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        煮沸次數(shù)對11種水中亞硝酸鹽含量變化的研究

        2022-06-21 02:33:38王雪梅葉玉棟童應(yīng)凱聶志巖
        天津科技 2022年6期
        關(guān)鍵詞:亞硝酸鈉亞硝酸鹽水樣

        王雪梅,張 敏,葉玉棟,張 怡,童應(yīng)凱,聶志巖

        (1.天津恒基利得生物科技發(fā)展有限公司 天津 300384;2.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院生物技術(shù)系 天津 300392;3.天津科技大學(xué)微生態(tài)調(diào)控與分子藥理學(xué)系 天津 300457)

        0 引 言

        衡量飲用水安全重要的指標(biāo)之一是亞硝酸鹽的含量[1],一般是以亞硝酸根離子含量為準(zhǔn),根離子代表為亞硝酸鈉,在水體和各類食品中大量含有[2]。亞硝酸鹽和有機(jī)化合物反應(yīng)會生成大量亞硝胺,其有毒和致癌性會對身體健康造成嚴(yán)重威脅[3-7]。因此,它已經(jīng)成為我國飲用水質(zhì)量變化監(jiān)測系統(tǒng)中極為重要的幾個監(jiān)測質(zhì)量變化的項(xiàng)目之一[8]。在人體內(nèi)產(chǎn)生的亞硝酸鹽與維生素、蛋白質(zhì)相互分解之后產(chǎn)生的亞硝酸胺類化合物可直接形成多種亞硝基鹽類化合物,可在皮膚和體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)有毒致癌作用[9-10]。在一些適宜的條件下(如低溶解氧含量和低氧化還原電位),無論在天然水體還是在人工環(huán)境中,硝酸鹽都可以直接轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽[11-12]。世界上大多數(shù)國家對于食品和工業(yè)飲用水中氨氮和亞硝酸鹽的最大生物殘留量已經(jīng)制定了確切且嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。1984年,世界衛(wèi)生組織的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中建議生活飲用水中的放射性亞硝酸鹽化合物的濃度至少應(yīng)該控制在低于 1mg/L[13-14]?,F(xiàn)在,國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定生活飲用水中的 NO2-≤1.0mg/L、礦泉水中所含的 NO2-≤0.005mg/L、純凈水中的 NO2-≤0.002mg/L[15]。由此可見,其控制標(biāo)準(zhǔn)在逐漸提高,向著亞硝酸鹽含量逐漸減少甚至接近于 0的趨勢發(fā)展。亞硝酸鹽含量的檢測方法主要有紫外分光光度法、離子色譜法等[16],其中紫外分光光度器的使用相對簡單,而且操作便捷。因此,紫外分光光度法是水中亞硝酸鹽含量測定的最佳方法之一[17-18]。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

        1號,農(nóng)夫山泉(包裝飲用天然礦泉水);2號,怡寶(包裝飲用純凈礦泉水);3號,百歲山(包裝飲用天然礦泉水);4號,康師傅(包裝飲用水);5號,自來水;6號,桶裝天然蒸餾水;7號,桶裝天然礦泉水(桶裝飲水機(jī)用水);8號,桶裝鍋爐熱水;9號,桶裝水房熱水;10號,三級水;11號,一級水。

        1.2 溶液的配制

        對氨基苯磺酸溶液:取 4g無水對氨基苯磺酸固體粉末,使用1000mL 20%鹽酸溶解(鹽酸用38%濃鹽酸加一級水進(jìn)行稀釋)置于容量瓶中混勻,儲存使用棕色瓶,置于黑暗處保存。

        鹽酸萘乙二胺溶液:取 2g鹽酸萘乙二胺固體粉末,使用 1000mL一級水作為溶劑,使溶質(zhì)充分溶解,置于容量瓶中混合均勻,使用棕色瓶置于黑暗處保存。

        亞硝酸鈉溶液:用一級水對亞硝酸鈉進(jìn)行稀釋,濃度分別為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mg/L。

        1.3 亞硝酸鹽含量測定(鹽酸對氨基萘乙二胺法)

        1.3.1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線

        取 0.1g對氨基亞硝酸鈉溶液加 100mL一級蒸餾水,稀釋成 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mg/L,然后分別取2mL稀釋溶液加入2mL對氨基苯磺酸氫氧化鈉溶液,靜置3min,加入1mL鹽酸對氨基萘乙二胺氫氧化鈉溶液,振蕩混勻,靜置 15min,用紫外分光光度計(jì)測540nm下吸光度,并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        1.3.2 樣品亞硝酸鹽含量測定

        分別取2mL待測11種水樣,加入2mL對氨基苯磺酸萘乙二胺溶液,靜置3min,再加入1mL鹽酸對氨基萘乙二胺溶液,充分混勻,靜置 15min,然后用紫外吸收分光光度計(jì)測定OD540nm值,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出亞硝酸鹽含量。

        1.4 煮沸次數(shù)對水樣中亞硝酸鹽含量的影響

        測定11種水樣在煮沸0~12次后的亞硝酸鹽含量(0次為不煮沸,直接測定)。煮沸后溫度降至30℃以下后測定亞硝酸鹽含量。

        1.5 煮沸次數(shù)對亞硝酸鈉中亞硝酸鹽含量的影響

        取0.2g亞硝酸鈉加入100mL三級水充分溶解,取其 1mL加入 99mL三級水中稀釋,取稀釋液 0、1、2、3、4、5mL 分別用三級水定容至 100mL 混勻,即濃度分別為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L 的亞硝酸鈉溶液,分別煮沸 0~6次后測定其溶液中殘留亞硝酸鹽的含量。

        1.6 煮沸次數(shù)對尿素中亞硝酸鹽含量的影響

        稱取0.6g尿素加入100mL三級水充分溶解,取其1mL加入99mL三級水中稀釋,取稀釋液0、1、2、3、4、5mL分別用三級水定容至300mL混勻,即濃度分別為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L 的尿素溶液,分別煮沸0~10次后測定尿素溶液中亞硝酸鹽的含量。

        1.7 煮沸次數(shù)對磷酸氫二胺中亞硝酸鹽含量的影響

        稱取 0.6g磷酸氫二胺加入 100mL三級水充分溶解,取其 1mL加入 99mL三級水稀釋,取稀釋液0、1、2、3、4、5mL 分別用三級水定容至 300mL 混勻,即濃度分別為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L 的磷酸氫二胺鈉溶液,分別煮沸0~10次后測定磷酸氫二胺溶液中亞硝酸鹽的含量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線

        根據(jù)亞硝酸鹽含量測定方法(鹽酸對氨基萘乙二胺法)繪制亞硝酸鈉的標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線,并通過計(jì)算得出回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

        由圖1可知,當(dāng)亞硝酸鈉濃度為0~1.2mg/L的吸光度范圍時,亞硝酸鈉的濃度與標(biāo)準(zhǔn)吸光度的比值之間呈正比例的線性回歸關(guān)系,標(biāo)準(zhǔn)曲線中的亞硝酸鈉吸光度值與標(biāo)準(zhǔn)吸光度曲線的回歸方程為:

        圖1 亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of sodium nitrite

        y=0.2786x+0.004,6,R2=0.999,2

        表明線性回歸方程關(guān)系良好,可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到樣品中亞硝酸鹽含量。

        2.2 不同水樣中亞硝酸鹽含量的結(jié)果分析

        對11種水樣進(jìn)行0~12次煮沸處理后測定樣品中殘留的亞硝酸鹽含量,結(jié)果如圖2所示。

        圖2 11種水樣在不同次數(shù)煮沸后的亞硝酸鹽含量變化Fig.2 Changes of nitrite content in 11 kinds of water samples after different times of boiling

        測定結(jié)果表明,11種飲用水的原液除 8號樣品外,在煮沸 1次后亞硝酸鹽的含量均明顯下降,并且隨著煮沸次數(shù)的增加,亞硝酸鹽含量也逐步增加。1次煮沸后亞硝酸鹽含量下降率最高的為2號樣品,下降了98.64%。2次煮沸及以后,隨著煮沸次數(shù)不斷增加亞硝酸鹽含量較緩,上升趨勢一致。

        12次煮沸后,6號樣品(桶裝蒸餾水)亞硝酸鹽含量增加了 17倍,雖然還遠(yuǎn)未超過國家標(biāo)準(zhǔn),但日常生活中尤其是宿舍飲水機(jī)反反復(fù)復(fù)對飲用水進(jìn)行加熱會造成亞硝酸鹽含量持續(xù)增加。因此,這提示我們飲水機(jī)的水要盡快飲用,較長時間不使用時可以斷電,以此來減少加熱次數(shù)和控制亞硝酸鹽含量,幫助我們降低風(fēng)險(xiǎn)。

        除8號樣品外,所有水樣在煮沸多次后均符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn),均可放心飲用。8號樣品在第 7次煮沸后超出國家飲用水標(biāo)準(zhǔn),分析其原因可能是由于鍋爐水是多次加熱水,其在實(shí)驗(yàn)室煮沸前可能已經(jīng)多次加熱,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室 0次煮沸數(shù)值較高,所以一般在飲用像鍋爐水這樣多次加熱的水時不建議再進(jìn)行二次加熱飲用。1、2、3、7號樣品均屬于市面售賣的礦泉水,但是在原液(0次煮沸)測定中發(fā)現(xiàn)這4種樣品均不符合國家礦泉水亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn),只有2號樣品在經(jīng)過1次煮沸后符合國家礦泉水亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn),所以在飲用礦泉水時最好煮沸1次,這樣可以相應(yīng)降低亞硝酸鹽含量。

        6號樣品煮沸 1~12次后亞硝酸鹽含量介于0.006~0.204mg/L,原液(0次煮沸)亞硝酸鹽含量是0.012mg/L,由于亞硝酸鹽含量相對其他種水樣較高,不選用蒸餾水作為試驗(yàn) 1.5、1.6、1.7的藥品溶劑。10號樣品煮沸 1~12次后亞硝酸鹽含量介于0.018~0.172mg/L,原液(0次煮沸)亞硝酸鹽含量是0.059mg/L,均處于較低水平;11號樣品煮沸 1~12次后亞硝酸鹽含量介于 0.006~0.147mg/L,原液(0次煮沸)亞硝酸鹽含量是 0.042mg/L,也均處于較低水平。10號水樣和11號水樣中亞硝酸鹽含量均極低,11號原液亞硝酸鹽含量比 10號原液低,但是相差不大。由于試驗(yàn) 1.5、1.6、1.7中需要考慮煮沸 1~6次后亞硝酸鹽情況,本文綜合選用三級水作為試驗(yàn)1.5、1.6、1.7的藥品溶劑,以減小誤差。

        2.3 不同濃度亞硝酸鈉中亞硝酸鹽含量的結(jié)果分析

        不同濃度亞硝酸鈉煮沸0~6次后測定亞硝酸鹽殘余含量,嘗試探討煮沸對于亞硝酸鹽的影響,結(jié)果如圖3所示。

        圖3 不同濃度亞硝酸鈉中亞硝酸鹽含量變化曲線Fig.3 Change curve of nitrite content in different concentrations of sodium nitrite

        0.6~1 mg/L的樣品隨煮沸次數(shù)增加,各濃度亞硝酸鈉溶液中殘留亞硝酸鹽含量呈波動上升的趨勢,但上升趨勢不明顯;其他低濃度樣品隨煮沸次數(shù)增加,各濃度亞硝酸鈉溶液中殘留亞硝酸鹽含量呈波動下降的趨勢,但下降趨勢同樣不明顯。亞硝酸鈉有劇毒,嚴(yán)重的會導(dǎo)致人血壓下降,昏迷、死亡。測定結(jié)果表明,原有水中亞硝酸鹽含量過高的不宜再進(jìn)行多次煮沸,以免使其含量增加。所以總得來看,日常生活中不建議飲用多次煮沸的水。

        2.4 不同濃度尿素中亞硝酸鹽含量的結(jié)果分析

        制作不同濃度的尿素溶液,分別煮沸0~10次后測定尿素轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽含量情況,結(jié)果如圖4所示。

        圖4 不同濃度尿素中亞硝酸鹽含量變化曲線Fig.4 Change curve of nitrite content in different concentrations of urea

        含尿素肥料是大多數(shù)菠菜化肥的主要成分,施用不同的尿素肥料對于菠菜中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的影響十分不同。長期施用與尿素相應(yīng)的肥料會大幅增加菠菜中硝酸鹽、亞硝酸鹽的含量,同時其含量也隨尿素肥料施用量的增加而呈顯著上升的趨勢。亞硝酸鹽有機(jī)會隨著蔬菜來到餐桌上,所以有可能被我們食用。尿素煮沸不同次數(shù)和亞硝酸鹽含量的變化無明顯關(guān)系,說明尿素不會經(jīng)過煮沸達(dá)到降低亞硝酸鹽的效果。

        2.5 不同濃度磷酸氫二胺中亞硝酸鹽含量測定結(jié)果

        制作不同濃度的磷酸氫二胺,分別煮沸0~10次后測定其轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽的含量,結(jié)果如圖5所示。

        圖5 不同濃度磷酸氫二胺中亞硝酸鹽含量變化曲線Fig.5 Change curve of nitrite content in different concentrations of diamine hydrogen phosphate

        可以看出水樣中亞硝酸鹽含量和磷酸氫二胺煮沸不同次數(shù)之間無明顯相關(guān)性,且亞硝酸鹽含量相對變化不大。磷酸氫二銨是一種無機(jī)化合物,在試驗(yàn)中基本無明顯影響,說明在水樣中的磷酸氫二銨不會經(jīng)加熱轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽。

        3 討 論

        3.1 應(yīng) 用

        水煮沸多次后亞硝酸鹽含量一般會稍微增加,這對生產(chǎn)和生活有一定的指導(dǎo)意義,如食品加工、高壓蒸汽滅菌等,可在保證生產(chǎn)過程同時做調(diào)整,使得亞硝酸鹽含量降低,以此來提高產(chǎn)品質(zhì)量。

        3.2 體系出現(xiàn)誤差問題

        由于生產(chǎn)中不同批次水樣間有差異,導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果會存在一定誤差。其次誤差還有以下幾點(diǎn)可能:一是煮沸過程中水不斷流失,造成整體樣本減少,多次取樣也會使得樣品明顯減少;二是樣品混合可能不夠均勻;三是取樣量和試劑加入量存在微小誤差,移液槍雖然進(jìn)行矯正,但不排除微小誤差。

        3.3 數(shù)據(jù)波動性大原因

        結(jié)果波動性大的原因:一是溶液中可能存在還原性物質(zhì)或菌種將亞硝酸鹽還原為硝酸鹽;二是試驗(yàn)存在誤差;三是亞硝酸鹽含量與水中某種微量物質(zhì)有關(guān)。

        4 結(jié) 論

        11種水樣中的亞硝酸鹽含量均與煮沸次數(shù)有關(guān)。一般情況下,每煮沸 1次水就可以大幅降低其亞硝酸鹽含量,另考慮到總體亞硝酸鹽含量相對較低,所以隨著煮沸和脫水次數(shù)增加亞硝酸鹽含量雖有上升趨勢,但基本不明顯。11種樣品在0~12次煮沸期間只有8號樣品在7次煮沸后超出國家標(biāo)準(zhǔn),這提示我們在生活中應(yīng)盡可能將飲用水只煮沸1次,以保證攝入的亞硝酸鹽量足夠低。尿素和磷酸氫二胺煮沸后對亞硝酸鹽含量沒有顯著影響,但亞硝酸鈉的存在會因煮沸次數(shù)的增加而使亞硝酸鹽的含量波動上升,只要控制亞硝酸鈉濃度并控制煮沸次數(shù)就基本能保障我們的健康。

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