还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法和应用与流程

本发明属于理化检验研究领域，涉及还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法，适用于食品、环境等复杂样品中亚硝酸盐的测定。

背景技术：

亚硝酸盐是化学性食物中毒的主要致病因子之一，亚硝酸盐摄入过多会使血液中正常的血红蛋白(fe²⁺)氧化成高铁血红蛋白(fe³⁺)，导致组织缺氧，出现紫绀、头晕、嗜睡等症状，还可能出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等胃肠刺激症状。而且，亚硝酸盐容易进一步形成具有强致癌性的亚硝胺化合物。

虽然亚硝酸盐可作为防腐剂和发色剂用于腌腊肉制品、酱卤肉制品和熏、烧、烤肉、油炸肉类、西式火腿、肉灌肠、发酵肉类等食品中，但长期食用或过量食用危害极大，目前尚未有理想的替代物。

目前亚硝酸盐的测定方法主要有分光光度法、离子色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。离子色谱法为国标第一法，选择性好，灵敏度较高，但仪器设备成本高，检测耗时长。这些方法存在操作过程繁琐、耗时等缺点，因此，建立简单、快速的检测亚硝酸盐的方法具有重要的意义。

共振瑞利散射(resonancerayleighscattering，rrs)法是基于生色团在生物大分子上的聚集作用和小分子之间疏水作用力、电荷转移作用以及静电引力形成的离子缔合物产生强烈的rrs光谱进行检测的，具有灵敏度高、操作简便、仪器价廉以及分析速度快等优点。目前尚未有关于rrs法测定样品中亚硝酸盐的方法报道，因此，以rrs技术为手段建立亚硝酸盐的检测方法具有一定的实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种新的亚硝酸盐的测定方法，即还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法，本发明提供的亚硝酸盐的测定方法简便、快速、仪器设备价格便宜，同时具有灵敏度高、选择性好的特性。

本发明的原理：亚硝酸盐自身的rrs信号很弱，不能通过rrs法直接测定亚硝酸盐。在酸性条件下使样品中的亚硝酸盐与碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，碘单质进一步与过量的碘离子生成碘三离子，碘三离子与阳离子染料结合生成离子缔合物，该离子缔合物的rrs信号明显增强并产生新的rrs光谱，通过测定该离子缔合物的rrs信号间接对亚硝酸盐进行定量分析，本发明的方法的原理如式ⅰ、式ⅱ所示。

2no2^-+3i^-+4h⁺＝i3^-+2no+2h2o

式ⅰ

为了实现上述发明目的，本发明采用以下还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法，在酸性条件下使样品中的亚硝酸盐与碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，碘单质与过量的碘离子结合生成碘三离子，以阳离子染料作为探针分子，阳离子染料可与碘三离子结合生成离子缔合物，通过测定离子缔合物的rrs光谱对亚硝酸盐进行定量分析。

本发明的技术方案为：

还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法，包括以下步骤：

s1取不同浓度的亚硝酸钠溶液于比色管中，加入碘化物溶液，酸溶液及阳离子染料溶液，以三次蒸馏水定容至刻度线，混合均匀，于室温中放置5min，得到碘三离子-阳离子染料缔合物；

s2取3.0ml步骤s1所得的碘三离子-阳离子染料缔合物于石英比色皿内，于f-2500型荧光分光光度计上，以λex＝λem进行同步扫描，分别记录不同浓度亚硝酸钠对应体系在λ＝471nm处的rrs值i1，及试剂空白在λ＝471nm处的rrs值i0，计算δi＝i1-i0；

s3绘制δi与亚硝酸钠浓度的标准曲线，并求出线性回归方程；

s4取样品工作液3.0ml，按照步骤s1和步骤s2的检测方法进行测定，在波长λ＝471nm处测定其rrs强度差值δi，将δi代入步骤s3的线性回归方程中，求得样品中亚硝酸盐的含量，同时做加标回收试验。

进一步地，所述步骤s1中所述的碘化物溶液为碘化钾溶液或碘化钠溶液。

进一步地，所述步骤s1中所述的阳离子染料溶液为美兰溶液、甲基紫溶液、草酸铵结晶紫溶液、醋酸洋红溶液、碱性复红溶液、中性红溶液、孔雀绿溶液、蕃红溶液中的一种。

进一步地，所述步骤s1中所述的酸溶液为磷酸溶液、硫酸溶液、盐酸溶液中的一种。

进一步地，所述步骤s1中所述的碘化物溶液为碘化钾溶液，所述碘化钾溶液的浓度为0.025～1mg/ml。

进一步地，所述步骤s1中所述的阳离子染料溶液为甲基紫溶液，所述甲基紫溶液的浓度为2.5×10^-5～8.0×10^-4mol/l。

进一步地，所述步骤s1中所述亚硝酸钠溶液与碘化物溶液的体积之比为1:0.1～1，所述亚硝酸钠溶液与阳离子染料溶液的体积之比为1:0.1～0.5。

进一步地，所述步骤s1中所述比色管的体积为10ml。

进一步地，所述步骤s2中于f-2500型荧光分光光度计上，以λex＝λem进行同步扫描，狭缝宽度为5.0nm。

本发明还提供了所述的还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法的应用，所述方法用于检测火腿肠、奶粉、水中的亚硝酸盐的含量。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明提供的还原衍生化共振瑞利散射法测定亚硝酸盐的方法具有快速、线性范围宽、灵敏度高、选择性强、应用范围广等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实验进行详细说明：

图1为亚硝酸盐还原衍生化-甲基紫体系共振瑞利散射图谱；

图2为不同浓度亚硝酸钠还原衍生化后的rrs图；

图3为471nm处的rrs峰高-亚硝酸钠浓度的标准曲线图；

图4为不同体系的透射电镜图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

本发明的还原衍生化共振瑞利散射法检测亚硝酸盐方法及其应用的实施例如下，但本发明的内容完全不局限于此。

实施例1还原衍生化共振瑞利散射法测定火腿肠中的亚硝酸盐

1.1主要仪器与试剂

f-2500型荧光分光光度计，电子天平；

亚硝酸钠标准储备液(200μg/ml)：精密称取0.1000g(100℃4h)干燥至恒重的亚硝酸钠于小烧杯中，用水溶解，转入500ml容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀，置于4℃冰箱保存备用。亚硝酸钠标准应用液(5μg/ml)：临用前准确量取2.5ml亚硝酸钠标准储备液于100ml容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀。碘化钾标准储备液(5mg/ml)：准确称取0.5000g105℃干燥至恒重碘化钾溶于水，转入100ml容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀，贮存于棕色瓶中。碘化钾标准应用液(0.25mg/ml)：临用时准确量取5.0ml碘化钾标准储备溶液于100ml棕色容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀。盐酸溶液(1mol/l)：量取8.3ml浓盐酸于已加入少量水的小烧杯中，搅拌混匀，待冷却后转入100ml棕色容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀。甲基紫工作液(2.5×10^-4mol/l)：准确称取0.0102g甲基紫于洁净小烧杯中，加水搅拌溶解，转入100ml棕色容量瓶中，并用水定容至刻度，混匀。

1.2样品处理

火腿肠先用组织捣碎机捣碎，称取5g(精确至0.001g)匀浆试样(如制备过程中加水，应按加水量折算)，置于具塞锥形瓶中，加入20ml三次蒸馏水，涡旋15min，加入1ml浓度为106g/l的亚铁氰化钾溶液，摇匀，再加入1ml浓度为220g/l的乙酸锌溶液，以沉淀蛋白质。加水至刻度，摇匀，放置30min，除去上层脂肪，上清液用滤纸过滤，弃去初滤液5ml，滤液过0.22μm微孔滤膜，再过阳离子交换柱，得样品工作液。

1.3rrs光谱分析

扫描不同溶液的rrs光谱图，见图1，曲线1-5分别表示：1.5μg/ml亚硝酸钠、2.5×10^-5mol/l甲基紫、0μg/ml亚硝酸钠+25μg/ml碘化钾+0.1mol/l盐酸+2.5×10^-5mol/l甲基紫、1.5μg/ml亚硝酸钠+25μg/ml碘化钾+0.1mol/l盐酸+2.5×10^-5mol/l甲基紫、2.0μg/ml亚硝酸钠+25μg/ml碘化钾+0.1mol/l盐酸+2.5×10^-5mol/l甲基紫。从图1可知，在扫描范围250～650nm内，亚硝酸盐(曲线1)、甲基紫(曲线2)和试剂空白(曲线3)的rrs信号非常弱，当碘三离子与甲基紫反应生成离子缔合物后(曲线4和曲线5)，rrs信号强度显著增强，且亚硝酸盐浓度越大，rrs信号越强，最大散射峰位于471nm处。

1.4标准曲线的绘制

分别配制浓度为0、0.005、0.025、0.05、0.25、0.5、2.5、3、4、5μg/ml的亚硝酸盐溶液，分别加入3.0ml于一系列的10.0ml比色管中(亚硝酸钠的管内浓度为0、0.0015、0.0075、0.015、0.075、0.15、0.75、0.9、1.2、1.5μg/ml)，按顺序依次加入1.5ml碘化钾溶液(即上述的碘化钾标准应用液)，1.0ml盐酸溶液，0.8ml甲基紫溶液(即上述的甲基紫工作液)于比色管中，以三次蒸馏水定容至刻度线，混合均匀，于室温中放置5min，得到碘三离子-甲基紫缔合物；

取3.0ml步骤s1所得的碘三离子-甲基紫缔合物于石英比色皿内，于f-2500型荧光分光光度计上，以激发波长(λex)＝发射波长(λem)进行同步扫描，扫描速度：3000nm/min；狭缝宽度为5.0nm，最大吸收波长为471nm，分别记录不同浓度亚硝酸钠对应体系在λ＝471nm处的rrs值i1，及试剂空白在λ＝471nm处的rrs值i0，计算δi＝i1-i0；

绘制亚硝酸钠浓度与rrs光谱图，见图2，曲线1-9亚硝酸钠浓度(μg/ml)：0.0015、0.0075、0.015、0.075、0.15、0.75、0.9、1.2、1.5。从图2可知，随着亚硝酸盐浓度的增大，471nm处的rrs峰高i1相应增加。以亚硝酸盐浓度c为横坐标，471nm处的rrs峰高增加值δi为纵坐标，绘制标准曲线，见图3。根据图3求出线性回归方程。线性范围分为两段：(1)当亚硝酸盐浓度c在0.0015-0.15μg/ml范围内，线性回归方程为δi＝608c+11，r²＝0.9990；(2)当亚硝酸盐浓度c在0.15-1.5μg/ml范围内，线性回归方程为δi＝4786c—615，r²＝0.9983，其中亚硝酸钠浓度的单位为μg/ml。

1.5干扰离子的测定

为了评价方法的选择性，考察了常见阴离子、阳离子和小分子对1.0μg/ml亚硝酸盐测定的干扰。如加入干扰物质后峰高(471nm)的rsd在±10％内，则视为该物质不干扰测定。结果显示，3000倍的na⁺，cl^-，h3po4，no3^-，葡萄糖，1000倍的ca²⁺，mg²⁺，800倍的天冬氨酸，500倍的nh4⁺、草酸、柠檬酸、edta，甘氨酸，100倍的赖氨酸不干扰测定。该法对亚硝酸盐的测定具有良好的选择性。

1.6机理的研究

为了考察反应机理，分别扫描“碘三离子”体系(1.5μg/ml亚硝酸钠+25μg/ml碘化钾+0.1mol/l盐酸)和“碘三离子-甲基紫”体系(1.5μg/ml亚硝酸钠+25μg/ml碘化钾+0.1mol/l盐酸+2.5×10^-5mol/l甲基紫)的透射电镜图，见图4(a)和4(b)。在透射电镜下，碘三离子的颗粒物稀小，而碘三离子与甲基紫结合后可见明显的颗粒聚合物，说明碘三离子与甲基紫反应后生成了离子缔合物，推断离子缔合物的形成使rrs的信号发生增强。

1.7样品的测定

取样品工作液3.0ml于10ml比色管中，按顺序依次加入1.5ml碘化钾溶液，1.0ml盐酸溶液，0.8ml甲基紫溶液于比色管中，以三次蒸馏水定容至刻度线，混合均匀，于室温中放置5min，得到碘三离子-甲基紫缔合物；

取3ml所得的碘三离子-甲基紫缔合物于石英比色皿内，于f-2500型荧光分光光度计上，以λex＝λem进行同步扫描，扫描速度：3000nm/min；狭缝宽度为5.0nm，最大吸收波长为471nm，分别记录λ＝471nm处的rrs值i1，及试剂空白在λ＝471nm处的rrs值i0，计算δi＝i1-i0；将δi代入线性回归方程中，求得样品中亚硝酸盐的含量，同时做加标回收实验。计算出火腿肠中亚硝酸盐的含量为5.6±0.2μg/g，加标10μg/g后，测得值为15.8±0.5μg/g，回收率为102％。

实施例2还原衍生化共振瑞利散射法测定奶粉中的亚硝酸盐

在该应用中，用到的主要仪器和试剂，标准曲线的绘制和干扰离子的测定与实施例1相同。

2.1奶粉样品的处理

准确称取0.2g奶粉于15ml离心管中，加入1ml浓度为106g/l的亚铁氰化钾溶液和1ml浓度为220g/l的乙酸锌溶液，并以三次蒸馏水定容至10ml，用涡旋振荡器进行涡旋振荡，经离心机9000r/min离心后，取上清液，过0.22μm滤膜，弃去前1.5ml流出液，收集3.0ml样品工作液待测。

2.2奶粉中亚硝酸盐的测定

取样品工作液3.0ml于10ml比色管中，按顺序依次加入1.5ml碘化钾溶液，1.0ml盐酸溶液，0.8ml甲基紫溶液于比色管中，以三次蒸馏水定容至刻度线，混合均匀，于室温中放置5min，得到碘三离子-甲基紫缔合物；

取3ml所得的碘三离子-甲基紫缔合物于石英比色皿内，于f-2500型荧光分光光度计上，以λex＝λem进行同步扫描，扫描速度：3000nm/min；狭缝宽度为5.0nm，最大吸收波长为471nm，分别记录λ＝471nm处的rrs值i1，及试剂空白在λ＝471nm处的rrs值i0，计算δi＝i1-i0；将δi代入线性回归方程中，求得样品中亚硝酸盐的含量，同时做加标回收实验。奶粉中未检出亚硝酸盐，加标0.7μg/ml，测定值为0.77±0.06μg/ml，回收率为96.3％。

实施例3还原衍生化共振瑞利散射法测定水中的亚硝酸盐

在该应用中，用到的主要仪器和试剂，标准曲线的绘制和干扰离子的测定与实施例1相同。

3.1水样的处理

取瓶装饮用水10.0ml，分别用0.22μm微孔滤膜过滤，再过阳离子交换树脂，得样品工作液。

3.2水中亚硝酸盐的测定

取样品工作液3.0ml于10ml比色管中，按顺序依次加入1.5ml碘化钾溶液，1.0ml盐酸溶液，0.8ml甲基紫溶液于比色管中，以三次蒸馏水定容至刻度线，混合均匀，于室温中放置5min，得到碘三离子-甲基紫缔合物；

取3.0ml所得的碘三离子-甲基紫缔合物于石英比色皿内，于f-2500型荧光分光光度计上，以λex＝λem进行同步扫描，扫描速度：3000nm/min；狭缝宽度为5.0nm，最大吸收波长为471nm，分别记录λ＝471nm处的rrs值i1，及试剂空白在λ＝471nm处的rrs值i0，计算δi＝i1-i0；将δi代入线性回归方程中，求得样品中亚硝酸盐的含量，同时做加标回收实验。水样中均未检出亚硝酸盐，加标0.6μg/ml，测定值分别为0.57±0.02μg/ml，回收率为95.4％。

以上是本发明的还原衍生化rrs法检测亚硝酸盐在火腿肠、奶粉、水等样品中的应用，从具体实施方式可以看出，本发明的这种测定亚硝酸盐的方法具有简单、快速、灵敏、选择性好等优点。

本领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，并非作为对发明的限制，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变性都将落在本发明的权利要求范围内。