習霞，明亮

（南通大學 化學化工學院，江蘇 南通 226007）

亞硝酸鹽廣泛存在于水體、土壤以及蔬菜等食物中。在食品加工工業(yè)中，亞硝酸鹽常用作防腐劑與著色劑。但亞硝酸鹽對人體健康有害，人體過量攝入亞硝酸鹽會導致高鐵血紅蛋白癥等［1］，另外，亞硝酸鹽在體內會與仲胺相互作用生成強致癌物N－亞硝基胺，進而誘發(fā)胃癌、食道癌等消化系統(tǒng)癌變［2］。因此，研究食品中痕量亞硝酸鹽的測定具有極為重要的意義。腌菜品種繁多，風味獨特，深受人們喜愛，但在腌制過程中會產生一定量的亞硝酸鹽，國家標準GB 2714－2003中明確規(guī)定醬腌菜中亞硝酸鹽含量（以NaNO2計）不得超過20mg/kg［3］。當前，檢測食品中亞硝酸鹽含量的方法主要有離子色譜法、分光光度法、化學發(fā)光法以及電化學方法等［4－10］。本文利用具有特殊中空結構的二氧化鈦納米管 （TiNTs）與優(yōu)異導電催化特性的納米金 （AuNPs），構建了靈敏的雙納米材料復合修飾電極（TiNTs－AuNPs/GCE），采用線性掃描伏安法實現(xiàn)了對腌菜中痕量亞硝酸鹽的簡便快速定量檢測，取得滿意的實驗結果。

1 材料與方法

1.1 材料與主要儀器

TiNTs按照文獻［11］水熱法制得；AuNPs（粒徑約5nm）按文獻［12］方法合成；0.5%Nafion溶液；NaNO2標準儲備液：1.0×10－2mol/L，實驗時按需逐級稀釋得不同濃度標準工作液；0.1mol/L磷酸鹽緩沖液（PBS，pH 6.0）；實驗用水為超純水；其余試劑均為分析純；腌菜樣品購自本地超市及農貿市場。

CHI660E型電化學工作站（美國CH Instruments公司）。三電極工作體系包括TiNTs－AuNPs/GCE工作電極、Ag/AgCl參比電極以及鉑絲對電極。

1.2 工作電極的制備

將GCE表面依次用金相砂紙與不同粒徑的Al2O3糊按尺寸由大到小仔細拋光至鏡面，然后置于無水乙醇及超純水中超聲清洗，晾干備用。將2mg TiNTs及100μL AuNPs溶膠加到2mL 0.5%Nafion溶液中超聲30min得均一分散液，取10μL此分散液滴加到上述已預處理好的GCE表面，紅外燈下烘干即可制得TiNTs－AuNPs/GCE工作電極。

1.3 樣品處理

將洗凈的腌菜樣品粉碎成勻漿，準確稱取5g置于250mL燒杯中，加入12.5mL飽和硼砂溶液及約150mL 70℃左右的溫水，攪拌混勻，沸水浴中加熱15min后取出冷卻至室溫。提取液移至250mL容量瓶內，加入5mL亞鐵氰化鉀與5mL醋酸鋅溶液沉淀蛋白質。加水定容，搖勻后靜置。上清液經(jīng)濾紙抽濾，棄去若干初濾液后，續(xù)濾液備用。

1.4 分析方法

上述工作電極先在空白底液中于0.10～1.10V電位區(qū)間循環(huán)伏安掃描至曲線穩(wěn)定。然后加入一定量NaNO2標準液，開路攪拌富集3min，靜止30s后用線性掃描伏安法（LSV）進行測量。測量都在室溫下進行，實驗測定腌菜中的亞硝酸鹽含量時采用標準加入法。

2 結果與討論

2.1 工作電極的電化學阻抗表征

分別以裸GCE、TiNTs/GCE以及TiNTs－AuNPs/GCE為工作電極，以［Fe（CN）6］3－/4－為探針采用電化學阻抗來考察工作電極的電化學特性。

圖1 不同工作電極的電化學阻抗譜Fig.1Electrochemical impedance spectroscopies of different working electrodes

由圖1可知，曲線a為裸GCE的電化學交流阻抗曲線，當其表面修飾上TiNTs時，曲線的半圓直徑明顯增大（曲線b），說明當半導體材料TiNTs修飾至電極表面時，因其電導率低，對電極表面的電荷轉移有阻礙作用。但是當GCE表面修飾上TiNTs與AuNPs雙納米復合材料之后，其電化學阻抗譜近似一直線（曲線c），這表明TiNTs與AuNPs二者的協(xié)同作用不僅增加了修飾電極的比表面積，為電極反應提供了更多的活性位點，而且提高了工作電極的導電性，加速了電極表面的電荷轉移速率，從而為接下來有效提高腌菜中的亞硝酸鹽含量測定時的靈敏度打下了基礎。

2.2 NO2－在工作電極上的電化學行為

8.0×10－6mol/L NO2－在TiNTs－AuNPs/GCE上的線性掃描伏安曲線見圖2。

圖2 TiNTs－AuNPs/GCE在0.1mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.0）中的線性掃描伏安曲線Fig.2Linear sweep voltammograms of TiNTs－AuNPs/GCE in 0.1mol/L PBS buffer solution（pH 6.0）

由圖2可知，TiNTs－AuNPs/GCE在空白底液中未觀察到任何伏安響應信號（曲線a），而當加入8.0×10－6mol/L NO2－后，在0.10～1.10V的陽極掃描過程中，于0.79V左右出現(xiàn)了一個窄而強的氧化峰（曲線b），而在相同條件下，NO2－在裸GCE或TiNTs/GCE上都只能觀察到微弱的響應信號（圖未給出），這顯然歸因于前述TiNTs與AuNPs雙納米材料的協(xié)同作用，為NO2－的電極反應提供了大量活性位點，同時電子傳遞效率提高明顯，故而測定靈敏度得到顯著提升。

2.3 分析介質的選擇

運用LSV考察了8.0×10－6mol/L NO2－在不同pH值的常見分析介質如磷酸鹽緩沖液（pH 5.0～8.0）、NH4Cl－NH3·H2O 緩沖液（pH 8.0～10.0）、HAc－NaAc緩 沖 液 （pH 4.0～6.0）、B－R 緩 沖 液（pH 2.0～10.0）及 KCl等（濃度均為0.1mol/L）中的伏安行為。結果顯示NO2－在pH 6.0磷酸鹽緩沖液中的響應信號峰形最好，峰電流最大。故本實驗選用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.0）作為最佳分析介質。

2.4 修飾劑用量的選擇

工作電極表面修飾的修飾劑用量對NO2－的氧化峰電流影響比較明顯。當修飾劑的用量由0逐漸增至10μL時，響應信號增加明顯，用量繼續(xù)增加，信號變化變緩，但當用量超過15μL時，因為電極表面過厚的修飾膜會阻礙電子交換及傳質過程，伏安響應信號反而降低，故本實驗取10μL修飾劑來制備工作電極。

2.5 標準曲線

在上述優(yōu)化實驗條件下，采用LSV對一系列NO2－標準液進行測定。圖3中標準曲線顯示NO2－的氧化峰電流與濃度在3.0×10－7～2.0×10－4mol/L區(qū)間內線性相關，線性回歸方程為：I（μA）＝1.62＋0.21C（μmol/L）（r＝0.9969），檢出限為1.0×10－7mol/L（S/N＝3），這表明該修飾電極對NO2－具有良好的安培響應，可用于定量檢測。

圖3 不同濃度NO2－在TiNTs－AuNPs/GCE上的線性掃描伏安曲線Fig.3Linear sweep voltammograms of different concentration of NO2－ at TiNTs－AuNPs/GCE

2.6 電極重現(xiàn)性與穩(wěn)定性

該工作電極每次測定后都浸泡于空白底液中在相關電位區(qū)間內反復循環(huán)伏安掃描以更新電極表面，恢復其活性。平行測定10次8.0×10－6mol/L NO2－溶液的RSD為3.4%，說明此工作電極具有較好的重現(xiàn)性。

該工作電極每天測定1次，然后在空白底液中活化處理后室溫放置，2周后其測定信號僅下降約3.6%，說明此工作電極穩(wěn)定性較好。

2.7 干擾試驗

在優(yōu)化實驗條件下，考察了一些常見無機離子對8.0×10－6mol/L NO2－測定時的干擾。當允許相對誤差＜±5%范圍內，1000倍的 Na＋，Cu2＋，Ca2＋，K＋，Pb2＋，Cl－，500 倍 的 Fe3＋，Cd2＋，Zn2＋，Br－，100 倍 的Fe2＋，PO43－，SO42－等對測定幾乎無干擾，表明此工作電極抗干擾能力強。

2.8 樣品分析

從本地超市及農貿市場隨機購買5份腌菜樣品，按前述1.3項樣品處理后用LSV進行檢測，同時用國標鹽酸萘乙二胺分光光度法進行比對檢測，結果見表1。

表1 腌菜中亞硝酸鹽含量的測定結果（n＝5）Table 1Analytical results of nitrite content in pickled vegetables（n＝5）

由表1可知，本法與國標分光光度法的檢測結果接近，此外本實驗測定的腌菜樣品中NO2－含量均未超標。同時本法的可行性通過標準加入法進行加標回收試驗來進一步驗證，平均回收率在96.8%～104.3%之間。