基于傅里葉變換中紅外光譜的小白菜硝酸鹽含量的快速測定

摘要：采用不同的中紅外光譜（漫反射光譜、光聲光譜和衰減全反射光譜），對小白菜葉片中的硝酸鹽含量進(jìn)行快速表征。結(jié)果表明，在硝酸鹽的特征吸收區(qū)，種光譜均存在不同程度的干擾吸收，其中漫反射光譜干擾最多，光聲光譜次之，衰減全反射光譜最少；基于紅外光譜的主成分回歸結(jié)果驗(yàn)證了此結(jié)果，其線性回歸系數(shù)（R2）分別為、87和87。采用衰減全反射光譜并結(jié)合偏最小二乘法可進(jìn)一步改進(jìn)硝態(tài)氮的預(yù)測模型，顯著減少預(yù)測誤差，相關(guān)系數(shù) R2） 為88，RP值為9，預(yù)測模型達(dá)到很優(yōu)秀水平。因此，中紅外衰減全反射光譜可應(yīng)用于小白菜葉片中硝酸鹽的快速測定。

關(guān)鍵詞：紅外光譜； 衰減全反射； 硝酸鹽； 偏最小二乘； 小白菜；化學(xué)計(jì)量

引言

蔬菜是一種易于富集硝酸鹽的作物，人體內(nèi)的硝酸鹽大部分來自蔬菜。同時(shí)蔬菜又多為喜肥作物，尤其葉菜類更是喜氮素肥料，所以生產(chǎn)上為了追求高產(chǎn)，常常過量施用氮素化肥，導(dǎo)致氮的奢侈吸收，并累積大量的硝酸鹽。雖然硝酸鹽對人體沒有直接的毒害作用，但進(jìn)入人體后，會還原成有毒的亞硝酸鹽，它可與人體血紅蛋白反應(yīng)，使之失去載氧功能，造成高鐵血紅蛋白癥；另一方面，亞硝酸鹽還可在胃腔中形成強(qiáng)致癌物亞硝胺。因此，控制蔬菜中硝酸鹽的含量受到廣泛關(guān)注。目前我國蔬菜的生產(chǎn)存在著嚴(yán)重的過量施肥問題，不僅導(dǎo)致肥料利用率低及生產(chǎn)成本的增加，并導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、水體污染等一系列嚴(yán)重問題。硝酸鹽含量是蔬菜重要的品質(zhì)指標(biāo)之一，尤其是葉菜類蔬菜，硝酸鹽的含量更容易超標(biāo)。一般情況下，蔬菜中硝酸鹽含量在低于2 mgkg時(shí)允許生食，2～78 mgkg時(shí)不宜生食，78～ mgkg時(shí)生食和鹽漬均不宜， ～ mgkg時(shí)則不允許熟食。

小白菜是人們喜愛的大眾化葉菜類蔬菜，現(xiàn)占長江中下游大中城市蔬菜復(fù)種面積的%～%，而且北方也大量引種栽培，因此小白菜硝酸鹽超標(biāo)問題備受關(guān)注。傳統(tǒng)化學(xué)測定的方法需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，耗時(shí)長，測定成本高，難以實(shí)現(xiàn)葉菜中硝酸鹽的快速測定，從而不適應(yīng)于葉菜的質(zhì)量監(jiān)控和生產(chǎn)管理，而儀器分析的方法為快速測定提供了可能。在儀器分析方法中，紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法因分析速度快且分析成本低，因而在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析中得到廣泛應(yīng)用，主要集中在糖類、油脂、蛋白質(zhì)、纖維素等的分析測定。基于硝酸鹽中的NO振動，發(fā)現(xiàn)紅外光譜也可應(yīng)用于硝酸鹽含量的測定，特別適合于高硝酸鹽含量的樣品分析，這為葉菜中硝酸鹽的測定提供了新的方法和思路。

本研究以小白菜為實(shí)驗(yàn)材料，采用種類型的紅外光譜（光聲光譜、漫反射光譜和衰減全反射光譜）獲取小白菜葉片紅外光譜特征，并應(yīng)用于小白菜葉片中硝酸鹽的測定，以期為快速監(jiān)測葉菜中的硝酸鹽的含量提供方法和手段。

2實(shí)驗(yàn)部分

2供試材料

供試小白菜品種為上海青，采自中國科學(xué)院南京土壤研究所溫室。取其新鮮葉片做樣品，采用光聲光譜和漫反射光譜測定7份，衰減全反射光譜測定6份。

22硝酸鹽的測定

采用水楊酸消化法測定。取適量小白菜新鮮葉片，剪碎混勻，稱取 g，平行份，放入刻度試管中，加入 mL去離子水，用塞子封口，置入沸水浴中提取 min。取出后，冷卻至室溫，過濾；吸取樣品液 mL于試管中，加入%水楊酸硫酸溶液 mL，混勻后置室溫下2 min，再緩慢加入9 mL 8% NaO 溶液，待冷卻至室溫后，以空白作參比，在 nm波長下比色測定。

2紅外光譜的測定

采用傅里葉變換紅外光聲光譜儀 Nicolet 67 美國）；光聲附件采用Model ME 美國），漫反射附件采用上置式漫反射附件（Bruker 德國），衰減全反射附件采用 ℃ ne AR（Bruker 德國）。