電化學檢測腌制食品中亞硝酸鹽分析

彭楊　歐陽海平

[摘要]制備基于磷鎢雜多酸鹽的多層膜電化學傳感器，用層接層法將Na3PW12O40與PAH交替沉積于ITO電極上，將其在溶液中對亞硝酸鹽的安培傳感，測定亞硝酸鹽含量。傳感器在亞硝酸鹽濃度1.6×10-8～3.23×10-6mol·L-1，范圍呈現(xiàn)良好的線性關系，響應電流達到95%時所需時間小于3s，用電化學方法檢測限低操作簡便，可用于腌制食品中亞硝酸鹽含量的檢測。

[關鍵詞]電化學檢測;亞硝酸鹽;腌制食品

中圖分類號：R155.3 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

亞硝酸鹽是肉制品加工中最常使用的添加劑之一，此類添加劑價格低廉，可通過發(fā)色作用賦予肉制品良好的外觀色澤，延緩脂肪氧化酸敗，延長肉制品貨架期，阻止病菌導致的食物中毒。近年來，亞硝酸鹽被廣泛應用于食品中。在肉制食品中添加亞硝酸鹽可改變肉制品的風味，但攝入高劑量的亞硝酸鹽會對人體產生危害，亞硝酸鹽會將血紅蛋白中的二價鐵氧化為三價鐵，從而造成人體缺氧。20世紀70年代早期，人們認識到亞硝酸鹽能與肉制品中的氨基酸反應生成亞硝胺類化合物，是強烈的致癌物。測定亞硝酸鹽的含量成為食品安檢中的重要項目。食品中亞硝酸鹽的檢測方法較多，電化學法具有操作簡單、快速等優(yōu)點，文章以裝備多層膜修飾電極，研究亞硝酸鹽的電化學傳感作用。

1 測定亞硝酸鹽的主要方法

1.1 化學分析法

亞硝酸鈉是亞硝酸根離子（NO2-）與鈉離子（Na+）合成的無機鹽，主要用作腌制肉類食品的添加劑，可抑制肉毒芽孢桿菌，防止鮮肉被氧化成為褐色變性肌紅蛋白。由于亞硝酸類添加劑會使肉制食品中亞硝酸鹽殘留進入人體，與蛋白質中有機物在一定條件下發(fā)生反應生亞硝酸胺，導致人體正常的血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白，失去血紅蛋白輸送氧的能力，為消費者的健康造成危害。因此，NO2-成為食品重要的檢測項目。

化學分析法是根據(jù)物質的化學反應行為建立的分析化學理論，天平與玻璃器皿是常用的實驗儀器，利用其特殊的化學反應判斷有機化合物某種官能團進行定量分析。已有研究利用化學分析法研究出快速測定紅腸中亞硝酸鈉的新方法，研究出檢測火腿中亞硝酸鈉含量的檢測方法[1-3]。

1.2 光學分析法

光學分析法主要依據(jù)物質發(fā)射電磁輻射作用分析，測定亞硝酸鹽中，化學發(fā)光法等是常用的光學分析法。原子吸收光譜法是原子蒸氣對特定譜線的吸收作用進行定量分析的方法，原子吸收光譜法是利用特定譜線間接計算樣品中亞硝酸鈉的實際含量，如用高錳酸鉀將亞硝酸鹽轉化為二氧化錳沉淀，在波長279.5 nm，燈電流10 mA，燃氣流速33.3 L/s條件下，通過AA6800原子吸收分光度計測定錳的吸光度，計算出亞硝酸鹽的含量[4]。

化學發(fā)光法的原理是在酸性介質中，NO2將K4[Fe（CN）6]氧化為K3[Fe（CN）6]，魯米諾-鐵氧化鉀產生化學發(fā)光，建立間接測定亞硝酸鹽的化學光分析法，基于鹽酸介質中I-與NO2反應產生的I2氧化魯米諾產生的化學發(fā)光反應，測定血清中NO2。

分光光度法主要有可見分光光度法、紅外分光光度法，光度法中常見的測定亞硝酸鹽的方法是格麗斯試劑比色法，是可見光光度法。光度法中最常用的測定亞硝酸鹽的方法是格麗斯試劑比色法，與以前的鹽酸萘乙二胺比色法類似。其準確性較差，現(xiàn)在使用較少。分光光度法通過測定被測物質在波長處的吸光度，對物質進行定量分析[5]。

1.3 電化學法

電化學法是利用物質的電學與化學性質進行分析的方法，化學電池可以是原電池或電解池，測得電池某些物理量，如兩極電流差、電阻等確定被測物質的量，有應用伏安法與識波極譜法測定食品中亞硝酸鹽含量的。極譜法指以滴汞電極作為指示電極的伏安法，導數(shù)伏安法測定亞硝酸鹽的含量用懸汞電極，痕量亞硝酸根對中性紅反應有極強的催化作用[6]。

示波極譜法測定蔬菜中亞硝酸鹽含量用的滴汞電極，生成的重氮化合物在堿性介質中與8-烴基喹啉發(fā)生耦合反應，生成偶氮化合物具有電活性，據(jù)此建立測定亞硝酸鹽的示波極譜法[6]。

2 構建傳感器界面的石墨烯復合材料類型

采用不同納米材料制備NO2-電化學傳感器，改善石墨烯可分散性，增強石墨烯復合材料的電催化活性。金屬納米顆粒具有導電性好于比表面積大等特性，金屬納米粒子廣泛應用于電化學傳感領域。利用納米金和氧化石墨烯混合液為前驅體溶液，在氮氣保護下通過管式300℃加熱，制得三維空中納米金還原氧化石墨烯空心微球復合材料。將噴霧干燥方法改為冷凍干燥，可得到納米復合材料rGO材料，將復合材料修飾到玻碳電極中，得到AuNP/rGO/GCE。NO2-在AuNP/rGO/HMS/GCE的氧化反應受擴散控制。使用聚二甲基二烯丙基氯化銨為還原劑與穩(wěn)定劑，制備Au-rGO/PDDA納米復合材料，方法簡便，所建構的傳感器電子遷移率高。

多金屬納米合金顆粒對氧化還原反應具有催化協(xié)同效應，具有更好的催化性能。可利用多金屬納米顆粒復合材料構造電化學傳感器。PyTS功能化石墨烯可使Au-Pt納米顆粒分布均勻，探討不同比例的金與鉑對催化效果的影響，發(fā)現(xiàn)電極對NO2-檢測限為0.19μmol/L。Au-Pt納米合金顆粒呈蠕蟲狀結構，提供更多的反應活性位點。以電沉積法將銅銀合金納米粒子沉積到石墨烯修飾GCE表面，以線性掃描伏安法對NO2-的電化學氧進行定量分析。檢出限為0.8μmmol/L[7]。

石墨烯之間可通過π-π堆積作用發(fā)生團聚現(xiàn)象，直接影響石墨烯修飾電極的性能?？梢越鉀Q石墨烯團聚的問題。碳納米管也是一種具有優(yōu)異的電學、結構和機械性能的材料。碳納米管和石墨烯復合物可增強電催化活性，因而廣泛用于電化學傳感器領域，用多壁碳納米管復合材料構建了NO2-電化學傳感器。原子力顯微鏡可以看到碳納米管被石墨烯均勻包裹起來，石墨烯修飾電極降低了NO2-電化學氧化的過電壓。這主要是由于多壁碳納米管可隔離的石墨烯納米片，石墨烯則提供了較多的反應位點。NO2-的線性檢測范圍為0.2～640μmol/L，高紅麗等制備NO2-電化學傳感器。有效增強了NO2-電催化氧化活性，檢測限為0.03μmol/L。

3電化學法檢測腌制食品的亞硝酸鹽

3.1 實驗方法

主要設備：石英亞沸高純水蒸餾器、三電極體系、pH計;實驗材料：亞硝酸鈉、三水合乙酸鈉、牛血紅蛋白、氯金酸、殼聚糖。

首先進行Au NPs-rGO的制備，取3mg氧化石墨烯加入二次蒸餾水中，透析7d除去石墨烯中多余鹽備用，取處理過的石墨烯加入殼聚糖溶液中攪拌，加入100μL的HauCl4，還原24h，冷卻后得到AuNPs-rGO復合物。

然后進行修飾電極的制備。玻碳電極清洗后用0.3μm的Al2O3粉末拋光至鏡面，乙醇與二次水超聲清洗，將80μL制備好的Au NPs-rGO超聲處理后涂抹在玻碳電極表面，將80μLHb溶液涂抹在修飾電極表面。在電極上涂抹80μL的NAFiona溶液，得到Nafion/Hb/Au NPs-rGO/GCE電極。

樣品來自傳統(tǒng)市場的臘肉加工制品，按國標進行預處理，稱取試樣勻漿2g以80mL水洗入100mL容量瓶中，每5min振搖一次，于75℃水浴中放置5min取出放至室溫。溶液經(jīng)過濾后取出部分溶液于離心15min。

3.2 實驗結果分析

修飾電極中，各部分結合主要靠靜電吸附作用完成，rGO在電極組裝中發(fā)揮重要的作用。rGO將Hb固定在電極上形成Hb/Au NPs-r GO/GE傳感器，僅靠rGO的靜電吸附作用量不夠，液體環(huán)境下存在脫落情況，還需利用0.5%的陽離子通透劑與rGO靜電吸附作用包裹，形成Nafion/Hb/Au NPs-rGPO/GCE傳感器。

利用循環(huán)伏安法在不同pH的醋酸鹽緩沖液中修飾電極對NO2-測定產生影響，pH為4的醋酸鹽緩沖底液中，50μMNO2還原峰電流最大。配制不同濃度的Hb溶液，測定同一濃度NO2-，隨著Hb濃度的增加，NO2在修飾電極上催化還原峰電流增加，綜合實驗需求考慮選用濃度為1mg/mL的溶液制備NO2-傳感器。

用pH為4的醋酸鹽緩沖液配制不同樣品溶液，取適量樣品溶液除氧5min后，進行循環(huán)伏安檢測。對Nafion/HbAu NPs-r GO/GCE傳感器進行重現(xiàn)性研究。同一支電極連續(xù)測量10次后，測相對標準差為3.1%，將修飾好的電極放在冰箱4℃下保存7d后，亞硝酸鹽響應信號約為首日的93%。

4 結束語

采用層接層方法進行多層膜的自組裝，制備了多層復合膜修飾的亞硝酸鹽電化學傳感器，通過電極對亞硝酸鹽根還原電催化反應，對其還原具有明顯的催化性，其結果比普通方法快速，為多金屬養(yǎng)酸鹽配位聚合物的制備提供了發(fā)展空間。

參考文獻

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[6] 陜多亮，王永蘭，王艷鳳，等.二氧化鋯/石墨烯復合材料對亞硝酸鹽的電化學傳感研究[J].分析化學，2017，45（4）：502-507.

[7] 孫震，錢和，蔣將.蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽檢測方法的研究進展[J].食品與機械，2006（5）：123-125.

Electrochemical Detection of Nitrite in Pickled Foods

Peng Yang，Ouyang Haiping

（Jiangxi College of Applied Technology，Ganzhou，Jiangxi 341000）

Abstract：A multilayer membrane electrochemical sensor based on phosphotungstic heteropoly acid salt was prepared. The NA3PW12O40 and PAH were alternately deposited on the ITO electrode by the layering method， and the nitrite sensitization in the solution was measured. Nitrate content. The sensor has a good linear relationship in the range of nitrite concentration of 1.6×10-8～3.23×10-6mol·L-1， and the time required for the response current to reach 95% is less than 3s.The electrochemical detection method is simple and convenient， and the detection limit is simple. Low， can be used for the detection of nitrite content in preserved foods.

Key Words：electrochemical detection，nitrite，preserved food