大白菜贮藏过程中硝酸盐和亚硝酸盐
含量变化分析

鲁奇林1，王 娜2，冯叙桥1,2,*，赵宏侠2，黄晓杰2,3

（1.渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁 锦州 121013；

2.沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866；3.辽宁医学院食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121001）

摘 要：在不同贮藏温度（0、10、20 ℃）、贮藏方式（未包装、0.04 mm PE保鲜袋包装）条件下贮藏大白菜（Brassica rapa pekinensis）16 d后，采用高效液相色谱法测定大白菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量的变化。结果表明，在不同贮藏温度和贮藏方式条件下，硝酸盐和亚硝酸盐的含量随着贮藏时间的延长均呈现先增加、后降低、再上升的趋势，其中硝酸盐的含量在整个贮藏期间，均在低于432 mg/kg的安全食用范围内；亚硝酸盐含量在20 ℃贮藏条件下贮藏7 d即超过了4 mg/kg的安全摄入量，而其他贮藏条件均在安全食用范围内。大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐的含量在贮藏过程中随贮藏温度的降低而显著减少，到贮藏末期（16 d时）20 ℃和10 ℃贮藏大白菜中硝酸盐含量分别是0 ℃贮藏的1.2 倍和1.1 倍，亚硝酸盐含量分别是0 ℃贮藏的1.4 倍和1.2 倍。PE保鲜袋包装有助于减少大白菜在中、低温（10、0 ℃）贮藏中硝酸盐与亚硝酸盐的含量，但在高温（20 ℃）贮藏中其含量增加。因此，建议贮藏大白菜时最好采用PE保鲜袋包装和0～10 ℃的贮藏温度，以保证其硝酸盐和亚硝酸盐含量不超标。

关键词：大白菜；硝酸盐；亚硝酸盐；高效液相色谱法

Dynamic Changes in Nitrate and Nitrite Contents of Chinese Cabbage during Storage

LU Qi-lin1, WANG Na2, FENG Xu-qiao1,2,*, ZHAO Hong-xia2, HUANG Xiao-jie2,3

(1. Food Science Research Institute of Bohai University, Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province, Jinzhou 121013, China;

2. College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China;

3. College of Food Science and Engineering, Liaoning Medical University, Jinzhou 121001, China)

Abstract: Changes in nitrate and nitrite contents were determined simultaneously by HPLC in Chinese cabbage (Brassica pekinensis) stored at different temperatures (0, 10, and 20 ℃) with two packaging modes (not packaged and packaged in 0.04 mm thick PE bags) during a storage period of 16 days. The results showed that the contents of both nitrate and nitrite in Chinese cabbage were firstly increased, then decreased and further increased at the last storage stage. Nitrate content was in the safe range (≤ 432 mg/kg) during the whole storage period. The nitrite content in Chinese cabbage stored at 20 ℃ for one week surpassed the security intake (≤ 4 mg/kg) while that in the Chinese cabbage stored under all other conditions remained in the safe range. The contents of both nitrate and nitrite in Chinese cabbage were reduced significantly with the decrease of storage temperature during the storage process. At the end of the storage, the nitrate contents in Chinese cabbage stored at
20 ℃ or 10 ℃ were 1.2 and 1.1 times higher than that in cabbages stored at 0 ℃, respectively, while the nitrite contents were 1.4 and 1.2 times higher than that of cabbages stored at 0 ℃, respectively. Packaging with PE bags helped reduce the nitrate and nitrite contents in Chinese cabbage stored at 10 and 0 ℃, but the opposite result was observed at 20 ℃. Therefore, it is suggested that Chinese cabbage storage should be packaged with PE bags and stored at 0–10 ℃ for effectively controlling of nitrate and nitrite contents in Chinese cabbage.

Key words: Chinese cabbage; nitrate; nitrite; high performance liquid chromatography

中图分类号：TS207.7 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）18-0151-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201418030

蔬菜作为人体重要的维生素和纤维素的摄入来源[1]，在人们的日常膳食中占有重要的地位，其质量安全问题更是涉及到每个人的健康。蔬菜是一种易于富集硝酸盐的食物，也是人体摄入硝酸盐的重要来源，人体摄入的80%以上的硝酸盐来自蔬菜[2]。蔬菜中的硝酸盐在贮藏、加工、运输、烹饪的过程中会在硝酸还原酶和微生物的作用下转变成亚硝酸盐。硝酸盐和亚硝酸盐不是人体必需的营养物质，摄入过多会对人体造成危害[3]。具有强氧化性的亚硝酸盐进入血液后能将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，使正常的亚铁血红蛋白转化成高铁血红蛋白从而失去运氧功能[4]。如果血液中有20%的亚铁血红蛋白转变成高铁血红蛋白，机体就会出现缺氧症状，表现为皮肤黏膜青紫、恶心、头晕、全身无力，严重者会因呼吸衰竭而死[5-6]。同时，亚硝酸盐还可与人体摄入的其他食品、医药品、残留农药等成分中的仲胺、叔胺、酰胺及氨基酸反应，在胃腔中形成强烈致癌物——亚硝胺，从而诱发消化系统癌变[7-8]。另外，亚硝酸盐可以通过胎盘进入婴儿体内，6个月以内的婴儿对亚硝酸盐极为敏感，对胎儿有致畸作用[9]。因此，对蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量进行动态研究，从而确定最佳食用期，指导人们正确的食用蔬菜具有重要意义。

由于化学氮肥的广泛使用，致使蔬菜中的硝酸盐残留量过高[10]。GB 2762—2005《食品中污染物限量》规定，蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐限量分别为硝酸盐含
量不大于432 mg/kg，亚硝酸盐含量不大于4 mg/kg[11]。检测蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的方法有很多种，例如紫外和可见分光光度法[12]、格里斯分光光度法[13]、苯酚分光光度法[14]、毛细管电泳法[15]、流动注射结合光谱法[16]、高效液相色谱法[17]、离子色谱法[18]、快速检测法[19]等，各种方法都有其优缺点。考虑到实验的精确度、灵敏度以及可以批量检测的优点，本实验采用高效液相色谱法同时测定白菜中硝酸盐和亚硝酸盐的含量。

大白菜（Brassica rapa pekinensis）味道鲜美，营养丰富，有“菜中之王”的美称，为广大群众所喜爱。大白菜中含有蛋白质、脂肪、膳食纤维、水分、VB1、VB2、VC，还含有钾、钠、钙、镁、铁等元素，是我国人们常年食用的蔬菜[20]。但种植过程中，由于品种、环境、施肥、水分、光照等条件的影响都会造成大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的积累，特别是部分农民为了提高产量而过量施用氮肥，使大白菜中的硝酸盐与亚硝酸盐的含量积累更为严重[21]。研究表明，大白菜中硝酸盐的含量范围为203～3249 mg/kg，亚硝酸盐的含量范围为0～11 mg/kg[22]。因此，通过适当的贮藏方式，使购买来的大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量不再升高甚至降低是非常有意义的。低温和室温贮藏是现在家庭存放大白菜的主要途径，本研究主要根据家庭食用大白菜的主要存放方式，研究不同贮藏温度（0、10、20 ℃）与不同贮藏方式（未包装、PE保鲜袋包装）条件下，大白菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量的变化，以期为居民家中大白菜的贮藏从食品安全的角度提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

秋季金星大白菜购自鞍山市某农贸市场，挑选大小匀称的大白菜200 棵。

磷酸二氢钾、磷酸为色谱纯；硼砂、亚铁氰化钾、乙酸锌、硝酸钠、亚硝酸钠等均为分析纯；实验中所用的水为超纯水，由Millipore S.A.S. 67120型超纯水机制得。

1.2 仪器与设备

1260高效液相色谱仪（配可变波长紫外检测器） 美国安捷伦科技有限公司；KQ-250E超声波发
生器 昆山市超声仪器有限公司；MIR254低温恒温保存箱 日本三洋电器集团；SHB-D抽虑装置 上海申光仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品预处理

将市购的白菜分别贮藏在0、10、20 ℃三种温度（0 ℃和10 ℃使用MIR254低温恒温保存箱，20 ℃为室温）条件下，每个温度分为两种贮藏方式：未包装；0.04 mm PE保鲜袋包装（每个包装袋10 kg）。贮藏1、4、7、10、13、16 d时取样，取样时每个贮藏温度、贮藏方式分别随机抽取3 棵大白菜，将每棵大白菜分别整棵切碎，将切碎的整棵大白菜混合均匀后各取100 g，得到共18 份样品，分别加入100 mL的超纯水，用匀浆机制成匀浆，从每份匀浆中准确称取20 g的匀浆样品分别装于250 mL烧杯中，各加入2.5 mL饱和硼砂溶液和50 mL 80～100 ℃热水，超声提取20 min，后加入5 mL乙酸锌和5 mL亚铁氰化钾溶液，玻璃棒搅拌均匀，定量转入100 mL容量瓶中，超纯水定容，最后抽滤得到无色透明提取液，经0.45 µm水系滤膜过滤后直接用高效液相色谱仪测定[23]。

1.3.2 高效液相色谱（high performance liquid chromat-ography，HPLC）测定条件

色谱柱：Agilent柱（250 mm×4.6 mm，5 µm）；以0.03 mol/L的KH2PO4-H3PO4缓冲溶液为流动相（pH 3.3）；流速1 mL/min；可变波长紫外检测器，检测波长204 nm；柱温为室温；20 µL进样量[24]。

1.3.3 标准曲线的绘制

分别配制含0.05、0.1、0.5、1、2 mg/L的标准品溶液进行高效液相色谱测定。以峰面积为纵坐标，样品中硝酸盐和亚硝酸盐的含量为橫坐标，绘制标准曲线[25]。

2 结果与分析

2.1 HPLC测定

经HPLC测定，硝酸盐的保留时间约为2.5 min（图1），亚硝酸盐的保留时间约为3.0 min（图2），可以满足白菜中硝酸盐和亚硝酸盐同时测定的要求，而且分析时间短，在10 min内即可完成一个样品中硝酸盐和亚硝酸盐的同步测定（图3）。

图 1 硝酸盐标样的HPLC色谱图

Fig.1 HPLC chromatogram of nitrite standard

图 2 亚硝酸盐标样的HPLC色谱图

Fig.2 HPLC chromatogram of nitrate standard

图 3 硝酸盐和亚硝酸盐混和标样的HPLC色谱图

Fig.3 HPLC chromatograms of a mixture of nitrite and nitrate standards

2.2 硝酸盐和亚硝酸盐的HPLC标准曲线

硝酸盐和亚硝酸盐的HPLC标准曲线方程分别为y=148 999x＋57.483，R2=0.999 9；y=60 811x＋20.751，R2=1。其中y表示峰面积，x表示样品质量浓度。在0～0.1 mg/mL范围内，样品质量浓度与峰面积呈良好的线性关系。

2.3 准确度和精密度分析

在大白菜样品中分别添加质量浓度为4 mg/mL的硝酸盐和亚硝酸盐标准液后，按照1.3节方法提取测定，计算回收率和相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）[25]，结果见表1。由表1可知，添加量为4 000 mg/kg，
硝酸盐的回收率为87.95%～97.60%，RSD为0.47%；亚硝酸盐的回收率为90.60%～94.80%，RSD为1.24%。方法的准确度和精密度可以满足测定的要求。

表 1 方法的精密度和准确度

Table 1 Results of recovery and accuracy for HPLC method to test nitrite and nitrate

2.4 大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量动态变化的测定

为了研究大白菜在贮藏过程中硝酸盐和亚硝酸盐含量的动态变化，用1.3节方法采样测定了在不同贮藏温度与贮藏方式条件下，菜市场出售的大白菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量的动态变化。

2.4.1 0 ℃贮藏大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的变化情况

图 4 0 ℃不同贮藏方式下大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的动态变化

Fig.4 Dynamic changes in nitrate and nitrite contents in Chinese cabbage under different storage modes at 0 ℃

0 ℃贮藏条件下，硝酸盐的含量随着贮藏时间的延长而增加（图4），在贮藏4～7 d时，增加趋势最为明显。未包装贮藏条件下的大白菜在第7天达到最大值，包装贮藏条件下的大白菜峰值出现在第10天，随后都下降到相对稳定状态。整个过程大白菜中硝酸盐含量未超出安全食用量的范围（≤432 mg/kg）且外观良好可以安全食用。未包装贮藏与加包装贮藏条件相比，加包装贮藏的大白菜中硝酸盐的含量较低，推测是因为包装有效地阻止了水分的蒸发以及外界微生物的侵染，对大白菜起到了一定的保鲜与保护作用。

在此贮藏条件下，大白菜中亚硝酸盐含量与贮藏时间呈正相关（图4），其含量随着贮藏时间的延长增加的比较平缓，在整个贮藏过程中，亚硝酸盐含量一直处于可食用量的范围内（≤4 mg/kg）。在未包装和包装两种贮藏方式下，包装贮藏的亚硝酸盐含量明显低于未包装贮藏的亚硝酸盐含量，这说明加包装有利于阻止亚硝酸盐的生成。

在贮藏的10～13 d，硝酸盐的含量有下降的趋势，而亚硝酸盐的含量却呈现上升的趋势，有可能在此条件下，硝酸盐与亚硝酸盐之间进行了相互转化。

2.4.2 10 ℃贮藏大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的变化情况

图 5 10 ℃不同贮藏方式下大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的动态变化

Fig.5 Dynamic changes in nitrate and nitrite contents in Chinese cabbage under different storage modes at 10 ℃

10 ℃贮藏条件下，大白菜中硝酸盐含量在贮藏初期下降明显（图5），可能是部分硝酸盐转变成亚硝酸盐的原因。贮藏4～7 d，硝酸盐含量显著上升，7～10 d时硝酸盐含量继续增加，峰值出现在第10天，之后含量有所下降，贮藏第13天后，菜叶有所发黄甚至有些腐烂，硝酸盐含量剧增，但是未超过食用的安全标准432 mg/kg。由图5可知，在10 ℃贮藏条件下，包装贮藏的效果优于未包装贮藏。

在上述贮藏条件下，大白菜中亚硝酸盐含量随着贮藏时间的延长而递增（图5），前7 d亚硝酸盐含量显著增长，第7天达到峰值，7～13 d含量趋于平稳并有所下降，13 d后由于大白菜本身发黄等因素从而使亚硝酸盐含量再次显著上升，并接近了安全限量，不建议食用。在此贮藏条件下，包装贮藏的效果优于未包装贮藏，但效果不明显，亚硝酸盐的含量没有明显差别。

在贮藏的1～4 d过程中，大白菜中的硝酸盐含量显著下降而亚硝酸盐含量却呈直线上升趋势，说明在贮藏初期部分硝酸盐有可能转变成了亚硝酸盐。

2.4.3 20 ℃贮藏大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的变化情况

如图6所示，20 ℃贮藏条件下，大白菜中的硝酸盐含量在贮藏初期可能由于部分硝酸盐转变成亚硝酸盐，其含量显著下降，而亚硝酸盐含量却明显上升。贮藏4 d后硝酸盐的含量明显升高，后趋于平稳状态，包装条件下10 d后由于蔬菜严重失水后变质，感官质量明显下降，其含量在明显下降之后又显著上升。在20 ℃贮藏条件下，未包装贮藏的效果优于包装贮藏，可能是因为在温度较高的情况下，包装导致透气性下降，大白菜容易变质。

图 6 20 ℃不同贮藏方式下大白菜中硝酸盐与亚硝酸盐含量的动态变化

Fig.6 Dynamic changes in nitrate and nitrite contents in Chinese cabbage under different storage modes at 20 ℃

大白菜中的亚硝酸盐含量在此贮藏条件下随着贮藏时间的延长而显著增加，虽然在贮藏10 d后其含量有所下降，但是在小幅度下降后显著上升。在此贮藏条件下，5～6 d时亚硝酸盐含量就超过了限量4 mg/kg，不具有食用性。可能由于温度较高，透气性差，大白菜容易腐败，此条件下的包装贮藏使亚硝酸盐含量上升的更加明显。因此，在室温或者更高的温度条件下贮藏白菜，超过4 d后便不建议食用。

3 结 论

新鲜大白菜在存放的过程中，硝酸盐和亚硝酸盐的含量随着贮藏时间的延长、贮藏温度的升高而逐渐增大；新鲜大白菜在不同贮藏方式下，硝酸盐和亚硝酸盐的含量存在明显差异，基本规律为：20 ℃（保鲜袋包装）＞20 ℃（未包装）＞10 ℃（未包装）＞10 ℃（保鲜袋包装）＞0 ℃（未包装）＞0 ℃（保鲜袋包装）。

到贮藏末期，20、10 ℃和0 ℃贮藏白菜中硝酸盐含量分别是230.09、224.28 mg/kg和188.05 mg/kg，20 ℃和10 ℃贮藏条件下硝酸盐含量是0 ℃的1.2 倍和1.1 倍。但是在整个贮藏过程中，硝酸盐的含量均没有超过安全标准
（432 mg/kg）。由以上可知，贮藏大白菜最好选择在低温并且加PE保鲜袋包装条件下存放，有利于保证其营养与品质。

贮藏温度对亚硝酸盐含量的影响显著。0 ℃贮藏情况下，亚硝酸盐含量的增幅小，在贮藏16 d时，亚硝酸盐的含量仍然没有超过国家标准，而10 ℃与20 ℃的贮藏条件下，贮藏1周亚硝酸盐含量就已经接近了安全食用范围，20 ℃条件下第10天则超过了国家标准4 mg/kg。到贮藏末期（16 d），20 ℃和10 ℃贮藏大白菜中亚硝酸盐含量分别是0 ℃贮藏的1.4 倍和1.2 倍。因此，低温有利于阻止亚硝酸盐的生成，贮藏大白菜时，最好采用PE保鲜袋包装并于低温下保存，保证其亚硝酸盐含量不超标。

由结果还可得知，在0 ℃贮藏中期、10 ℃与20℃贮藏初期，硝酸盐含量呈下降趋势而亚硝酸盐含量呈上升趋势，很有可能是因为硝酸盐部分转化为亚硝酸盐。由此证明大白菜在贮藏期间，硝酸盐可以转化为亚硝酸盐。

贮藏期为16 d，贮藏条件为0 ℃、0 ℃＋包装时，大白菜可以安全食用；贮藏条件为10 ℃、10 ℃＋包装时，大白菜贮藏超过13 d即不建议食用；贮藏条件为20 ℃、20 ℃＋包装时，大白菜贮藏1周即不能食用。因此，应该尽量食用新鲜大白菜，如果需要贮藏也要选择在低温下存放，而且时间不能过久，最好不要超过一个星期，以保证大白菜的营养和卫生品质。

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