離子色譜法紫外-抑制電導檢測奶粉中的亞硝酸鹽與硝酸鹽
侯倩慧, 杜曉磊, 王存進
（青島普仁儀器有限公司，青島 266043）
摘要:建立了使用高容量色譜柱、Na2CO3/NaHCO3淋洗液、紫外-抑制電導兩種方式檢測奶粉中亞硝酸鹽和硝酸鹽的方法。實驗結果表明，抑制電導檢測對NO3-的回收率優于205nm波長紫外檢測；抑制電導檢測對NO2-、NO3-的較低檢出限分別為8.5mg·L-1、13.4mg·L-1，回收率分別為88.1%、103.2%，重現性（RSD%, n=5）分別為1.29%、2.10%。與國家標準方法相比，本方法具有靈敏度高、分析時間短的優點。
關鍵詞:亞硝酸鹽,硝酸鹽,離子色譜法,高容量色譜柱，奶粉
食品中的亞硝酸鹽和硝酸鹽是食品安全檢測的重要項目。亞硝酸鹽對人體的危害在于降低血液的輸氧能力，能夠在人體內生成具有強烈致癌作用的亞硝胺類物質[1, 2]。而硝酸鹽在人體內能夠轉化為亞硝酸鹽，表現為亞硝酸鹽的毒性。我國很多地區的衛生部門均對蔬菜、水果中的亞硝酸鹽和硝酸鹽做出了*，但奶粉類食品卻很少涉及。奶粉是嬰幼兒主要的營養和能量來源，對奶粉中的亞硝酸鹽和硝酸鹽進行檢測十分必要[3]。
目前我國對亞硝酸鹽、硝酸鹽的使用標準規定[4]，僅允許生產腌熏肉等制品有微量殘留，以亞硝酸鹽計*為30 mg/Kg。在檢測食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽含量的國家標準方法[5]中，*法就是離子色譜法。該方法使用KOH淋洗液梯度淋洗，NO3-的保留時間較長，達28.3min。第二法則是利用亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸重氮化，再與鹽酸萘乙二胺耦合，紫外分光光度法測定；硝酸鹽需要用鎘柱還原為亞硝酸鹽，該方法不能同時測定亞硝酸鹽和硝酸鹽且鎘柱毒性較大。第三法專門針對奶粉提出了檢測方法，缺點是不能同時檢測亞硝酸根和硝酸根。綜上所述，離子色譜法測定食品中的NO2-、NO3-方法簡便，優勢明顯。
本文提出了使用離子色譜儀檢測奶粉中亞硝酸鹽和硝酸鹽的方法。使用高容量陰離子交換色譜柱，Na2CO3/NaHCO3淋洗液，NO2-、NO3-保留時間短于國家標準方法。采用紫外-抑制電導兩種檢測模式，對兩種檢測方式進行了比較。
實驗部分
1.1儀器與試劑
儀器：PIC-10型離子色譜儀（青島普仁儀器有限公司）
離心機（上海安亭科學儀器廠）
分析天平，精度0.1mg（德國Sartorius公司）
固相萃取柱、0.22μm針頭濾膜：青島普仁儀器有限公司生產
試劑：Na2CO3、NaHCO3、NaNO2、KNO3（分析純，上海埃彼化學試劑有限公司）
乙酸（分析純，開封化學試劑總廠）
純水（電阻率大于18.2MΩ/cm，Millipore純水機制得）
1.2色譜條件
色譜柱：NJ-SA-4A（250mm×4.6mm），淋洗液：4.50mmol/LNa2CO3+1.0mmol/L NaHCO3，流速：1.50ml/min。檢測器：電導檢測器和紫外檢測器，紫外檢測波長：205nm。以保留時間定性，峰高定量。進樣體積50mL。
1.3標準溶液配制
分別配制1000mg/LNO2-和1000mg/LNO3-儲備液，移取20.0ml NO2-儲備液和30.0ml NO3-儲備液于100 ml容量瓶中，搖勻備用。移取0.1ml、1.0ml、2ml、5ml和10ml上述溶液，分別定容至5個100ml容量瓶中，作為NO2-、NO3-混合標準溶液系列。
1.4樣品預處理
參照國家標準[5]中的方法：稱取2.5g奶粉樣品（至0.1mg），置于100mL容量瓶中，加入3%乙酸溶液2mL，搖勻。加入80ml純水并聲30min。于4℃放置20min，取出放置至室溫，加水定容搖勻。將樣品以5000rpm/min離心20分鐘后取上清液，以固相萃取柱和0.22mm針頭濾膜過濾后進樣分析。
2結果與討論
2.1色譜條件的選擇
實驗對比了低容量色譜柱和高容量色譜柱的區別。使用低容量色譜柱時，實際樣品中NO2-、NO3-保留時間比標準樣品提前，換用高容量色譜柱則保留時間一致；此外，使用低容量色譜柱在205nm波長進行紫外檢測時發現實際樣品在NO2-的保留時間之前出現一個負峰，將NO2-的信號淹沒，使用高容量色譜柱則可將NO2-與該負峰分離。閻炎[6]認為，使用紫外方式檢測NO2-時，氯離子基體過高會在NO2-之前產生一顯著負峰，該觀點也解釋了使用低容量色譜柱時實際樣品中NO2-、NO3-保留時間比標準樣品提前、高容量色譜柱保留時間一致的問題。因此使用高容量陰離子色譜柱。
Na2CO3/NaHCO3緩沖溶液是目前較常見的陰離子淋洗液，可以通過調節濃度和比例得到不同的選擇性和淋洗能力[7]。本文選擇4.5mM Na2CO3+1.0mMNaHCO3淋洗液，可將NO2-、NO3-有效分離。紫外檢測器是一種選擇性與靈敏度較高的檢測器，NO2- 、NO3-在200-220nm區間內有較強的紫外吸收[8]。為了減少其他離子的干擾，選擇紫外吸收波長205nm并以峰高作為定量依據。
2.2亞硝酸根與硝酸根的線性關系和檢出限
在確定的色譜條件下，將混合標準溶液系列依次輸入離子色譜儀，進樣分析。以3倍的信噪比（S/N=3）計算較低檢出限。兩種離子的線性范圍、線性方程、相關系數和較低檢出限如表1所示，其中Y為峰高，X為組分的質量濃度(mg·L-1)。文中A為抑制電導檢測方式，B為紫外檢測方式。將1.4處理所得樣品輸入離子色譜儀，奶粉中亞硝酸根和硝酸根離子色譜圖如圖1所示，其中左圖為抑制電導檢測結果，右圖為紫外檢測結果。
圖1 離子色譜法檢測奶粉中的亞硝酸根和硝酸根（1:NO2-; 2:NO3-）
表1 NO2-、NO3-的線性范圍、線性方程、相關系數和檢出限
| 線性范圍（mg·L-1） | 線性方程 | 相關系數/R2 | 檢出限/mg·L-1 |
NO2- | 0.2~20.0 | A:Y=2786X-536 | 0.9994 | 8.5 |
B:Y=3607X+1618 | 0.9997 | 7.0 | ||
NO3- | 0.3~30.0 | A:Y=2237X-927 | 0.9988 | 13.4 |
B:Y=3700X+2306 | 0.9996 | 9.9 |
GB 5009.33-2010中離子色譜法對NO2-和NO3-的較低檢出限分別為0.2mg/Kg、0.4mg/Kg[5]，從表1中可以看出本方法兩種檢測方式的較低檢出限優于國家標準。同時可以發現，兩種離子在205nm波長紫外檢測響應值更高，檢出限低于抑制電導檢測結果。
2.3加標回收率與方法重現性
向1.4處理的奶粉樣品中添加5.0 mg·L-1的NO2-和NO3-進行加標回收實驗，平行測定3次。加標回收率結果見表2。
分析物 | 本底（mg·L-1） | 添加（mg·L-1） | 測定值（mg·L-1） | 回收率/% | ||
NO2- | A: 1.127 | 5 | 5.284 | 5.511 | 5.39 | 88.1 |
B: 0.735 | 5 | 6.06 | 5.972 | 6.183 | 105.9 | |
NO3- | A: 9.116 | 5 | 14.7 | 14.46 | 14.55 | 103.2 |
B:11.01 | 5 | 22.02 | 21.9 | 21.97 | 137.2 | |
從表2中可以看出，兩種檢測方式對NO2-、NO3-的測定結果較為接近；使用抑制電導檢測對兩種離子的回收率較好，紫外檢測器對NO2-回收率較好但NO3-偏高，建議使用抑制電導檢測方式。
按照預處理1.4預處理方法，將奶粉樣品平行處理5份，將處理的樣品輸入離子色譜儀，兩種離子的保留時間與峰高相對標準偏差（抑制電導檢測）結果在表3中。
表3 方法的重復性
分析物 | 保留時間/min | RSD/% | 峰高 | RSD/% |
NO2- | 7.855 | 0.14 | 2604 | 1.29 |
7.862 | 2621 | |||
7.882 | 2678 | |||
7.862 | 2640 | |||
7.875 | 2681 | |||
NO3- | 20.221 | 0.12 | 17642 | 2.10 |
20.259 | 17888 | |||
20.281 | 18644 | |||
20.229 | 18269 | |||
20.242 | 18131 |
從表3中可以看出，離子色譜-抑制電導法測定奶粉中的NO2-、NO3-具有較好的重現性，穩定可靠。
3結論
以乙酸處理奶粉樣品，采用Na2CO3/NaHCO3淋洗液，高容量色譜柱和紫外串聯抑制電導檢測了奶粉中的亞硝酸鹽和硝酸鹽。兩種離子使用抑制電導檢測的回收率較好，使用紫外檢測(205nm)響應值更高。與現有檢測食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽國家標準方法相比，本方法分析時間短，靈敏度高，為奶粉產品中亞硝酸鹽及硝酸鹽的檢測提供了可靠方法。
參考文獻
[1]. 鐘乃飛, 焦霞, 蓋學武. 牛奶樣品中亞硝酸根和硝酸根的離子色譜法測定. [C].第十二屆離子色譜學術報告會. 廈門. 2008:278-280.
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[6]. 閻炎, 侯小平, 牟世芬. 離子色譜法中高濃度鹽基體對無機陰離子分析影響規律的研究. [J].環境化學, 1996, 15(5):451-456
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[8]. James S. Fritz, Douglas.T.Gjerde, Ion Chromatography. Forth, compley revised and enlarged edition. 2009. 79. [M]
Determination of Nitrite and Nitrate in Milk Powder by Ion Chromatography with UV and Suppressed Conductivity Detector
Hou Qianhui Du xiaolei Wang cunjin
(Qingdao Puren Instrument Com. Ltd, 266043 Qingdao China)
Abstract: A method was established by using high capacity column、Na2CO3/NaHCO3 eluent、UV and suppressed conductivity detector for the determination of nitrite and nitrate in milk powder. The result revealed that the recovery of NO3- by suppressed conductivity detection is superior to UV detection at 205nm and the detection limit were 8.5mg·L-1、13.4mg·L-1、recovery were 88.1%、103.2% and reproducibility(RSD/%,n=5) were 1.29%、2.10% for NO2- and NO3- by suppressed conductivity detection respectively. The method is superior to national standard in higher sensitivity and shorter analysis period.
Key words: Nitrite; Nitrate; Ion chromatography; High capacity column; Milk powder
[收稿日期]：
[作者簡介]：杜曉磊，男，主要研究方向：離子色譜法分析；: purengongsi
