離子電極法快速測定榨菜中硝酸鹽含量

孫鐘雷，許 藝，李 宇*，趙李玉（長江師范學院生命科學與技術學院，重慶 408100）

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離子電極法快速測定榨菜中硝酸鹽含量

孫鐘雷，許 藝，李 宇*，趙李玉
（長江師范學院生命科學與技術學院，重慶 408100）

建立一種采用離子電極快速測定榨菜中硝酸鹽含量的方法。首先組建由硝酸根離子選擇電極、參比電極、離子計和計算機構成的測試儀器，然后分析溫度、離子強度調節劑及干擾離子對測試的影響，并建立標準曲線和校準方程，最后采用離子電極法測定榨菜成品液和榨菜脫鹽液中的硝酸鹽含量，并與紫外分光光度法進行比較。結果表明：溫度、離子強度調節劑及干擾離子對榨菜中硝酸鹽含量的測試影響較?。浑x子電極法測定結果與紫外分光光度法測定結果的總體平均相對誤差為4.247%，相對標準偏差小于2.0%，且t檢驗的顯著性水平大于0.05，2 種方法測試結果無明顯差異，并且離子電極法測試時間小于15 s。本方法可代替紫外分光光度法作為榨菜中硝酸鹽含量的快速測定方法。

榨菜；硝酸鹽；離子電極法；快速檢測

榨菜是消費者十分喜愛的一種醬腌菜，需要經過多次腌制、壓榨、脫鹽、脫水、調配而制成［1-2］。榨菜在加工和存儲過程中會產生硝酸鹽和亞硝酸鹽，并且它們的含量會發生動態的變化［3-6］。眾所周知，硝酸鹽和亞硝酸鹽會對人體健康產生危害［7-9］，亞硝酸鹽在人體內積累過多，會造成血液缺氧中毒，產生高鐵血紅蛋白血癥等，甚至引發人體消化系統的癌變。因此，建立準確、快速的檢測方法，對發展綠色、安全的榨菜產品和提高人民的生活質量與健康水平有著重要的意義。目前，榨菜中硝酸鹽的測定方法主要有紫外分光光度法、原子吸收法、色譜法等［10-16］。紫外分光光度法是最經典、最常用的檢測方法，它具有結果準確、費用低等優點，但是測試時間較長，操作繁瑣，在測定色素較多的樣品時容易產生誤差；原子吸收法所用儀器較為昂貴，檢測成本較高；色譜法雖然測試準確，但是測定速度較慢，儀器昂貴。

離子電極法測定蔬菜中硝酸鹽含量是硝酸鹽分析方法的重要發展。離子電極法具有測試速度快，操作簡單，不受顏色干擾等優點。目前，國內外關于離子電極法測定硝酸鹽的研究主要集中在蔬菜、肉品、水環境等方面［17-21］。姚建武等［22］采用硝酸根電極測量了硝酸鹽在蔬菜中的含量；張紹成等［23］對植物體中硝態氮進行研究，并使用國產的硝酸根離子選擇性電極對菠菜和小麥葉子浸提液中硝態氮進行了測定；郭亞力［24］采用硝酸根離子電極測定肉類食物中的硝酸鹽及亞硝酸鹽；華秀等［25］采用硝酸根離子選擇性電極測定環境水樣中的硝酸鹽氮或氮氧化物。

本實驗在榨菜中離子成分研究的基礎上，分析溫度、離子強度調節劑、干擾離子對離子電極法的影響，采用硝酸根離子選擇性電極測試榨菜樣品中的硝酸鹽含量，擬建立一種可以快速、準確測定榨菜中硝酸鹽含量的方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

3 種方便包裝榨菜絲（烏江榨菜、太極榨菜、辣妹子榨菜）、5 種高鹽成熟腌制的青菜頭 市購。

硝酸鈉、乙酸鋅、硼砂、活性炭、氯化鈉 成都市科龍化工試劑廠；磷酸二氫鈉、亞鐵氰化鉀 重慶無機化學試劑廠；以上試劑均為分析純。

硝酸根離子選擇性電極 上海越磁電子科技有限公司；217-01型Ag/AgCl參比電極 上海儀電科學儀器股份有限公司；FE20型離子計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；U-1800型紫外分光光度計 日本日立公司；HH-6恒溫水浴鍋 江蘇榮華儀器制造有限公司；ZSD-1090全自動新型生化培養箱 上海智城分析儀器制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 榨菜樣品處理

方便包裝榨菜絲的處理：稱取約200 g成品榨菜，用組織搗碎機搗碎，置于密閉的玻璃容器內，從中稱取約10 g試樣，精確至0.001 g，于250 mL錐形瓶中，加入100 mL 70 ℃熱水，振搖15 min后移至200 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用濾紙過濾，棄去初濾液，得到榨菜成品處理液。

高鹽腌制青菜頭的處理：取高鹽成熟腌制的青菜頭用小刀去皮，剔除角質部分，切成5 mm×5 mm×40 mm的條狀。稱取修正切絲的榨菜條100 g，以料水比為1∶4（g/g）加入蒸餾水，在26 ℃的恒溫水浴中放置15 min，再用濾紙過濾，最后得到榨菜脫鹽液。

1.2.2 離子電極法

首先，將硝酸根離子選擇電極和參比電極連接在離子計上，并將數據接口與計算機相連接；接通電源，設置電位測量模式、溫度補償系數等，使整個儀器達到穩定的測試狀態。然后，進行硝酸根離子濃度測定操作。先用蒸餾水洗滌離子電極和參比電極2～3 次，再用待測液潤洗2～3 次，取50 mL待測液于燒杯中，把離子電極和參比電極置于待測液中等待約5 s，使用安裝在計算機上的軟件保存測試的電極電位數據，并進行處理分析。根據榨菜中硝酸根離子的濃度范圍，配制一系列的硝酸鈉的標準溶液，使用離子電極法對這一系列標準溶液進行測試，繪制電極電位值（mV）和硝酸根離子濃度的負對數值（-lgC）標準曲線圖，并建立校準方程，使用該方程對榨菜樣品進行硝酸根離子濃度的預測。

1.2.3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是最經典、最常用的硝酸鹽測定方法，是目前榨菜生產企業測試榨菜中硝酸鹽的標準方法［8］。本實驗采用該方法主要用于驗證、對比離子電極法。紫外分光校準方程光度法首先要建立標準曲線，然后再進行實際樣品的測定。

標準曲線的建立：用移液管取0.1 mol/L硝酸鈉標準溶液0、2、4、6、8、10 mL，分別加入6 個100 mL容量瓶中，定容后于波長220 nm處測其吸光度，繪制標準曲線并得到校準方程。本實驗得到的紫外分光光度法校準方程為y=0.060 5x+0.006 1。

樣品的測定：準確量取10 mL榨菜樣品處理液，放入200 mL燒杯中，加入5 mL的飽和硼砂溶液以及50 mL的熱蒸餾水（70～80 ℃），置于沸水浴中加熱15 min，并不斷振動。取出后冷卻至室溫，再加入10 mL的0.25 mol/L亞鐵氰化鉀溶液，10 mL的1 mol/L乙酸鋅溶液，以及2 g活性炭粉，每次加入后都充分揺勻。轉移至250 mL容量瓶中，加蒸餾水定容。過濾得到無色清亮的提取液，用移液管吸取10 mL提取液于100 mL容量瓶中，定容，于波長220 nm處測定吸光度。根據校準方程得到榨菜樣品中的硝酸鹽含量。每個樣品重復測試3 次。

1.3 數據處理

采用SPSS 17.0數據處理軟件對數據進行差別顯著性檢驗等。

2 結果與分析

2.1 離子電極法影響因素分析

2.1.1 溫度對標準曲線的影響

按照1.2.2節離子電極法，在30 ℃條件下，用0.1 mol/L硝酸鈉溶液，配制10-2、8×10-3、6×10-3、4×10-3、2×10-3、10-3、8×10-4、6×10-4、4×10-4mol/L的硝酸根離子標準系列溶液，獲取電極電位后繪制“mV-（-lgC）”標準曲線，如圖1所示。

圖1 離子電極法測試硝酸根離子的標準曲線Fig.1 Standard curve of nitrate ion detected by ion-selective electrode

從圖1可知，離子電極法校準方程為y=47.921x+ 80.839，相關系數R2為0.999 6，由此可知，硝酸根濃度的負對數與電極電位具有較高的相關性，即使用硝酸根離子電極測定榨菜中的硝酸鹽可行性很高。為考察溫度對離子電極法測試的影響，在15、18、21、24、27、30、33 ℃條件下，依次對標準溶液進行測定，分別建立“mV-（-lgC）”的標準曲線，并獲取校準方程相關系數，建立溫度與相關系數的關系圖，如圖2所示。在不同溫度條件下硝酸根離子標準曲線的相關系數在0.995～1.000范圍內，具有較高的相關性。隨著溫度的不斷升高，硝酸根離子標準曲線的相關系數變化不大，并且觀察各溫度條件下，相關系數均大于0.995，說明溫度變化對標準曲線相關性影響不大，各溫度條件下的標準曲線仍具有準確性。

圖2 溫度對標準曲線的影響Fig.2 Effect of temperature on the standard curve

2.1.2 離子強度調節劑對標準曲線的影響

離子強度調節劑是為了穩定待測離子的活度系數而使用的一種試劑。在溫度15 ℃條件下，分別在硝酸根離子系列標準溶液中加入少量磷酸二氫鈉粉末，按照1.2.2節進行離子電極法測試，獲取校準方程相關系數數據。并與未添加時作比較，分析離子強度調節劑對標準曲線的影響，如圖3所示。在溫度一定時，加入離子強度調節劑的硝酸根離子標準曲線相關系數為0.999 3，未加離子強度調節劑的硝酸根離子標準曲線相關系數為0.999 0，加入的比未加的略大些，但是兩者相關性均很好，校準方程均具有很高的準確性，說明離子強度調節劑對硝酸根離子標準曲線影響不大，在進行無損檢測時可不加入離子強度調節劑。

圖3 離子強度調節劑對標準曲線的影響Fig.3 Effect of ionic strength regulator on the standard curve

2.1.3 干擾離子對離子電極測試的影響

圖4 干擾離子對離子電極測試的影響Fig.4 Effect of interfering ions on the ion-selective electrode method

對于硝酸根離子選擇電極的測試干擾離子主要有氯離子、硼酸根離子、氰根離子等。通過對榨菜中離子成分的研究發現榨菜中硼酸根離子、氰根離子含量極少，不會對檢測產生干擾，因此只考慮氯離子的影響。根據榨菜處理液中氯離子的濃度范圍，用1 mol/L氯化鈉標準儲備液配制10-1、10-2、10-3、10-4、10-5mol/L的氯離子溶液，作為不同濃度的干擾離子，分別加入到6×10-3mol/L硝酸鈉溶液中，再按照1.2.2節進行離子電極法測試，獲取電極電位數據，并做空白對照組，如圖4所示。氯離子作為干擾離子對離子電極測試有一定的影響，但是隨著干擾離子濃度的變化，電極電位變化不大，而且沒有規律性。與空白對照組比較，干擾離子對離子電極測試影響不很明顯。

2.2 榨菜中硝酸鹽含量的測定

2.2.1 離子電極法測定結果

按照1.2.1節中的榨菜樣品處理方法將方便包裝榨菜絲和高鹽腌制青菜頭制成榨菜處理液，按照1.2.2節中離子電極法對榨菜處理液進行測試。測試溫度為30 ℃，未添加離子強度調節劑，校準方程為y=47.921x+80.839，相關性系數R2為0.999 3，如表1、2所示。對于單個榨菜處理液，離子電極法測試時間小于15 s。

表1 榨菜成品液的離子電極法測定結果Table 1 Nitratec on tents of pickled mustard tuberd etectedb y i on selective elec tro de

表2 榨菜 脫鹽液 離子電 極法測定結 果Table 2 Nitratec on centrati on s of desaltedsoluti on f rom pickled mu star d tub er d etected b y i on selec tive e lec tro de

2.2.2 紫外分光光度法測定結果

按照1.2.3節中的紫外分光光度法對榨菜成品液和榨菜脫鹽液進行測定，如表3、4所示。

表3 榨菜成品液的紫外分光光度法測定結果Table 3 Nitratec on tents of pickled mustard tuberd etectedb y ultravioletspectroph otometry

表4 榨菜 脫鹽 液紫 外分 光光 度法 測定 結果Table4 Nitratec on centrati on s of desalt in gsoluti on pickled mustard tub erd etected by u ltravioletspectroph otometry

2.2.3 2 種測定方法的比較

將榨菜處理液的離子電極法測定結果與紫外分光光度法測定結果進行差別檢驗分析。選取榨菜成品液測試平均誤差、榨菜脫鹽液測試平均誤差、總體平均相對誤差、總體相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）和顯著性檢驗值（t檢驗）作為對比參數，如表5所示。

表5 2 種方法的比較結果Table5 Comparis on between thet wom ethods

由表5可知，離子電極法與紫外分光光度法測定結果之間的總體平均相對誤差為4.247%，總體RSD小于2.0%，且t檢驗的顯著性水平大于0.05，2 種方法測試結果無明顯差異。離子電極法檢測硝酸鹽含量的范圍是0.000 05%～6.2%，紫外分光光度法的檢測范圍是0.000 1%～0.002%。比較結果表明可以使用離子電極法測定榨菜中的硝酸鹽含量，離子電極法可代替紫外分光光度法作為榨菜中硝酸鹽含量的快速測定方法。

3 結 論

通過分析測試溫度、離子強度調節劑、干擾離子對硝酸鹽離子電極法的影響，結果表明溫度對標準曲線相關性影響較小，各溫度條件下的標準曲線仍具有準確性；離子強度調節劑對硝酸根離子標準曲線影響不大；氯離子對離子電極測試影響不明顯。

通過對離子電極法測定結果與紫外分光光度法測定結果比較發現，兩者的總體平均相對誤差為4.247%，總體RSD小于2.0%，且t檢驗的顯著性水平大于0.05，2 種方法測試結果無明顯差異。并且離子電極法測試時間小于15 s。離子電極法可代替紫外分光光度法作為榨菜中硝酸鹽含量的快速測定方法。本實驗研究的離子電極測定方法，操作簡便、測試速度快、檢測準確，可以用于榨菜中硝酸鹽含量的測定。

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Rapid Determination of Nitrate Content in Pickled Mustard Tuber by Ion-Selective Electrode Method

SUN Zhonglei， XU Yi， LI Yu*， ZHAO Liyu
（Institute of Life Science and Technology， Yangtze Normal University， Chongqing 408100， China）

An ion-selective electrode （ISE） method was developed for the rapid determination of nitrate in pickled mustard tuber.Firstly， a test instrument consisting of nitrate ion-selective electrodes， reference electrode， ion meter， and computer was assembled.Then the calibration curve was developed and the influence of temperature， ionic strength and interfering ions on the ISE method was analyzed.Lastly， the nitrate content in pickled mustard tuber was determined by the ISE method， and the data obtained were compared with those from conventional ultraviolet spectrophotometry.The results showed that the temperature change did not affect the calibration curve.Addition of ionic strength regulator and the presence of interfering ions had less influence on the standard curve.The average error between the ion-selective electrode method and ultraviolet spectrophotometry was 4.247%， and their relative standard deviations were less than 2.0%.There were no significant differences between the two methods by t-test.The ion-selective electrode method can be an alternative to ultraviolet spectrophotometry for the rapid determination of nitrate content in pickled mustard tuber within 15 seconds.

pickled mustard tuber； nitrate； ion-selective electrode method； rapid detection

10.7506/spkx1002-6630-201614033

TS207.3

A

1002-6630（2016）14-0184-05

孫鐘雷， 許藝， 李宇， 等.離子電極法快速測定榨菜中硝酸鹽含量［J］.食品科學， 2016， 37（14）: 184-188.DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201614033. http://www.spkx.net.cn

SUN Zhonglei， XU Yi， LI Yu， et al.Rapid determination of nitrate content in pickled mustard tuber by ion-selective electrode method［J］.Food Science， 2016， 37（14）: 184-188.（in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201614033. http://www.spkx.net.cn

2015-10-21

重慶市教委科學技術研究項目（KJ1401203）；長江師范學院校級科研項目（2013XJZD001）；

榨菜種植與深加工創新團隊項目（KJTD201322）

孫鐘雷（1979—），男，副教授，博士，研究方向為食品智能檢測與評價。E-mail：jlu.szl@163.com

*通信作者：李宇（1979—），女，講師，碩士，研究方向為農產品深加工。E-mail：alley-125@163.com