鋅-鎘水浴振蕩還原硝酸鹽方法的研究

黎晨晨， 李 健， 劉 寧

（哈爾濱商業大學 食品工程學院，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

（哈爾濱商業大學 食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150076）

采用鋅-鎘水浴振蕩法還原了硝酸鹽，并與國標方法進行比較，測定酸菜、風干腸中的硝酸鹽。討論了固液比、溫度、時間、振蕩頻率、氯化鎘溶液濃度這些因素對測定結果的影響，確定最佳還原條件為固液比1∶2，溫度50℃，時間40min，振蕩頻率180r/min，氯化鎘溶液濃為1.5%，硝酸鹽還原率達到92.65%。與國標法相比，該方法具有較好的精密度，而且在測試難易程度和經濟方面都優于標準鎘柱法，具有較好的實用性。

鋅-鎘水浴振蕩；硝酸鹽；酸菜；風干腸

前 言

人體攝入的NO3-主要來自食物和飲水,由于飲食習慣和地域的差異,其攝入量也有所不同。而體內的NO2-主要來自攝入的NO3-在體內的轉變[1]。在正常情況下，由于胃酸抑制了細菌的生長，進入人體的硝酸鹽在胃中幾乎不轉化為亞硝酸鹽，但當胃酸pH上升或萎縮性胃炎等疾病導致的胃酸缺乏發生時，硝酸鹽還原酶數量和活性增高，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食品安全性的指標之一。

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行測定[3]。還原硝酸鹽多數是采用鎘柱進行還原，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。本實驗采用鋅粉和氯化鎘，在水浴振蕩的條件下還原硝酸鹽，取得了很好的效果。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

數顯水浴恒溫振蕩器，天津市歐諾儀器儀表有限公司；恒溫水浴鍋，上海躍進醫療器械；721E型可見分光光度計，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、風干腸：市售。

1.3 實驗方法與步驟

1.3.1 固液比（鋅粉：氯化鎘溶液）的選擇

取硝酸鹽標準溶液，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，濾液按國標法進行檢測。

1.3.2 溫度的確定

取硝酸鹽標準溶液，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，濾液按國標進行檢測。

1.3.3 時間的確定

取硝酸鹽標準溶液，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，濾液按國標法進行檢測。

1.3.4 振蕩頻率的確定

取硝酸鹽標準溶液，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，濾液按國標法進行檢測。

1.3.5 氯化鎘溶液濃度的確定

取硝酸鹽標準溶液，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，濾液按國標法進行檢測。

1.3.6 最佳還原條件的確定

確定單因素條件后，擬采用正交設計L16（45）確定最佳提取條件。

表1 因素與水平表Table 1 Factors and levels

2 結果與討論

2.1 實驗條件優化

2.1.1 固液比的選擇

以硝酸鹽的還原率為指標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，當固液比達到1∶1.5時，還原效率達到最大，進一步增加固液比，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，當溫度達到50℃時，還原效率達到最大，進一步增加溫度，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 時間的確定

以硝酸鹽的還原率為指標考察時間對硝酸鹽還原效果的影響。如圖3所示，隨著時間的延長，硝酸鹽的還原率逐漸增大，當時間為40min時，還原效率達到最大，進一步延長時間，還原效率開始下降。因此，選擇最佳的還原時間為40min。

2.1.4 振蕩頻率

以硝酸鹽的還原率為指標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，當振蕩頻率為150r/min時，還原效率達到最大，進一步增加振蕩頻率，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，當氯化鎘溶液濃度達到1.5%時，還原效率達到最大，進一步增加濃度，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

按正交試驗安排結果所得如表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，溫度和時間對還原效果的影響最小。在實驗范圍內的優水平為A3B2C2D3E2，即固液比為1∶2，溫度 50℃，時間 40min，振蕩頻率 180r/min，氯化鎘溶液濃為1.5%。

2.3 驗證實驗

表2 正交試驗與分析Table 2 Orthogonal experiment and analysis

按正交試驗確定的最佳條件還原硝酸鹽，硝酸鹽還原率達到92.65%，比較優組89.95%高2.70%。表明此正交實驗得出的最優組是符合實際的。

2.4 方法評價

將鋅-鎘水浴振蕩法與標準鎘柱法在檢測結果和操作難易程度上進行可行性分析，如表3，4所示：

表3 硝酸鹽檢測結果的精確度實驗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準鎘柱法的標準偏差（RSD）≤5%，說明該方法精確較好。

由表4可知，通過與標準鎘柱法的比較，無論是在測試難易程度上還是在經濟方面都優于標準鎘柱法。在定量檢測要求內，適合對大批量的樣品進行硝酸鹽含量的檢測，具有更強的實用性。

4 結論

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。由實驗結果可知，在固液比為1∶2，溫度50℃，時間40min，振蕩頻率180r/min，氯化鎘溶液濃度為1.5%的最優條件下還原硝酸鹽，還原率達到92.65%。在該還原條件下測定酸菜、風干腸中的硝酸鹽含量分別為7.32mg/kg和13.34mg/kg。與國標法（標準鎘柱法）進行比較，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濟方面都優于標準鎘柱法，具有較好的實用性。

［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］.安徽預防醫學雜志，1998,4（1）：110～115.

［2］楊國義.中華人民共和國食品安全與衛生強制性標準實用手冊［M］.西寧：青海人民出版社，2001：800.

［3］張玉蘭,楊翠鳳.環境中硝酸鹽和亞硝酸鹽測定方法研究進展［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］.實用預防醫學,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］.海洋環境科學，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-化學分冊，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，主要從事食品化學的研究工作。