植物樣品采集·制備·儲(chǔ)存及消解過程中存在問題分析

韓張雄，李慧慧，宋 瓊，雷 騰，劉 杰

(陜西省礦產(chǎn)資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國土資源部西安礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，陜西西安 710054)

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植物樣品采集·制備·儲(chǔ)存及消解過程中存在問題分析

韓張雄，李慧慧，宋 瓊，雷 騰，劉 杰

(陜西省礦產(chǎn)資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國土資源部西安礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，陜西西安 710054)

結(jié)合目前單位所承接的植物樣品檢測任務(wù)的實(shí)際情況，分析了植物樣品的野外采集、加工制備及消解過程中會(huì)遇到的幾個(gè)問題，為準(zhǔn)確測定植物樣品中重金屬元素以及客觀評價(jià)植物重金屬污染提供了保障。

植物樣品；采集；制備；消解

樣品的采集是分析測試最重要的環(huán)節(jié)，樣品采集的合理性直接會(huì)影響到被檢測樣品數(shù)據(jù)的可靠性，樣品的采集必須有合理科學(xué)的依據(jù)，所采集樣品必須具有代表性。一般情況下，被檢測樣品均需通過采集、制備、處理、消解、檢測等步驟才可獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。植物樣品作為重要的農(nóng)業(yè)和環(huán)境樣品，其中有益和有害元素的檢測在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測和植物污染預(yù)警方面具有重要意義。植物組織樣品多用于植物營養(yǎng)診斷和環(huán)境污染預(yù)警分析，它們在采樣方法、樣品制備和分析檢測方面有各自的特點(diǎn)和不同的要求[1]。近年來，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展、環(huán)境污染的研究，植物樣品中元素含量的檢測越來越多，然而目前植物樣品的采集制備及檢測并沒有完全統(tǒng)一的方法，導(dǎo)致檢測中的混亂和檢測結(jié)果可比性較差。筆者針對所在單位近年來所承接的植物樣品分析任務(wù)，分析了目前植物樣品的采集、加工、消解過程中存在的問題，旨在為植物樣品分析提供參考。

1　植物樣品的采樣要求

植物樣品根據(jù)檢測目的和檢測項(xiàng)目不同，采集植物體不同部位的樣品作為分析測試的對象。由于植物樣品機(jī)體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，樣品的采集部位與采集量對檢測結(jié)果影響很大。因此，在植物樣品采集時(shí)，必須在典型部位采集，采集量應(yīng)足夠大，新鮮樣品一般應(yīng)多于1 kg，同時(shí)因?yàn)橹参飿悠窓z測目的不同，需要在植物樣品不同的生長階段、不同的季節(jié)定期進(jìn)行采樣，小麥、玉米、水稻等糧食作物采樣需要在作物成熟后進(jìn)行，應(yīng)采集籽實(shí)和秸稈部分。近年來，污染事件頻頻發(fā)生，對偶然污染的植物進(jìn)行采樣，需采集其整株進(jìn)行分析。

2　植物樣品采集

植物樣品的采集與土壤樣品的采集既有相同之處又有不同之處。相同之處在于植物樣品采集過程中也需要按照隨機(jī)抽樣和代表性取樣2種方法。不同的是，植物樣品容易變質(zhì)，所以采樣過程中需要時(shí)刻注意植物樣品水分損失及腐爛霉變的問題，此時(shí)最好將所采集的樣品放入液氮罐，以利于運(yùn)輸和保存。同時(shí)結(jié)合植物樣品本身的性質(zhì)和采集對象，經(jīng)常需要多種方法相結(jié)合采樣，具體的采樣方法因分析對象的性質(zhì)而異。

2.1糧食作物采集對于糧食作物，田間施肥、澆水以及土壤本身等因素使得糧食作物生長均一性差，所以需要在同一地塊多點(diǎn)采樣，同時(shí)避開田間效應(yīng)和隴間效應(yīng)的影響，盡量采集地塊中間的樣品。當(dāng)采樣單元面積較小時(shí)，按照梅花形采樣法采集樣品；當(dāng)采樣單元面積較大時(shí)，可采用“S”形(或蛇形)采樣法采樣。采集時(shí)盡可能多采集樣點(diǎn)，然后混合為1個(gè)樣品。采樣量根據(jù)檢測項(xiàng)目而定，一般植株樣品采集量要大于籽實(shí)，用塑料袋、紙袋或布袋包裝[2]。

2.2水果樣品采集在果園采集樣品，一般根據(jù)采樣果園的類型進(jìn)行分類采集。如果果園地勢平坦，則可以沿對角線等距采樣，根據(jù)果園大小、采樣區(qū)域面積、地形、檢測目的確定采樣點(diǎn)的多少。如果果園地形復(fù)雜，也可以進(jìn)行交叉對角線采樣。如果果園沿著山坡等高線，則采樣點(diǎn)的設(shè)置也需要沿等高線均勻布點(diǎn)，采樣點(diǎn)在10個(gè)以上。如果所采果樹較高大，采樣時(shí)需根據(jù)著果部位在果樹的上、中、下，以及內(nèi)部、外部分別采樣，然后混勻，按四分法縮分，根據(jù)檢驗(yàn)項(xiàng)目要求分取所需份數(shù)，每份樣品不少于1 kg，分別裝入袋中，貼好標(biāo)簽，封口保存。同時(shí)記錄樹齡、長勢和載果量等數(shù)據(jù)[3]。

2.3蔬菜樣品采集蔬菜樣品采集需根據(jù)樣品的種類確定采樣方案，葉菜類樣品采集一般在菜地按對角線“S”形(或蛇形)布點(diǎn)，采樣點(diǎn)在10個(gè)以上，采樣量一般不少于1 kg。將采集的多個(gè)樣品按照四分法進(jìn)行縮分，對于體積較大的樣品，可將其切成大約均等的4或8份，取2份進(jìn)行縮分。最后裝入塑料袋，貼上標(biāo)簽，封口保存。采集需要檢測新鮮植株的樣品時(shí)，需要將植株連根帶土取出，用濕布或塑料袋包好，防止萎蔫。而根菜類采集時(shí)應(yīng)注意根部的損失問題，在去掉泥塊、清洗的過程中盡量保證根系的完整性。瓜果類樣品采集根據(jù)地塊面積大小進(jìn)行對角線法或“S”形(或蛇形)法采樣，混勻后用四分法進(jìn)行縮分，保證采樣量在1 kg以上，然后將樣品裝入布袋或塑料袋中，貼好標(biāo)簽，封口保存[4]。

2.4黏稠的半固體物料(如果醬等)采集黏稠的半固體物料樣品需要根據(jù)該類樣品的性質(zhì)進(jìn)行采集，這類樣品相對黏稠，不容易混勻，所以需要先按總件數(shù)1/2的平方根確定取樣的數(shù)量，取樣時(shí)根據(jù)包裝的大小用采樣器從各容器中分上、中、下或上、下取樣，然后混勻分取縮減至檢測所需要的份數(shù)和樣品量。重新包裝，貼好標(biāo)簽，封口待測[5]。

2.5液體物料(如植物油等)采集液體物料樣品采集前需要對樣品進(jìn)行充分混勻，然后進(jìn)行分層取樣混合。易氧化食品攪拌時(shí)要避免與空氣混合；揮發(fā)性液體食品，用虹吸法從上、中、下3層采樣。取好樣品后需對樣品進(jìn)行分裝，貼好標(biāo)簽，保存?zhèn)錂z[6]。

2.6市場樣品采集市場樣品采集時(shí)需要生產(chǎn)批號(hào)連包裝一同采樣，采取按照樣品批次大小隨機(jī)抽取法采樣，盡量保證其代表性，然后編好采樣標(biāo)簽。

3　植物樣品采集標(biāo)簽

樣品采集標(biāo)簽在植物樣品的采集過程中特別重要，但通常易被忽視或丟失。樣品采集完成后，編號(hào)標(biāo)簽的過程要盡量記錄詳細(xì)，以便后續(xù)采樣時(shí)進(jìn)行對照或進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，樣品標(biāo)簽根據(jù)樣品采集的地方不同，標(biāo)簽內(nèi)容也不同[7]。

3.1野外采樣點(diǎn)采樣標(biāo)簽記錄記錄內(nèi)容包括采樣編號(hào)、采樣點(diǎn)名稱、經(jīng)緯度、樣品名稱、作物品種、生長地土壤名稱(或當(dāng)?shù)厮追Q)、成土母質(zhì)、地形地勢、耕作制度、前茬作物及產(chǎn)量、化肥農(nóng)藥施用情況、灌溉水源、采樣點(diǎn)地理位置簡圖、樹齡、長勢、載果量等。

3.2樣品加工或出售點(diǎn)采樣標(biāo)簽記錄記錄內(nèi)容包括采樣序號(hào)、采樣地點(diǎn)、供貨地點(diǎn)、生產(chǎn)批號(hào)、樣品名稱、樣品狀態(tài)、原材料名稱及品種、加工方式。

4　植物樣品的制備與保存

4.1植物樣品的前期制備植物樣品在采集回實(shí)驗(yàn)室時(shí)一般是整株或?yàn)榧庸こ善?，不能直接進(jìn)行檢測，為了確保分析結(jié)果的正確性，必須對樣品進(jìn)行粉碎、混勻、縮分等相應(yīng)的前期制備。樣品前期制備的主要目的是為了使樣品足夠均勻，滿足分析檢測的要求，在檢測過程中分取任何部分去檢測都具有代表性。前期制備方法因植物樣品的類型不同而異[8]。

所采集的糧食作物主要包括根、莖、葉及籽實(shí)樣品，根據(jù)不同的分析要求對樣品進(jìn)行制備加工，一般需要通過去雜質(zhì)(泥塊等)，用去離子水快速清洗，并及時(shí)晾干，然后按照分析要求進(jìn)行粉碎、縮分、過篩、分裝、編號(hào)、保存待測，同時(shí)要注意樣品被蟲咬或霉變，帶殼類的糧食籽實(shí)需要去掉外殼再進(jìn)行粉碎加工。同時(shí)在樣品加工過程中要避免引入對檢測項(xiàng)目有影響的污染物。

對于需要整株檢測的植物，將植株洗干凈，按檢測要求，分不同部位或整株剪碎，充分混勻，然后用四分法縮分至檢測所需的量，制成鮮樣備用，或在60 ℃烘干粉碎裝瓶并貼好標(biāo)簽備用[9]。

4.2植物樣品的保存所采集植物樣品均應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分析檢測，在最短的時(shí)間內(nèi)檢測完畢，減少水分損失及待測成分在植物體內(nèi)的變化(如光解、高溫分解、發(fā)酵等)，如果樣品不能及時(shí)分析檢測的則需要進(jìn)行樣品的保存，植物樣品保存時(shí)所需要遵循的原則是：環(huán)境干燥、溫度較低、避免光照、密封保存。

前期制備好的樣品應(yīng)盡量保存于避光通風(fēng)干燥的環(huán)境下，并儲(chǔ)存于密封性好且干凈的容器內(nèi)，而對于需要新鮮樣品檢測或植物體內(nèi)容易發(fā)生變化的檢測項(xiàng)目則應(yīng)盡快進(jìn)行，短期內(nèi)做完儲(chǔ)存于0～5 ℃環(huán)境下，短期內(nèi)不能完成檢測的則需要儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱中，且保存時(shí)注意避光。適當(dāng)情況下，可加入少量對檢測沒有影響的防腐劑，樣品存放時(shí)也要按日期、批號(hào)、編號(hào)存放，以利于后期查找或檢測。

所檢測的植物樣品一定要留夠附樣，以備復(fù)查，對于容易發(fā)生變質(zhì)的植物樣品，則需密閉保存，盡量保持植物樣品原狀。植物性食品類樣品感官不合格產(chǎn)品不必進(jìn)行理化檢驗(yàn)，直接判為不合格。

5　植物樣品含水量測定

植物樣品一般由水分和干物質(zhì)組成。含水量是反映植物體生理狀態(tài)和成熟度的一個(gè)重要指標(biāo)，也是檢定農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)和判斷其貯藏適合性的重要標(biāo)準(zhǔn)[10]。剛采的新鮮植物樣品其含水量一般在70%～95%，其中植物葉片含水量較高，幼葉最高；莖稈含水量相對較少，種子含水量最少，通常在5%～15%。將新鮮植物樣品中水分去除后剩余部分則為植物體干物質(zhì)部分，一般包括有機(jī)質(zhì)(占90%～95%)和礦物質(zhì)(占5%～10%)。植物樣品風(fēng)干后，其含水量通常會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。因此，只有用完全干燥樣品作計(jì)算(干基)植物所測組分含量，其數(shù)值才穩(wěn)定[11]。常壓恒溫干燥法是測定植物樣品中水分最常用的方法，其測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，主要適用于不含易熱解和易揮發(fā)成分的樣品。

6　植物樣品的消解

植物樣品由于其組織結(jié)構(gòu)的特殊性，消解方式需要根據(jù)植物樣品的性質(zhì)以及檢測項(xiàng)目的特性來確定。目前，植物樣品所使用的前處理方法一般有直接浸提法、敞開式干法消解、敞開式濕法消解、密閉微波消解法[12]等。直接浸提法可以浸提水溶或者其他溶劑可以直接浸提的元素或者組分，但由于不能將植物組織徹底消解，容易造成結(jié)果偏低。干法消解時(shí)，可以消解相對將難以從植物中分解的元素或者組分，但一般高溫爐材料中均含有被測元素，容易造成樣品的污染，且某些元素會(huì)在高溫時(shí)損失。濕法消解雖然適合于大部分元素和組分，但在加熱過程中未封閉加壓，會(huì)造成被測組分的流失使回收率偏低。密閉微波消解增加了壓力使得植物樣品消解完全，減少與外界環(huán)境的接觸，降低了污染，避免了由于酸揮發(fā)而造成的損失，同時(shí)提高了溫度，又縮短了消

解時(shí)間，且大大減少了消解時(shí)酸量的消耗，空白值也相對較低，是目前應(yīng)用相對廣泛的消解方法，但其成本相對較高。因此，在植物樣品消解過程中既要考慮其本身性質(zhì)及檢測項(xiàng)目的特性，又要考慮成本，選擇合適的消解方法。

[1]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.

[2]陳桂英.建陽市水稻測土配方施肥研究與應(yīng)用[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010.

[3]蔣國輝.蔬菜、水果及糧食農(nóng)藥殘留檢測方法的建立[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[4]彭瑋.藥物殘留快速檢測的采樣方法和注意事項(xiàng)[J].養(yǎng)殖技術(shù)顧問，2014(9):215.

[5]李俊.貴陽市蔬菜農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀分析[D].貴州：貴州大學(xué)，2009.

[6]四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.糧油作物植物樣品田間采集及制備技術(shù)規(guī)范(第一部分)：DB51/T 1047—2010[S].四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2010.

[7]張洪霞.矮壯素和助壯素在番茄栽培基質(zhì)及番茄植株中殘留與消解規(guī)律研究[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[8]鄭昱東，張躍春.干基生物樣品的制備及配套分析方法[J].吉林地質(zhì)，2010,29(4):100-102.

[9]張莉.不同類型三葉草部分營養(yǎng)成分含量的測定及比較[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014(14):238-239.

[10]趙越，吳玉霞，何天明.鐵素缺乏對庫爾勒香梨植株含水率、灰分率的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015,21(9):6-9.

[11]趙寧，楊斌，劉愛平.兩種測定三葉草中水分含量的方法比較[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2012,39(4):20-21.

[12]黃會(huì)秋.微波消解-氟離子選擇電極法測定海產(chǎn)品中氟的研究[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2005,15(9):1088-1090.

Several Problems in the Process of Plant Samples Collection,Preparation and Digestion

HAN Zhang-xiong,LI Hui-hui,SONG Qiong et al

(Provincial Key Laboratory of Mineral Exploration and Utilization of Shaanxi,Xi’an Testing and Quality Supervision Center for Geological and Mineral Products,The Ministry of Land and Resource,Xi’an,Shaanxi 710054)

Combining with the current actual situation of plant sample detection task in our institute,we analyzed the plant field acquisition,processing and preparation of samples and some of the problems encountered in the process of digestion.This research provided accurate determination of heavy metal elements and objective evaluation of the heavy metal pollution in plant samples.

Plant samples;Collection;Preparation;Digestion

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014JM5217)。

韓張雄(1982- )，男，陜西佳縣人，工程師，碩士，從事土壤及植物化學(xué)檢測與植物逆境培育風(fēng)險(xiǎn)研究。

2016-07-06

S 325

A

0517-6611(2016)25-001-02