ICP-AES法測(cè)定胡蘿卜中常微量元素的研究

徐娟，鄭志鋒，李云仙，雷然

（1.云南省西南林業(yè)大學(xué)理學(xué)院，云南昆明650224；2.云南省高校生物質(zhì)化學(xué)煉制與合成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南昆明650224）

ICP-AES法測(cè)定胡蘿卜中常微量元素的研究

徐娟1，鄭志鋒2，*，李云仙1，雷然1

（1.云南省西南林業(yè)大學(xué)理學(xué)院，云南昆明650224；2.云南省高校生物質(zhì)化學(xué)煉制與合成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南昆明650224）

分別采用微波消解法、濕法處理樣品，以電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）檢測(cè)胡蘿卜中Cu、Fe、Zn、Mn、Na、K、Ca、Mg、P等16種元素的含量，結(jié)果表明：紅黃胡蘿卜中Fe、Na、K、Ca、Mg、P等元素的含量較高，且K、Mg和Ca表現(xiàn)紅胡蘿卜＞黃胡蘿卜，F(xiàn)e、Na和P表現(xiàn)為黃胡蘿卜＞紅胡蘿卜；Sr僅紅胡蘿卜中含有，含量為26.22 μg/g；ICP-AES檢測(cè)各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在0.08%～4.92%之間，各元素回收率在92.18%～106.39%之間。表明濕法消解和微波消解均具有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；胡蘿卜；常微量元素

胡蘿卜，別名黃蘿卜、丁香蘿卜、葫蘆菔金與紅蘿卜，是傘形科二年生草本植物，以呈肉質(zhì)的根作蔬菜食用。胡蘿卜含有豐富蔗糖、葡萄糖、淀粉、胡蘿卜素及鉀、鈣、磷等，具有一定的降壓、強(qiáng)心、抗炎、抗過(guò)敏、抗癌和增強(qiáng)視力的作用，有地下“小人參”之稱［1-3］。胡蘿卜的品種很多，按色澤可分為紅、黃、白、紫等數(shù)種，我國(guó)栽培最多的是紅、黃2種。目前對(duì)胡蘿卜的研究主要集中在維生素及多糖提取、測(cè)定等［4-6］。而胡蘿卜中微量元素含量的測(cè)定用ICP-AES法鮮有報(bào)道?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，微量元素在生命過(guò)程中具有重要作用，食品及植物藥材中微量元素的測(cè)定方法主要有原子吸收分光光度法、原子熒光法、電子耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）等。ICP-AES具有能同時(shí)測(cè)定多種元素，檢出限低，線性范圍寬，靈敏度高，干擾少等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用［7-8］。本文采用高壓硝化罐法及濕法對(duì)胡蘿卜進(jìn)行消解，用ICP-AES對(duì)試樣中Mg、P、K、Fe、Zn、Mn等16種常量及微量元素進(jìn)行測(cè)定研究。

1材料與方法

1.1儀器與工作條件

儀器：VISFA-MPX型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國(guó)Varian公司；波長(zhǎng)范圍：175 nm～785 nm波長(zhǎng)連續(xù)覆蓋，完全無(wú)斷點(diǎn)；焦距0.4 m，中階梯光柵刻線97.4線/mm；RF發(fā)生器頻率：40.68 MHz；等離子體輸出功率700 W～1700 W；等離子體冷卻氣流量0～22.5（L/min）可調(diào)。

工作參數(shù)：入射功率1.0 kW；等離子氣流量15 L/min；輔助氣流量15 L/min；霧化器壓力200 kPa；泵速15 r/min。

1.2試劑與樣品

鈣、鎂、鐵、鋅、鉀、猛、磷、硼等16種標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心），濃度均為1 000 μg/mL；硝酸、雙氧水為優(yōu)級(jí)純。去離子水（超純水）。玻璃儀器均經(jīng)10%HNO3浸泡過(guò)夜，用超純水清洗。

胡蘿卜采自于云南昆明，根據(jù)顏色有紅胡蘿卜和黃胡蘿卜之分。

1.3樣品制備及處理

將胡蘿卜依次用自來(lái)水、一次水、二次蒸餾水沖洗干凈，于80℃烘箱中烘干至恒重，將樣品分別于研缽中研碎過(guò)80目篩，保存在干燥器中供測(cè)定用。分別按下列2種方法進(jìn)行消解。

方法一（微波消解）：精確稱取0.500 g樣品于消解罐中，加5 mL濃硝酸，置于電熱板上碳化15 min，然后補(bǔ)加4 mL濃硝酸和1 mL過(guò)氧化氫，置于微波消解器中。按如下程序進(jìn)行消解，步驟1：0.2 MPa，3 min；步驟2：0.2 MPa，2 min；步驟3：1.0 MPa，1 min；步驟4：1.5 MPa，1 min；步驟5：1.8 MPa，5 min。消解完成后冷卻至室溫，將溶樣管中的液體轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容。平行做空白試驗(yàn)。

方法二（濕法消解）：精確稱取0.500 g樣品于聚四氟乙烯燒杯中。加入5 mL HNO3，蓋好蓋子，放置過(guò)夜。次日再向燒杯中加入4 mL HNO3和1 mL H2O2，控制電熱板溫度在180℃條件下消解數(shù)小時(shí)，待反應(yīng)完全溶液澄清后，去蓋將溶液緩慢加熱至全干。稍冷，加入2 mL HNO3，緩慢加熱以溶解殘?jiān)?，最后，將溶液定量轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用5%的HNO3定容，同時(shí)做全程樣品空白試驗(yàn)。

2結(jié)果與討論

2.1分析波長(zhǎng)的選擇及方法的檢出限

由于待測(cè)元素間含量差異大，存在著相互影響和譜線干擾，試驗(yàn)中對(duì)每個(gè)元素選取2條～3條特征譜線進(jìn)行測(cè)定，經(jīng)綜合分析強(qiáng)度、互相干擾情況及穩(wěn)定性等因素，最終選擇了干擾小、精密度高的適合胡蘿卜樣品分析線作為儀器的工作分析譜線。同時(shí)利用最佳條件對(duì)空白溶液重復(fù)測(cè)定11次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，其測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差3倍所對(duì)應(yīng)的濃度值即為檢出限。各待測(cè)元素的分析線及檢出限的結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　元素的分析譜線及檢出限Table 1Analysis wavelength and detection limit of elements

2.2校準(zhǔn)曲線的回歸方程及相關(guān)系數(shù)

用標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)樣3次，以平均發(fā)射強(qiáng)度對(duì)濃度作圖，結(jié)果表明：濃度范圍B、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、S、Se、Si、Sr、Zn 0.00～10.00（mg/L）；Ca、K、Mg、Na、P 0.00～100.00（mg/L）時(shí)，濃度與其發(fā)射強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2　各元素校準(zhǔn)曲線回歸方程及相關(guān)系數(shù)Table 2Regression equation and correlation coefficient of each element

2.3樣品的測(cè)定結(jié)果

將胡蘿卜按上述2種方法處理成測(cè)試液，應(yīng)用ICP-AES在最佳優(yōu)化試驗(yàn)條件下進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取平均值結(jié)果如表3。

表3　樣品的元素含量分析結(jié)果Table 3Content of elements in samplesμg/g

從表3中可以看出微波消解法處理樣品測(cè)得各種元素的含量和濕法消化測(cè)得的各元素含量結(jié)果基本一致。胡蘿卜中Fe、Na、K、Ca、Mg、P等元素的含量較高；K、Mg和Ca在紅胡蘿卜中含量較高；Fe、Na和P在黃胡蘿卜中含量較高；Cr、S、Se、Si、Zn在2種胡蘿卜中含量相當(dāng)；B、Cu、Mn、Mo無(wú)論在黃胡蘿卜中，還是在紅胡蘿卜中含量均較低；Sr在紅胡蘿卜中含量為26.22 μg/g，在黃胡蘿卜中未檢出。

2.4方法的精密度及準(zhǔn)確度

為了考察方法的可靠性，本試驗(yàn)選取紅胡蘿卜樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)。各待測(cè)元素以標(biāo)準(zhǔn)溶液的形式加入到樣品中，按樣品相同的方法消解，重復(fù)測(cè)定5次，分析結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知無(wú)論傳統(tǒng)的濕法消化，還是微波消解法消化樣品，用ICP-AES作為檢測(cè)儀器，測(cè)量結(jié)果精度和準(zhǔn)確度較高，各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于5%，各元素的回收率在92.18%～106.39%之間，表明該方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，并且微波消解法具有省時(shí)、省力、環(huán)保等特點(diǎn)。

表4　測(cè)定方法的精密度及加標(biāo)回收率Table 4Precision and recovery of the method

3結(jié)論

研究表明，不管是紅胡蘿卜還是黃胡蘿卜Fe、Na、K、Ca、Mg、P等元素的含量均較高；無(wú)論濕法消化還是微波消解法處理胡蘿卜樣品，測(cè)定結(jié)果均滿意。用ICP-AES檢測(cè)胡蘿卜中常微量元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.08%～4.92%，回收率為92.18%～106.39%。研究表明食用胡蘿卜能補(bǔ)充較多的常量元素和微量元素，特別是紅胡蘿卜中K、Ca、Mg含量很高，還含有人體必需的微量元素鍶元素（Sr）。

［1］嚴(yán)怡紅.胡蘿卜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與功能食品加工［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2003（6）:120-122

［2］阿依加馬麗·加怕?tīng)柊凸蓝āの岣?胡蘿卜的功能特性及食品應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代園藝，2013（3）:11-12

［3］Norman I Krinsky，Elizabeth J Johnson.Carotenoid actions and their relation to health and disease［J］.Mole-cular Aspects of Medicine，2005（26）:459-516

［4］張勇，楊杰.胡蘿卜、多糖含量的測(cè)定［J］.光譜實(shí)驗(yàn)室，2013，30（6）: 3273-3276

［5］張海濤，蔣文艷，淡瑞芳.胡蘿卜粉中類胡蘿卜素的提取工藝優(yōu)化［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47（5）:39-142

［6］張瑋瑋，武彥文，歐陽(yáng)杰.酶解水提法從胡蘿卜中提取水溶性β—胡蘿卜素［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)，2013，32（8）:154-161

［7］萬(wàn)益群，肖麗鳳，柳英露，等．ICP-AES法測(cè)定柚子不同部位中多種微量元素［J］．光譜學(xué)與光譜分析，2008；28（9）:2177-2180

［8］趙寧，楊斌，段育岑，等．ICP—OES測(cè)定月季中礦質(zhì)元素的五種前處理方法比較［J］．光譜學(xué)與光譜分析，2011，31（8）:2256－2258

Study on Common and Trace Elements in Carrot by ICP-AES

XU Juan1，ZHENG Zhi-feng2，*，LI Yun-xian1，LEI Ran1
（1．School of Science，Southwest Forestry University，Kunming 650224，Yunnan，China；2．University Key Laboratory of Biomass Chemical Refinery&Synthesis，Yunnan Province，College of Materials Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224，Yunnan，China）

The contents of 16 elements such as Cu，F(xiàn)e，Zn，Mn，Na，K，Ca，Mg and P were studied by ICPAES with wet digestion method and the microwave digestion in carrots.Results indicated that contents of Fe，Na，K，Ca，Mg and P were higher in both red and yellow carrots.Contents of K，Mg and Ca in red carrots were higher than that in yellow carrots；whereas contents of Fe，Na and P in yellow carrots were higher than that in red carrots.Sr was detected in red carrots and the content was 26.22 μg/g.The relative standard deviations and recoveries of all elements determined with ICP-AES were between 0.08%-4.92%and 92.18%-106.39%，respectively.Combination of microwave digestion and wet digestion with the ICP-AES showed that both have better precision and accuracy.

ICP-AES；carrot；constant and trace elements

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.16.031

2014-04-25

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目資助（201104046）；云南省教育廳科學(xué)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助（20122067）

徐娟（1982—），女（漢），實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事分析測(cè)試及生物質(zhì)能源的研究。

鄭志鋒（1975—），男，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事生物質(zhì)能源與材料的研究與教學(xué)。