濃度直讀法快速測定市售腌菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量

郭楠楠　王占華　許冰潔

摘要：該研究探討建立一種快速檢測硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的方法。結果表明，pH為2～6時，加入1 mL氨基磺酸溶液消除NO2-的干擾，在此基礎上，用濃度直讀法測定5種市售腌菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量，其亞硝酸鹽含量在2.76～67.5 mg/kg之間，硝酸鹽含量在37.58～149.7 mg/kg之間，回收率在91.0%～110.0%之間。與GB 5009.33-2016第二法相比，經F檢驗和t檢驗，二者結果之間無顯著性差異。與國標法相比，該方法具有操作簡單、無需進行復雜計算、測定速度快、儀器便于攜帶等優點，適用于腌菜中亞硝酸鹽及硝酸鹽含量的測定。

關鍵詞：腌菜；濃度直讀法；硝酸鹽；亞硝酸鹽

中圖分類號：TS255.53文獻標志碼：A 文章編號：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

硝酸鹽在還原性細菌的作用下會被還原成亞硝酸鹽[1]，亞硝酸鹽本身沒有致癌性，但進入胃中，亞硝酸鹽會和胺類結合生成亞硝胺，大量攝入會增加致癌的風險[2]。

亞硝酸鹽是我國允許使用的一種食品添加劑[3]，可以抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長，降低食品的水分活度，延長食品的儲存期[4]。作為發色劑可以顯著改善產品的外觀顏色，保持和穩定色澤。我國的食品安全相關標準中規定腌菜中的亞硝酸鹽含量不得高于20 mg/kg[5]。而腌菜在加工及儲藏過程中容易產生亞硝酸鹽，郭麗艷等[6]對腌菜中亞硝酸鹽含量的檢測結果表明，992份受調查的樣品均檢出不同含量的亞硝酸鹽，平均含量為（1.23±0.95） mg/kg，范圍為0.03～9.18 mg/kg，遠低于國標GB 2762-2017中的限量要求。但是，目前市場上所售賣的腌菜質量標準不夠統一，亞硝酸鹽含量也有高有低，因此，建立準確、快速的檢測方法，對發展綠色、安全的腌菜產品和提高人們的生活質量與健康水平有著重要的意義。

目前測定腌菜中硝酸鹽及亞硝酸鹽的方法主要有比色法、間接滴定法、吸光度法、離子色譜法等[7-12]，而基于比色法建立起來的快速測定亞硝酸鹽的方法主要依賴試紙及試劑盒，已在土壤、水樣、食品等領域中有所應用，但比色法制備的試紙及試劑盒有檢出限較高、假陽性、保質期短等缺點[13]，只能作為快速篩查的輔助手段，無法滿足現代食品快速檢測和分析的要求，無法迅速占領快速檢測市場。因此，需要一種快速檢測硝酸鹽和亞硝酸鹽的方法，濃度直讀法利用硝酸根電極結合簡單便攜的離子計，可實現同時快速測定腌菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量，具有操作簡單、準確度高、方便攜帶、讀數方便明了等優點。

1 材料與方法

1.1 材料

散裝腌姜絲、散裝臘八蒜、散裝腌筍條、成品榨菜絲、成品榨菜心：重慶市涪陵區洪麗食品有限責任公司，其中散裝腌菜在鄭州市二七區馬寨鎮好又多生活超市購買，成品腌菜在鄭州科技學院北苑超市購買。

1.2 試劑

亞鐵氰化鉀、硝酸鉀、亞硝酸鈉、乙酸鋅、檸檬酸、石油醚、硼砂、硫酸鋁、硫酸鋁鉀、氫氧化鈉、硫酸、硫酸銀、高錳酸鉀、雙氧水、對氨基苯磺酸、氨基磺酸、鹽酸萘乙二胺、重鉻酸鉀、無水乙醇：以上試劑均為分析純。

1.3 主要的儀器與設備

雷磁E-201-C型pH復合電極、雷磁PXSJ-216F型離子分析儀、PNO3-1-01型硝酸根離子選擇性電極、雷磁JB-10型攪拌器、雷磁232-01型參比電極 上海儀電科學儀器股份有限公司；UV-4802H型紫外分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 TISAB的配制

TISAB（I）的配制：稱取8.325 g 十八水合硫酸鋁于250 mL燒杯中，用怡寶水溶解，加入1.268 g檸檬酸和2.35 g硫酸銀，轉移至500 mL棕色容量瓶中，定容至刻度線，避光保存。

TISAB（Ⅱ）的配制：稱取5 g KAl（SO4）2·12 H2O于250 mL燒杯中[14]，用怡寶水溶解，然后用10% NaOH溶液和1∶10硫酸溶液調pH值至3.5，再加入2.5 g硫酸銀，攪拌后轉移至500 mL棕色容量瓶中，用怡寶水定容至刻度線，搖勻，避光保存。

1.4.2 樣品的處理

將購買的腌菜用石油醚清洗表面油脂，用濾紙吸干表面殘余石油醚，然后用四分法取樣，置于絞肉機中攪碎成接近勻漿狀態。

濃度直讀法預處理：準確稱取10.00 g樣品勻漿，加入2 mL TISAB溶液進行稀釋，然后轉移至100 mL容量瓶中[15]，用怡寶水定容至刻度線。

國標法（GB 5009.33-2016第二法）預處理[16]：準確稱取5.000 g樣品勻漿，轉移至100 mL容量瓶中，加入6.25 mL 50 g/L的飽和硼砂溶液、75 mL 70? ℃左右的怡寶水，搖勻，在100? ℃的恒溫水浴鍋中加熱15 min，取出于實驗臺上冷卻至室溫25 ℃左右。加入2.5 mL 106 g/L的亞鐵氰化鉀溶液，搖勻，再加入2.5 mL 220 g/L的乙酸鋅溶液，用蒸餾水定容至刻度線，搖勻，靜置20 min以沉淀蛋白質，用濾紙過濾樣液（棄去前20 mL的粗濾液），其余濾液備用。

1.4.3 電極的斜率校準

采用兩點法進行電極斜率校準[16]。分別取5 mL 100，10 mg/L的NO3-標準液于50 mL容量瓶中，各加入10 mL TISAB溶液，用怡寶水定容至刻度線，分別得到10，1 mg/L的NO3-標準工作液，另取10 mL TISAB溶液于50 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，作空白樣品溶液。

1.5 樣品的測定與結果計算

1.5.1 濃度直讀法測定與計算方法

分別取2份25 mL的待測樣品溶液置于50 mL燒杯中，各加入10 mL TISAB溶液，轉移至50 mL容量瓶中，用移液槍向其中一份中加入1 mL氨基磺酸溶液，用蒸餾水定容至刻度線，放入硝酸根離子選擇性電極和參比電極，待讀數穩定后，記錄數據，其數據為濃度值C1（mg/L）；向另一份中滴加過量的KMnO4溶液，保持顏色至5 min不變色為止，再滴加H2O2除去KMnO4的深紫色[15]，轉移至50 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，放入硝酸根離子選擇性電極和參比電極，電極的底端不能碰到杯壁和杯底，待讀數穩定后，記錄數據，其數據記為濃度值C2（mg/L）。樣品中硝酸鹽的計算公式如下：

式中：x表示樣品中硝酸鹽含量，mg/kg；10表示取樣量10 g；0.1表示定容后樣品溶液的體積，L；C表示樣品溶液中NO3-的濃度，mg/L；K表示樣品溶液稀釋倍數2；M表示硝酸根分子量62。

將C1代入公式得樣品中硝酸鹽含量；將C2-C1代入公式得樣品中亞硝酸鹽含量。

1.5.2 國標法測定與計算方法

采用國標法（GB 5009.33-2016第二法）測定亞硝酸鹽的含量。

x＝m1×1 000m2×1 000×V1V0。

式中：x表示樣品中亞硝酸鹽的含量，mg/kg；m1表示測定樣液中亞硝酸鹽的含量，mg/kg；m2表示樣品的質量，g；1 000表示轉換系數；V1表示測定用樣液體積，mL；V0表示樣品處理液總體積，mL；結果保留3位有效數字。

2 結果與分析

2.1 TISAB溶液的選擇

離子強度調節劑是為了穩定待測離子的活度系數而使用的一種試劑，具有消除離子差異、絡合干擾離子、緩沖pH變化的作用。本試驗選取兩種不同的TISAB溶液各10 mL配制硝酸根離子標準使用液[15]，采用兩點法對電極斜率進行校準，待讀數穩定后，記錄電位讀數和斜率值，試驗結果見表1。

由表1可知，TISAB（Ⅱ）可使硝酸根離子電極具有較高的轉化系數，精度較高。因此，選用TISAB（Ⅱ）。

2.2 溶液pH值對測定結果的影響

為了探討溶液pH值對硝酸根離子選擇性電極的影響，用硝酸鉀配制了濃度為10，1，0.1 mg/L的NO3-標準工作溶液，用10%的NaOH溶液和1∶10的硫酸調pH值，待讀數穩定后，記錄電位讀數E（mV），結果見圖1。

由圖1可知，當pH＞6時，0.1 mg/L的NO3-標準工作溶液曲線才會出現較大的波動，且標準誤差偏大，其余pH值下各曲線無較大的波動。由此可知，溶液pH值對測定結果無較大的影響，本試驗將pH值控制在2～6之間。

2.3 NO2-對硝酸根離子選擇性電極的干擾與消除

采用梯度稀釋法，分別配制100，10，1，0.1，0.01 mg/L的NO3-和NO2-標準工作液，探討NO2-對硝酸根離子選擇性電極的干擾，待讀數穩定后，記錄電位讀數，結果見圖2。

由圖2可知，－lgC在－2～1之間，測定NO3-的濃度時，NO2-對硝酸根離子電極具有嚴重的干擾，在測定硝酸根離子濃度時必須要消除NO2-對硝酸根的干擾，才能夠準確測出NO3-的含量。氨基磺酸和對氨基苯磺酸均可消除NO2-的干擾，然而，硝酸根離子選擇性電極對氨基磺酸的離子系數是2.7×10－3，對對氨基苯磺酸的離子系數是1.3×10－3，由于氨基磺酸的離子系數大于對氨基苯磺酸的離子系數，因此選用氨基磺酸來消除NO2-對測定結果的干擾，向50 mL的待測溶液中加入1 mL氨基磺酸溶液，即可消除NO2-對測定結果所產生的干擾[15]。

2.4 NO2-與生成的NO3-間的數量關系

KMnO4法：采用梯度稀釋法，分別配制100，10，1 mg/L的NO2-標準工作液，各取5 mL標準工作液置于50 mL容量瓶中，分別加入10 mL TISAB溶液，用1∶10的硫酸溶液和10%的NaOH溶液調pH值至2～6，然后滴入過量的1% KMnO4溶液，開啟離子攪拌器，邊加入邊攪拌，直至NO2-標準工作液出現紫紅色，再用2%的H2O2溶液還原過量的KMnO 逐滴滴加，直至剛褪色，然后用蒸餾水定容至刻度線，待讀數穩定后，讀出相應的電位值，并記錄數據，結果見表2。

由表2可知，10 mg/L的NO2-標準工作液轉化后NO3-的濃度為10.049 mg/L，1.000 mg/L的NO2-標準工作液轉化后NO3-的濃度為1.007 mg/L，0.100 mg/L的NO2-標準工作液轉化后NO3-的濃度為0.106 mg/L，KMnO4可以將NO2-氧化為等量的NO3-，且它們的誤差分別為4.9%、0.7%、0.6%，均低于5%，因此使用KMnO4將NO2-等量氧化成NO3-的方法是可行的。

K2Cr2O7法：與上述方法相同，用1%的重鉻酸鉀溶液將NO2-氧化成NO3-[14]，由于氧化過程中6價鉻變成3價鉻，燒杯中的重鉻酸鉀顏色由橙紅色變為灰綠色，由于滴加過量的重鉻酸鉀溶液，邊加入邊攪拌，顏色又由灰綠色變成橙紅色，然后用無水乙醇還原過量的顏色，顏色又由橙紅色變為綠色，由此來判斷反應終點，待讀數穩定后，記錄電位讀數。該方法在操作過程中顏色變化過于繁瑣復雜，且測出的NO2-標準工作液濃度往往擴大了數倍。于是做空白試驗平行測定5次，分別是1.874×10 1.878×10 1.913×10 1.910×10 1.914×104 mg/L，該方法與高錳酸鉀法相比準確度較低、操作復雜、有干擾離子存在，測定結果不理想。

2.5 精密度試驗

精密度試驗主要是為了驗證儀器性能的穩定性，在滿足精密度的前提下，保證其準確度。各取12.5 mL NO3-和NO2-標準工作液，配制含NO3-和NO2-各1 000 mg/L的混合溶液，按上述試驗步驟對同一樣液進行精密度試驗，試驗數據見表3。

由表3可知，NO3-的標準偏差是0.16 mg/L，相對標準偏差是1.26%，NO2-的標準偏差是0.13 mg/L，相對標準偏差是1.02%，二者的相對標準偏差都比較小，說明選用硝酸根離子選擇性電極測NO3-和NO2-含量具有較好的精密度。

2.6 標準曲線的繪制

在此基礎上做定量分析，繪制硝酸根離子的標準曲線（本試驗默認室溫為25 ℃），用1 mg/L硝酸根標準溶液配制6×10－1，4×10－1，2×10－1，10－1，8×10－2，6×10－2 mg/L的硝酸根離子標準系列溶液，獲取電極電位后繪制“mV-（-lgC）”標準曲線，試驗結果見圖3。

由圖3可知，濃度直讀法校準方程為y=55.558x＋243.73，R2＝0.997 9＞0.90，由此可知，硝酸根濃度的負對數與電極電位具有很高的相關性，即使用硝酸根離子選擇性電極測腌菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量具有很高的可行性[16]。

2.7 樣品的測定結果

2.7.1 濃度直讀法測定結果

按上述試驗方法同時測定散裝腌姜絲、散裝臘八蒜、散裝腌筍條、成品榨菜絲、成品榨菜心5種樣品中NO3-和NO2-的含量，試驗結果見表4。

2.7.2 國標法測定結果

參考2017年6月23日實施的國家標準GB 5009.33-2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》，對亞硝酸鹽含量的測定采用鹽酸萘乙二胺法，標準曲線見圖 樣品中亞硝酸鹽含量的測定結果見表5。

由圖4可知，R2=0.997 9＞0.90，表明擬合效果較好。

采用鹽酸萘乙二胺法測定5種不同的腌菜制品中的亞硝酸鹽含量，并計算出標準偏差（S）和相對標準偏差（RSD），試驗結果見表5。

2.8 加標回收率試驗

加標回收率（%）=[（加標試樣測定值－試樣測定值）/加標量]×100%[17]。將5種腌菜分別取樣，測定硝酸根離子加標回收率，取1 000 mg/L硝酸根離子標準溶液1 mL進行加標回收率試驗，結果見表6。

由表6可知，5種樣品的加標回收率在91.0%～110.0%之間，符合GB/T 27404－2008規定的被測組分含量在1 mg/L時，回收率的允許限為80%～120%。

2.9 兩種方法測定結果對照

將兩種方法測定的亞硝酸鹽含量進行F檢驗和t檢驗，查F檢驗表和t檢驗表可知，其結果無顯著性差異，具體結果見表7～表8。

由表7和表8可知，經F檢驗和t檢驗，兩組試驗結果間無顯著性差異，表明用濃度直讀法快速測定腌菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量是可行的。

3 結論

通過試驗發現，采用硝酸根離子選擇性電極同時測定腌菜中的NO3-和NO2-是可行的，將pH控制在2～6之間，用氨基磺酸消除NO2-對試驗的干擾，該條件下測定NO3-的相對標準偏差為1.26%，NO2-的相對標準偏差為1.02%，說明硝酸根離子選擇性電極對測定NO3-和NO2-的精密度和重現性較好，對NO3-的回收率范圍為91.0%～110.0%。在此基礎上測定5種不同腌菜中的NO3-和NO2-，結果表明，亞硝酸鹽和硝酸鹽含量從低到高為成品榨菜心<成品榨菜絲<散裝腌筍條<散裝臘八蒜<散裝腌姜絲，其中散裝臘八蒜和散裝腌姜絲中亞硝酸鹽含量均超出國標GB 2762-2017中的限量標準。將濃度直讀法測得的亞硝酸鹽結果與國標法（GB 5009.33-2016第二法）進行對照，經F檢驗法和t檢驗法檢驗，兩種方法測得的數據無顯著性差異，論證了用濃度直讀法快速測定腌菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量是可行的。

采用濃度直讀法快速測定市售腌菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量，該方法得出的結果較準確，并且對儀器設備和試驗條件要求較低，具有儀器設備便宜、計算簡單、儀器操作簡單、檢測速度快、能夠滿足腌菜快速檢測的要求的優點，與國標法中的儀器相比，該法儀器便于攜帶，十分適用于現場檢測，利于普及推廣。綜上所述，濃度直讀法為測定腌菜中亞硝酸鹽的含量提供了一種高效且實用性強的快速測定方法，為其他人的測定提供了一定的參考。

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收稿日期：2023-08-17

基金項目：河南省高等學校重點科研項目（21B550008）

作者簡介：郭楠楠（1986－），女，副教授，碩士，研究方向：食品安全快速檢測分析新技術。