正交法用于研究花粉中鐵元素的測定方法

王霓 笪海玲 應(yīng)全紅 白德奎 趙航 李祿怡 文遠(yuǎn)軍 林勁

(綿陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 四川綿陽 621000)

1 前言

蜜源植物花粉因其營養(yǎng)成分豐富，具有提高機(jī)體的免疫功能、降低人類對疾病的易感染性等功效在國際上被稱為“完全型營養(yǎng)品”。由花粉加工而成的新型天然系列保健食品、飲料、藥物和日用品投放市場后，深受人們歡迎［1］。隨著人們對花粉營養(yǎng)價值認(rèn)識的不斷深入以及對花粉營養(yǎng)品需求量的增加，有關(guān)對花粉的研究越來越受到重視，其中我國關(guān)于花粉的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究已全面深入地開展，并獲得多方面可喜的成果，有些方面已進(jìn)入國際研究的前沿。但目前大多數(shù)研究都集中在氨基酸、維生素、活性酶等有機(jī)成分上，而對微量元素具有的生物學(xué)作用、生理功能及臨床診療的實(shí)用價值卻重視不夠［2］，如對不同產(chǎn)地、不同蜜源植物花粉中金屬元素含量的研究很少有報(bào)道。

由于花粉中的成分復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)含量高，基體干擾大，因此微量元素測定的準(zhǔn)確性一定程度上取決于樣品的消解方法。濕式消解法在消化過程中產(chǎn)生大量酸霧，危險(xiǎn)性大，耗時長，操作繁瑣，且消化有時不完全。因此，為了建立快速、可靠、簡便測定花粉中微量元素的方法，以便從微量元素的角度考證花粉的藥用價值和保健功能，為生產(chǎn)提供可靠的微量元素含量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步開發(fā)利用這一豐富的植物資源［3］，本文綜合考慮各種因素，設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，分別采用不同的前處理方法和分析方法對花粉中的重金屬進(jìn)行了測定，最終建立了微波消解一電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定花粉中必要元素鐵、銅、鋅、錳和有毒元素鋁、鉻、鉛及砷等8種微量金屬元素含量的分析方法，并對花粉樣品進(jìn)行了檢測和分析［4－6］。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 儀器及主要工作條件

AAS－7003原子吸收儀：北京東西電子有限公司，其工作條件為：高壓420.757V，燈主電流5mA，波長248.33nm，狹縫 0.2nm，燃?xì)饬髁?1.2L/min，助燃?xì)饬髁?.00L/min。

Varian 710－ES ICP－OES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：瓦里安，其工作條件為：功率1KW，等離子氣流量15L/min，輔助氣流量1.5L/min，霧化氣壓力 200kPa，泵速15rpm，波長 238.204。

uv2600－紫外可見分光光度計(jì)：天美科技有限公司。

2.1.2 主要試劑

0.1mg· L－3鐵標(biāo)準(zhǔn)儲備液：準(zhǔn)確稱取0.7020gNH4Fe(SO4)2·6H2O置于燒杯中，加少量水和20mL φ =50%(體積分?jǐn)?shù)，下同)的 H2SO4，溶解后定量轉(zhuǎn)移到1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，要勻備用。

H2SO4、NaOH、CH3COONa、HNO3、HClO4、HCl、鹽酸羥胺、鄰二氮菲等試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為一次蒸餾水。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 濕法消解

準(zhǔn)確稱取 1.0000－5.0000g待測樣品置于150mL的三角瓶中，加入10mL混合酸(高氯酸和硝酸混合比1：4)，放置過夜。次日置于電熱板上加熱消解，若顏色變成棕黑色，再補(bǔ)加混合酸，直至消化液呈淡黃色或無色(如消解過程色澤較深，稍冷后再補(bǔ)加少量硝酸，繼續(xù)消解)。消解完全后稍冷加入20mL蒸餾水，繼續(xù)加熱，直至冒白煙。冷卻后將消化液轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中并定容至刻度，混勻待測，同時做試劑空白。

2.2.2 干法消解

準(zhǔn)確稱取1.0000－5.0000g待測樣品于瓷坩鍋中，先小火在可調(diào)式電熱板上炭化至無煙，再移入馬弗爐500℃ ±25℃灰化6－8h，冷卻。若試樣灰化不徹底，則加1mL混合酸(高氯酸和硝酸混合比1：4)在可調(diào)式電爐上小火加熱，重復(fù)多次直到消化完全。放冷，用硝酸(0.5mol/L)將灰分溶解，然后用膠頭滴管將試樣消化液轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中并定容至刻度，混勻待測，同時做試劑空白。

2.2.3 微波消解

準(zhǔn)確稱取0.2000－0.5000g待測樣品于消解罐內(nèi)，加2－5mL硝酸浸泡過夜。次日(根據(jù)實(shí)際情況若試樣不易消解可以再加2mL 30%的過氧化氫)蓋好內(nèi)蓋，旋好外套，放入專用微波消解儀內(nèi)按程序升壓的方式加壓(0.3MPa 3min、0.6MPa 3min、0.9 MPa 5min、1.2MPa 3min、1.5MPa 5min、2.0MPa 10min)，在壓力控制消解完成后，待微波消解儀腔體內(nèi)溫度冷卻至室溫，取出消解罐將消解液轉(zhuǎn)入10－25mL容量瓶內(nèi)并定容，混勻待測，同時做試劑空白。

3 結(jié)果與討論

3.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別以干法消解、濕法消解、微波消解3種方法進(jìn)行樣品前處理，分別采用火焰原子吸收儀、電感耦合等離子體光譜儀、分光光度計(jì)測定，結(jié)果經(jīng)計(jì)算后見表1，方差分析結(jié)果見表2。比色法檢出限過高，因此未能檢出樣品中鐵含量，因此以零計(jì)。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表2 正交試驗(yàn)方差分析

3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)極差Rj的大小，可以判斷各因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響主次。本實(shí)驗(yàn)中的極差Rj計(jì)算結(jié)果見表1，比較各R值大小，可得 R2(0.035)＞R1(0.026)＞R3(0.015)，即相關(guān)因素對試驗(yàn)指標(biāo)影響的主→次順序是：濕法消解＞干法消解＞微波消解。此外，根據(jù)表2計(jì)算得出，3種前處理方法的F值分別為：FA=9.69，F(xiàn)B=17.30，F(xiàn)C=3.66。給定顯著水平α =0.05，查 F 分布表得 F0.05(2，8)=4.46，因 FA＞F0.05(2，8)，F(xiàn)B＞ F0.05(2，8)，即采用干法消解和濕法消解兩種前處理方式對樣品的測定有顯著影響;FC＜F0.05(2，8)，說明采用微波消解進(jìn)行前處理對樣品的測定無顯著影響。

綜合極差以及方差分析結(jié)果，得出前處理方式以微波消解方式最佳。另根據(jù)表1得出優(yōu)水平分別為A9、B1、B2、C9，其中 B2與 C9水平相當(dāng)，且所有的優(yōu)水平中測定方法以ICP測定居多。根據(jù)表1得出的優(yōu)水平結(jié)果，結(jié)合AAS與ICP－OES兩種儀器測定鐵元素檢測水平的區(qū)別以及不同前處理方式的主次順序，因此選擇最佳的測定方法選擇ICP－OES。

4 結(jié)論

通過本次正交試驗(yàn)我們可以得出：微波消解因其密閉性好和微波加熱這兩個特性，具有處理樣品完全、快速、低空白的優(yōu)點(diǎn)，對于微量和痕量分析不但大大簡化了前處理過程，也減少了普通消化處理對人體造成較大的危害;電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP－OES)，則具有高效穩(wěn)定、精確度高、可以連續(xù)快速進(jìn)行多種元素測定且數(shù)據(jù)處理方便等優(yōu)點(diǎn)。因此選擇微波消解作為樣品的前處理方法并結(jié)合ICP－OES測定，是測定花粉中金屬元素的最佳方式，且通過F檢驗(yàn)具有95%的置信區(qū)。

［1］王開發(fā).我國花粉研究新進(jìn)展與產(chǎn)品市場分析［J］.蜜蜂雜志，2007，2：11 －13.

［2］范小娜，程齊來，卑占宇，等.三種蜂花粉中微量元素含量的測定分析［J］.廣東微量元素科學(xué)，2006：1l(13)：68 －70.

［3］梁保安，付華峰.原子吸收光譜法測定花粉中的微量元素［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2007，27(8)：1640 －1643.

［4］何燕，曹麗玲，李世杰.ICP—AES測定花粉中8種微量元素含量的研究［J］.職業(yè)與健康，2008，12(24)：2528 －2530.

［5］常艷紅，薛國慶，宋海，等.FAAS法測定不同產(chǎn)地油菜花粉中13種金屬元素含量［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2007，27(6)：1235－1238.

［6］王愛月.微波消解法測定食品中微量元素的研究［J］.鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，9(3)：79－81.