改良法分光光度計測定食品中亞硝酸鈉含量

平秋婷

(廣東省科學院生物工程研究所，廣州 510316)

亞硝酸鈉俗稱亞硝酸鹽，是一種由亞硝酸根離子與鈉離子合成的無機鹽，主要應用于食品中，具有護色劑功能，保障食物的顏色鮮艷，雖然這種食品添加劑具有一定的優點，但是其與食品共同進入人體會與人體中的蛋白質等有機物質產生反應生成致癌物質，甚至會將人體內的正常血紅蛋白氧化為缺乏輸氧功能的高鐵血紅蛋白，為食品消費者帶來巨大的安全隱患。為此，如何快速、精準地測定食品中亞硝酸鈉含量已經成為人們的重要研究課題。

文獻[1]中采用色譜法對食品中的亞硝酸鈉含量進行測定，對食品中的亞硝酸鹽類物質進行離子色譜、氣相色譜和高效液相色譜法的含量測定；文獻[2]中應用電化學分析法，將食品物質溶入到液體化學電池中，通過判斷電解池中的電位差或電流強度來判定食品中亞硝酸鈉含量。

本文主要研究應用改良法分光光度計測定食物中的亞硝酸鈉含量，并依據GB 5009.33-2010《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中第二法分光光度法(鹽酸萘乙二胺法)整理本文方法下的相關實驗數據，驗證本文方法的快速有效性。

1 材料與方法

1.1 材料

分光光度計、電子天平、量筒、燒杯、玻璃棒、漏斗、擦鏡紙、肉類食品、酒精燈、溫度計、氨基苯磺酸溶液、鹽酸萘乙二胺溶液、重鉻酸鉀、橘紅G、硫酸、蒸餾水、重氮鹽等。

1.2 方法

本文應用肉類食品作為測定方法的樣品，將肉類食品進行蛋白質剔除與脂肪剔除，在酸性環境中投入亞硝酸鈉，亞硝酸鈉與酸性環境中物質融合后再次向酸性環境中加入重氮鹽與鹽酸萘乙二胺，生成一種能夠被分光光度計識別的623 mm波長的可吸收光波[3-4]。

方法的實現過程：

(1)需要將肉類食品打磨成肉泥狀物質，利用電子天平精準提取10 g樣品；

(2)再將樣品置于50 mL的燒杯中，用玻璃棒持續攪拌2 min左右，向燒杯內加入飽和狀態下的蒸餾水；

(3)再次用玻璃棒攪拌2 min左右，應用酒精燈對燒杯進行加熱，當燒杯中樣品溫度達到80 ℃停止加熱，將燒杯中樣品轉入量筒中并進行搖勻；

(4)再次將量筒中的樣品進行水浴加熱至70 ℃，最后用冷水浴的方式使樣品溫度降低到常溫，獲取肉類食品的待測定食品提取液。

由于只經過加熱處理后的待測定樣品中會存在一些易發生化學反應的其他有機物質，所以本文將在常溫化的樣品提取液中加入3 mL亞鐵氰化鉀溶液，再加入50 mL蒸餾水進行樣品定容并搖勻，使樣品提取液靜置止1 h，容易產生化學變化或干擾分光光度計進行測定的物質沉淀在量筒底部，溶液上層澄清的液體主要為蒸餾水以及其他濾液，不包含本次實驗測定的亞硝酸鈉物質與肉類食品含量，樣品提取與凈化流程圖見圖1。

圖1 樣品提取與凈化流程圖Fig.1 The flow chart of sample extraction and purification

實驗中還制定亞硝酸鈉的標準溶液，用電子天平精準量取0.2 g亞硝酸鈉，在干燥常溫的環境中制取亞硝酸鈉標準溶液，為了防止亞硝酸鈉標準溶液在空氣中氧化而干擾分光光度計對亞硝酸鈉的測定結果，需要在實驗進行過程中對亞硝酸鈉標準溶液進行現用現配[5-6]。將配制好的亞硝酸鈉標準溶液放置在經過改良法改良后的分光光度計比色管中，并在比色管中添加一定量的氨基苯磺酸溶液，待比色管中溶液靜置10 min左右，管內會產生少量的重氮鹽，為了防止重氮鹽對亞硝酸鈉含量的干擾，再向比色管中添加鹽酸萘乙二胺溶液定容，分解比色管中的重氮鹽，此時比色管中需要具體加入的相關溶劑見表1。

表1比色管中需要具體加入的相關溶劑量Table 1 The specific solvent amount added into the colorimetric tube mL

(1)應用分光光度計吸取比色管中的樣品溶液與亞硝酸鈉標準溶液各0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL，并分別將不同濃度的樣品溶液與標準溶液放置于50 mL容量的量筒中；

(2)再分別向每個量筒中加入2 mL氨基苯磺酸試劑，與樣品溶液和標準溶液完全混合，靜置5～6 min后再向各個量筒中加入鹽酸萘乙二胺溶液；

(3)將量筒內的溶液搖勻，再靜置5 min左右，用比色杯對不同濃度的樣品溶液與標準溶液進行不同波長的測定吸取，并繪制標準曲線在分光光度計中體現。

不同濃度下的分光光度計曲線測定圖見圖2。

圖2 不同濃度下的分光光度計曲線測定圖

1.3 改良法分光光度計性能測試

本文應用改良法的分光光度計對食品中亞硝酸鈉含量進行測定，具有一定的自動化性能，相對于普通的分光光度計更加智能化，在實驗測定前需要對改良法分光光度計進行性能測定，確定分光光度計對亞硝酸鈉的波長識別能力、雜光識別能力、散光吸收能力有著良好的穩定性[7-9]。

根據國家市場監督管理總局對分光光度計相關儀器的參數標準，儀器設備對雜散光的吸收精準度不得小于2.3；吸光度的范圍在標準值范圍的±5%內，且最大的吸光程度不得大于2；分光光度計的運行穩定性變化不得超過標準值的0.02；分光光度計的精準程度見表2。

表2 分光光度計吸光精準程度表Table 2 Spectrophotometer absorption precision degree table

首先進行雜散光的測試，由于分光光度計在340 nm紫外線環境中的感光能力較弱，相對于其他測定設備信噪比較低，導致雜散光的干擾對測定結果有著較大的影響，測定時需要應用濃度達到100 mL/L的亞硝酸鈉標準液作為測試樣本，用蒸餾水作為該測試實驗的對比因變量，獲取蒸餾水的雜散光測定結果為4.02，符合標準要求[10]。

再測試分光光度計吸光度準確性，分別應用濃度為50，60 mL/L的重鉻酸鉀溶液與亞硝酸鈉溶液進行吸光測定，在分光光度計中分別進行3次重復性測試，計算3次測試平均值來衡量改良法分光光度計的吸光準確度。吸光度準確度測量數據見表3。

表3吸光度準確度測量數據Table 3 Absorbance accuracy measurement data

最后對分光光度計的吸光度范圍進行測試，根據改良法分光光度計的標準吸光度閾值可知，分光光度計能夠確定食品中亞硝酸鈉含量的可測試光波長在250～350 nm之間。

為了能夠保障分光光度計在一定范圍內的波長進行穩定測試，本文將按照食品中亞硝酸鈉原液含量的配比進行重新配制分光光度計可識別色素，色素原液的配比原料見表4。

表4 色素原液的配比原料Table 4 The raw materials' ratios of pigment stock solution

分光光度計在食品中識別出的亞硝酸鈉測定含量的整體結果受到吸光度的范圍性影響，而本文按照吸光度中的兩種重要組成溶質的不同比例來計算吸光度的間接表現數據。

重鉻酸鉀溶質和橘紅G在分光光度計中表現的吸光度測試數據見表5和表6。

表5 重鉻酸鉀溶質在分光光度計中的吸光度測試數據Table 5 The testing data of absorbance of potassium dichromate solute in spectrophotometer

表6 橘紅G溶質在分光光度計中的吸光度測試數據Table 6 The testing data of absorbance of orange G solute in spectrophotometer

續 表

由表5和表6可知，兩種溶質在分光光度計中對亞硝酸鈉吸光準確度的范圍影響程度小于10%，達到了實驗進行的基本要求。

2 結果與分析

應用改良法分光光度計在肉類食品中測定的亞硝酸鈉波長為534 nm，分別在不同濃度溶液與標準液中進行標準度的測試與吸光度等因素的測定，根據標準樣本中測定數據與樣品中亞硝酸鈉的測定數據共同獲取曲線公式，從而計算得到亞硝酸鈉在食品中的精準數據。改良法分光光度計中測量的亞硝酸鈉制備溶液參數見表7。

設定亞硝酸鈉質量在分光光度計中的工作曲線為橫坐標值，吸光度在分光光度計工作曲線中為縱坐標值，亞硝酸鈉在分光光度計中的標準工作曲線圖見圖3。

改良法下的分光光度計工作曲線計算公式為：

式中：X代表食品中亞硝酸鈉的含量，mg/kg；A代表實驗測量樣品中亞硝酸鈉在分光光度計中的質量，μg；m代表食品中的亞硝酸鈉質量，g；V代表樣品溶液的體積，mL；V0代表分光光度計中的樣品總體積。應用公式對改良法下的分光光度計中樣品溶液亞硝酸鈉含量進行測定，結果見表8。

實驗中兩次的含量測定結果分別為3.23 g與5.36 g，兩次的亞硝酸鈉含量測定均具有獨立性，平均值與相應的具體精準數據活動范圍在10%內，符合標準的分光光度計計劃結果，根據GB 2760-2011《食品添加劑使用衛生標準》中亞硝酸鈉的食品添加劑注意事項中可知，大多數應用亞硝酸鈉添加劑的食品中會有大量的殘留，當肉類食品中亞硝酸鈉的殘留量小于30 mg/kg時則證明實驗中的亞硝酸鈉含量在合格的范圍內，因此能夠對食品中亞硝酸鈉含量的精準測定關乎食品的質量是否合格。

本實驗先應用文獻[1]中的色譜對比法進行食品亞硝酸鈉含量測定，應用電子秤稱取n質量的標準樣品，樣品中引用的相對標準的質量評定方法。根據量筒中樣品的標準測定參數確定色譜對比方法中容易引起實驗結果變化的原因，對樣品進行定容與實驗環境的改善，在標準環境下溫度的變化范圍在±5 ℃內，樣品在標準溶劑中的膨脹系數確定為2.36×10-3/℃，假設亞硝酸鈉在量筒中的分布狀態均勻，進行色譜對比獲取亞硝酸鈉含量數據。再用電化學分析法，將含有亞硝酸鈉的食品用電子秤稱取相同質量的樣品，應用電解析的方式獲取食品中亞硝酸鈉的含量，再用電子秤稱取經過電解后的亞硝酸鹽，利用質量的差值獲取亞硝酸鈉的含量數據。對3種不同的測定方法進行對比，測定食品中亞硝酸鈉的精準程度結果，見圖3。

圖3 測定食品中亞硝酸鈉的精準程度結果Fig.3 The determination results of the accuracy of sodium nitrite in food

由圖3可知，本文應用的改良法下的分光光度計對食品中亞硝酸鈉含量測定精準度更高。改良法下分光光度計中添加氨基苯磺酸溶液與鹽酸萘乙二胺等化學物質提高亞硝酸鈉在分光光度計中的測定有效量。

3 結束語

本文根據國家標準GB 5009.33-2010《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度計進行改良后的測定方法進行食品中亞硝酸鈉含量的測定，具有操作簡單、測定精準程度高、干擾因素少、測定結果體現快等優勢，通過可見光的形式即可表現出亞硝酸鈉含量。測定實驗中首先應用6組樣品作為分光光度計的測定含量的對比組，取幾組樣品的測定平均值為最終的測量結果依據。根據實驗的最終數據可知，文獻[1]、文獻[2]中應用的方法對亞硝酸鈉含量測定精準度均小于本文方法的測定精準度。