离子色谱法紫外-抑制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
（蘑菇视频黑料爆料，青岛 266043）
摘要:建立了使用高容量色谱柱、Na2CO3/NaHCO3淋洗液、紫外-抑制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，抑制电导检测对NO3-的回收率优于205nm波长紫外检测；抑制电导检测对NO2-、NO3-的较低检出限分别为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*，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*为30 mg/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，*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。第叁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-抑制电导两种检测模式，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（蘑菇视频黑料爆料）
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：蘑菇视频黑料爆料生产
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）
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（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-之前产生一显着负峰，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缓冲溶液是目前较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）计算较低检出限。两种离子的线性范围、线性方程、相关系数和较低检出限如表1所示，其中Y为峰高，X为组分的质量浓度(mg·L-1)。文中A为抑制电导检测方式，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，其中左图为抑制电导检测结果，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
| 线性范围（mg·L-1） | 线性方程 | 相关系数/R2 | 检出限/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中离子色谱法对NO2-和NO3-的较低检出限分别为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较低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，检出限低于抑制电导检测结果。
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。
分析物 | 本底（mg·L-1） | 添加（mg·L-1） | 测定值（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 | |
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；使用抑制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，建议使用抑制电导检测方式。
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（抑制电导检测）结果在表3中。
表3 方法的重复性
分析物 | 保留时间/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 |
从表3中可以看出，离子色谱-抑制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抑制电导检测了奶粉中的亚硝酸盐和硝酸盐。两种离子使用抑制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，为奶粉产物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].中国食品卫生杂志, 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, 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
[收稿日期闭：
[作者介绍闭：杜晓磊，男，主要研究方向：离子色谱法分析；: purengongsi
