一种茶叶硝态氮的测定方法

1.本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种茶叶硝态氮的测定方法。

背景技术：

2.茶作为世界三大非酒精饮料之一，因具有独特的滋味、香气、营养价值和保健功效而受到广大消费者的喜爱。据统计，世界饮茶人口已超过30亿，遍布160多个国家和地区。近年来，随着人们生活水平的提高，食品安全越来越受到关注。茶树作为多年生叶用作物，具有喜氮和易于积累硝酸盐的特点。因此，建立和完善茶叶硝酸盐含量检测方法具有重要的现实意义。
3.目前国内外已报道的硝酸盐测定方法有很多，如分光光度法、离子谱法、气相分子吸收光谱法和电化学法等。其中，分光光度法具备操作简单、经济、对实验设备要求低等特点，应用较为普遍。水杨酸比法作为分光光度法的一种，常用于植物组织中硝酸盐氮含量的测定，其原理是在浓h2so4条件下，no
3-与水杨酸反应生成硝基水杨酸，产物硝基水杨酸在碱性条件下(ph＞12)显黄，于波长410nm处有最大吸收峰，在一定范围内，其颜深浅与含量成正比，可直接比测定。水杨酸比法测定茶叶硝酸盐的研究早有报道，但发明人在采用水杨酸比法测定茶叶硝酸盐氮含量时，发现茶叶消煮后的滤液为黄褐，加显剂后并不呈现特征性颜，可能在于茶叶中含有大量的多酚、素和抗坏血酸等物质，干扰了显效果。古小玲等在采用比法测定茶叶亚硝酸盐时遇到同样的问题，通过加入碱式乙酸铅饱和溶液对茶汤进行脱处理，将回收率提高到60％。
4.活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳原料经热解、活化加工制备而成，是一种价格低廉、吸附性能良好的吸附剂，具有发达的孔隙结构、较大的比表面和良好的化学结构，能够吸附液体中的素物质，具有脱、脱臭的效果。依据形状可将其分为粉末和颗粒两大类，其中粉末活性炭常用于饲料、酱腌菜和调味酱中的硝酸盐和亚硝酸盐测定，脱效果良好，回收率在95％以上。那么它是否可用于茶叶硝酸盐氮含量测定，目前尚不清楚。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种茶叶硝态氮的测定方法，在水杨酸比法的基础上，探索粉末活性炭a和活性炭b的脱效果，确定最佳用量，并发现其组合物具有更好的脱效果，减少了干扰，提高硝态氮回收率。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.本发明提供一种茶叶硝态氮的测定方法，将茶叶煮沸过滤后的得到的茶汤经过脱剂脱后，采用比法测定硝态氮的含量；所述脱剂为活性炭。
8.作为本发明的进一步改进，所述脱剂为活性炭组合物，包括活性炭a和/或活性炭b，所述活性炭a为细度为80目的理论比表面积为450-900m2·
g-1
的活性炭，活性炭b为细度为200目，理论比面积约1000m2·
g-1
的活性炭。
9.作为本发明的进一步改进，所述脱剂为活性炭a和活性炭b的组合物，质量比为
9-11：1。
10.作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：
11.s1.样品处理：将茶粉加入水中，用保鲜膜封口，置入沸水浴中提取20-40min后取出，抽滤，洗涤试样，加入脱剂，搅拌脱，抽滤，将试样洗入容量瓶中，加水定容至刻度；
12.s2.试剂配制：
13.(1)no
3-‑
n标准溶液：精确称取0.7221g烘干至恒重的硝酸钾溶于去离子水中，定容至1000ml；
14.(2)5％水杨酸-硫酸溶液：称取5g水杨酸溶于100ml浓硫酸中，搅拌溶解后，贮存于棕瓶中，置冰箱保存1周内有效；
15.(3)8％氢氧化钠溶液：称取20g氢氧化钠溶于250ml去离子水中；
16.s3.硝态氮系列浓度标准溶液配制：吸取100mg
·
l-1
no
3-‑
n标准溶液0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60ml分别放入100ml的容量瓶，用去离子水定容至刻度，使之成0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60mg
·
l-1
no
3-‑
n系列标准溶液；
17.s4.标准曲线的绘制：吸取步骤s3中系列标准溶液置于刻度带盖离心管中，加入5％的水杨酸-硫酸溶液，混匀后置室温下10-30min，再加入8％naoh溶液，待冷却至室温后，以空白做参比，在酶标仪410nm波长下测其吸光度，作出标准曲线；
18.s5.法检测：吸取上述处理组样品液置于刻度带盖离心管中，加入5％的水杨酸-硫酸溶液，混匀后置室温下10-30min，再加入8％naoh溶液，待冷却至室温后，以空白做参比，在酶标仪410nm波长下测其吸光度，根据标准曲线，得出硝态氮含量。
19.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述搅拌脱的时间为10-30min，温度为30-40℃。
20.作为本发明的进一步改进，所述活性炭b经过聚多巴胺改性处理。
21.作为本发明的进一步改进，所述改性方法如下：将活性炭b均匀分散于水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热反应，离心，干燥，得到改性活性炭b。
22.作为本发明的进一步改进，所述催化剂为ph为5-6的tris-hcl溶液。
23.作为本发明的进一步改进，所述加热温度为50-60℃，反应时间为1-3h。
24.作为本发明的进一步改进，所述活性炭b、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:14-17:0.5-1。
25.本发明具有如下有益效果：本发明在水杨酸比法的基础上，首先以脱效果为考察指标，探索粉末活性炭a(active carbon 1，ac1)和活性炭b(active carbon 2，ac2)的脱效果，确定最佳用量，并发现其组合物具有更好的脱效果，在此基础上对系列浓度硝态氮标准溶液进行处理，研究最佳用量条件下两种活性炭对硝态氮回收率的影响，使水杨酸比法测定硝酸盐在茶叶上得以应用。
26.本发明经过将活性炭b经过聚多巴胺改性后，提高了活性炭b表面的羟基、氨基、羧基的含量，这些活性基团能促进对素的吸附，从而减少了干扰，提高硝态氮回收率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为两种活性炭对茶叶滤液颜去除效果，数字表示加入活性炭的用量；
29.图2活性炭处理对滤液硝态氮浓度的影响，a.硝态氮测定显反应；b.硝态氮浓度与吸光度的相关性分析。
具体实施方式
30.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.供试材料为七年生的茶树福鼎大白茶[camellia sinensis(l.)o.kuntze.cv.fuding dabaicha]的成熟叶(生物学顶端开始，第五片叶)和嫩梢，取自信阳市农业科学院科研基地。将茶树的成熟叶和嫩梢放于微波炉中，中高火杀青2min，置于70-80℃的烘箱，烘至恒重，用万能粉碎机粉碎均匀，装入自封袋，放入－20℃冰箱，用于活性炭脱试验。
[0032]
活性炭a——ac1(分析纯，郑州申淘友仪器有限公司)：材质为木屑，粉状，细度为80目(占比15％)和200目(占比85％)混合，理论比表面积为450-900m2·
g-1
；活性炭b——ac2(优级纯，郑州牛特牌农业技术有限公司)：材质为椰壳，粉状，细度为200目，理论比面积约1000m2·
g-1
。
[0033]
实施例1
[0034]
s1.样品处理
[0035]
称取3g磨碎混匀后的茶粉，置于250ml锥形瓶中，加入150ml去离子水，用保鲜膜封口，置入沸水浴中提取30min后取出，抽滤，将试样洗入250ml容量瓶中，加水定容至刻度。
[0036]
s2.试剂配法
[0037]
no
3-‑
n标准溶液(100mg
·
l-1
)：精确称取0.7221g烘干至恒重的硝酸钾溶于去离子水中，定容至1000ml。
[0038]
5％水杨酸-硫酸溶液：称取5g水杨酸溶于100ml浓硫酸(密度为1.84)中，搅拌溶解后，贮存于棕瓶中，置冰箱保存1周有效。
[0039]
8％氢氧化钠溶液：称取20g氢氧化钠溶于250ml去离子水中。
[0040]
s3.脱剂用量探索
[0041]
预实验过程中，在6ml的茶样滤液中逐渐添加活性炭，ac1和ac2分别添加至6和0.6g，搅拌脱的时间为20min，温度为35℃，茶样滤液颜初步消失。为进一步确定确定两种活性炭用量对茶样滤液干扰素的脱效果，取6ml经1.2.1项下处理后的滤液9份，分别放入9支10ml刻度带盖离心管中，分别标记为0、1、2、3、4、5、6、7和8号管，依次加入不同剂量的ac1或ac2(表1)。盖好盖后震荡摇匀5min，8000rpm离心20min，用注射器吸取上清液2ml，过0.45μm孔径的水系滤膜于1.5ml离心管中，观察滤液脱效果。
[0042]
表1两种活性炭用量对茶液颜去除效果
[0043][0044][0045]
s4.硝态氮系列浓度标准溶液配制
[0046]
吸取100mg
·
l-1
no
3-‑
n标准溶液0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60ml分别放入100ml的容量瓶，用去离子水定容至刻度，使之成0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60mg
·
l-1
no
3-‑
n系列标准溶液。
[0047]
s5.最佳用量条件下两种活性炭对硝态氮测定结果和回收率的影响
[0048]
预实验中，发现两种活性炭均具有茶样滤液脱效果，但是否在吸附素的同时带走硝态氮还不清楚。为进一步探索最佳用量条件下两种活性炭对硝酸盐测定结果和回收率的影响，设置3个处理组：对照组(ck)、活性炭1组(ac1)和活性炭2组(ac2)。ck：为1.2.4项下配制的no
3-‑
n系列浓度标准溶液，不添加活性炭；ac1：在ck基础上加入1.2.3项下脱所需要的ac1的量；ac2：在ck基础上加入1.2.3项下脱所需要的ac2的量(表2)。
[0049]
吸取上述处理组样品液0.2ml置于10ml刻度带盖离心管中，加入5％的水杨酸-硫酸溶液0.4ml，混匀后置室温下20min，再加入9.4ml 8％naoh溶液，待冷却至室温后，以空白做参比，在酶标仪410nm波长下测其吸光度。用ck标准曲线上的回归方程计算活性炭脱后no
3-‑
n浓度，并计算标准液脱后的no
3-‑
n回收率。
[0050]
ac回收率(％)＝ac/ck
×
100％
[0051]
表2标准工作液前处理
[0052][0053][0054]
结果与分析：
[0055]
1、两种活性炭加入量确定
[0056]
为探索两种活性炭能否去除茶样滤液中的干扰素，在6ml的前处理液中逐渐添加活性炭，观察两种活性炭处理下滤液的颜变化。由图1可知，随着活性炭用量的增加，茶样滤液颜逐渐由深变浅直至消失，当ac1用量增加至6g(1％，w/v)，ac2用量为0.6g(1
‰
，w/v)时，滤液颜初步消失。故本试验确定在6ml备用滤液中加入ac1的量为6g，ac2为0.6g。以上结果表明ac1和ac2均能达到脱效果，且ac2的脱效果强于ac1。
[0057]
2、最佳用量条件下两种活性炭对硝态氮标准液测定结果和回收率的影响
[0058]
为进一步探索1％ac1和1
‰
ac2是否依赖硝态氮浓度对茶样滤液中硝态氮产生吸附效果，配置系列不同浓度的硝态氮标准工作液，进行活性炭脱回收试验。与ck相比，ac1处理下的各浓度硝态氮标准液的颜没有明显变化，而ac2处理后的颜明显变淡(图2-a)。对410nm波长下的吸光度进行测定，通过相关性分析计算回归方程，发现ck与ac1处理条件下的硝态氮浓度与吸光度显著相关，相关系数(r2)分别为0.9995和0.9998，而ac2处理后的硝态氮浓度与吸光度的相关性较低，r2为0.9396(图2-b)。
[0059]
进一步将吸光度代入ck组直线回归方程计算硝态氮浓度，并统计回收率，与ck相比，ac1处理下的各硝态氮浓度变化较小，统计差异不显著，回收率在96.61％-115.04％；而ac2处理下的各硝态氮浓度显著下降，回收率受硝态氮浓度的影响，在硝态氮浓度为0-5mg
·
l-1
时，回收率为0％，而在10-60mg
·
l-1
范围时，回收率随硝态氮浓度的增加由2.24％增加到29.24％(表3)。
[0060]
表3活性炭处理对滤液中硝态氮回收率的影响
[0061][0062]
注：“—”表示无回收率；数值为3个重复的平均值
±
标准误，同一行中不同字母表示差异达(p＜0.05)显著水平。
[0063]
实施例2
[0064]
与实施例1不同之处为，脱剂为ac1和ac2的组合物，质量比为10：1，脱剂的添加量为6.6g。硝态氮的回收率为34.5％。
[0065]
实施例3
[0066]
与实施例1不同之处为，脱剂为改性ac2，添加量为0.4g。
[0067]
改性ac2的制备方法：将10g活性炭b均匀分散于水中，加入15g多巴胺盐酸盐和0.8g ph为5.5的tris-hcl溶液，加热至55℃反应2h，离心，干燥，得到改性活性炭b。硝态氮的回收率为37.2％。本发明经过将活性炭b经过聚多巴胺改性后，提高了活性炭b表面的羟基、氨基、羧基的含量，这些活性基团能促进对素的吸附，从而减少了干扰，提高硝态氮回收率。
[0068]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，将茶叶煮沸过滤后的得到的茶汤经过脱剂脱后，采用比法测定硝态氮的含量；所述脱剂为活性炭。2.根据权利要求1所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述脱剂为活性炭组合物，包括活性炭a和/或活性炭b，所述活性炭a为细度为80目的理论比表面积为450-900m2·
g-1
的活性炭，活性炭b为细度为200目，理论比面积约1000m2·
g-1
的活性炭。3.根据权利要求2所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述脱剂为活性炭a和活性炭b的组合物，质量比为9-11：1。4.根据权利要求1所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.样品处理：将茶粉加入水中，用保鲜膜封口，置入沸水浴中提取20-40min后取出，抽滤，洗涤试样，加入脱剂，搅拌脱，抽滤，将试样洗入容量瓶中，加水定容至刻度；s2.试剂配制：(1)no
3-‑
n标准溶液：精确称取0.7221g烘干至恒重的硝酸钾溶于去离子水中，定容至1000ml；(2)5％水杨酸-硫酸溶液：称取5g水杨酸溶于100ml浓硫酸中，搅拌溶解后，贮存于棕瓶中，置冰箱保存1周内有效；(3)8％氢氧化钠溶液：称取20g氢氧化钠溶于250ml去离子水中；s3.硝态氮系列浓度标准溶液配制：吸取100mg
·
l-1
no
3-‑
n标准溶液0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60ml分别放入100ml的容量瓶，用去离子水定容至刻度，使之成0、2.5、5、10、15、20、30、40、50和60mg
·
l-1
no
3-‑
n系列标准溶液；s4.标准曲线的绘制：吸取步骤s3中系列标准溶液置于刻度带盖离心管中，加入5％的水杨酸-硫酸溶液，混匀后置室温下10-30min，再加入8％naoh溶液，待冷却至室温后，以空白做参比，在酶标仪410nm波长下测其吸光度，作出标准曲线；s5.法检测：吸取上述处理组样品液置于刻度带盖离心管中，加入5％的水杨酸-硫酸溶液，混匀后置室温下10-30min，再加入8％naoh溶液，待冷却至室温后，以空白做参比，在酶标仪410nm波长下测其吸光度，根据标准曲线，得出硝态氮含量。5.根据权利要求4所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，步骤s1中所述搅拌脱的时间为10-30min，温度为30-40℃。6.根据权利要求3所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述活性炭b经过聚多巴胺改性处理。7.根据权利要求6所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述改性方法如下：将活性炭b均匀分散于水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热反应，离心，干燥，得到改性活性炭b。8.根据权利要求7所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述催化剂为ph为5-6的tris-hcl溶液。9.根据权利要求7所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述加热温度为50-60℃，反应时间为1-3h。10.根据权利要求7所述的茶叶硝态氮的测定方法，其特征在于，所述活性炭b、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:14-17:0.5-1。

技术总结

本发明提出了一种茶叶硝态氮的测定方法，属于检测技术领域，将茶叶煮沸过滤后的得到的茶汤经过脱剂脱后，采用比法测定硝态氮的含量；所述脱剂为活性炭，所述脱剂为活性炭组合物，包括活性炭A和/或活性炭B，所述活性炭A为细度为80目的理论比表面积为450-900m2·

技术研发人员：

黄双杰 罗金蕾 常亚丽 尹鹏 陈义 孙慕芳 郭桂义

受保护的技术使用者：

信阳农林学院

技术研发日：

2022.10.12

技术公布日：

2022/12/9