干灰化-離子色譜法測(cè)定木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的鉀、鈣、鎂*

巢靜波，史乃捷，吳冰

(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

干灰化-離子色譜法測(cè)定木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的鉀、鈣、鎂*

巢靜波，史乃捷，吳冰

(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

采用離子色譜法對(duì)木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的K，Ca，Mg進(jìn)行測(cè)定，對(duì)樣品消解以及離子色譜分離條件進(jìn)行了優(yōu)化。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，該法對(duì)木耳中K，Ca，Mg 3種元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1.0% (n=7)。采用該方法對(duì)NIST西紅柿葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(SRM1573a)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符，同時(shí)與ICP-OES方法比較驗(yàn)證，兩者測(cè)定結(jié)果一致。對(duì)該方法測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，K，Ca，Mg測(cè)定結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度(k=2)分別為2.3%，3.3%，1.9%。該方法準(zhǔn)確可靠，能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的要求。

離子色譜法；鉀；鈣；鎂；木耳

木耳是一種食用和藥用價(jià)值均很高的膠質(zhì)真菌［1］，被譽(yù)為“素中之王”，除含有大量蛋白質(zhì)、糖類、鈣、磷、鐵及鉀、鈉、少量脂肪、粗纖維、維生素B1、維生素B2、維生素C、胡蘿卜素等人體所必需的營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有卵磷脂、腦磷脂、鞘磷脂及麥角甾醇等。木耳具有益氣、潤(rùn)肺、補(bǔ)腦、涼血、澀腸、活血和美容等功效，可抑制血小板凝聚，降低血液中膽固醇的含量，對(duì)冠心病、動(dòng)脈血管硬化、腦心血管病患者有一定益處，并有一定的抗癌作用［2-5］。

2011年4月，為嚴(yán)厲打擊食品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中違法添加非食用物質(zhì)、濫用食品添加劑以及飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用違禁藥物，衛(wèi)生部、農(nóng)業(yè)部等部門根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)一步更新了非法使用物質(zhì)名單，在47種可能在食品中“違法添加的非食用物質(zhì)”名單中，就有向木耳中添加的工業(yè)氯化鎂，添加目的是為了增加產(chǎn)品重量和美化外觀。為配合上述行動(dòng)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院緊急啟動(dòng)了木耳中無機(jī)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制工作。按照一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范的要求，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用多種不同原理的測(cè)量方法如IDMS，ICP-OES，ICP-MS，AAS，IC等方法進(jìn)行定值。木耳基體成分復(fù)雜，鉀、鈣、鎂的含量較高，基于檢測(cè)成本和ICP-MS干擾情況，不適宜采用同位素稀釋質(zhì)譜法測(cè)定，只能采用相對(duì)法測(cè)量。離子色譜法是測(cè)定鉀、鈣、鎂等陽離子以及多種陰離子的常用技術(shù)手段，在復(fù)雜基體樣品測(cè)定時(shí)，與AAS，ICP-OES等方法相比，具有較好的抗基體干擾能力(不需加入基體改進(jìn)劑、進(jìn)行基體匹配等)、干灰化樣品前處理過程簡(jiǎn)單、樣品稀釋倍數(shù)小等特點(diǎn)。筆者采用干灰化-離子色譜法對(duì)木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鉀、鈣、鎂進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

離子色譜儀：ICS-3000型，美國(guó)Dionex公司；電子天平：PX504型，瑞士Mettler-Toledo公司；鼓風(fēng)干燥箱：DKN302型，日本YAMATO公司；超純水處理系統(tǒng)：美國(guó)Millipore公司；

鉀單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)為GBW(E)080125，1 000 μg／mL，相對(duì)不確定度為0.5%，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；

鈣單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)為GBW(E)080118，1 000 μg／mL，相對(duì)不確定度為0.5%，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；

鎂單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)為GBW(E)080126，1 000 μg／mL，相對(duì)不確定度為0.5%，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；

西紅柿葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：美國(guó)NIST，SRM 1573a。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)原料為東北黑木耳，經(jīng)泡發(fā)去根、洗凈、晾至半干、烘干等步驟后，采用球磨機(jī)研磨成180 μm(80目)的粉末，過篩后分裝于棕色玻璃瓶中，最后以60Co的γ射線輻照后用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值及均勻性、穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

測(cè)定時(shí)準(zhǔn)確稱取1 g木耳粉末標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(準(zhǔn)確到0.000 1 g)于石英燒杯中，加蓋并敞開小口，在馬弗爐中控制溫度100，200，300，500℃逐漸炭化、灰化，消解條件見表1。同時(shí)稱取約1 g樣品共4份，于80℃條件下烘干4 h，烘干后放入盛有硅膠的干燥器中保存，冷卻至室溫后進(jìn)行稱量，以計(jì)算樣品的失水率作為干重的校正系數(shù)。

表1 木耳樣品的干灰化法消解步驟

1.2.2 樣品測(cè)定及結(jié)果計(jì)算

分別準(zhǔn)確稱取一定量的鉀、鈣和鎂單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)到塑料瓶中，用純水稀釋到50 mL后稱重?fù)u勻，再用純水稀釋，使標(biāo)準(zhǔn)溶液的鉀、鎂和鈣的含量約為10，4，10 μg／g，該含量與待測(cè)液的含量接近。在樣品測(cè)定前，首先要對(duì)色譜柱進(jìn)行淋洗，待色譜基線穩(wěn)定后，注入純水確證無雜質(zhì)峰后再進(jìn)行樣品測(cè)定。每個(gè)樣品測(cè)定兩次，且被測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)溶液交替進(jìn)樣，以校正儀器的漂移；并同時(shí)做空白試驗(yàn)。儀器測(cè)量條件見表2，樣品中待測(cè)離子的濃度按式(1)計(jì)算：

式中：cx——被測(cè)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg／g；

cb——標(biāo)準(zhǔn)溶液中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg／g；

A1，A2——樣品進(jìn)樣前后標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積，μS·min；

Ax——被測(cè)樣品的峰面積，μS·min；

f——樣品的稀釋倍數(shù)。

表2 離子色譜儀測(cè)量參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化

樣品酸度過大會(huì)對(duì)離子色譜測(cè)量產(chǎn)生干擾，因此采用干灰化的方法進(jìn)行樣品消解。在樣品前處理過程中應(yīng)采用逐步升溫的方法，以免因溫度上升過快造成樣品損失。木耳因含有大量的膠質(zhì)而很容易灰化。實(shí)驗(yàn)選擇灰化溫度為500℃，灰化時(shí)間為10 h，這與文獻(xiàn)報(bào)道的植物樣品干灰化條件基本一致［6］。另外在干灰化過程中，可適當(dāng)打開石英燒杯的蓋子，以增加氧氣的進(jìn)入量，從而有利于樣品灰化完全?；一瓿珊螅捎盟撬徇M(jìn)行樣品轉(zhuǎn)移，以防止在測(cè)定時(shí)因酸度過大導(dǎo)致鈣、鎂離子峰變形［6］和降低色譜柱的使用壽命。

2.2 儀器測(cè)定條件的優(yōu)化

離子色譜分析樣品的時(shí)間較長(zhǎng)，不適合采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，故采用單點(diǎn)校正法進(jìn)行測(cè)定。該方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制要求較高，即標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)盡量與樣品溶液的濃度接近，以此消除儀器的非線性影響。在測(cè)定過程中，為校正儀器漂移，需要在待測(cè)溶液的前后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定。

2.3 測(cè)定結(jié)果

木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中K，Ca，Mg的測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鉀、鈣、鎂含量測(cè)定結(jié)果

2.4 方法驗(yàn)證與比較

用干灰化-離子色譜法測(cè)定NIST SRM1573a西紅柿葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(SRM 1573a)，通過與標(biāo)準(zhǔn)值比較進(jìn)行方法確認(rèn)，測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 西紅柿葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中元素含量的測(cè)定結(jié)果 μg／g

由表4可知，該方法對(duì)西紅柿葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本相符。另外采用微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行前處理，以同樣經(jīng)過基體匹配、NIST SRM 1573a等方法確認(rèn)以及國(guó)際比對(duì)驗(yàn)證(CCQM-K89中草藥中As，Ca，Cd，Pb和Zn)的ICP-OES方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，K，Ca，Mg的測(cè)定值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，n=7)分別為(7 175±56) μg／g，(7 019±53) μg／g，(2 841±12) μg／g，與表3中離子色譜法的測(cè)定結(jié)果一致。通過比較確認(rèn)該方法測(cè)定木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的K，Ca，Mg是準(zhǔn)確可靠的。

3 不確定度評(píng)定

3.1 A類不確定度評(píng)定

木耳中K，Ca，Mg測(cè)量結(jié)果的A類不確定度為測(cè)量值平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，即：

3.2 B類不確定度評(píng)定

B類不確定度主要由樣品稱量(u1)、樣品的消解轉(zhuǎn)移等前處理過程(u2)、樣品的稀釋定容(u3)、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制(u4)、被測(cè)溶液色譜峰面積(u5)和標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜峰面積測(cè)定(u6)引入的不確定度組成。樣品前處理時(shí)，溫度、消解時(shí)間和轉(zhuǎn)移不一致而引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可通過統(tǒng)計(jì)方法得到經(jīng)驗(yàn)值。木耳樣品易消解，樣品中K，Ca，Mg含量較高，且500℃時(shí)不易揮發(fā)，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2估計(jì)為0.3%。儀器采用色譜工作站進(jìn)行譜圖處理，測(cè)量樣品時(shí)每個(gè)樣品測(cè)量?jī)纱危粶y(cè)溶液中K，Ca，Mg的色譜峰面積分別1.7，1.2，3.0左右。被測(cè)溶液峰面積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來自兩方面：儀器的變動(dòng)性，由儀器的隨機(jī)變化引起的；色譜曲線積分時(shí)由積分結(jié)果的處理引起的。由于此次測(cè)定樣品的峰面積較小，估計(jì)3種元素由被測(cè)溶液峰面積測(cè)定引入的相對(duì)不確定度分別為1.0%，1.5%，0.8%。木耳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素測(cè)定結(jié)果的A類和B類相對(duì)不確定度分量及合成相對(duì)不確定度(u)和相對(duì)擴(kuò)展不確定度(U)見表5。

表5 木耳中各元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)不確定度 %

4 結(jié)語

采用干灰化-離子色譜法對(duì)木耳中的K，Ca，Mg進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其不確定度進(jìn)行了評(píng)定，各元素的相對(duì)擴(kuò)展不確定度均小于3.5%。經(jīng)與NIST標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和ICP-OES方法比較驗(yàn)證，該方法準(zhǔn)確可靠，能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的要求。

［1］張秀娟，季宇彬，曲中原.黑木耳多糖藥理學(xué)研究進(jìn)展［J］.中國(guó)微生態(tài)學(xué)雜志，2003，15(6): 373-374.

［2］趙進(jìn)，潘祖光，黃祖良，等.百色產(chǎn)黑木耳中的微量元素分析［J］.微量元素與健康研究，2006，23(1): 24-25.

［3］劉永昶，劉永宏.黑木耳的營(yíng)養(yǎng)保健作用及深加工［J］.中國(guó)食用菌，2005，24(6): 51-52.

［4］陳和生，孫振亞.黑木耳多糖的研究進(jìn)展［J］.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2003，14(5): 102-103.

［5］高麗娟.黑木耳中多糖的測(cè)定［J］.中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜質(zhì)，2003，34 (3): 144-145.

［6］王穎，張威，李雪，等.干法灰化-離子色譜法測(cè)定煙草中的鉀、鈣和鎂［J］.煙草科技，2012(1): 43-46.

Determination of K，Ca and Mg in Black Fungus Certified Reference Material by Dry Ashing-ion Chromatography

Chao Jingbo， Shi Naijie， Wu Bing
(National Institute of Metrology， Beijing 100029， China)

The contents of potassium，calcium and magnesium in black fungus certified reference material were determined by ion chromatography after dry ashing digestion. Sample digestion and ion chromatography conditions were optimized. Under optimal conditions, the relative standard deviation of detection results of K，Ca and Mg in black fungus was less than 1.0% (n=7). The method was used to determine tomato leaves reference material (NIST SRM1573a), and the results were consistent with standard value. The results detected by the method were compared with those detected by ICPOES, and they were coincided with each other. The relative expanded uncertainties (k=2) of the results were evaluated，which were 2.3%，3.3% and 1.9% for K，Ca and Mg，respectively. The method is accurate and reliable，and it can meet the requirements of certification of reference material.

ion chromatography; potassium; calcium; magnesium; black fungus

O657.7

A

1008-6145(2014)04-0011-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.04.003

*中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院基金項(xiàng)目(AKY1222, AKY1216-13)

聯(lián)系人：巢靜波；E-mail: chaojb@nim.ac.cn

2014-04-16