微波消解ICP-OES法同時測定雨生紅球藻中20種無機元素的含量*1

周　彬，楊麗娜，肖麗恒，謝啟明

（1.楚雄州質(zhì)量技術監(jiān)督綜合檢測中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南楚雄675000）

微波消解ICP-OES法同時測定雨生紅球藻中20種無機元素的含量*1

周彬1，楊麗娜1，肖麗恒1，謝啟明2

（1.楚雄州質(zhì)量技術監(jiān)督綜合檢測中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南楚雄675000）

目的本試驗以雨生紅球藻為試樣，建立微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜 （ICP-OES）法，同時測定雨生紅球藻中20種無機元素 （Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se）的分析方法。方法雨生紅球藻使用微波消解儀進行樣品前處理，采用ICP -OES測定并采用外標法定量。結果本方法測定20種無機元素的線性范圍寬，線性關系良好，檢出限低，各元素的加標回收率在94.0%～108.0%之間。結論本方法具有操作簡單、分析速度快、靈敏度高、準確度好、回收率高等特點，能夠同時對雨生紅球藻中20種元素進行分析，通過測定雨生紅球藻中各種元素的含量，為雨生紅球藻資源的合理開發(fā)和綜合利用、質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測提供一定的參考依據(jù)。

雨生紅球藻；微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜；無機元素

雨生紅球藻 （haematococcus pluvialis）是一種廣泛分布于自然界淡水中的單細胞綠藻，屬于團藻目，紅球藻科。此藻能累積蝦青素而呈現(xiàn)紅色，于是命名為紅球藻，因為是綠藻中的雨生種，又名雨生紅球藻［1］。因為氧化所導致的系統(tǒng)性的疾病，例如癌癥、炎癥、糖尿病、心血管疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及血液疾病和呼吸系統(tǒng)疾病等，雨生紅球藻有著非常好的預防或治療作用［2］。主要是因為在一定條件下，雨生紅球藻積聚的類胡蘿卜素可占細胞干重的2%～5%，其中80%左右為蝦青素 （astaxanthin）及其酯類［3］。蝦青素，又名蝦黃質(zhì)、龍蝦殼色素，其化學名為3，3'-二羥基-4，4'-二酮基-β，β'-胡蘿卜素，分子式為C40H52O4，相對分子質(zhì)量為596.86。近年來許多研究表明，蝦青素具有許多重要的生物學功能，如抑制多不飽和脂肪酸的氧化、抵御紫外線的作用、維生素A樣活性、改善視力、提高免疫力、促進色素形成、改善生育以及抗腫瘤等［4］。目前，蝦青素在水產(chǎn)養(yǎng)殖（如紅鱒魚、鮭魚、蝦和觀賞魚類等的人工養(yǎng)殖）中較廣泛地用作飼料添加劑，取得了滿意的著色及改善動物機體健康狀況的效果［7］。

雨生紅球藻中礦物元素參與其體內(nèi)酶、激素和維生素的生理活性反應，對機體的正常代謝有重要作用；另外，對雨生紅球藻所含有的礦物元素的安全性評價研究，也成為毒理學、藥理學、生物無機化學的研究方向。同時，也反應雨生紅球藻人工養(yǎng)殖環(huán)境中水質(zhì)等方面的質(zhì)量狀況，因此對雨生紅球藻的質(zhì)量研究包括礦物元素的研究就顯得非常重要。目前，雨生紅球藻主要應用于食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)和飼料添加劑中的養(yǎng)殖行業(yè)［4—7］。

雨生紅球藻干樣含有70% 碳水化合物，少量蛋白質(zhì)、脂肪及色素等，還含有較多的無機元素。之前，對雨生紅球藻無機元素的研究也有少量報道［8］，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectroscopy，ICP-OES）以其低檢出限、高精密度，基體效應較小、線性范圍較寬和多元素同時測定等優(yōu)點，已廣泛應用于食品、藥品中的微量元素分析［9］。本實驗采用微波消解，應用ICP-OES檢測雨生紅球藻中22種無機元素的含量，為雨生紅球藻資源的綜合利用與質(zhì)量控制提供了參考依據(jù)。

1.實驗部分

1.1儀器與設備

微波消解儀 （美國CEM公司，型號：MARS6）、55mL TFM消解罐、趕酸電熱板、電感耦合等離子體光譜儀 （美國PE公司，型號：8000），粉碎機、樣品均質(zhì)器、電子天平、精密移液器、EasyDI8超純水機、玻璃器皿 （于20%硝酸溶液中浸泡過夜，再用去離子水清洗干凈）。

1.2試劑

65%濃硝酸 （優(yōu)級純），30%過氧化氫 （分析純），去離子水，氬氣。測定時所使用的各元素標準儲備液為國家標準物質(zhì)研究中心提供。

1.3ICP-OES儀器工作參數(shù)

高頻輸出功率：1.3 KW；等離子氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.2 L/min；霧化氣流量：0.6 L/min；泵流量：1.5m l/min；吹掃氣流：正常；讀數(shù)延遲：45秒；重復測量次數(shù)：3次；觀測位置：軸向觀測；觀測距離：15.0；每個譜峰點數(shù)：5點；霧化器清洗時間：10秒。

1.4樣品處理

取處理好的雨生紅球藻樣品約0.25 g置于干凈的聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸6 mL浸泡過夜，再加入30%過氧化氫2 mL，輕輕搖晃消解罐雨生紅球藻樣品被酸浸潤，蓋好密封內(nèi)蓋，套好保護筒后，依次安裝在微波消解儀旋轉架盤上并將架盤放入微波消解儀中，然后按照微波消解程序步驟進行消解，微波消解程序步驟如表1。消解完全后，冷卻，取出。將消解液轉移至25 mL量瓶中，用超純水定容至刻度，用于檢測樣品含量較低元素；從上述溶液精密取0.5 mL置于25 mL量瓶中，用5%硝酸稀釋至刻度，用于檢測含量較高的元素 （Al、Ca、Mg、Mn、K）。

表1　微波消解程序

消解結束后，趕酸，待殘液剩約1.0-1.5m l左右將樣品定容至50mL。同時做樣品空白。

2.結果與分析

2.1分析波長的選擇及背景的校正

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜對每種元素的測定都可以同時選擇多條不同特征譜線進行應用，而且具有同步背景校正功能。因此，實驗過程中對每種檢測元素同時選取2—3條譜線進行檢測分析，綜合分析了光譜圖的強度、穩(wěn)定性和干擾情況選擇了較好的譜線作為分析譜線。選擇的檢測波長結果如表2所示。

表2　元素測定波長

2.2各種元素的線性關系

將各種元素的標準儲備液配制成混合標準工作溶液，濃度系列分別為0.1、1.0、5.0、10.0、100mg/mL。用5%硝酸稀釋標準品制得不同濃度的標準使用液。Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn的標準使用液濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/L，、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se的標準使用液濃度分別為0.01、0.1、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0g/L。在選定的儀器操作條件下對標準工作液進行測試，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作站自動繪制校準曲線，其線性相關系數(shù)在0.9993—1.0000之間。

2.3方法檢出限

在本實驗條件相同的情況下，對空白溶液連續(xù)進行6次測定，取3倍標準偏差的濃度含量為各元素的檢出限，結果見表3。

表3　方法檢出限 （n=6）

2.4加標回收實驗

紅球藻1樣品分成2份，一份樣品中加入配置成一定濃度的混合標液，另一份為樣本液，測定各元素的加標回收率。統(tǒng)計結果見表4。從統(tǒng)計結果來看，方法的回收率均在94.0%～108.0%之間，方法的準確度較高，能滿足本實驗的檢測要求。

表4　測定方法加標回收實驗（mg/kg）

2.5樣品測定結果

按實驗方法對樣品進行消解，以5%硝酸作溶劑空白，對每個樣品進行平行測定3次，樣品中各種元素取平均值，其結果如表5。

表5　樣品分析結果（mg/kg）

元素　紅球藻1　紅球藻2　紅球藻3　紅球藻4　紅球藻5 Ti　4.99　3.99　2.93　1.47　2.66 Co　2.44　2.15　1.96　1.14　1.82 Cr　2.39　2.23　2.02　0.97　1.94 Ni　0.27　0.44　0.35　0.19　0.26 Pb　0.23　0.16　0.18　0.068　0.51 Li　0.014　0.022　0.041　0.016　0.018 Cd　0.0081　0.031　未檢出　0.013　0.034 Se　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出Ag 未檢出　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出

由檢測結果表5可知：雨生紅球藻中含有Ca、Mg、K、Na等常量元素，含量高低順序為：Ca ＞Mg＞K＞Na，含量最高的是Ca。微量和半微量元素含量從高到低的順序為：Fe＞Al＞Mn＞Ba ＞Zn＞Sr＞Cu＞Ti＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Li＞Cd。Ag、Se沒有檢出。從分析結果來看，雨生紅球藻含有非常豐富的礦物元素，檢測的20種元素中含有18種元素。

3.結論

利用微波消解，應用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定雨生紅球藻中多種無機元素的方法，操作簡便、分析速度快、穩(wěn)定性好、準確性高。雨生紅球藻中含有18種常微量元素，Ag、Se沒有檢出。各元素含量高低順序為：Ca＞Mg＞K＞Na＞Fe＞Al＞Mn＞Ba＞Zn＞Sr＞Ti＞Cu＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Mo＞Cd。Ag、Se沒有檢出。通過測定雨生紅球藻中多種無機元素含量，為雨生紅球藻資源的合理開發(fā)和綜合利用、質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測提供一定的參考依據(jù)。

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［2］魏東，嚴小君.天然蝦青素的超級抗氧化活性及其應用［J］.中國海洋藥物，2001，20 （4）：45—50.

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（責任編輯徐成東）

Simultaneous Determination of 20 Inorganic Elements in Haematococcus Pluvialis by Microwave Digestion-ICP-OES

ZHOU Bin1，YANG Lina1，XIAO Liheng1&XIE Qiming2
（1.Prefectural Quality Technology Supervision and Comprehensive Inspection Center of Chuxiong，Chuxiong，675000，Yunnan Province；2.School of Chemistry and Life Science，Chuxiong Normal University，Chuxiong，675000，Yunnan Province）

Objective In this experiment，Haematococcus pluvialis as sample has been studied，establishing themethods by microwave digestion-inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP -OES），that's the analysismethods of simultaneous determination about Haematococcus pluvialis in 20 kinds of inorganic elements（CA，Mg，K，Na，F(xiàn)e，Al，Mn，Ba，Zn，Sr，Cu，Ti，Co，Cr，Ni，Pb，Li，CD，Ag，Se）.Methods Haematococcus pluvialis samples were treated using microwave digestion instrument，determined by ICP-OES and quantified by external standard method.Results The method developed for the determination of20 kinds of inorganic elements has awide linear range，good linearity and low detection limit，and the recovery rate of each element is between 94.0% ～108.0%.Conclusion This method has the advantages of simple operation，fast analysis speed，high sensitivity，good accuracy，higher recovery rate，etc，20 kinds of elements in Haematococcus pluvialis can be analyzed at the same time. Through the determination of Haematococcus pluvialis in various elements of the content，the reference for the Haematococcus pluvialis resources in rational development and comprehensive utilization，quality control and quality detection can be provided.

Haematococcus pluvialis；microwave digestion；ICP-OES；inorganic elements

Q949.212

A

1671-7406（2016）03-0028-04

2016-01-16

周彬 （1965—），男，工程師，學士，研究方向：食品安全。