CN109856123B - 一种硝酸盐快速检测试剂及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硝酸盐快速检测试剂及检测方法，该硝酸盐快速检测试剂包括试剂I和试剂II，其中：所述试剂I由以下质量百分比的组分组成：有机酸：58％～88.5％、镉粉：1％～10％、磺胺：0.5％～2％、聚乙烯基吡咯烷酮：10％～30％；所述试剂II由以下质量百分比的组分组成：盐酸萘乙二胺：2％～6％、有机酸：94％～98％。本发明的硝酸盐现场快速检测方法包括以下步骤：1)将待测水样加入比色瓶，再加入本发明的硝酸盐快速检测试剂，进行显色；2)对照标准比色卡或者绘制的标准曲线，得到待测水样的硝酸盐含量。本发明的硝酸盐快速检测试剂的适应性强、稳定性好，可以配套标准比色卡或便携式比色计进行水质和食品样中硝酸盐的现场快速测定。

Description

一种硝酸盐快速检测试剂及检测方法

技术领域

本发明涉及一种硝酸盐快速检测试剂及检测方法。

背景技术

硝酸盐和亚硝酸盐是自然界中最常见的含氮化合物。亚硝酸盐的外观及滋味都与食盐相似，可以作为食品添加剂使用，但食品中添加的亚硝酸盐过量又会导致食用者中毒。人体内的硝酸盐在微生物的作用下可以转化成亚硝酸盐，所以要想确定水质和食品是否安全，不仅需要测定亚硝酸盐的含量，而且还需要测定硝酸盐的含量。例如：白糖是常用的食品添加剂，不同原料制备的白糖中亚硝酸盐和硝酸盐的含量有较大差异，一般甜菜糖中硝酸盐的含量明显高于蔗糖，所以生产甜菜糖的企业除了需要控制成品中亚硝酸盐的含量，还需要控制成品中硝酸盐的含量。

实验室中硝酸盐的测定方法主要有紫外光度法、铬变酸光度法、镉柱还原-重氮偶合显色光度法等。紫外光度法需用到大型的分光光度计，且受基质干扰大。铬变酸光度法需用到浓硫酸，且试剂本身极易变色，不易保存。镉柱还原-重氮偶合显色光度法不仅操作繁琐耗时，而且随着使用次数增加，镉柱老化，会造成测试数据不稳定。目前，硝酸盐的快速检测方法主要有硝酸盐试纸法和镉粉测试法。硝酸盐试纸法的灵敏度和测试准确度均偏低，不适于进行高精度测试。现有的镉粉测试法存在重复性差的问题，针对同一样品进行多次测试，测试结果可能会出现成倍差异。

因此，有必要开发一种灵敏度高、操作简便、测试精度高的硝酸盐快速检测试剂及检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硝酸盐快速检测试剂及检测方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种硝酸盐快速检测试剂，包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下质量百分比的组分组成：有机酸：58％～88.5％、镉粉：1％～10％、磺胺：0.5％～2％、聚乙烯基吡咯烷酮：10％～30％；

所述试剂II由以下质量百分比的组分组成：盐酸萘乙二胺：2％～6％、有机酸：94％～98％。

优选的，所述有机酸为酒石酸、柠檬酸中的一种。

优选的，所述镉粉的粒径小于38μm。

优选的，一种硝酸盐快速检测试剂，包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下质量百分比的组分组成：酒石酸：75.7％、镉粉：3.3％、磺胺：1％、聚乙烯基吡咯烷酮：20％；

所述试剂II由以下质量百分比的组分组成：盐酸萘乙二胺：2％、酒石酸：98％。

优选的，所述试剂I和试剂II独立分装，试剂I每份的质量为0.2～0.3g，试剂II每份的质量为0.1～0.2g。

一种采用上述硝酸盐快速检测试剂进行硝酸盐现场快速检测的方法，包括以下步骤：

1)将待测水样加入到洁净比色瓶中，加入试剂I，振摇2～4min，静置2～4min，再加入试剂II，摇匀，静置10～15min；

2)对照标准比色卡进行颜色对比，得到待测水样的硝酸盐含量，或者，绘制标准曲线后利用便携式比色计或分光光度计进行检测，得到待测水样的硝酸盐含量。

优选的，步骤1)所述振摇的方式为手动振摇或者旋涡仪振摇，振摇频率大于250次/min。

优选的，步骤2)所述标准比色卡的制作方法如下：

1)用纯水配制浓度为0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮标准溶液；

2)将浓度为0.05mg/L的硝酸盐氮标准溶液加入到洁净比色瓶中，加入试剂I，振摇2～4min，静置2～4min，再加入试剂II，摇匀，静置10～15min，观察溶液的颜色，并在潘通色卡上找出对应的标准色，再重复该操作，分别对浓度为0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮标准溶液进行测试；

3)对照潘通色卡得到各标准色的色值，通过电脑调色和印制，得到标准比色卡。

本发明的有益效果是：本发明的硝酸盐快速检测试剂的适应性强、稳定性好，可以配套标准比色卡或便携式比色计进行水质和食品样中硝酸盐的现场快速测定。

1)本发明的硝酸盐快速检测试剂中添加有聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，具有以下4方面的效果：PVP可以促进镉粉与其它组分的融合，进而可以避免试剂在混匀和包装的过程中出现分离分层，保证了试剂中镉粉分布的均匀性；PVP可以去除静电，进而可以避免试剂在混匀和包装的过程中镉粉与容器摩擦产生静电而吸附在容器壁上，避免了因为镉粉损失而引起的测试结果不准确的问题；PVP利用其表面活性可以增强反应时镉粉在溶液中的分散性，进而可以避免镉粉在酸性溶液中溶解聚集成块而导致的还原效率下降的问题；PVP易溶于水，且本身为化学惰性，不会影响还原及显色效果；

2)本发明还进一步将镉粉的粒径控制在38μm以下，不仅提高了镉粉粒径的均匀性，保证镉粉还原时有效表面积一致，而且还可以进一步避免镉粉与其它组分分离分层；

3)本发明对振摇时间、频率、每个步骤的反应时间进行了优化，先采用试剂Ⅰ进行充分的还原和重氮化反应，然后再采用试剂Ⅱ进行偶合显色反应，可以缩短显色反应时间，使吸光度可以快速达到稳定，显著提高了反应的可控性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种硝酸盐快速检测试剂，包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下组分组成：酒石酸：75.70g、镉粉(粒径小于38μm)：3.30g、磺胺：1.00g、PVP：20.00g；将试剂I中的各组分充分混合均匀，再在粉末自动包装机上包装，规格为0.30g/包；

所述试剂II由以下组分组成：盐酸萘乙二胺：2.00g、酒石酸：98.00g；将试剂II中的各组分充分混合均匀，再在粉末自动包装机上包装，规格为0.20g/包。

实施例2：

一种硝酸盐快速检测试剂，包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下组分组成：酒石酸：74.00g、镉粉(粒径小于38μm)：5.00g、磺胺：1.00g、PVP：20.00g；将试剂I中的各组分充分混合均匀，再在粉末自动包装机上包装，规格为0.20g/包；

所述试剂II由以下组分组成：盐酸萘乙二胺：4.00g、酒石酸：96.00g；将试剂II中的各组分充分混合均匀，再在粉末自动包装机上包装，规格为0.10g/包。

实施例3：

标准比色卡的制作方法如下：

1)用纯水配制浓度为0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮(以NO₃-N计)标准溶液；

2)将浓度为0.05mg/L的硝酸盐氮标准溶液加入到洁净比色瓶中至10mL刻度线，加入1包实施例1制备的试剂I，在旋涡仪上振摇3min，静置2min，再加入1包实施例1制备的试剂II，在旋涡仪上振摇5min，静置10min，再将比色瓶放置在白色PVC板上，从瓶口向下观察溶液的颜色，并在潘通色卡上找出对应的标准色，再重复该操作，分别对浓度为0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮标准溶液进行测试；

3)对照潘通色卡得到各标准色的色值，通过电脑调色和印制，得到标准比色卡。

测试例1：

参照实施例1，将试剂I中PVP的含量分别调整为0、5.0％、10.0％、20.0％、30.0％，酒石酸的含量相应调整为：95.7％、90.7％、85.7％、75.7％、65.7％，其余组分含量不变，分别配制成硝酸盐快速检测试剂，采用浓度为1.0mg/L的硝酸盐氮(以NO₃-N计)标液，在旋涡仪上高速震荡3min，显色后在分光光度计上，波长525nm处，以纯水为参比，采用1cm比色皿进行标准显色液吸光度值的测试，每种试剂分别在包装的不同时间段取样进行测试(共测试5次)，测试结果如下表所示：

表1 PVP含量对测试效果的影响

由表1可知：

1)PVP的含量对测试效果有非常大的影响；

2)当配方中不含PVP时，不仅显色灵敏度不高，而且测试重复性也很不好(RSD＝7.9％)，目测观察到镉粉部分被吸附在容器壁及铝箔包装袋上引起了损失，反应过后镉粉有明显的结块现象，且镉粉在混匀及包装过程中出现了分离分层现象；

3)随着PVP加入量的增多，测试灵敏度和精度逐渐提高，目测观察到镉粉结块情况逐渐消失，混匀及包装过程中的吸附及分离分层现象均不再出现；

4)为了保证测试灵敏度和精度，试剂Ⅰ中PVP的含量必须≥10％，但同时PVP含量也不宜大于30％(PVP含量过高容易吸潮导致包装时无法顺利下料)，其最佳含量为20％。

测试例2：

将市售镉粉(纯度：5N)分别用80、150、200、325、400、500目标准筛分出，再参照实施例1分别制成硝酸盐快速检测试剂，采用浓度为1.0mg/L的硝酸盐氮(以NO₃-N计)标液，在旋涡仪上高速震荡3min，显色后在分光光度计上，波长525nm处，以纯水为参比，采用1cm比色皿进行标准显色液吸光度值的测试，每组试剂分别进行5个平行试验，测试结果如下表所示：

表2镉粉粒径对测试平行性的影响

由表2可知：镉粉的粒径对测试重复性和显色灵敏度有着非常大的影响。当镉粉粒径较大时，镉粉难以在试剂中分布均匀(目测可以看到明显的分离分层现象，各部分镉粉都聚集在底部)；随着镉粉粒径变小，镉粉在试剂中逐渐分布均匀，有效还原表面积也随之增加，测试的重复性及显色灵敏度都逐渐变好；为了保证测试效果，镉粉的目数必须大于400目(即粒径小于38μm)。

测试例3：

采用实施例1中配制的硝酸盐快速检测试剂，采用浓度为1.0mg/L的硝酸盐氮(以NO₃-N计)标液，在旋涡仪上高速震荡，改变振摇时间(硝酸盐现场快速检测方法步骤1中加入试剂I后的振摇时间)，在显色不同时间后在分光光度计上，波长525nm处，以纯水为参比，采用1cm比色皿进行标准显色液吸光度值的测试，测试结果如下表所示：

表3振摇时间的影响

由表3可知：振摇时间对测试结果有较大影响，低于3min时显色吸光度随着振摇时间的延长而提高，且显色稳定时间逐渐缩短至5min，大于3min后测试结果反而降低，可能是硝酸盐氮过度还原为氨态氮所致，选择旋涡振摇3min最为合适。

测试例4：

采用实际的水样、白糖样和糖浆样进行测试。

1)样品前处理：

白糖样(中粮研究所提供)：称5.00g白糖，采用去离子水或纯水配制成100mL样品溶液。测试结果乘以稀释倍数：20。

糖浆样(中粮研究所提供)：称1.00g糖浆，采用去离子水或纯水配制成1000mL样品溶液。测试结果乘以稀释倍数：1000(糖浆样本身为深褐色，稀释1000倍以上刚好可消除本底色带来的影响)。

2)标准曲线的绘制：

配制系列浓度(以N计)为0.1mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L、1.0mg/L硝酸盐标准溶液。取1个洁净比色瓶，加标液至10mL刻度线，加入1包实施例1中制备的试剂Ⅰ，旋涡仪上高速振摇3min，静置2min，再加入1包实施例1中制备的试剂Ⅱ，摇匀溶解，静置反应10min，在分光光度计上，波长525nm处，以纯水为参比，采用1cm比色皿进行标准显色液吸光度值的测试，绘制成标准曲线。

标准曲线方程为：C＝0.4679A-0.0069，R²＝0.9999(该方程线性度非常好，测试范围为0～1.0mg/L)，其中C为硝酸盐浓度，A为显色吸光度。

3)样品的测试：

取一洁净比色瓶，加水样至10mL刻度线，按照标液测试方法显色，将比色管放置在实施例3制备的标准比色卡的中间空白区，自瓶口向下目视比色，与瓶中溶液色调相同的色阶指示浓度即为样液中硝酸盐的含量，同时在DR3900分光光度计上进行吸光度的测试，代入上述标准曲线方程中计算出硝酸盐含量。若水样测试结果超出量程，可适当稀释后测试。同时根据光度法测试结果进行了加标回收率试验。水样测试结果如下表所示：

表4水样测试结果

注：用实际水样测试时超出量程范围，稀释5倍后重新测试，上述测试结果为测得数据乘以稀释倍数所得。加标试验时在原水样中加入标准物质。

取一洁净比色瓶，加白糖样或糖浆样至10mL刻度线，按照标液测试方法显色，将比色管放置在实施例3制备的标准比色卡的中间空白区，自瓶口向下目视比色，与瓶中溶液色调相同的色阶指示浓度即为样液中硝酸盐的含量，同时在DR3900分光光度计上进行吸光度的测试，代入上述标准曲线方程中计算出硝酸盐含量。同时根据光度法测试结果进行了加标回收率试验。白糖样和糖浆样测试结果如下表所示：

表5白糖样和糖浆样测试结果

注：为了方便进行加标试验，直接在稀释液中加入标准物质，以上结果为稀释液直接测试结果，未乘以稀释倍数。

由表4和表5可知：比色卡法与光度法测试结果较为一致，非常适合于现场应用。且本方法测试灵敏度比较高，特别适合于糖浆等深色样品，将这些样品稀释至几乎无色后测试仍然可以准确的测试出结果。本次试验加标回收率在96.00％至102.00％之间，说明河涌水样、白糖样和糖浆样经过简单配制或稀释后即可直接测定，测试结果可靠。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种硝酸盐快速检测试剂，其特征在于：包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下质量百分比的组分组成：酒石酸：58％～88.5％、镉粉：1％～10％、磺胺：0.5％～2％、聚乙烯基吡咯烷酮：10％～30％；

所述试剂II由以下质量百分比的组分组成：盐酸萘乙二胺：2％～6％、酒石酸：94％～98％；

所述镉粉的粒径小于38μm；

所述试剂I和试剂II独立分装，试剂I每份的质量为0.2～0.3g，试剂II每份的质量为0.1～0.2g。

2.根据权利要求1所述的硝酸盐快速检测试剂，其特征在于：包括试剂I和试剂II，其中：

所述试剂I由以下质量百分比的组分组成：酒石酸：75.7％、镉粉：3.3％、磺胺：1％、聚乙烯基吡咯烷酮：20％；

所述试剂II由以下质量百分比的组分组成：盐酸萘乙二胺：2％、酒石酸：98％。

3.一种硝酸盐现场快速检测方法，其特征在于：采用权利要求1～2中任意一项所述的硝酸盐快速检测试剂进行检测，具体包括以下步骤：

1)将待测水样加入到洁净比色瓶中，加入试剂I，振摇2～4min，静置2～4min，

再加入试剂II，摇匀，静置10～15min；

2)对照标准比色卡进行颜色对比，得到待测水样的硝酸盐含量，或者，绘制标准曲线后利用便携式比色计或分光光度计进行检测，得到待测水样的硝酸盐含量。

4.根据权利要求3所述的硝酸盐现场快速检测方法，其特征在于：步骤1)所述振摇的方式为旋涡仪振摇，振摇频率大于250次/min。

5.根据权利要求3所述的硝酸盐现场快速检测方法，其特征在于：步骤2)所述标准比色卡的制作方法如下：

1)用纯水配制浓度为0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮标准溶液；

2)将浓度为0.05mg/L的硝酸盐氮标准溶液加入到洁净比色瓶中，加入试剂I，振摇2～4min，静置2～4min，再加入试剂II，摇匀，静置10～15min，观察溶液的颜色，并在潘通色卡上找出对应的标准色，再重复该操作，分别对浓度为0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L、1.0mg/L的硝酸盐氮标准溶液进行测试；

对照潘通色卡得到各标准色的色值，通过电脑调色和印制，得到标准比色卡。