（环境工程专业论文）蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究.pdf

蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究 摘要 本试验在利用双波长紫外分光光度法的基础上，研究了用差减紫外分光光度法直接 测定蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐。通过谱图可知亚硝酸根的吸收光谱峰值为2 1 0n m ，硝 酸根的吸收光谱峰值为2 0 3 r i m ，它们互相干扰，且峰高比较接近，测定其中一个离子必 须消除另一个离子的干扰。一般情况下蔬菜中硝酸盐的浓度较亚硝酸盐大，为了有足够 低的检测限测定亚硝酸盐，本试验选用波长2 1 0d i n 来测定硝酸盐和亚硝酸盐。 在应用紫外分光光度法同时测定蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的含量时，除了两者最大 吸收波长相互干扰外，最主要的影响因素是蔬菜中成分复杂，尤其是有机物的干扰最为 严重。因此，本试验在前人工作的基础上，在测定蔬菜中硝态氮含量时，对紫外分光光 度法进行了改进。同时对能够影响测定的因素进行了较为系统的探讨，并取得了较好的 成效。对有机物及复杂物质的干扰，除利用常规方法消除外，本试验采用以去除了硝酸 盐和亚硝酸盐的蔬菜样液本身作为参比溶液，测定硝酸盐和亚硝酸盐总的含量；以去除 了硝酸盐和亚硝酸盐的蔬菜样液本身作为参比溶液，以去除了亚硝酸盐的蔬菜汁为样 液，测定蔬菜中的硝酸盐含量；由于参比溶液与待测样液中除硝酸盐及亚硝酸盐成分不 同以外，其他组分完全相同，因此消除了干扰，有利于蔬菜样液的测定，提高了方法的 准确度和精确度。 该方法的特点是不用加入对测定干扰很大的有机物质的沉淀剂，样品测定的背景简 单、无干扰。从而简化了试验步骤，方法的准确度及精确度都很高，可满足大批量样品 分析测试的需要。 本试验通过对影响蔬菜体内硝态氮累积因素的研究，得出蔬菜种类是影响硝态氮累 积的主要因素，同一种类蔬菜硝态氮累积量还受多种外部因素的影响。如不同采摘时间、 不同洗涤方式、采用不同烹制炊具、不同贮藏温度、不同贮藏方式等进行了测定，其结 论可以为环保、卫生监督等部门提供科学、准确、快速及时、公证的检测数据和手段， 从而为保护消费者利益和健康提供重要依据。 本试验研究了亚硝酸盐在蔬菜腌渍过程中的形成机理和含量变化规律。探讨了腌渍 液的温度、酸度、食盐及葡萄糖的浓度等变化对大白菜在腌渍过程亚硝酸盐含量的影响， 并对微波技术在蔬菜腌渍过程中的应用及效果进行了探讨。为改进腌渍工艺，降低蔬菜 腌渍产品中亚硝酸的含量，使之成为品质更好、具有保健作用的腌渍蔬菜制品提供理论 依据。 关键词： 蔬菜，硝酸盐，亚硝酸盐，紫外分光光度法 t h es t u d yo nd e t e r m i n a t i o nm e t h o da n dc u m u l a t i v ef a c t o r so f n i t r a t ea n dn i t r i t ei nv e g e t a b l e s a b s t r a c t o nt h eb a s i so f t h ed u a l - w a v e l e n g t hu vs p e c t r o p h u t o m e t r y w es t u d i e do nt h ed i r e c td e t e r m i n a t i o no f n i t r i t ea n dn i t r a t eb ys u b t r a c t i v eu vs p e c t r o p h o t o m e t r yi nv e g e t a b l e s b yt h es p e c t r o g r a m , i tw a sk n o w n t l a ln i t r i t ea b s o r p t i o np e a ki sa t2 1 0a ma n dn i t r a t ea b s o r p t i o np e a ki sa t2 0 3n m , t h e yi n t e r f e r ew i t he a c h o t h e ra n da 聆v e r yc l o s e i tw a sn e e d e dt oe l i m i n a t et h em u t u a li n f l u e n c ei nd e t e r m i n a t i o n i ng e n e r a l t h e c o n c e n t r a t i o no fn i t r a t ei sb i g g e rt h a nt h ec o n c e n t r a t i o no fn i t r i t e i n v e g e t a b l e s i nt h i st e s t , t h e d e t e r m i n a t i o no f n i t r a t ea n dn i t r i t ei s 砒2 1 0 舢 w ea p p l i e dt h eu vs p e c t r o p h o t o m e t e rd e t e r m i n e dc o n t e n to fn i t r a t ea n dn i t r i t ei nv e g e t a b l e t h em o s t i m p o r t a n ti n f e c t i o nf a c t o r sw e r ec o m p l i c a t e dc o m p o n e n to f v e g e t a b l ee s p e c i a l l yd i s t u r bo f o r g a n i cm a t h t b e s i d e se a c ho t h e rd i s t u r b e ro fm o s ta b s o r bw a v e l e n g t ho ft h e m c o n u u e n t l yt h ee x p e r i m e n tb a s e do n p r e d e c e s s o rw o r k w ei m p r o v e du vs p e c t r o p h o t o m e t e rm e t h o dt od a t n m i n ec o n t e n to f n i t r a t ea n dn i l r i t # i nv e g e t a b l e a tt h es a m et i m e ，w es y s t e m a t i c a l l yd i s c u s s e di n f e c t i o nf a c t o r si nt e s t , a n dt h e na c q u i r e d b e t t e re f f e c tt oe l i m i n a t i n gd i s t u r b a n c eo fo r g n i ca n dc o m p l e xm a t t e r , e x c e p tt h ef a m i l i a rm e t h o d , w e d e t e r m i n e dt h ec o n t e n to f n i t r a t ea n dn i t r i t er e g a r d i n gt h ew a t e rt h a th a sw i p e do f f n i t r i t ea n dn i t r a t ea st h e r e f e r e n c es o l u t i o n ；t od e t e r m i n et h ec o n t e n to fn i t r a t er e g a r d i n gt h ev e g e t a b l ej u i c ot h a th a sw i p e do f f n i t r i t e 罄t h er e f e r e n c es o l u t i o n b e c a u s et h ec o m p o n e n t so ft h er e f e r e n c es o l u t i o na n ds m n p l e sw e m i d e n t i c a le x c e p to f n i t r i t e ，s oi tw a sc o n d u c i v et ot h en i t r i t ed e t e r m i n a t i o nb ye l i m i n a t i n gt h ei n t e r f e r e n c e ， t h ea c c u r a c ya n dt h ep r e c i s i o n mi m p r o v e d t h ec i c so f t h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o dw e r es i m p l ea n da c c u r a t eb e c a u s ei tw a sn u tn 日l g dt o a d dt h eo r g a i l i cp r e c i p i t a t o rt h a tw o i l l db ed i s t u r b e dt h ed e t e r m i n a t i o n t h et e s t s t e p sw e r es i m p l i f i e d g r e a t l y , t h ea c c u r a c ya n dp r e c i s i o no ft h em e t h o da nh i g h t h i sm e t h o dc a ns a t i s f yl a r g eq u a n t i t i e so f s a m p l e sn e e do na n a l y s i sa n dt e s t v e g e t a b l et y p e sw e r et h em a i nf a c t o r st oa c c u m u l a t i o n o fn i t r a t ea n dn i t r i t eb yt h es t u d yo nt h e a c c u m u l a t e df a c t o r si nv e g e t a b l e s t h ec u m u l a t i o no fn i t r a t ea n dn i t r i t ew e 坤a f f e c t e df r o mt h ee x k 丌l a l f a c t o r si nt h es a l n ek i n do fv e g e t a b l e ，s u c ha st h ed i f f e r e n tp i c k i n gt i m e , t h ed i f f e r e n tw a s h i n gw a y s , t l i e d i f f e r e n tc o o k i n gu t e n s i l s , t h ed i f f e r e n ts t o r a g et e m p e r a t u r e ，a n dt h ed i f f e r e ms t o r a g em e t h o d s t h e c o n c l u s i o nc o u l dw o “d et h ed a t aa n dm e t h o dw h i c hw e r es c i e n t i f i c ，a c c u r a t e ，t i m e l ya n dr a p i dt ot h e e n v i r o n m e n t a ld e p a r t m e n t , t h eh e a l t hs u p e r v i s i o nd e p a r t m e n t , a n ds oo n t h es t u d yf o c u s e do nt h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mo f n i t r i t ea n dc o n t e n tc h a n g e si nt h ep r o c e s so f p i c k l e d v e g e t a b l e s i tw a sd i s c u s s e dt h a ts a l tc o n c e n t r a t i o n , t e m p e r a t u r e , a c i d i t ya n ds u g a rc o n t e n t i n f l u e n c e do n n i t r i t ec o n t e n to fa n dm i c r o w a v et e c h n o l o g ya p p l i e di nt h i sp r o c e s s t oi m p r o v et h ep i c k l i n gp r o c e s sa n d e f f e c t i v e l yr e d u c et h en i t r i t ec o n t e n t , t h i sp a p e rp r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i st om a k ep i c k l e dv e g e t a b l e si n t o b e t t e rq u a l 时a n dh e a l t hc a r ep r o d u c t s k e yw o r d s ：u v s p e c t r o p h o t o m e t e r ，n r r a t e ，a r r i t e ，v e g e t a b l e l l i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 学位论文作者签名： 瓤，磷 签字日期：7 年舌月口日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 学位论文作者签名：弓小j 亿奎 签字日期：一庐卯夕年多月d 日 导师签名： ，7 跏a 签字日期：7 年多月2 ，日 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 1 1 硝酸盐简介及硝酸盐的来源 1 前言 硝酸盐( n 0 3 - ) 是环境中普遍存在的一种较为重要的无机阴离子。主要来源有以 下几种形式： 1 1 1 工业来源 煤炭燃烧所排放的氮氧化物，在大气中与氧及其它自由基团发生反应，最后生成 n 0 2 ，在空气中遇到水蒸汽而形成n 0 3 - ；此外一些工厂排放的废水、废渣中也含有大 量的n 0 3 一。 1 1 2 农业来源 含氮化肥和农药的施用以及固氮植物( 大豆、首蓓等) 对大气中氮素的利用等，都会 导致土壤中氮素的增加。在农业发展史上【l 】，化肥使用的时间虽然只有几十年，但在发 展现代农业和提高人类物质生活水平方面却起了很大的作用，现代农业产量至少有2 5 是靠化肥获取。据联合国粮农组织预测，在2 0 0 0 年，全世界对化学肥料的需求量就已 经达到3 0 亿吨，其中氮肥1 7 亿吨。中国是一个发展中的农业大引2 卅，氮肥使用量自 7 0 年代以后迅速增加，中国的化肥使用量仅次于美国。近年来，随着农业生产水平的提 高，人们对肥料的种类及肥料对作物品质影响都在进行深入的探索。 1 1 3 交通运输业来源 车辆排放的尾气中含有大量的氮氧化物，同样会与氧发生反应生成n 0 2 ，最后与水 蒸汽结合而形成n 0 3 一 1 1 4 生活来源 人们生活所排放的生活污水和生活垃圾中常含有n 0 3 一；还有许多居民用煤炉做饭 取暖，排放的烟气中含有氮氧化物，也成为环境氮素的一个重要来源。 1 1 5 蔬菜中硝酸盐的来源 蔬菜中的硝酸盐的污染主要来源于化学肥料，尤其是氮肥的施用。氮肥施入农田后， l 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氟测定方法及累积因素的研究 部分被植物利用合成蛋白质等外，大部分以铵态形式残留在土壤中，在氧化条件和土壤 微生物的参与下产生硝化作用，转变为硝酸根离子，部分为植物吸收，部分随地表流失 或渗滤到土壤深部，部分在反硝化作用下，以气态形式流入大气或在土壤中形成亚硝酸 根离子，部分亚硝酸根离子也为植物所吸收。土壤中的硝化作用可用下面反应式表示： n h 4 + + o h 一+ n h 3 + h 2 0 亚硝酸盐还原菌 硝化细菌 4 n 0 2 + 2 h 2 0 _ h n 0 3 _ + r + 4 n 0 3 一 许多蔬菜中天然含有硝酸盐【5 6 】，在食用时通过1 2 中的细菌作用被还原亚硝酸盐。 1 1 6 肉制品中硝态氮的来源 在肉制品加工过程中，为了改善或保护肉制品色泽而添加适量的化学物质，它们与 肉中的某些成分作用后，使产品呈现良好的色泽，这些物质称为发色剂( 显色剂) ，常用 的有硝酸盐、亚硝酸盐。它们是肉制品加工中应用历史最长最为广泛的添加剂之一，如 香肠、火腿、午餐肉等在加工过程中都用它作发色剂。主要发色机理是：硝酸盐在亚硝 基化菌的作用下，先变成亚硝酸盐，亚硝酸盐与肉中的乳酸作用，产生游离的亚硝酸， 游离的亚硝酸不稳定，分解产生一氧化氮，一氧化氮与肌肉中的肌红蛋白相结合，形成 对热稳定、呈鲜红色的亚硝基肌红蛋白。据报道r ”，在理想情况下，以亚硝酸钠计，添 加量为2 0 4 0r a g k g 1 ，3 0 5 0n a g k 9 4 和6 0 1 5 0m g k g 1 ，即可分别有效地达到发色、 增香和抑菌防腐作用。 1 2 硝酸盐与亚硝酸盐的毒理作用 硝酸盐本身对人体无害或毒性相对较低，现代医学研究表明进入硝酸盐人体后，会 在微生物的作用下还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐是一种有毒物质，能够引发各种病症，它 的危害已经被人们所发现和认识。 1 2 1 亚硝酸盐的致癌机理 亚硝酸盐类在酸性条件下形成的亚硝酸及蛋白质分解或降解产生的胺和其它含氮 物质。亚硝酸、氮氧化物、胺和其它含氮物质，在适宜条件下进行亚硝基化反应，生成 2 吉林农业大学硕士学位论文 蔬菜中硝态氯测定方法及累积因素的研究 亚硝胺。 第一类反应式如下： 第二类反应式如下： c 一q n n 劬+ h 2 0 亚硝胺 。 酰胺n一亚硝酰胺 亚硝基化合物的基本结构可分为两大类：第一类r 基为烷基和芳烃，化学性质稳 定，但在紫外线下可发生光解作用，在哺乳动物体内经酶解作用可转化成具有致癌作用 的活性代谢物；第二类r 基中有一个是酰基，为亚酰胺类，化学性质活泼，经过水解 后可以生成具有致癌作用的化合物。 1 2 2 硝态氮转化物质对人体健康的影响 第一是致癌性的影响，n 一亚硝基化合物是一大类化学性质活泼的化学污染物，其 种类繁多，目前已经合成的有1 0 0 多种，己经证实其中的8 0 左右对动物有强致癌性【s j 。 n - - 亚硝酰胺是终末致癌物，而亚硝胺则需要在体内活化后转变为具有致癌性的代谢物。 不仅多次长期摄入亚硝酸盐体内能致癌，而且一次冲击量也可以致癌；不仅对成年动物 致癌，妊娠动物摄入一定量后还可以通过胎盘使仔代致癌。有人给妊娠的大鼠投放n 一 乙基亚硝胺，发现母鼠5m g k 9 4 的剂量即可导致6 3 的仔鼠发生癌症( 肿瘤) 唧。多年来 的调查资料也证明，人类的某些癌症( 如肝癌、胃癌等) 与亚硝胺有关。 第二当胃肠功能紊乱或胃酸浓度降低【3 1 0 , 1 1 】时，可使胃肠道内硝酸盐还原菌大量繁 殖，此时大量食用硝酸盐含量较高的蔬菜( 如油菜、菠菜等1 ，可使肠道内亚硝酸盐形成 速度过快，机体来不及分解转化，亚硝酸盐被大量吸收进入血液，将血红蛋白中的二价 铁离子氧化为三价，使亚铁血红蛋白( 正常) 转变成高铁血红蛋白，失去运氧机能，使皮 肤粘膜青紫。若血液中2 0 的亚铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，则造成缺氧症状，引 起呼吸困难、循环衰竭以及中枢神经系统损害、血管扩张、血压下降等，尤其是婴幼儿， 严重者可引起死亡( l o r e n z , 1 9 7 8 ) 。 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积目素的研究 1 2 3 硝酸盐对水体的危害 过量n ，p 等元素的存在，可引起藻类迅速生长和腐烂( 即水体富营养化) ，从而导 致水体脱氧，造成鱼类和水生生物的死亡。 1 2 4 硝酸盐对植物的危害 氮肥虽然是植物生长必不可少的元素之一，但施用过量的氮肥不但不能使作物增产， 而且还会引起作物品质的改变。据国外研究报道，植物体内硝酸盐的累积随施用氮肥量 的增加而增加，施用的氮肥适量则蛋白质含量随施氮量增长逐渐增加，硝酸盐含量增加 缓慢；当施氮量达到一定限量时，则蛋白质含量下降，硝酸盐含量急增。 1 3 国内外对蔬菜中硝酸盐累积的研究状况 自6 0 年代以来，国内外学者对硝酸盐在蔬菜中的累积做了广泛的研究，并提出一 系列控制硝酸盐的方法。日本和前苏联把研究重点放在改善栽培条件上，提出了许多降 低蔬菜中硝酸盐积累的栽培管理措施；法国等一些欧洲国家倡导生态农业，供应不施化 肥、农药的蔬菜，以绝对降低蔬菜中的硝酸盐含量，但其价格要比常规栽培的蔬菜高数 倍，不适宜在我国推广；美国首先注意了低硝酸盐品种的选育f 1 2 1 。b a r k e r 报道了光滑型 叶片的h 4 2 4 菠菜品种比皱叶型的a m e r i c a 品种其硝酸盐含量低约5 0 t 1 3 j 4 】。我国的科 研人员在研究蔬菜硝酸盐累积的工作上也取得了可观的进展。据报道，通常在新鲜蔬菜 中硝酸盐的含量可达数千m g k 旷，而亚硝酸盐含量一般低于l m g k 9 1 。蔬菜中的硝酸 盐含量不仅与品种有关，而且还与外界的温度、光照和肥料等环境条件密切相判1 6 1 。 硝酸盐、亚硝酸盐和仲胺在酸性条件下，可以形成亚硝胺，化学动力学研究表明， 生成亚硝胺的反应机理为： 2 n 0 2 = n 2 0 3 + h 2 0 r 2 n h 2 + = r 2 n h + h + r 2 n h + q 2 0 3 _ + r 2 n n o + h n 0 2 其反应速度： d ( r 2 n n o ) d t = k r 2 n h 】 n 2 0 3 】= k r 2 n h 】【n 0 2 2 由此可见，亚硝胺的生成速度与n 0 2 一浓度的平方成正比【1 7 1 。亚硝胺的生成与温度 和p h 值有关。温度在5 0 * ( 2 以上，p h3 4 3 5 时形成二甲基亚硝胺的量最多。亚硝胺在通 常条件下较稳定，且在食品加工及制备中不会分解【1 8 1 。亚硝胺的致癌作用已被大量的实 验事实所确证，对于亚硝酸盐的产生，国内外许多学者1 9 矧都曾做过探讨。 4 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究 人体内的亚硝酸盐主要来源于摄入的硝酸盐在体内的转变。饮食是人类摄入硝酸盐 的主要途径，硝酸盐在体内可转变为亚硝酸盐。由于亚硝酸盐的致癌作用，使其在应用 上受到限制。人们一直在寻找肉制品加工过程中能替代亚硝酸盐的物质，但是至今仍未 找到可以取代硝盐类诸多功能而又更为安全卫生的添加剂。因此，研究日常蔬菜中亚硝 酸盐和硝酸盐的含量水平及摄入水平，对控制人体硝酸盐的总摄入量，防止潜在危害具 有一定意义2 3 1 。 随着社会的进步，人们生活水平的提高，食品安全受到广泛的关注，农产品、尤其 是蔬菜的质量，已成为各级政府及群众关心的头等大事。硝态氮也成为影响蔬菜质量的 重要因素之一，有研究表明，我国大部分地区蔬菜中亚硝酸盐的污染已不容忽视。优质 的绿色蔬菜不仅要满足人们的需要，而且还要远销国外。因此，摸清蔬菜中的硝态氮的 含量、影响因素及调控措施，是当前我国蔬菜业发展所面临的一个重大课题，对提高人 民的生活质量与健康水平有极其重要的意义，也为提高蔬菜品质和生产无污染、安全、 优质的无公害的绿色蔬菜提供参考。这样不仅能提高我国农产品在国内外市场的竞争 力，而且也确保食物安全性和消费者健康的需要。 1 4 蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 由于蔬菜中硝酸盐过高会对人体健康造成潜在危害，因此必须使蔬菜中的硝酸盐含 量控制在安全范围内。世界卫生组织( w h o ) 和联合国粮农组织( f a o ) 1 9 7 3 年规定硝酸盐 的a d i 值( 日允许量) 为o 3 6 5 m g k g - 1 体重，亚硝酸盐a d i 值为o o 1 3 m g k g l 体重1 2 4 1 以此为依据，各国先后制定了一些关于硝酸盐最高允许含量的标准。但因各国作物品种、 施肥技术和土壤条件的不同，因此有关蔬菜中硝酸盐、亚硝酸盐卫生评价标准也各不相 同。欧共体食品委员会( c e c s c f1 9 9 2 ) 规定硝酸盐a d i 值为0 3 6 5m g k ( 体重) ， 亚硝酸盐a d i 值为o o 0 7 l u g k g - 一( 体重) ；美国卫生组织提出菠菜中硝酸盐( 干重) 的 控制指标，儿童为小于8 3 3m g k g - - ，成人为小于3 6 0 0m g - k g - ，对弱婴儿，西葫芦和番 茄中不得检出硝酸盐；联邦德国规定本国出售的蔬菜中，硝酸盐含量最高不得超出2 5 0 m g k 鲜重；日本规定硝酸钠每日摄入量为1 0 5m g k g - - ；前苏联爱沙尼亚地区规定不同 蔬菜中硝酸盐最大允许浓度为：马铃薯3 0m g - k k - ，白菜和黄瓜1 6 0m g - k g - 1 ，甜菜1 8 0 0 m g k g 1 ，胡萝卜4 1 5m g k g - 1 ，冬油菜7 1 0m g k 9 1 ，绿葱1 4 0 0n a g k 9 1 ，以此来评价蔬菜中 硝酸盐和亚硝酸盐污染程度。 目前我国尚未制定食品中硝酸盐含量的限量标准，但一般按照w h o i 、a o 规定制 定出蔬菜的污染程度的卫生评价标准。如表1 所示： 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 表1 蔬菜n 0 3 一污染程度的卫生评价标准1 2 5 、2 8 l t a b l e1h e a l t hs t a n d a r dt oe v a l u a t en i t r a t ec o n t a m i n a t i o ni nv e g e t a b l ei nc h i n a 1 5 环境中硝酸盐和亚硝酸盐测定方法研究进展 目前，环境中硝态氮的测定方法有多种| 2 ”“5 ，根据检测原理不同可分为：紫外可 见分光光度法( 比色法) 、催化分光光度法( 镉还原分光光度法) 、示波极谱法、气相色谱 法和高效液相色谱法等。在众多的分析方法中，以分光光度法为基础的测定方法使用最 为广泛。 分光光度法目前广泛采用的是酚二磺酸分光光度法| 5 l l 测定硝酸盐和盐酸萘乙二胺 分光光度法【靶1 测定亚硝酸盐。最低检出浓度分别为0 0 2 m g l 。1 和0 0 3 r a g l - 1 。由于这两 种方法操作步骤繁琐，耗时长，而且盐酸萘乙二胺有毒，很难满足蔬菜流通测定的需要。 近年来，许多分析工作者致力于对分光光度法进行改进研究1 5 弘5 6 j ，姜美玉等1 57 j 将 紫外分光光度法、计算数学法及计算机技术三者相结合，用现代数学分离方法代替繁琐 的化学分离或掩蔽方法，同时测定试样中的n 0 3 一和n 0 2 一。张金华1 5 8 1 改进了常规紫外 分光光度法，用活性炭代替树脂吸附处理样品，简化了预处理手续，使测定硝酸盐氮检 出限达到0 0 1 4 m g l 一。李萍等i l 研究了硝酸盐和亚硝酸盐的一阶导数光谱，用一阶导 数紫外分光光度法直接测定硝酸盐，最低检出浓度为l m g l 一。周仁公附”提出在酸性条 件下，l ，3 一二羟基苯酚与n 0 2 一生成黄色有机物，于3 6 0 n m 处进行直接测定n 0 3 一、 n 0 2 一含量。 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐是不可缺少的监测项目。紫外分光光度法测定硝酸盐和亚 硝酸盐，人们关注的研究课题之一是探索不经任何分离同时测定n 0 3 - 和n 0 2 一。紫外分 光光度法广泛用于环境水样中的硝酸盐含量测定【6 。6 哪，但该方法应用于蔬菜硝酸盐的 测定1 7 0 7 3 时，结果会偏高。主要原因是：蔬菜中含有大量的色素、蛋白质等有机干扰 物质，测定中常采用活性炭吸附和使用多种沉淀剂沉淀蛋白质来去除其干扰，而蛋白质 沉淀剂一般在波长2 1 0 r i m 处有较强的吸收，对测定造成严重的背景吸收，使样品的空 白值增加，仪器分析有一定的难度| 7 0 】。 现行测定硝酸盐的标准方法以紫外吸收法l 4 l 较为简单。但该法用于蔬菜的测定时， 6 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 由于不同地区、品种的蔬菜可能存在不同的干扰组分，需要进行较复杂的干扰处理，使 测定方法复杂化。且该方法同时测定蔬菜中亚硝酸根时，除了上述的干扰因素以外，硝 酸根对此干扰最为重要。本试验经过反复实践，对紫外分光光度法进行了改进与创新。 该方法选择性高，反应灵敏，准确度和精密度良好，试剂稳定且无毒性，操作简便，且 方法简单有效，易于推广，是一种很有应用前景的方法。 1 6 研究的目的及意义 蔬菜是一种容易富集硝酸盐( n 0 3 一) 的植物性食品。早在1 9 0 7 年r i c h a r d s o n 就发 现蔬菜中含有大量硝酸盐。美国学者w h i t e i 殍l 指出，人体摄入的硝酸盐有9 1 2 来自蔬 菜。1 9 4 3 年w i l s o n m 瞻出蔬菜的硝酸盐可以还原成亚硝酸盐( n 0 2 一) ，而且，在被食 用之前就有部分已还原成亚硝酸盐。m i r v s h 统计1 2 个国家硝酸盐摄入量与癌症死亡的 相关率为0 8 8 r 7 ”，日本胃癌的发病率为美国的6 8 倍，前者从膳食中摄入的硝酸盐是 后者的3 倍。可见人们对食用蔬菜时摄入的硝酸盐对人体健康的影响倍加关注。 国内许多大中城市对蔬菜中硝酸盐含量进行了调查护”4 钟。由于不同地区的蔬菜品 种，土壤施肥状况，采收季节或气候不同，具体结果有所差别。生长期间的植株，外部 因素主要包括肥料、光、温、水、栽培方法等都会不同程度的影响蔬菜中硝酸盐的积累 量 8 7 - 8 卅，其中氮肥是最主要的影响因素i 刚，而所施氮肥用量和蔬菜体内得硝酸盐含量 呈显著的正相关f 9 i 叫”。据文献i ”j l o 。l 报道，我国天津、南京、重庆、深圳等大城市，很 多蔬菜中硝酸盐含量超标严重，蔬菜硝酸盐污染已达到相当高的程度，尤其是叶菜类超 标率达1 0 0 9 6 ，最高超标1 7 6 倍。由此可见，我国蔬菜污染的状况是十分严重的，已经 危及到人们的身体健康和生命安全。 因此摸清蔬菜中的硝态氮的含量、影响因素及调控措施，是当前我国蔬菜业发展所 面临的一个重大课题，优质的绿色蔬菜不仅要满足人们的需要，而且还要远销国外。研 究蔬菜中硝态氮污染成因具有重要的现实意义，尤其是对蔬菜中亚硝酸盐含量的控制更 为重要。这样不仅能提高我国农产品在国内外市场的竞争力，而且也确保食物安全性和 消费者健康的需要。本试验在前人工作的基础上，研究了影响蔬菜体内硝态氮含量的内 部和外部因素，尤其是对硝态氮含量超标的蔬菜，探讨在蔬菜加工过程中能够降低硝态 氮含量的方法和手段，以便保证人们食用更环保、更绿色的蔬菜，对提高人民的生活质 量与健康水平有极其重要的意义，也为提高蔬菜品质和生产无污染、安全、优质的无公 害的绿色蔬菜提供参考。 在腌渍品中，酸白菜是有着悠久历史的传统腌制食品，其加工方法简单，味道鲜美， 深受广大消费者喜爱。但是沿袭至今，大部分生产企业仍然采用小作坊式的生产，对蔬 菜腌渍也只停留在经验的基础上，无法从理论的深度加以理解、创新。随着人民生活水 7 吉林农业大学硕士学位论文 蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究 平的不断提高，消费结构发生了很大变化，人们对腌渍蔬菜提出了品质更高，更营养， 更方便的要求。本试验正是基于此不足，希望通过本论文，可以对蔬菜腌渍的机理进行 深入的探讨，采用现代科学技术改进传统腌渍制品，提出改进方案，完善和发展其工艺， 稳定和提高其质量，从而指导实际扩大生产。同时本文通过试验观察酸白菜腌制中亚硝 酸盐的动态变化，指导人们食用时避开“亚硝峰”，对保证酸白菜的安全性有重要意义。 8 吉林农业大学硕士学位论文 蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究 2 1 供试蔬菜 2 试验设计与方法 供试蔬菜一：取自吉林农业大学附近蔬菜销售市场。蔬菜种类有叶菜类：大白菜、 小白菜、油菜、菠菜、莴苣、甘蓝等；果菜类：黄瓜、番茄、茄子、青椒等；根菜类： 萝h 、土豆等。检测试样是从蔬菜销售市场随机抽取的样品。蔬菜经摘取，洗净，晾干 表面水珠后，放于4 - 5 c 的冰箱中保存。 供试蔬菜二：试验站采摘的小白菜。 供试蔬菜三：将新鲜大白菜除去烂叶、老叶，削去菜根，晾晒至原重量的6 5 7 0 ，按不同梯度食盐浓度加入食盐。腌制时，一层菜一层盐，缓慢而柔和，并进行 揉压，以全部菜压紧压实，到距缸沿1 0 c m 左右，盖上竹栅，压以重物，加入调配好不同 条件下的各种梯度溶液以浸没大白菜5 c m 左右为好。后置于各梯度的条件下进行发酵3 5 天左右，定期取样检测。 2 2 仪器与试剂 2 2 1 仪器 p h s j 3 f 型实验室p h 计 上海精密科学仪器有限公司 j j 2 型组织捣碎匀浆机江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司 7 8 1 磁力加热搅拌器江苏省金坛市富华仪器有限公司 t u 1 8 1 0 紫外分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司 h z s h 水浴振荡器哈尔滨市东联子技术开发有限公司 a u w - p ，a i r w ，a u x ，a u y 岛津分析天平岛津国际贸易有限公司 常规玻璃仪器 2 2 2 试剂 氨磺酸硝酸钾亚硝酸钠锌粒 冰醋酸葡萄糖( 所用试剂均为分析纯； 2 3 检测方法 硫酸铜盐酸氢氧化钠活性炭氯化钠 水为二次蒸馏水，不含硝酸盐和亚硝酸盐) 2 3 1 紫外分光光度法检测蔬菜中硝态氮的含量 9 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 用四分法( 体积小的蔬菜可直接切碎) 取蔬菜可食用部分切碎，用组织捣碎机制成 匀浆，取匀浆1 0 9 ( 精确到o 0 0 1 9 ，若蔬菜中硝酸盐或亚硝酸盐含量过高，可稀释后进 行测定) ，置于2 5 0 m l 的烧杯中，加入1 5 0 9 活性炭和约1 0 0 m l 的沸水，于沸水浴中加 热振荡1 5m i n ，冷却，将溶液及沉淀残渣一并转入2 5 0 m l 容量瓶中，用水定容摇匀后， 过滤，得清亮无色提取液。把此提取液分成三份。a 取蔬菜提取液2 0 0 0 m l ，于5 0 m l 的容量瓶中，加水定容。b 取蔬菜提取液2 0 0 0 m l ，加入2 0 的氨磺酸1 0 0 0 m l ，加水 定容至5 0 0 0 m l 。c 取蔬菜提取液2 0 0 0 m l ，加入l o 粒锌一铜还原剂，加水定容至 5 0 0 0 m l 。硝态氮总量的测定：c 样液为参比溶液，在2 1 0 n m 和2 7 5 n m 处对a 进行吸光 度的测定，后计算两者的差值，f l p a a ( 以下同) ；硝酸盐的测定：c 样液为参比溶液， 在2 1 0 r i m 和2 7 5 n m 处对b 进行a 的测定( 试验所得结果均为3 次以上重复测定后，经 综合分析后所得) 。 2 3 2 水杨酸比色法测定蔬菜中硝酸盐的含量( 见附录一) 2 3 3 盐酸萘乙= 胺比色法测定蔬菜中亚硝酸盐的含量( 见附录二) 2 4 方法原理 2 4 1 紫外分光光度法测定蔬菜中硝态氮含量的原理j 分光光度法的基础是物质对光的选择性吸收，在选定波长下，被测溶液对光的吸收 程度与溶液中吸光组分的浓度有简单的定量关系，即朗伯一比耳m a m b e n b e e r ) 定律。 其表达式为：a = a b c a 为吸光系数；a 为吸光度，是无因次量；b 为液层厚度，一般单位为c m 。c 以g ，l 表 示时，a 的单位为：l g q - e m 1 。 它是比色法、可见紫外分光法定量分析的基础。当一束平行单色光通过单一均匀的、 非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度乘积成正比。吸光度的 这个性质可应用多组分的测定，而各种吸光物质之间没有相互作用，这时体系的总吸光 度等于各组分吸光度之和。即吸光度具有加和性： a - a l + a 2 + a 3 + + a 1 1 = a l b c l + a 2 b c 2 + a 3 b c 3 + a n 6 “ 测得样品溶液的吸收度a 值后，再通过朗伯一比耳定律来计算被测物的含量。 2 4 2 水杨酸比色法测定蔬菜中硝酸盐含量的原理( 见附录一) 2 4 3 盐酸萘乙二胺比色法测定蔬菜中亚硝酸盐含量的原理( 见附录二) 1 0 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 2 5 数据统计与分析 2 5 1 紫外分光光度法测定蔬菜中硝态氮含量的计算方法 依据测定方法及线性回归方程，推导出计算公式，如下： 1 硝酸盐的计算公式 叫= 罟每 从，硝酸盐的含量( 1 a g g - 1 )k 一样品中提取液体积( m l ) 一样品中反应液体积( m l ) c - 一查标准曲线值峙) w 一样品重( g ) 2 总的硝态氮的计算公式从：旦五 形k x 硝态氮总含量( 煺瞧) k 一样品中提取液体积( m l ) k 一样品中反应液体积( m l ) c 一查标准曲线值( p g ) w 一样品重( g ) 由x 、x 的差值即是蔬菜中亚硝酸盐的含量。 2 5 2 水杨酸比色法测定蔬菜中硝酸盐含量的计算方法( 见附录一) 2 5 3 盐酸萘乙二胺比色法测定蔬菜中亚硝酸盐含量的计算方法( 见附录- - ) 2 5 4 数据统计 数据计算与作图用e x c e l 2 0 0 3 ，数据统计用d p s 3 0 1 。 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氪测定方法及累积因素的研究 3 结果与讨论 3 1 蔬菜中硝态氦测定方法结果与讨论 3 1 1 硝酸根和亚硝酸根的紫外吸收特征 x 寸o $ m g l 1 n 0 3 一- n 和o 8 m g l 1 1 n 0 2 一n 的溶液分别进行了紫外吸收光谱的测 定，从而确定两者的最佳吸收波长。如图1 所示： o t 长t i m 图1n 0 3 一_ n 和n 0 2 一n 的紫外吸收光谱 f i g u r e1t h eu va b s o r p t i o n 呻o fn 0 3 一- na n dn 0 2 一n 由图1 可知，硝酸盐的吸收光谱峰值对应的波长为2 0 3n m ，亚硝酸盐对应的为2 1 0 h m ， 它们最大吸收波长接近，彼此间互相干扰，不经分离难以用单波长分别进行测定。若在 同一波长下测定，要测定其中一个离子必须消除另一个离子的干扰。一般情况下蔬菜中 的硝酸盐的浓度较亚硝酸盐大，为了有足够低的检测限测定亚硝酸盐，本试验选用2 1 0n m 处波长来测定硝酸盐和亚硝酸盐。 3 1 2 硝酸盐标准溶液工作曲线绘制 1 硝酸盐标准贮备液称取0 7 2 1 8 9 硝酸钾( 经1 0 5 1 1 0 烘4 小时) 溶于水中，移入 1 0 0 0 m l 容量瓶内，用水稀释至标线，此溶液浓度为1 0 0 m g l 4 硝酸盐氮。 2 硝酸盐标准工作液使用前准确稀释1 0 倍，则成为l o m g l 4 的标准工作液。 3 硝酸盐标准工作液系列准确 取l o m g l 一的n 0 3 - 一n 标准工作液0 、2 、4 、6 、8 、 1 0 o m l 分别于5 0 m l 容量瓶中定容，则成为0 、0 4 、0 8 、1 2 、1 6 、2 o m g l “的标准系列。 4 硝酸盐标准工作曲线绘制取标准工作液系列分别于2 1 0 n t o 、2 7 5 n m 处测其吸光 度，并绘制标准工作曲线。结果见表2 及图2 。 吉林农业大学硕士学位论文蔬菜中硝态氮测定方法及累积因素的研究 表2 硝酸盐标准溶液浓度与吸光度的关系 t a b l e2t h er e l a t i o no f t h es t a n d a r ds o l u t i o no f n i t r a t ea n da b s o r b e n c y 瓣 图2 硝酸盐氮标准吸收工作曲线 f i g u r e2t h es t a n d a r da b s o r p t i o nc u l v eo f n 0 3 一n 3 1 3 亚硝酸盐标准溶液工作曲线绘制 1 亚硝酸盐标准贮备液准确称取在硅胶干燥2 4 h 的亚硝酸钠0 4 9 2 6 9 ，溶于水中， 移入1 0 0 0 m l 容量瓶内，用水稀释至标线，此溶液浓度约为1 0 0 r a g l 4 亚硝酸盐氮。 2