离子色谱法紫外-YZ电导检测奶粉中的亚硝酸盐与硝酸盐

侯倩慧, 杜晓磊, 王存进

（青岛普仁仪器有限公司，青岛 266043）

       摘要:建立了使用高容量色谱柱、Na₂CO₃/NaHCO₃淋洗液、紫外-YZ电导两种方式检测奶粉中亚硝酸盐和硝酸盐的方法。实验结果表明，YZ电导检测对NO₃^-的回收率优于205nm波长紫外检测；YZ电导检测对NO₂^-、NO₃^-的ZD检出限分别为8.5mg·L^-1、13.4mg·L^-1，回收率分别为88.1%、103.2%，重现性（RSD%, n=5）分别为1.29%、2.10%。与国家标准方法相比，本方法具有灵敏度高、分析时间短的优点。

       关键词:亚硝酸盐,硝酸盐,离子色谱法,高容量色谱柱，奶粉

      食品中的亚硝酸盐和硝酸盐是食品安全检测的重要项目。亚硝酸盐对人体的危害在于降低血液的输氧能力，能够在人体内生成具有强烈致癌作用的亚硝胺类物质^{[1, 2]}。而硝酸盐在人体内能够转化为亚硝酸盐，表现为亚硝酸盐的毒性。我国很多地区的卫生部门均对蔬菜、水果中的亚硝酸盐和硝酸盐做出了限量标准，但奶粉类食品却很少涉及。奶粉是婴幼儿主要的营养和能量来源，对奶粉中的亚硝酸盐和硝酸盐进行检测十分必要^[3]。

       目前我国对亚硝酸盐、硝酸盐的使用标准规定^[4]，仅允许生产腌熏肉等制品有微量残留，以亚硝酸盐计限量为30mg/Kg。在检测食品中亚硝酸盐和硝酸盐含量的国家标准方法^[5]中，DY法就是离子色谱法。该方法使用KOH淋洗液梯度淋洗，NO₃^-的保留时间较长，达28.3min。第二法则是利用亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化，再与盐酸萘乙二胺耦合，紫外分光光度法测定；硝酸盐需要用镉柱还原为亚硝酸盐，该方法不能同时测定亚硝酸盐和硝酸盐且镉柱毒性较大。第三法专门针对奶粉提出了检测方法，缺点是不能同时检测亚硝酸根和硝酸根。综上所述，离子色谱法测定食品中的NO₂^-、NO₃^-方法简便，优势明显。

       本文提出了使用离子色谱仪检测奶粉中亚硝酸盐和硝酸盐的方法。使用高容量阴离子交换色谱柱，Na₂CO₃/NaHCO₃淋洗液，NO₂^-、NO₃^-保留时间短于国家标准方法。采用紫外-YZ电导两种检测模式，对两种检测方式进行了比较。

       实验部分

       1.1仪器与试剂

       仪器：PIC-10型离子色谱仪（青岛普仁仪器有限公司）

       离心机（上海安亭科学仪器厂）

       分析天平，精度0.1mg（德国Sartorius公司）

       固相萃取柱、0.22μm针头滤膜：青岛普仁仪器有限公司生产

       试剂：Na₂CO₃、NaHCO₃、NaNO₂、KNO₃（分析纯，上海埃彼化学试剂有限公司）

       乙酸（分析纯，开封化学试剂总厂）

       超纯水（电阻率大于18.2MΩ/cm，Millipore纯水机制得）

       1.2色谱条件

       色谱柱：NJ-SA-4A（250mm×4.6mm），淋洗液：4.50mmol/LNa₂CO₃+1.0mmol/L NaHCO₃，流速：1.50ml/min。检测器：电导检测器和紫外检测器，紫外检测波长：205nm。以保留时间定性，峰高定量。进样体积50mL。

       1.3标准溶液配制

       分别配制1000mg/LNO₂^-和1000mg/LNO₃^-储备液，移取20.0ml NO₂^-储备液和30.0ml NO₃^-储备液于100 ml容量瓶中，摇匀备用。移取0.1ml、1.0ml、2ml、5ml和10ml上述溶液，分别定容至5个100ml容量瓶中，作为NO₂^-、NO₃^-混合标准溶液系列。

       1.4样品预处理

       参照国家标准^[5]中的方法：称取2.5g奶粉样品（精确至0.1mg），置于100mL容量瓶中，加入3%乙酸溶液2mL，摇匀。加入80ml纯水并超声30min。于4℃放置20min，取出放置至室温，加水定容摇匀。将样品以5000rpm/min离心20分钟后取上清液，以固相萃取柱和0.22mm针头滤膜过滤后进样分析。

       2结果与讨论

       2.1色谱条件的选择

       实验对比了低容量色谱柱和高容量色谱柱的区别。使用低容量色谱柱时，实际样品中NO₂^-、NO₃^-保留时间比标准样品提前，换用高容量色谱柱则保留时间一致；此外，使用低容量色谱柱在205nm波长进行紫外检测时发现实际样品在NO₂^-的保留时间之前出现一个负峰，将NO₂^-的信号淹没，使用高容量色谱柱则可将NO₂^-与该负峰分离。阎炎^[6]认为，使用紫外方式检测NO₂^-时，氯离子基体过高会在NO₂^-之前产生一显著负峰，该观点也解释了使用低容量色谱柱时实际样品中NO₂^-、NO₃^-保留时间比标准样品提前、高容量色谱柱保留时间一致的问题。因此使用高容量阴离子色谱柱。

       Na₂CO₃/NaHCO₃缓冲溶液是目前最常见的阴离子淋洗液，可以通过调节浓度和比例得到不同的选择性和淋洗能力^[7]。本文选择4.5mM Na₂CO₃+1.0mMNaHCO₃淋洗液，可将NO₂^-、NO₃^-有效分离。紫外检测器是一种选择性与灵敏度较高的检测器，NO₂^- 、NO₃^-在200-220nm区间内有较强的紫外吸收^[8]。为了减少其他离子的干扰，选择紫外吸收波长205nm并以峰高作为定量依据。

       2.2亚硝酸根与硝酸根的线性关系和检出限

       在确定的色谱条件下，将混合标准溶液系列依次输入离子色谱仪，进样分析。以3倍的信噪比（S/N=3）计算ZD检出限。两种离子的线性范围、线性方程、相关系数和ZD检出限如表1所示，其中Y为峰高，X为组分的质量浓度(mg·L^-1)。文中A为YZ电导检测方式，B为紫外检测方式。将1.4处理所得样品输入离子色谱仪，奶粉中亚硝酸根和硝酸根离子色谱图如图1所示，其中左图为YZ电导检测结果，右图为紫外检测结果。

图1 离子色谱法检测奶粉中的亚硝酸根和硝酸根（1:NO₂^-; 2:NO₃^-）

表1 NO₂^-、NO₃^-的线性范围、线性方程、相关系数和检出限

       GB 5009.33-2010中离子色谱法对NO₂^-和NO₃^-的ZD检出限分别为0.2mg/Kg、0.4mg/Kg^[5]，从表1中可以看出本方法两种检测方式的ZD检出限优于国家标准。同时可以发现，两种离子在205nm波长紫外检测响应值更高，检出限低于YZ电导检测结果。

       2.3加标回收率与方法重现性

       向1.4处理的奶粉样品中添加5.0 mg·L^-1的NO₂^-和NO₃^-进行加标回收实验，平行测定3次。加标回收率结果见表2。

       从表2中可以看出，两种检测方式对NO₂^-、NO₃^-的测定结果较为接近；使用YZ电导检测对两种离子的回收率较好，紫外检测器对NO₂^-回收率较好但NO₃^-偏高，建议使用YZ电导检测方式。

       按照预处理1.4预处理方法，将奶粉样品平行处理5份，将处理的样品输入离子色谱仪，两种离子的保留时间与峰高相对标准偏差（YZ电导检测）结果在表3中。

表3 方法的重复性

       从表3中可以看出，离子色谱-YZ电导法测定奶粉中的NO₂^-、NO₃^-具有较好的重现性，稳定可靠。

       3结论

       以乙酸处理奶粉样品，采用Na₂CO₃/NaHCO₃淋洗液，高容量色谱柱和紫外串联YZ电导检测了奶粉中的亚硝酸盐和硝酸盐。两种离子使用YZ电导检测的回收率较好，使用紫外检测(205nm)响应值更高。与现有检测食品中亚硝酸盐和硝酸盐国家标准方法相比，本方法分析时间短，灵敏度高，为奶粉产品中亚硝酸盐及硝酸盐的检测提供了可靠方法。

参考文献

[1].          钟乃飞, 焦霞, 盖学武. 牛奶样品中亚硝酸根和硝酸根的离子色谱法测定. [C].第十二届全国离子色谱学术报告会. 厦门. 2008:278-280.

[2].          张磊, 刘肖, 赵云峰, 等. 离子色谱法测定食品中硝酸盐和亚硝酸盐. [J].ZG食品卫生杂志, 2008. 20(4): 294-297.

[3].          GB/T 5009.133-2003, 食品卫生检验方法. [S]

[4].          GB 2760-2011, 食品添加剂使用标准. [S]

[5].          GB 5099.33-2016, 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定. [S]

[6].          阎炎, 侯小平, 牟世芬. 离子色谱法中高浓度盐基体对无机阴离子分析影响规律的研究. [J].环境化学, 1996, 15(5):451-456

[7].          牟世芬, 刘克纳, 离子色谱方法及应用. 北京: 化学工业出版社. 2000. 9. [M]

[8].          James S. Fritz, Douglas.T.Gjerde, Ion Chromatography. Forth, completely revised and enlarged edition. 2009. 79. [M]