上海）仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 TISAB的配制

TISAB（I）的配制：称取8.325 g 十八水合硫酸铝于250 mL烧杯中，用怡宝水溶解，加入1.268 g柠檬酸和2.35 g硫酸银，转移至500 mL棕色容量瓶中，定容至刻度线，避光保存。

TISAB（Ⅱ）的配制：称取5 g KAl（SO4）2·12 H2O于250 mL烧杯中[14]，用怡宝水溶解，然后用10% NaOH溶液和1∶10硫酸溶液调pH值至3.5，再加入2.5 g硫酸银，搅拌后转移至500 mL棕色容量瓶中，用怡宝水定容至刻度线，摇匀，避光保存。

1.4.2 样品的处理

将购买的腌菜用石油醚清洗表面油脂，用滤纸吸干表面残余石油醚，然后用四分法取样，置于绞肉机中搅碎成接近匀浆状态。

浓度直读法预处理：准确称取10.00 g样品匀浆，加入2 mL TISAB溶液进行稀释，然后转移至100 mL容量瓶中[15]，用怡宝水定容至刻度线。

国标法（GB 5009.33-2016第二法）预处理[16]：準确称取5.000 g样品匀浆，转移至100 mL容量瓶中，加入6.25 mL 50 g/L的饱和硼砂溶液、75 mL 70 ℃左右的怡宝水，摇匀，在100 ℃的恒温水浴锅中加热15 min，取出于实验台上冷却至室温25 ℃左右。加入2.5 mL 106 g/L的亚铁氰化钾溶液，摇匀，再加入2.5 mL 220 g/L的乙酸锌溶液，用蒸馏水定容至刻度线，摇匀，静置20 min以沉淀蛋白质，用滤纸过滤样液（弃去前20 mL的粗滤液），其余滤液备用。

1.4.3 电极的斜率校准

采用两点法进行电极斜率校准[16]。分别取5 mL 100，10 mg/L的NO3-标准液于50 mL容量瓶中，各加入10 mL TISAB溶液，用怡宝水定容至刻度线，分别得到10，1 mg/L的NO3-标准工作液，另取10 mL TISAB溶液于50 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度线，作空白样品溶液。

1.5 样品的测定与结果计算

1.5.1 浓度直读法测定与计算方法

分别取2份25 mL的待测样品溶液置于50 mL烧杯中，各加入10 mL TISAB溶液，转移至50 mL容量瓶中，用移液枪向其中一份中加入1 mL氨基磺酸溶液，用蒸馏水定容至刻度线，放入硝酸根离子选择性电极和参比电极，待读数稳定后，记录数据，其数据为浓度值C1（mg/L）；向另一份中滴加过量的KMnO4溶液，保持颜色至5 min不变色为止，再滴加H2O2除去KMnO4的深紫色[15]，转移至50 mL的容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度线，放入硝酸根离子选择性电极和参比电极，电极的底端不能碰到杯壁和杯底，待读数稳定后，记录数据，其数据记为浓度值C2（mg/L）。样品中硝酸盐的计算公式如下：

式中：x表示样品中硝酸盐含量，mg/kg；10表示取样量10 g；0.1表示定容后样品溶液的体积，L；C表示样品溶液中NO3-的浓度，mg/L；K表示样品溶液稀释倍数2；M表示硝酸根分子量62。

将C1代入公式得样品中硝酸盐含量；将C2-C1代入公式得样品中亚硝酸盐含量。

1.5.2 国标法测定与计算方法

采用国标法（GB 5009.33-2016第二法）测定亚硝酸盐的含量。

x＝m1×1 000m2×1 000×V1V0。

式中：x表示样品中亚硝酸盐的含量，mg/kg；m1表示测定样液中亚硝酸盐的含量，mg/kg；m2表示样品的质量，g；1 000表示转换系数；V1表示测定用样液体积，mL；V0表示样品处理液总体积，mL；结果保留3位有效数字。

2 结果与分析

2.1 TISAB溶液的选择

离子强度调节剂是为了稳定待测离子的活度系数而使用的一种试剂，具有消除离子差异、络合干扰离子、缓冲pH变化的作用。本试验选取两种不同的TISAB溶液各10 mL配制硝酸根离子标准使用液[15]，采用两点法对电极斜率进行校准，待读数稳定后，记录电位读数和斜率值，试验结果见表1。

由表1可知，TISAB（Ⅱ）可使硝酸根离子电极具有较高的转化系数，精度较高。因此，选用TISAB（Ⅱ）。

2.2 溶液pH值对测定结果的影响

为了探讨溶液pH值对硝酸根离子选择性电极的影响，用硝酸钾配制了浓度为10，1，0.1 mg/L的NO3-标准工作溶液，用10%的NaOH溶液和1∶10的硫酸调pH值，待读数稳定后，记录电位读数E（mV），结果见图1。

由图1可知，当pH＞6时，0.1 mg/L的NO3-标准工作溶液曲线才会出现较大的波动，且标准误差偏大，其余pH值下各曲线无较大的波动。由此可知，溶液pH值对测定结果无较大的影响，本试验将pH值控制在2～6之间。

2.3 NO2-对硝酸根离子选择性电极的干扰与消除

采用梯度稀释法，分别配制100，10，1，0.1，0.01 mg/L的NO3-和NO2-标准工作液，探讨NO2-对硝酸根离子选择性电极的干扰，待读数稳定后，记录电位读数，结果见图2。

由图2可知，－lgC在－2～1之间，测定NO3-的浓度时，NO2-对硝酸根离子电极具有严重的干扰，在测定硝酸根离子浓度时必须要消除NO2-对硝酸根的干扰，才能够准确测出NO3-的含量。氨基磺酸和对氨基苯磺酸均可消除NO2-的干扰，然而，硝酸根离子选择性电极对氨基磺酸的离子系数是2.7×10－3，对对氨基苯磺酸的离子系数是1.3×10－3，由于氨基磺酸的离子系数大于对氨基苯磺酸的离子系数，因此选用氨基磺酸来消除NO2-对测定结果的干扰，向50 mL的待测溶液中加入1 mL氨基磺酸溶液，即可消除NO2-对测定结果所产生的干扰[15]。

2.4 NO2-与生成的NO3-间的数量关系

KMnO4法：采用梯度稀释法，分别配制100，10，1 mg/L的NO2-标准工作液，各取5 mL标准工作液置于50 mL容量瓶中，分别加入10 mL TISAB溶液，用1∶10的硫酸溶液和10%的NaOH溶液调pH值至2～6，然后滴入过量的1% KMnO4溶液，开启离子搅拌器，边加入边搅拌，直至NO2-标准工作液出现紫红色，再用2%的H2O2溶液还原过量的KMnO 逐滴滴加，直至刚褪色，然后用蒸馏水定容至刻度线，待读数稳定后，读出相应的电位值，并记录数据，结果见表2。

由表2可知，10 mg/L的NO2-标准工作液转化后NO3-的浓度为10.049 mg/L，1.000 mg/L的NO2-标准工作液转化后NO3-的浓度为1.007 mg/L，0.100 mg/L的NO2-标准工作液转化后NO3-的浓度为0.106 mg/L，KMnO4可以将NO2-氧化为等量的NO3-，且它们的误差分别为4.9%、0.7%、0.6%，均低于5%，因此使用KMnO4将NO2-等量氧化成NO3-的方法是可行的。

K2Cr2O7法：与上述方法相同，用1%的重铬酸钾溶液将NO2-氧化成NO3-[14]，由于氧化过程中6价铬变成3价铬，烧杯中的重铬酸钾颜色由橙红色变为灰绿色，由于滴加過量的重铬酸钾溶液，边加入边搅拌，颜色又由灰绿色变成橙红色，然后用无水乙醇还原过量的颜色，颜色又由橙红色变为绿色，由此来判断反应终点，待读数稳定后，记录电位读数。该方法在操作过程中颜色变化过于繁琐复杂，且测出的NO2-标准工作液浓度往往扩大了数倍。于是做空白试验平行测定5次，分别是1.874×10 1.878×10 1.913×10 1.910×10 1.914×104 mg/L，该方法与高锰酸钾法相比准确度较低、操作复杂、有干扰离子存在，测定结果不理想。

2.5 精密度试验

精密度试验主要是为了验证仪器性能的稳定性，在满足精密度的前提下，保证其准确度。各取12.5 mL NO3-和NO2-标准工作液，配制含NO3-和NO2-各1 000 mg/L的混合溶液，按上述试验步骤对同一样液进行精密度试验，试验数据见表3。

由表3可知，NO3-的标准偏差是0.16 mg/L，相对标准偏差是1.26%，NO2-的标准偏差是0.13 mg/L，相对标准偏差是1.02%，二者的相对标准偏差都比较小，说明选用硝酸根离子选择性电极测NO3-和NO2-含量具有较好的精密度。

2.6 标准曲线的绘制

在此基础上做定量分析，绘制硝酸根离子的标准曲线（本试验默认室温为25 ℃），用1 mg/L硝酸根标准溶液配制6×10－1，4×10－1，2×10－1，10－1，8×10－2，6×10－2 mg/L的硝酸根离子标准系列溶液，获取电极电位后绘制“mV-（-lgC）”标准曲线，试验结果见图3。

由图3可知，浓度直读法校准方程为y=55.558x＋243.73，R2＝0.997 9＞0.90，由此可知，硝酸根浓度的负对数与电极电位具有很高的相关性，即使用硝酸根离子选择性电极测腌菜中硝酸盐和亚硝酸盐的含量具有很高的可行性[16]。

2.7 样品的测定结果

2.7.1 浓度直读法测定结果

按上述试验方法同时测定散装腌姜丝、散装腊八蒜、散装腌笋条、成品榨菜丝、成品榨菜心5种样品中NO3-和NO2-的含量，试验结果见表4。

2.7.2 国标法测定结果

参考2017年6月23日实施的国家标准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》，对亚硝酸盐含量的测定采用盐酸萘乙二胺法，标准曲线见图样品中亚硝酸盐含量的测定结果见表5。

由图4可知，R2=0.997 9＞0.90，表明拟合效果较好。

采用盐酸萘乙二胺法测定5种不同的腌菜制品中的亚硝酸盐含量，并计算出标准偏差（S）和相对标准偏差（RSD），试验结果见表5。

2.8 加标回收率试验

加标回收率（%）=[（加标试样测定值－试样测定值）/加标量]×100%[17]。将5种腌菜分别取样，测定硝酸根离子加标回收率，取1 000 mg/L硝酸根离子标准溶液1 mL进行加标回收率试验，结果见表6。

由表6可知，5种样品的加标回收率在91.0%～110.0%之间，符合GB/T 27404－2008规定的被测组分含量在1 mg/L时，回收率的允许限为80%～120%。

2.9 两种方法测定结果对照

将两种方法测定的亚硝酸盐含量进行F检验和t检验，查F检验表和t检验表可知，其结果无显著性差异，具体结果见表7～表8。

由表7和表8可知，经F检验和t检验，两组试验结果间无显著性差异，表明用浓度直读法快速测定腌菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量是可行的。

3 结论

通过试验发现，采用硝酸根离子选择性电极同时测定腌菜中的NO3-和NO2-是可行的，将pH控制在2～6之间，用氨基磺酸消除NO2-对试验的干扰，该条件下测定NO3-的相对标准偏差为1.26%，NO2-的相对标准偏差为1.02%，说明硝酸根离子选择性电极对测定NO3-和NO2-的精密度和重现性较好，对NO3-的回收率范围为91.0%～110.0%。在此基础上测定5种不同腌菜中的NO3-和NO2-，结果表明，亚硝酸盐和硝酸盐含量从低到高为成品榨菜心<成品榨菜丝<散装腌笋条<散装腊八蒜<散装腌姜丝，其中散装腊八蒜和散装腌姜丝中亚硝酸盐含量均超出国标GB 2762-2017中的限量标准。将浓度直读法测得的亚硝酸盐结果与国标法（GB 5009.33-2016第二法）进行对照，经F检验法和t检验法检验，两种方法测得的数据无显著性差异，论证了用浓度直读法快速测定腌菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量是可行的。

采用浓度直读法快速测定市售腌菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量，该方法得出的结果较准确，并且对仪器设备和试验条件要求较低，具有仪器设备便宜、计算简单、仪器操作简单、检测速度快、能够满足腌菜快速检测的要求的优点，与国标法中的仪器相比，该法仪器便于携带，十分适用于现场检测，利于普及推广。综上所述，浓度直读法为测定腌菜中亚硝酸盐的含量提供了一种高效且实用性强的快速测定方法，为其他人的测定提供了一定的参考。

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