液态乳及乳粉中硝酸盐的污染分析_胡平.pdf

2013 年 4 月 April 2013 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 32，No． 2 330 ～333 收稿日期 2012 －08 －16; 接受日期 2012 －09 －03 基金项目 国土资源部 变质岩岩石矿物鉴定技术方法研究 项目 201011029 －3 作者简介 胡平， 主管检验师， 从事色谱研究工作。E- mail article88163． com。 文章编号 02545357 2013 02033004 液态乳及乳粉中硝酸盐的污染分析 胡平1，王淑惠1，刘印平2，杨立新2 1． 石家庄市疾病预防控制中心，河北石家庄050019; 2． 河北省疾病预防控制中心，河北石家庄050011 摘要 采用固相萃取 － 离子色谱法和国家标准中化学法 镉柱还原光度法 分析石家庄市售 110 份液态乳及 奶粉中硝酸盐含量。离子色谱法中将制备好的样品加入适量乙酸沉淀蛋白， 离心取上清液， 通过固相萃取柱 去除脂肪等疏水性化合物， 采用 AS11 － HC 型阴离子色谱柱进行分析， 同时对液态乳样品采用镉柱还原法进 行比对实验。两种方法测得液态乳中硝酸盐的平均含量分别为 10． 05 mg/kg 和 9． 95 mg/kg， 奶粉中硝酸盐 的平均含量分别为25． 74 mg/kg 和25． 66 mg/kg。经 t 检验分析， 显示t 0． 07， P ＞0． 05， 即无显著性差异， 研 究结果证实了离子色谱法的准确性， 实验过程也进一步验证了离子色谱法的简易性。依据我国目前对乳粉 中硝酸盐的限量要求， 所测乳粉中的硝酸盐均在限量规定范围内， 对食用的安全性不产生负面影响; 而液态 乳中的硝酸盐进行污染评价发现， 超标率大约为 14。 关键词 液体乳; 乳粉; 硝酸盐; 离子色谱法; 镉柱还原法 中图分类号 TS252． 5; O657． 75文献标识码 B 植物、 霉菌、 人的口腔和肠道细菌具有将硝酸盐 转化为亚硝酸盐的能力， 因此， 硝酸盐往往表现为亚 硝酸盐的毒性。持续摄入少量的硝酸盐会引起消化 不良、 精神抑郁和头痛 ［1 ］; 而大量摄入更会对人体 健康产生极大的危害 ［2 －4 ］。当前准确检出硝酸盐， 控制其在食品的含量和摄入量已经引起高度重视。 乳与乳制品中往往含有硝酸盐， 食品卫生国家 标准已定为乳与乳制品的重要指标之一。美国、 欧 盟及我国对乳粉中硝酸盐的限量标准分别为 200 mg/kg、 120 mg/kg 和100 mg/kg［5 ］， 可见我国对乳粉 中硝酸盐含量的限量比美国和欧盟较更为严格。 关于硝酸盐的测定， 国家标准的检测方法是化 学法 ［6 ］， 即镉柱还原法。但是镉柱还原法过程繁 琐， 干扰因素多， 易出现各种异常问题。目前很多研 究采用离子色谱法进行大批量样品中硝酸盐的检 测 ［7 －9 ］。作者的前期工作已经开展了大量实际样品 中硝酸盐的监测， 实验的具体过程与离子色谱法应 用的相关文献基本一致， 即将制备好的乳及乳制品 加入适量乙酸沉淀蛋白， 离心取上清液， 经固相萃取 去除脂肪等疏水性化合物后采用离子色谱仪直接进 样 ［10 ］。本文是在前期工作的基础上， 应用离子色谱 法， 选用无毒无害的乙酸作为蛋白质沉淀剂， 以选择 性和 pH 适应范围较高的 DIONEX OnGuard ⅡRP 作 为固相萃取柱 ［10 ］， 分析了 110 份液态乳及乳粉中硝 酸盐的污染情况。同时采用国家标准方法 镉柱还 原光度法 ， 针对准确性和可操作性对两种测定方 法进行比对实验， 一方面进一步验证离子色谱法的 可行性， 以便尽快建立统一科学、 灵敏、 准确、 快速的 分析方法， 另一方面可以掌握牛奶制品中硝酸盐的 污染情况， 为牛奶的安全饮用提供科学依据。 1实验部分 1． 1仪器与主要试剂 ICS －2000 型离子色谱仪 美国 Dionex 公司 。 DIONEX OnGuard RP 固相萃取柱 1cc 先后 用5 mL 甲醇溶液和10 mL 去离子水以4 mL/min 流 速淋洗备用。 硝酸盐标准溶液 1000 μg/mL 。 水中硝酸根成分分析标准物质 GBW E 080264 中国计量科学研究院国家标准物质研究中心 。 033 ChaoXing 1． 2离子色谱条件 色谱柱 AG11 － HC AS11 － HC 4 mm。 流动相 DIONEX EG， 30 mmol/L 的 KOH 溶 液; 流速 1． 0 mL/min; 定量环 25 μL。 抑制器 ASRS － 4 mm 阴离子抑制器， 抑制电 流 75 mA; 电导检测器。 1． 3实际样品分析方法 抽取 78 份市售液态乳样品和 32 份奶粉样品， 每份样品按文献［ 10］ 方法经前处理后进样， 以峰面 积计算硝酸盐浓度。主要步骤为 准确称取 3． 00 g 液态乳样品于 30 mL 离心管中， 准确称取 1． 00 g 乳 粉样品于 30 mL 离心管中， 以少量 50 ～55℃的去离 子水溶解。在样品中加入0． 5 mL 3的乙酸作为沉 淀剂沉淀蛋白， 以去离子水定容至 30 mL。混匀放 置 5 min 后离心 10 min 转速 7000 r/min 。取上清 液以 4 mL/min 的速度通过提前准备好的固相萃取 柱， 弃去前 3 mL 滤液， 收集剩余样品滤液用双层 0． 45 μm微孔滤膜过滤后， 置于样品瓶中待测。 同时对以上样品采用国标化学法 镉柱还原 光度法测定硝酸盐含量 ［6 ］。主要步骤为 试样经提 取后， 在提取液中加入亚铁氰化钾溶液和乙酸锌溶 液， 以沉淀蛋白质。然后加入氨基苯磺酸溶液， 混 匀， 静置后加入盐酸萘乙二胺溶液， 于波长 538 nm 处测量吸光度， 绘制标准曲线得到亚硝酸盐含量。 吸取经镉柱还原后的滤液再次于波长 538 nm 处测 量吸光度， 得到硝酸盐还原后的亚硝酸总量。由此 总量减去亚硝酸盐含量， 即得试样中硝酸盐含量。 2结果与讨论 2． 1化学法和离子色谱法的前处理方法比对 镉柱还原法， 以亚硝酸盐在弱酸条件下与苯磺 酸和萘乙二胺反应， 生成紫红色螯合物为理论基础。 主要过程即样品经沉淀蛋白质除去脂肪后， 溶液通 过镉柱或加入镉粉， 使其中的 NO － 3还原成 NO － 2 ， 再 重氮偶合成红色染料比色定量， 测得亚硝酸盐总量， 由总量减去亚硝酸盐含量得到硝酸盐含量。而离子 色谱法的具体过程为将制备好的乳及乳制品加入适 量乙酸沉淀蛋白， 离心取上清液， 经固相萃取去除脂 肪等疏水性化合物后采用离子色谱仪直接进样 测定。 很明显， 镉柱还原法虽然准确度较高， 但镉柱制 备过程复杂， 干扰因素较多， 操作中经常会出现各种 异常问题， 对操作者技术要求较高， 技术人员难以掌 握 ［11 ］。而离子色谱法中样品前处理简便快速， 易操 作， 可重现性较好。但是离子色谱柱寿命一般为 2 ～3年， 使用时最好加保护柱， 以延长使用寿命， 每 天用完柱子应及时冲洗。 2． 2化学法和离子色谱法的测定结果比对 分别采用镉柱还原法和离子色谱法对全部样品 包含 78 份液态乳样品和 32 份乳粉样品 中的硝 酸盐含量进行了检测， 结果见表 1。两种方法测得 牛奶中硝酸盐的平均含量分别为 10． 05 mg/kg 和 9． 95 mg/kg， 奶粉中硝酸盐的平均含量分别为25． 74 mg/kg和 25． 66 mg/kg。经过 t 检验分析， 结果显示 t 0． 07， P ＞0． 05， 即无显著性差异。可见两种方法 的测定结果基本一致， 可比性好， 从而证实了固相萃 取 － 离子色谱法用于测定硝酸盐， 不仅样品前处理 简便快速， 且检测结果准确。 表 1液态乳及奶粉样品中硝酸盐含量 Table 1Content of nitrate in liquid milk and milk powder 测定方法 液态乳中硝酸盐含量 现无国标限量值 w NO － 3 / mgkg －1 测定平均值含量范围 乳粉中硝酸盐含量 国标限量值100 mg/kg w NO － 3 / mgkg －1 测定平均值含量范围 离子色谱法10．052．96 ～16．625．749．9 ～46．8 国标化学法9．953．02 ～16．325．6610．1 ～47．2 2． 3液态乳及乳粉中硝酸盐污染分析 依据我国目前对乳粉中硝酸盐的限量要求， 本 实验所测乳粉样品中硝酸盐含量均在限量规定范围 内， 远低于国家对乳粉中硝酸盐的限量要求， 因此对 消费者食用的安全性不产生负面影响。由于目前我 国还没有关于液态乳中硝酸盐的限量规定， 因此粗 略地将乳粉中硝酸盐的限量折算成液态乳中硝酸盐 限量 按照牛奶中含水量大约为 85 ～90 计算 ， 大约为 10 ～ 15 mg/kg。按照此限量对液态乳中硝 酸盐进行污染评价发现， 超标率大约为 14。 该研究结果与文献［ 12 ～ 14］的研究结果是基 本一致的， 但相对于李官浩等 ［15 ］对市售牛乳中硝酸 盐和亚硝酸盐的检测结果 硝酸盐含量在 0． 9027 ～ 1． 0840 mg/kg 之间 高出很多倍。乳及乳制品中可 能因为各种原因混入了硝酸盐 一是草料在消化过 程中自身产生; 二是在饲喂过程中产生， 如喂给了硝 酸盐含量较高的蔬菜 ［16 －18 ］; 三是生产用水; 四是人 为添加。因此有必要进一步研究牛奶中硝酸盐含量 较高的原因。 2． 4质量控制 以上述离子色谱条件对系列标准工作液 2． 0、 133 第 2 期胡平， 等 液态乳及乳粉中硝酸盐的污染分析第 32 卷 ChaoXing 4． 0、 8． 0、 16． 0、 32． 0、 64． 0 μg/mL 进行分析， 以峰 面积对 NO － 3 浓度进行线性回归， 线性相关系数 r ＞0． 999。并将同一标准工作液 10 μg/mL 在不 同日期内连续进样 10 次， 测定日内和日间精密度。 测定结果相对标准偏差分别为 4． 2和 6． 9。 按 1． 2 节离子色谱条件取已知浓度样品溶液， 用逐步稀释法测得信噪比为 3 时硝酸盐的最小检出 限为 400 μg/kg， 其灵敏度与国标化学法相比显著 提高。 按照上述离子色谱实验方法， 对某奶粉样品进 行不同浓度水平的加标回收试验， 称样量为 1 g 加 标浓度分别为10 mg/kg、 20 mg/kg、 30 mg/kg ， 测得 方法回收率为 78． 3 ～111． 0 见表 2 。 表 2离子色谱法测定乳粉中硝酸盐的回收率试验 Table 2Recovery results of nitrate in milk powder by ion chromatography 加标浓度 w NO － 3 / mgkg －1 m/μg 加入量平均测定值 平均回收率/ n 6 RSD/ 10． 010． 07． 8378．36．3 20． 020． 08． 0880．810． 8 30． 030． 011．1111． 09．3 3结语 采用固相萃取 － 离子色谱法测定乳与乳制品中 硝酸盐， 样品前处理简便快速， 通过与国家标准方法 中的镉柱还原法的检测结果比对证实了实验结果的 准确性。可见， 本研究中的离子色谱法条件满足实 际工作中大批量乳及乳制品中硝酸盐的检测， 具有 很强的可行性， 为建立统一科学、 灵敏、 准确、 快速的 分析方法提供了参考。 自从 “三聚氰胺” 事件后， 人们对食品质量安全 意识逐步增强， 特别对牛奶及其制品的质量安全尤 为关注。本研究首次对石家庄市市售的牛奶及奶粉 中硝酸盐的含量进行了初步调查分析， 虽然所测样 品基本在限量规定的范围内， 对消费者食用的安全 性不产生负面影响; 但限于监测数量和区域的局限 性， 建议对全省乃至全国液态乳及乳制品中硝酸盐 及亚硝酸盐的污染情况作进一步深入调查。 4参考文献 ［ 1］Clandia P． Nitrate，nitrite，and volatile nitrosamines in Whey- containing food products ［ J］ ． Journal of Agriculture and Food Chemistry， 1995， 43 4 967 －969． ［ 2］杨彦国， 叶桦， 李瑞忠， 张丽英． 乳及乳制品中硝酸盐 亚硝酸盐测定方法改进［J］ ． 中国卫生检验杂志， 2007， 17 9 1705 －1711． ［ 3］李智文， 张乐， 王丽娜． 硝酸盐、 亚硝酸盐及 N － 亚硝 基化合物与人类先天畸形［J］ ． 环境与健康杂志， 2005， 22 6 491 －493． ［ 4］叶宇飞， 许秀琴， 朱勇， 江潇潇． 蔬菜中硝酸盐、 亚硝酸 盐含量测定与储存条件的研究［J］ ． 安徽农学通报， 2007， 13 21 82 －83． ［ 5］Radzymińska M，Smoczyński S S，Kopec M． Persistent organochlorine pesticide，lead，cadmium，nitrate 5 and nitrate 3in polish milk and dairy products ［ J］ ． Polish Journal of Environmental Studies， 2008， 17 1 95 －100． ［ 6］GB/T 5009． 332010， 食品卫生检验方法理化部分; 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定［ S］ ． ［ 7］吕岱竹． 离子色谱法测定豆奶粉中硝酸盐、 亚硝酸盐 含量［ J］ ． 食品科学， 2010， 31 10 272 －274． ［ 8］成霈， 刘邻渭． 离子色谱法检测液体乳和乳粉中的硝 酸盐、 亚硝酸盐及硫氰酸盐［J］ ． 食品研究与开发， 2010， 31 7 135 －137． ［ 9］冯伟科， 熊珺， 罗佳玲， 赖毅东． 离子色谱法同时测定 牛奶及其制品中的亚硝酸盐、 硝酸盐、 硫酸盐和硫氰 酸盐［ J］ ． 现代食品科技， 2011， 27 9 1157 －1159． ［ 10］胡平， 王淑惠， 王军， 赵伟． 固相萃取 － 离子色谱法 测定乳与乳制品中可致癌物硝酸盐的研究［ J］ ． 现代 科学仪器， 2006 2 71 －73． ［ 11］赵秋伶， 程良义， 张振宇． 乳粉硝酸盐和亚硝酸盐 测定的影响因素探讨［J］ ． 应用化工， 2011， 40 8 1398 －1400． ［ 12］ 林玉娜， 罗晓燕， 刘莉治． 离子色谱法快速测定牛奶 中硝酸盐的研究［J］ ． 现代预防医学， 2005， 32 4 339 －345． ［ 13］ 周虹， 钮伟民， 宗荣芬， 余晓雷， 刘文卫． 乳品中硝酸 盐的离 子 色 谱 测 定 法［J］ ． 职 业 与 健 康， 2003， 19 11 47 －49． ［ 14］ 赵佳， 董永， 马晓杰， 马桂玲， 张晓明． 我国 29 省、 市、 自治区市售纯牛奶亚硝酸盐含量普查［ J］ ． 中国奶牛 科技， 2011 12 55 －58． ［ 15］李官浩， 郑贵花， 权伍荣． 4 种市售牛乳中硝酸盐 亚硝酸盐的检测与分析［J］ ． 食品科技， 2010， 35 3 267 －271． ［ 16］ 朱雅兰， 李于晓． 黄石市蔬菜硝酸盐污染现状及评价 ［ J］ ． 广东农业科学， 2010 3 212 －214． ［ 17］ 杨国义， 罗薇， 张天彬广东省典型地区蔬菜硝酸盐 亚硝酸盐污染状况评价［J］ ． 生态环境， 2007 2 476 －479． ［ 18］ 于立红， 王孟雪． 大庆市蔬菜硝酸盐污染状况及防治 对策［ J］ ． 黑龙江农业科学， 2009 4 96 －99． 233 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2013 年 ChaoXing Analysis of Nitrate in Liquid Milk and Milk Powder HU Ping1，WANG Shu- hui1，LIU Yin- ping2，YANG Li- xin2 1． Shijiazhuang Center for Disease Prevention and Control，Shijiazhuang050019，China; 2． Hebei Center for Disease Prevention and Control，Shijiazhuang050011，China Abstract Solid Phase Extraction- Ion Chromatography and the national standard chemical cadmium column reduction were used for the determination of nitrate in liquid milk and milk powder sold in Shijiazhuang． The Ion Chromatography was achieved by adding acetic acid to precipitate protein in the prepared samples． After being centrifuged，the top clear solution was loaded to the DIONEX OnGuard RP solid phase extraction column to remove fat and other hydrophobic compounds． The AS11- HC anion chromatographic column was used for analysis． All samples were analyzed by the cadmium column reduction for comparison． The average contents of nitrate in liquid milk were 10． 05 mg/kg and 9． 95 mg/kg，respectively． The average contents of nitrate in the milk powder were 25． 74 mg/kg and 25． 66 mg/kg，respectively． T test analysis it showed revealed that no significant difference was observed t 0． 07，P ＞0． 05 ． The results support the accuracy of ion chromatography and the convenience of the procedure，which is in concordance with literature． The of Ion Chromatography was easy to operate． According to the requirements on nitrate in milk powder in China，the uated results were within the prescribed limits． Meanwhile，the unqualified ratio of nitrate in liquid milk was about 14． Key words liquid milk; milk powder; nitrate; Ion Chromatography; cadmium column reduction 333 第 2 期胡平， 等 液态乳及乳粉中硝酸盐的污染分析第 32 卷 ChaoXing