硝酸盐常用的检测方法有镉柱还原法、紫外分光光度法、离子色谱法等,亚硝酸盐常使用盐酸萘乙二胺法。但操作过程耗时较长,操作相对繁琐,对于需要快速检测的样品不适用。特别是测定硝酸盐时常用的镉柱还原法,实验过程繁琐,不易控制镉柱的还原率,导致测定结果不准确。快速检测技术虽已经在逐渐发展,但其灵敏度和精确度仍得不到保证,因此寻找一个简便、快捷、高效的检测方法具有十分重要的意义。
天津农学院食品科学与生物工程学院的李秀明、马俪珍进行该研究的目的在于利用高效毛细管电泳(HPCE)的优点解决常规测定果蔬和肉制品中硝酸盐与亚硝酸盐过程繁琐、耗时长的问题,特别是肉制品中硝酸盐的测定,以达到便捷、快速的目的;同时也对排除Cl-干扰方式进行了研究,使HPCE不局限于低盐含量的样品,亦能测定常见的高盐,且由于硝酸盐与亚硝酸盐含量较高容易引发食品中毒的样品如咸菜、腌肉等,具有较强的实际意义,使得快速准确的检测成为可能,简化了实验步骤,提高了实验效率,为食品的安全监测提供了理论依据。
随着pH值的升高,电渗流(EOF)会逐渐增加,电子迁移速度加快,被测物出峰时间缩短,分离电流不断变大,响应值却逐渐变小,但均能实现较好的分离,其中NO2-的峰先到达检测窗口。这是由于本实验采用了电极反向的方式,同时添加了EOF改性剂,被分析物为带相同电荷的阴离子,相对分子质量大的阴离子向正极移动的速度较慢,而EOF的方向同阴离子移动的方向一致,因此相对分子质量小的NO2-则先被推送至窗口。由于分离过快导致响应值变低,同时为了避免电流过高,并未对pH 10进行筛选,最终选择最佳pH 9,分离时间相对较快,且响应值高。
当硼酸缓冲液浓度为300~500 mmol/L范围时,硼酸浓度越低,出峰时间越早,响应值越低,分离度变小。观察缓冲液浓度为300 mmol/L时的峰形变化,NO2-的峰形已经变差,峰展宽且响应值急剧降低,因此未继续对100 mmol/L和200 mmol/L浓度的硼酸进行比较。400 mmol/L和500 mmol/L均能实现较好的分离,但是为防止产生过多的焦耳热,应选择能够有效分离并且浓度相对较低的缓冲盐浓度,因此本实验选用400 mmol/L为分离缓冲液中硼酸的最适浓度。
随着十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度的增大,两个阴离子峰的分离度逐渐变大;对比0.4 mmol/L浓度的电泳图,另外3 个浓度的出峰时间稍微提前,三者出峰时间差异不大;在CTAB为0.5 mmol/L浓度时达到最大,且随浓度的继续增大,响应值呈降低趋势。综合来看,0.5 mmol/L的CTAB为最适添加量。
将上述优化出的最适分离缓冲液(400 mmol/L硼酸+2 mol/L KOH溶液调pH 9+0.5 mmol/L CTAB)应用于实际样品(如洋白菜和红肠)的测定,发现两者NO3-的峰形较好,但在红肠样品图中NO2-出峰位置有杂峰干扰现象,无法得到亚硝酸盐的含量。
当AgNO3添加量大于Cl-含量时,能够改善Cl-干扰,但Ag+的强氧化性,将部分NO2-氧化,响应值变低,NO3-峰面积增大且峰展宽,两者峰形均不好。
随Na2SO4添加量的增大,缓冲液浓度增加,分离时间逐渐增加,其中由Cl-产生的干扰峰逐渐与NO2-的峰分离,且分离度逐渐变大,同时不对NO3- 出峰产生干扰,可见通过添加Na2SO4的方法可行。
随着分离电压降低,分离时间逐渐延长,响应值逐渐变大,但当分离电压为-4 kV时,两峰峰展宽,不利于分离较低浓度的样品;-7 kV条件下虽出峰时间快,但响应值偏低,且工作电流较大;对比-5、-6 kV分离效果,-5 kV工作电流较低,且响应值较大,峰形好,故确定-5 kV为最适分离电压。
本研究排除Cl-的干扰,建立了一种能够同时快速检测高盐含量的果蔬及肉制品中硝酸盐和亚硝酸盐的方法,即使用内径50 μm,总长40 cm,有效长度30 cm的毛细管柱,在214 nm条件下,以400 mmol/L硼酸(2 mol/LKOH溶液调pH 9)+100 mmol/L Na2SO4+0.5 mmol/LCTAB为分离缓冲液,分离电压-5 k V,操作温度25 ℃,0.5 psi(即3 447.4 Pa)压力下进样5 s时,可将含盐量500 mmol/L以下的样品在6 min内硝酸盐和亚硝酸盐达到分离,该方法的加标回收率在81.82%~100.91%之间,对于肉类和果蔬类样品,硝酸盐的线 μg/mL,亚硝酸盐质量浓度的线 μg/mL,相关系数均在0.99以上,检出限分别为0.69 μg/mL和0.50 μg/mL,精密度不高于3.2%。该方法回收率高、精密度良好、操作简便、快速准确、灵敏度高、成本低,不仅增强了食品安全快速准确监控的可能性,同时利用了HPCE的优点,使其不仅局限于对蛋白、肽、氨基酸等的测定,亦提高了它的实用价值。
本文《HPCE法同时检测果蔬及肉制品中硝酸盐和亚硝酸盐含量》来自于《食品科学》2018年39卷12期301-307页,作者:李秀明,马俪珍。DOI:10.7506/spkx12046。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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