鋅-鎘水浴振蕩還原硝酸鹽方法的研究

黎晨晨， 李 健， 劉 寧

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076）

鋅-鎘水浴振蕩還原硝酸鹽方法的研究

黎晨晨， 李 健， 劉 寧

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076）

采用鋅-鎘水浴振蕩法還原了硝酸鹽，并與國標(biāo)方法進(jìn)行比較，測定酸菜、風(fēng)干腸中的硝酸鹽。討論了固液比、溫度、時(shí)間、振蕩頻率、氯化鎘溶液濃度這些因素對測定結(jié)果的影響，確定最佳還原條件為固液比1∶2，溫度50℃，時(shí)間40min，振蕩頻率180r/min，氯化鎘溶液濃為1.5%，硝酸鹽還原率達(dá)到92.65%。與國標(biāo)法相比，該方法具有較好的精密度，而且在測試難易程度和經(jīng)濟(jì)方面都優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法，具有較好的實(shí)用性。

鋅-鎘水浴振蕩；硝酸鹽；酸菜；風(fēng)干腸

前 言

人體攝入的NO3-主要來自食物和飲水,由于飲食習(xí)慣和地域的差異,其攝入量也有所不同。而體內(nèi)的NO2-主要來自攝入的NO3-在體內(nèi)的轉(zhuǎn)變[1]。在正常情況下，由于胃酸抑制了細(xì)菌的生長，進(jìn)入人體的硝酸鹽在胃中幾乎不轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，但當(dāng)胃酸pH上升或萎縮性胃炎等疾病導(dǎo)致的胃酸缺乏發(fā)生時(shí)，硝酸鹽還原酶數(shù)量和活性增高，即由大量的硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽[2]。所以硝酸鹽的含量也成為評價(jià)食品安全性的指標(biāo)之一。

目前，直接測定硝酸鹽的方法較少，主要是將其還原成亞硝酸鹽進(jìn)行測定[3]。還原硝酸鹽多數(shù)是采用鎘柱進(jìn)行還原，該方法還原效率雖高，但制鎘粒，裝柱，還原，洗滌，測定及活化步驟繁瑣，耗時(shí)長。鋅也可將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，但其由于還原效率不高，常與鎘配合以提高其還原效率。2001年，金良正[4]使用鋅粉代替金屬鎘還原測定乳制品中硝酸鹽，還原率可達(dá)90%。2002年，金明明[5]使用鋅-鎘還原法測定海水硝酸鹽濃度。2008年，張勇[6]等人也使用鋅-鎘還原法測定了地表水中的硝酸鹽。本實(shí)驗(yàn)采用鋅粉和氯化鎘，在水浴振蕩的條件下還原硝酸鹽，取得了很好的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

數(shù)顯水浴恒溫振蕩器，天津市歐諾儀器儀表有限公司；恒溫水浴鍋，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械；721E型可見分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司；多功能攪拌器，東莞市樂邦電子有限公司。

1.2 材料與試劑

亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、硼砂、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、鋅粉、濃氨水、自制鎘柱(還原效率≥90%)、鹽酸、硝酸鹽：分析純。

酸菜、風(fēng)干腸：市售。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1.3.1 固液比（鋅粉：氯化鎘溶液）的選擇

取硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入鋅粉和濃度為1.5%的氯化鎘溶液的比例分別為 1∶0.5，1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶2.5，1∶3，在振蕩頻率 150r/min，溫度為 50℃條件下振蕩40min。取出定容靜止過濾，濾液按國標(biāo)法進(jìn)行檢測。

1.3.2 溫度的確定

取硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入固液比為1∶2的鋅粉和濃度為1.5%的氯化鎘溶液，分別在溫度為30℃ ，40℃ ，50℃ ，60℃ ，70℃ ，80℃ ， 振 蕩 頻 率150r/min條件下，振蕩40min。取出定容、靜止過濾，濾液按國標(biāo)進(jìn)行檢測。

1.3.3 時(shí)間的確定

取硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入固液比為1∶2的鋅粉和濃度為1.5%的氯化鎘溶液，在溫度為50℃，振蕩頻率150r/min條件下，分別振蕩10min，20min，40min，60min，80min，100min。取出定容、靜止過濾，濾液按國標(biāo)法進(jìn)行檢測。

1.3.4 振蕩頻率的確定

取硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入固液比為1∶2的鋅粉和濃度為1.5%的氯化鎘溶液，在溫度為50℃，振蕩頻率分別為120r/min，150r/min，180r/min，210r/min，240r/min的條件下，振蕩40min。取出定容、靜止過濾，濾液按國標(biāo)法進(jìn)行檢測。

1.3.5 氯化鎘溶液濃度的確定

取硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入固液比為1∶2的鋅粉和濃度分別為0.5%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的氯化鎘溶液，在溫度為50℃，振蕩頻率150r/min的條件下，振蕩40min。取出定容、靜止過濾，濾液按國標(biāo)法進(jìn)行檢測。

1.3.6 最佳還原條件的確定

確定單因素條件后，擬采用正交設(shè)計(jì)L16（45）確定最佳提取條件。

表1 因素與水平表Table 1 Factors and levels

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

2.1.1 固液比的選擇

以硝酸鹽的還原率為指標(biāo)考察固液比對硝酸鹽還原效果的影響。如圖1所示，隨著固液比的增加，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當(dāng)固液比達(dá)到1∶1.5時(shí)，還原效率達(dá)到最大，進(jìn)一步增加固液比，還原效率有所下降，但下降不明顯。因此，選擇最佳的固液比為1∶1.5。

2.1.2 溫度的確定

以硝酸鹽的還原率為指標(biāo)考察溫度對硝酸鹽還原效果的影響。如圖2所示，隨著溫度的升高，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，還原效率達(dá)到最大，進(jìn)一步增加溫度，還原效率開始下降。因此，選擇最佳的溫度為50℃。

圖1 固液比對還原效率的影響Fig.1 Effect of ratio of solid-liquid on the reduction efficiency

圖2 溫度對還原效率的影響Fig.2 Effect of temperature on the reduction efficiency

2.1.3 時(shí)間的確定

以硝酸鹽的還原率為指標(biāo)考察時(shí)間對硝酸鹽還原效果的影響。如圖3所示，隨著時(shí)間的延長，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當(dāng)時(shí)間為40min時(shí)，還原效率達(dá)到最大，進(jìn)一步延長時(shí)間，還原效率開始下降。因此，選擇最佳的還原時(shí)間為40min。

2.1.4 振蕩頻率

以硝酸鹽的還原率為指標(biāo)考察振蕩頻率對硝酸鹽還原效果的影響。如圖4所示，隨著振蕩頻率的增加，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當(dāng)振蕩頻率為150r/min時(shí)，還原效率達(dá)到最大，進(jìn)一步增加振蕩頻率，還原效率有所下降。因此，選擇振蕩頻率為150r/min。

圖3 時(shí)間對還原效率的影響Fig.3 Effect of time on the reduction efficiency

圖4 振蕩頻率對還原效率的影響Fig.4 Effect of oscillation frequency on the reduction efficiency

2.1.5 氯化鎘溶液濃度的確定

以硝酸鹽的還原率為指標(biāo)考察氯化鎘溶液濃度對硝酸鹽還原效果的影響。如圖5所示，隨著氯化鎘溶液濃度的增加，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當(dāng)氯化鎘溶液濃度達(dá)到1.5%時(shí)，還原效率達(dá)到最大，進(jìn)一步增加濃度，還原效率基本保持不變。因此，選擇氯化鎘濃度為1.5%。

圖5 氯化鎘溶液濃度對還原效率的影響Fig.5 Effect of cadmium chloride concentration on the reduction efficiency

2.2 最佳還原條件的確定

按正交試驗(yàn)安排結(jié)果所得如表2所示。由表2可知，各種因素影響的主次順序：固液比＞振蕩頻率=氯化鎘溶液濃度＞溫度＞時(shí)間。即固液比對還原效果的影響最大，其次是振蕩頻率和氯化鎘溶液的濃度，溫度和時(shí)間對還原效果的影響最小。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的優(yōu)水平為A3B2C2D3E2，即固液比為1∶2，溫度 50℃，時(shí)間 40min，振蕩頻率 180r/min，氯化鎘溶液濃為1.5%。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

表2 正交試驗(yàn)與分析Table 2 Orthogonal experiment and analysis

按正交試驗(yàn)確定的最佳條件還原硝酸鹽，硝酸鹽還原率達(dá)到92.65%，比較優(yōu)組89.95%高2.70%。表明此正交實(shí)驗(yàn)得出的最優(yōu)組是符合實(shí)際的。

2.4 方法評價(jià)

將鋅-鎘水浴振蕩法與標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法在檢測結(jié)果和操作難易程度上進(jìn)行可行性分析，如表3，4所示：

表3 硝酸鹽檢測結(jié)果的精確度實(shí)驗(yàn)Table 3 Precision experiments of the determination result of nitrate

表4 兩種方法在難易程度上的比較Table 4 Comparison between two methods from the aspect of testing difficulty

由表3可知，鋅-鎘水浴振蕩法相對標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法的標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）≤5%，說明該方法精確較好。

由表4可知，通過與標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法的比較，無論是在測試難易程度上還是在經(jīng)濟(jì)方面都優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法。在定量檢測要求內(nèi)，適合對大批量的樣品進(jìn)行硝酸鹽含量的檢測，具有更強(qiáng)的實(shí)用性。

4 結(jié)論

采用鋅-鎘水浴振蕩法還原了硝酸鹽，考察了固液比、溫度、時(shí)間、振蕩頻率、氯化鎘溶液濃度對硝酸鹽還原效果的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在固液比為1∶2，溫度50℃，時(shí)間40min，振蕩頻率180r/min，氯化鎘溶液濃度為1.5%的最優(yōu)條件下還原硝酸鹽，還原率達(dá)到92.65%。在該還原條件下測定酸菜、風(fēng)干腸中的硝酸鹽含量分別為7.32mg/kg和13.34mg/kg。與國標(biāo)法（標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法）進(jìn)行比較，可知該方法具有較好的精密度（RSD≤5%），而且在測試難易程度和經(jīng)濟(jì)方面都優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)鎘柱法，具有較好的實(shí)用性。

［1］徐維光、任立、黃士雄.硝酸鹽、亞硝酸鹽的人體來源及其危害性［J］.安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，1998,4（1）：110～115.

［2］楊國義.中華人民共和國食品安全與衛(wèi)生強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊［M］.西寧：青海人民出版社，2001：800.

［3］張玉蘭,楊翠鳳.環(huán)境中硝酸鹽和亞硝酸鹽測定方法研究進(jìn)展［J］.浙江化工,2005,36（6）：39～40.

［4］金良正.鋅粉還原測定乳制品中硝酸鹽［J］.實(shí)用預(yù)防醫(yī)學(xué),2001,8（4）：310～311

［5］金明明，唐仁友.鋅鎘還原法的海水硝酸鹽濃度［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2002，21（2）：50～56

［6］張勇,程祥圣，吳月英，等.鋅-鎘還原-分光光度法測定地表水中硝酸鹽［J］.理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，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，碩士研究生，助教，主要從事食品化學(xué)的研究工作。