庫侖滴定法測定酸菜中亞硝酸鹽的含量

陳 林

(四川化工職業(yè)技術學院 藥品與環(huán)境工程學院,瀘州 646099)

酸菜風味獨特,其在發(fā)酵過程中會生成乳酸、乙酰膽堿、抗壞血酸、酶以及亞硝酸鹽等[1-2]。研究顯示,人體若攝入過量的亞硝酸鹽會引起高鐵血紅蛋白血癥,并且其在胃液中還可與胺類化合物反應,生成具有極強致癌作用的亞硝胺類化合物[3-4]。GB 2760-2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》中規(guī)定腌制品中亞硝酸鹽的質量分數(shù)應不大于30μg·g-1,因此準確測定酸菜中亞硝酸鹽的含量對相關產品的質量控制意義重大。

目前,測定酸菜中亞硝酸鹽含量的方法主要有返滴定法[5-6]、紫外分光光度法[7-8]和離子色譜法[9]等,其中返滴定法操作復雜,系統(tǒng)誤差較大;紫外分光光度法中樣品自身的色素可能會干擾檢測,影響結果的準確度;離子色譜法專屬性較好、自動化程度高,但儀器設備昂貴,難以普及推廣。庫侖滴定法是基于控制電流電解過程的電化學分析方法,靈敏度高,在食品、醫(yī)藥、化工領域應用廣泛[10-12]。本工作通過優(yōu)化測定條件,提出了庫侖滴定法測定酸菜中亞硝酸鹽含量的方法,可為相關產品的質量研究提供參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

KLT-1型庫侖儀;ICS-600型離子色譜儀;KQ-300VDB型超聲波器;XS205DU型分析天平。

亞硝酸鈉標準溶液:準確稱取一定量的亞硝酸鈉(精確至0.000 1 g),用水溶解,配制成質量濃度為0.60 mg·L-1的亞硝酸鈉標準溶液。

亞硝酸鈉的質量分數(shù)為99.7%;所用試劑均為分析純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

工作電極對為銀-碘化銀電極和213型鉑電極,指示電極對為PI-1-01型碘離子電極和232型甘汞電極;電解質溶液為1.0 mol·L-1硫酸鉀溶液(pH 4.0);電解電流0.10 m A。

1.3 試驗原理

銀-碘化銀電極發(fā)生電解反應,生成I-,游離的I-與樣品溶液中的NO2-在酸性環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應,通過消耗的電荷量計算NO2-含量。

1.4 試驗方法

1.4.1 樣品預處理

準確稱取勻漿試樣2 g(精確至0.000 1 g),置于100 mL錐形瓶中,加入40 mL水,于200 W超聲提取30 min,期間保持固相分散均勻,隨后于80℃水浴中靜置5 min,冷卻至室溫后,以10 000 r·min-1轉速離心5 min,取上清液,用水定容至100 mL容量瓶中,備用。

1.4.2 樣品測定

陰、陽極電解池中均加入50 mL電解質溶液,以鹽橋相連,通入氮氣5 min后,準確移取5 mL樣品溶液至陰極電解池中,攪拌30 s,按照儀器工作條件進行電解,記錄滴定終點時間,平行測定5次,根據公式(1)計算樣品中亞硝酸鹽的質量分數(shù)wNaNO2(以亞硝酸鈉計,μg·g-1)。

式中:I為電解電流,m A;t為電解時間,s;F為法拉第電解常數(shù),96 500 C·mol-1;M為亞硝酸鈉摩爾質量,69 g·mol-1;D為稀釋倍數(shù);m0為樣品質量,g。

2 結果與討論

2.1 電解質溶液濃度的選擇

以0.60 mg·L-1亞硝酸鈉標準溶液為檢測對象,固定電解電流為0.10 m A,考察了硫酸鉀溶液濃度分別為0.3,0.7,1.0,1.2 mol·L-1時亞硝酸鈉的回收率,并計算測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表1。

表1 電解質溶液濃度對亞硝酸鈉回收率的影響(n＝5)Tab.1 Effect of concentration of electrolyte solution on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表1可知,當硫酸鉀溶液濃度為1.0,1.2 mol·L-1時,亞硝酸鈉的回收率接近100%,但前者測定值的RSD小于1.0%,因此試驗選擇的電解質溶液為1.0 mol·L-1硫酸鉀溶液。

2.2 電解質溶液酸度的選擇

固定電解電流為0.10 m A,考察了1.0 mol·L-1硫酸鉀溶液酸度分別為pH 2.0,3.0,4.0,5.0時亞硝酸鈉的回收率,并計算測定值的RSD,結果見表2。

表2 電解質溶液酸度對亞硝酸鈉回收率的影響(n＝5)Tab.2 Effect of acidity of electrolyte solution on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表2可知:當電解質溶液pH較低時,亞硝酸鈉的回收率偏大,可能是由于溶液中氫離子濃度過高,副反應發(fā)生的概率較大,導致消耗的電荷量較多;當電解質溶液pH為4.0時,亞硝酸鈉的回收率接近100%,測定值的RSD小于2.0%。因此,試驗選擇的電解質溶液酸度為pH 4.0。

2.3 電解電流的選擇

電解電流影響電解時間,電解時間過長不僅降低檢測效率,還會使銀-碘化銀電極表面覆蓋過多的金屬銀,增加I-的擴散層厚度,影響結果的準確度[13]。試驗考察了電解電流分別為0.10,0.20,0.50 m A時對亞硝酸鈉回收率和電解時間的影響,并計算測定值的RSD,結果見表3。

表3 電解電流對亞硝酸鈉回收率的影響(n＝5)Tab.3 Effect of electrolytic current on recovery of sodium nitrite(n＝5)

由表3可知:隨著電解電流的增大,電解時間逐漸縮短,但回收率和測定值的RSD均逐漸增大;當電解電流為0.10 m A時,回收率為100%,并且測定值的RSD小于1.0%,此時電解過程仍可在3 min以內完成,不會影響I-的游離速率。因此,試驗選擇的電解電流為0.10 m A。

2.4 干擾試驗

自然發(fā)酵制得的酸菜中含有乳酸、還原糖、氨基酸和無機鹽等[14],因此向預處理后的酸菜樣品中添加質量分數(shù)為10%的乳酸、葡萄糖、門冬氨酸、Na＋、K＋和Mg2＋,考察了其對亞硝酸鈉測定值的影響。結果顯示,添加上述干擾物質前后,亞硝酸鈉測定值的絕對差值小于0.5μg·g-1,表明這些干擾物質不會影響亞硝酸鹽含量的測定。

2.5 精密度和回收試驗

按照試驗方法對4個酸菜樣品進行加標回收試驗,計算回收率和測定值的RSD,結果見表4。

表4 精密度和回收試驗結果(n＝5)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

2.6 方法比對

按照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》中的離子色譜法測定4個酸菜樣品中亞硝酸鹽的含量,并與本方法所得結果進行比對,結果見表5。

由表5可知,兩種方法測定結果的相對誤差為-1.9%～3.2%。在95%置信度下,對兩種方法所得結果進行t檢驗,4個樣品的t值均小于t(0.05,3)＝2.78,表明本方法與離子色譜法之間無顯著性差異。

表5 方法比對結果(n＝5)Tab.5 Comparison results of the methods(n＝5)

本工作提出了庫侖滴定法測定酸菜中亞硝酸鹽含量的方法。相較離子色譜法與返滴定法,本方法操作簡便、分析快速,并且準確度高、精密度好,為相關產品的質量控制提供了方法參考。