微波消解-連續(xù)光源原子吸收法快速順序測定枸杞果中的6種金屬元素

高向陽，王銀娟，盧 彬

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

微波消解-連續(xù)光源原子吸收法快速順序測定枸杞果中的6種金屬元素

高向陽，王銀娟，盧 彬

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

建立一種微波消解-連續(xù)光源原子吸收法快速測定枸杞果中金屬元素的新方法。通過微波消解快速處理樣品，用連續(xù)光源原子吸收法同時(shí)順序測定枸杞果中的鐵、鋅、銅、錳、鎘、鉛6種金屬元素，并對儀器使用條件、金屬元素含量、精密度、檢出限、回收率等進(jìn)行研究。結(jié)果表明：方法檢出限為0.006070～0.04975μg/L，RSD為1.5%～5.0%，回收率為86.68%～111.7%。該法用于枸杞中6種金屬元素的同時(shí)順序測定，具有快速、簡便、成本低廉等特點(diǎn)，分析結(jié)果令人滿意。

枸杞；金屬元素；微波消解；連續(xù)光源原子吸收法

枸杞(Lycium chinensis)屬茄科灌木，是一種名貴的中藥材，兼有藥食兩重作用[1]。全球約有80種枸杞屬植物，我國有7種3變種，多數(shù)分布于西北和華北。枸杞的藥理作用除了與它所含多種有機(jī)營養(yǎng)成分有關(guān)外，還與所含人體必需的金屬元素有關(guān)[2]，因此快速測定枸杞中金屬元素的含量，進(jìn)一步探討枸杞的營養(yǎng)價(jià)值和食用安全性，對人體健康進(jìn)行正確的藥食指導(dǎo)至關(guān)重要，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。植物樣品中金屬元素的測定主要有原子吸收法[3-8]、分光光度法[9]、原子發(fā)射光譜法[10]、感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法[11]、原子熒光法[12]、逆擴(kuò)散流動注射化學(xué)發(fā)光法[13]等，采用連續(xù)光源原子吸收法快速順序測定枸杞果中金屬元素的含量至今未見報(bào)道。連續(xù)光源原子吸收法是近年來迅速發(fā)展的新型分析技術(shù)[14]，覆蓋了原子吸收分析所需的全部工作波長，背景校正精確、扣除徹底，檢出限優(yōu)于普通原子吸收光譜，極高的分辨率不需要空心陰極燈，沒有空心陰極燈產(chǎn)生自吸收問題和換燈所帶來的麻煩。不但簡化了分析操作，降低了測定檢出限，擴(kuò)展了工作曲線范圍，且可同時(shí)進(jìn)行多元素快速順序測定，提高分析靈敏度和分析速度[15]。近年來，已在環(huán)境監(jiān)測[16]、植物[17-18]、土壤和水質(zhì)分析中得到應(yīng)用[19-20]。

鐵、鋅、銅和錳是人體需要的微量元素，對維持人體生命和健康具有重要的生理功能。鎘、鉛是食品科學(xué)十分關(guān)注的重金屬元素，在食品安全領(lǐng)域占有重要的位置。本實(shí)驗(yàn)采用微波程序消解樣品，以連續(xù)光源自動轉(zhuǎn)換工作波長，用原子吸收光譜法對枸杞樣品中的鐵、鋅、銅、錳、鎘、鉛6種金屬元素同時(shí)進(jìn)行快速順序測定，得到了令人滿意的分析結(jié)果，有一定的推廣應(yīng)用和參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采集鄭州市北區(qū)東風(fēng)渠邊自然生長的新鮮枸杞果，果形橢圓，晶瑩剔透，潔凈如玉，呈鮮亮紅色；1mg/L Fe3+、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液和 0.5mg/L Cd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液 河南省進(jìn)出口檢驗(yàn)檢疫局；0.08mol/L硝酸溶液；30g/100mL過氧化氫；所用試劑均為優(yōu)級純；水為二次去離子石英亞沸重蒸水。

1.2 儀器與設(shè)備

MARS XPRESS微波消解系統(tǒng) 美國CEM公司；HR1844型食品粉碎機(jī) 飛利浦電子公司；ContrAA300型原子吸收光譜儀 德國耶拿儀器分析股份公司。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制和測定

取6個(gè)潔凈的25mL 容量瓶，各加入4.00mL硝酸，2.00mL過氧化氫后，用1mg/L Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液配制0.00～3.00μg/L Cu2+系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容后混勻備用。同理，分別配置0.00～4.00μg/L Fe3+、Mn2+系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.00～1.60μg/L Zn2+系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.00～1.00μg/L Cd2+系列標(biāo)準(zhǔn)溶液和0.00～5.00μg/L Pb2+系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按表1設(shè)定的儀器條件進(jìn)行測定。

表1 連續(xù)光源原子吸收光譜儀測定條件Table 1 Instrumental parameters for determination of six metal elements

1.3.2 樣品前處理及測定

鮮樣品于研缽中磨為漿狀，于105℃恒溫干燥箱中烘干后，繼續(xù)研磨為粉狀，全部過60目尼龍篩，置于廣口瓶中保存。用前于105℃干燥至質(zhì)量恒定，稱取0.5000g左右(稱準(zhǔn)至0.0001g)于聚四氟乙烯微波溶樣杯中，加入4mL硝酸、2mL過氧化氫，放置0.5h后，按表2設(shè)定的步驟和程序進(jìn)行消解。消解完成后，將原樣液轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，用0.5%硝酸分3次沖洗消解罐，定容至刻度，混勻備用。平行稱取、處理和測定3份樣品，同時(shí)配置、處理空白溶液。

表2 微波消解條件Table 2 Conditions for microwave digestion of medlar fruit

各元素在與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液完全相同的條件下進(jìn)行測定，按下式計(jì)算干基樣品中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

式中：ω為試樣中各金屬元素的含量/(μg/kg)；ρ為試液中各金屬元素的質(zhì)量濃度/(μg/L)；V為試液的體積/mL；m為樣品稱取質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按照1.3.1節(jié)方法測定各元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，每個(gè)質(zhì)量濃度平行測定3次取平均值。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以扣除空白后的吸光度為縱坐標(biāo)繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，用非線性方法進(jìn)行曲線校正，如圖1所示。

圖1 各金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curves of six metal elements

由圖1可知，F(xiàn)e、Zn、Cu、Mn、Cd和Pb標(biāo)準(zhǔn)曲線測定的相關(guān)系數(shù)依次為0.9986、0.9999、0.9982、0.9975、0.9942和0.9992，結(jié)果較為理想。

2.2 測定結(jié)果及精密度

在與各元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液完全相同的條件下測定試液，平行測定12次，按1.3.2節(jié)方法計(jì)算干基樣品中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在置信度為95%時(shí)用格魯布斯(Grubbs)法檢驗(yàn)可疑值后，取平均值報(bào)告，結(jié)果如表3所示。

表3 樣品分析結(jié)果和精密度(n＝12)Table 3 Determination results of six metal elements in medlar fruits and precision relative standard deviation (n = 12)

由表3可知，各元素測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均不大于5.0%，與文獻(xiàn)[21]對照，重金屬元素Cd和Pb的含量均沒有超過衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 檢出限

用ContrAA300型原子吸收光譜儀對各元素空白在設(shè)定條件下進(jìn)行12次吸光度平行測定，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出的檢出限見表4。

表4 最低檢出限測定結(jié)果Table 4 Detection limits of the established method for six metal elements

如表4所示，用空白溶液測定計(jì)算出的各元素的檢出限分別為：Fe 0.04975μg/L、Zn 0.04764μg/L、Cu 0.009574μg/L、Mn 0.02495μg/L、Cd 0.006070μg/L、Pb 0.01471μg/L。

2.4 定量限

按照空白12次平行測定10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的定量限依次為：Fe 0.1658μg/L、Zn 0.1588μg/L、Cu 0.0319 μg/L、Mn 0.08317μg/L、Cd 0.0202μg/L、Pb 0.0490 μg/L。

2.5 加標(biāo)回收率

表5 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Spike recoveries for six metal elements

經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)得知：樣品中Cu、Mn、Cd、Pb的含量較低，以此進(jìn)行加標(biāo)回收率測定。在試液中分別加入25μL 1mg/L Cu、Mn、Pb標(biāo)準(zhǔn)溶淮溶液，12.5μL 0.5mg/L Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)方法定容為25.00mL后，在設(shè)定的儀器條件進(jìn)行回收率測定，結(jié)果如表5所示。如表5所示，儀器測定元素的加標(biāo)回收率為86.68%～111.7%。

3 結(jié) 論

用微波程序消解樣品，用連續(xù)光源原子吸收光譜儀順序測定枸杞中鐵、鋅、銅、錳、鎘、鉛6種金屬的含量，12次平行測定的平均值依次為104.2、44.87、23.03、16.11、0.3529μg/kg和2.187μg/kg，RSD＜5%。本方法可以對同一樣品順序連續(xù)分析，無需測定一個(gè)元素?fù)Q一次空心陰極燈，具有快速、簡便、靈敏等特點(diǎn)。ContrAA300型原子吸收光譜儀對樣品的光譜背景可以直接在分析線上被同時(shí)校正，不會產(chǎn)生干擾，測定準(zhǔn)確度較高。該方法簡單、可靠，真正實(shí)現(xiàn)了同一樣品中多元素的快速順序分析，為枸杞果等食品中金屬元素的測定方法提供了科學(xué)依據(jù)和新技術(shù)，測定結(jié)果令人滿意。

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Microwave Digestion and Continuum Source Atomic Absorption Spectrometric Determination of Six Metal Elements in Medlar (Mespilus germanicaL.) Fruit

GAO Xiang-yang，WANG Yin-juan，LU Bin
(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

A new rapid method was established to determine metal elements in medlar fruit by microwave digestion and continuum source atomic absorption spectrometry. Samples were subjected to microwave digestion before simultaneous determination of six metal elements, including iron, zinc, copper, manganese, cadmium and lead. The established method presented a limit of detection ranging from 0.006070 to 0.04975 μg/L. The precision RSDs were between 1.5% and 5.0% (n= 12). The mean spike recoveries for the six metal elements ranged from 86.68% to 111.7% (n= 6). This method has been used to simultaneously determine iron, zinc, copper, manganese, cadmium and lead in medlar fruit with the benefits of rapidity, simplicity and low cost and satisfying results.

medlar fruit；metal elements；microwave digestion；continuum source atomic absorption spectrometry

O657.39

A

1002-6630(2011)16-0229-04

2010-11-05

河南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金資助項(xiàng)目(10466-X-082301)

高向陽(1949—)，男，教授，大學(xué)，主要從事食品分析、食品資源開發(fā)研究。E-mail：ndgaoxy@163.com