鎘柱法測定食品中的硝酸鹽

1. 測定原理

樣品溶液經過沉淀蛋白質、去除脂肪后,通過鎘柱,使其中的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,在酸性條件下,亞硝酸鹽與對氨苯基磺酸重氮化,再與鹽酸萘乙二胺偶合形成紫紅色染料,測得亞硝酸鹽總量。另取一份樣品溶液,不通過鎘柱,直接測定其中的亞硝酸鹽含量,由總量減去樣品中原有的亞硝酸鹽含量,即得硝酸鹽含量。

2. 試劑

① 氨緩沖溶液(pH9.6～9.7)   量取20mL鹽酸,加50mL水,混勻后加50mL氨水,再加水稀釋至1000mL,混勻。

② 稀氨緩沖液    量取50mL氨緩沖溶液,加水稀釋至500mL,混勻。

③ 鹽酸(0.1mol/L)。

④ 硝酸鈉標準溶液(200μg/mL)    準確稱取0.1232g于110～120℃干燥恒重的硝酸鈉,加水溶解,移入500mL容量瓶中,并稀釋至刻度。

⑤ 硝酸鈉標準使用液(5.0μg/mL)    臨用時吸取硝酸鈉標準溶液2.50mL,置于100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度。

⑥ 亞硝酸鈉標準使用液(5.0μg/mL)    如一所述。

⑦ 鹽酸萘乙二胺溶液(2g/L)    稱取0.2g鹽酸萘乙二胺溶解于100mL水中,混勻后,置棕色瓶中,避光保存。

3. 儀器(鎘柱)

(1)海綿狀鎘的制備    投入足夠的鋅皮或鋅棒于500mL硫酸鎘溶液(200g/L)中,經3～4h后,當其中的鎘全部被鋅置換后,用玻璃棒輕輕刮下,取出殘余鋅棒,使鎘沉底,傾去上層清液,以水用傾瀉法多次洗滌。然后移入組織搗碎機中,加500mL水,搗碎約2s,用水將金屬細粒洗至標準篩上,取20～40目之間的部分裝柱。

(2)鎘柱的裝填    用水裝滿鎘柱玻璃管,并裝入2cm高的玻璃棉作墊,將玻璃棉壓向柱底時,應將其中所包含的空氣全部排出,在輕輕敲擊下加入海綿狀鋪至8～10cm高,上面用1cm高的玻璃棉覆蓋,上置一儲液漏斗,末端要穿過橡皮塞與鎘柱玻璃管緊密連接如無上述鎘柱玻璃管時,可以用25mL酸式滴定管替代。當鋪柱填裝好后,先用25mL鹽酸(0.1mol/L)洗滌,再用水洗兩次,每次25mL。鎘柱不用時用水封蓋,隨時都要保持水平面在鎘層之上,不得使鋪層中夾有氣泡。鎘柱每次使用完畢后,應先以25mL鹽酸(0.1mol/L)洗滌再用水洗兩次,每次25mL,最后用水封蓋鎘柱。

(3)鋪柱還原效率的測定    吸取20mL硝酸鈉標準使用液,加入5mL稀氨緩沖液,混勻后,吸取20mL于50mL燒杯中,加5mL氨緩沖溶液混合后注入儲液漏斗中,使流經鎘柱還原,用原燒杯收集流出液,當儲液漏斗中的溶液流完后,再加5mL水置換柱內留存的溶液。將全部收集液如前再經鎘柱還原一次,第二次流出液收集于100mL容量瓶中,繼續用水流經鎘柱洗滌三次,每次20mL,洗液一并收集于同一容量瓶中,加水至刻度,混勻。取10.0mL還原后的溶液(相當于10μg亞硝酸鈉)于50mL比色管中,加入2mL對氨基苯磺酸溶液(4g/L),混勻,靜置3～5min后各加入1mL鹽酸萘乙二胺溶液(2g/L),加水至刻度,混勻,靜置15min。用2cm比色杯,以零管調節零點,于波長538nm處測吸光度,繪制標準曲線比較,同時做試劑空白。根據標準曲線計算測得結果,與加入量一致,還原效率應大于98%為符合要求。

(4)計算

式中    X——還原效率;

          m——測得亞硝酸鹽的質量,ug;

          10——測定用溶液相當于亞硝酸鹽的質量,ug。

4. 操作方法

(1)試樣處理    見本節一、4.(1)。

(2)測定    先以25mL稀氨緩沖液沖洗鎘柱,流速控制在3～5mL/min(以滴定管代替的可控制在2～3mL/min)。吸取20mL處理過的樣液于50mL燒杯中,加5mL氨緩沖溶液混合后注入儲液漏斗,使流經鎘柱還原,以原燒杯收集流出液,當儲液漏斗中的樣液流完后,再加5mL水置換柱內留存的樣液。將全部收集液如前再經鎘柱還原一次,第二次流出液收集于100mL容量瓶中,繼以水流經鎘柱洗滌三次,每次20mL,洗液一并收集于同容量瓶中,加水至刻度,混勻。

(3)亞硝酸鈉總量的測定    吸取10～20mL還原后的樣液于50mL比色管中,另吸取0.00mL、0.20mL、0.40mL、0.60mL、0.80mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL亞硝酸鈉標準使用液(相當于0μg、1μg、2μg、3μg、4μg、5μg、7.5μg、10μg、12.5μg亞硝酸鈉),分別置于50mL帶塞比色管中。在標準管和試樣管中分別加入2mL對氨基苯磺酸溶液(4g/L),混勻,靜置3～5min后各加入1mL鹽酸萘乙二胺溶液(2g/L),加水至刻度,混勻,靜置15min。用2cm比色杯,以零管調節零點,于波長538nm處測吸光度、繪制標準曲線比較,同時做試劑空白。

5. 結果計算

式中    X——試樣中硝酸鹽的含量,mg/kg;

          m——試樣的質量,g;

          m₁——經鎘柱還原后測得的亞硝酸鈉的質量,μg;

          m₂——直接測得的亞硝酸鈉的質量,μg;

          1.232——亞硝酸鈉換算成硝酸鈉的系數;

          V₁——測總亞硝酸鈉的試樣處理液總體積,mL;

          V₂——測總亞硝酸鈉的測定用樣液體積,mL;

          V₃——經鎘柱還原后樣液總體積,mL;

          V₄——經鎘柱還原后樣液的測定用樣液體積,mL;

          V₅——直接測亞硝酸鈉的試樣處理液總體積,mL;

          V₆——直接測亞硝酸鈉的試樣處理液的測定用樣液體積,mL。

6. 討論

① 鎘是有毒元素,在制作海綿鎘或處理鎘柱時,不要用手直接接觸,不要弄到皮膚上,一旦接觸立刻用大量水沖洗。在制備、處理過程中含鎘廢液應經處理后再排放,避免環境污染。

② 飽和硼砂液、亞鐵氰化鉀溶液、乙酸鋅溶液是樣品處理中的蛋白質沉淀劑。

③ 為了保證其測定結果的準確性,鎘柱的還原效能要經常檢查。如鎘柱維護得當,使用一年效能無明顯變化。

④ 氨緩沖液除了控制溶液的pH條件外,也可緩解鎘對亞硝酸根的還原,還可作為配合劑,以防止反應生成Cd²⁺與OH^-形成沉淀。

⑤ 本法規定鎘制備成海綿狀,必須按照規定方法制備才能保證其還原效果。在制備海綿狀鎘和裝填鎘柱時最好在水中進行,勿使顆粒暴露在空氣中而氧化。

⑥ 當樣品連續檢測時,可不必每次都洗滌鎘粒,如數小時不用,則須按前述方法洗滌處理。

⑦ 本法操作過程中,鎘柱還原效率的測定、樣品的測定,都是將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽,比色測定與標準曲線比較均以亞硝酸鹽計。為方便將硝酸鹽標準溶液以亞硝酸鹽表示,計算為硝酸鹽時乘以1.232的換算系數。

⑧ 鹽酸萘乙二胺有致癌作用,使用時注意安全。

⑨ 肉類制品在沉淀蛋白質時也可使用硫酸鋅溶液,但用量不宜過多,否則在柱還原時,由于加5mLpH9.6～9.7稀緩沖溶液而生成Zn(OH)₂白色沉淀,堵塞鎘柱影響測定。