微波消解–ICP–AES法測定羅布麻葉中16種微量元素＊

吳麗蘋，曾憲錄，施煜，鐘艷梅

(1.廣東省汕頭市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東汕頭 515041； 2.嘉應學院生命科學學院，廣東梅州 514015)

微波消解–ICP–AES法測定羅布麻葉中16種微量元素＊

吳麗蘋1，曾憲錄2，施煜1，鐘艷梅2

(1.廣東省汕頭市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東汕頭 515041； 2.嘉應學院生命科學學院，廣東梅州 514015)

建立微波消解–ICP–AES法測定羅布麻葉中Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti，Se，Ba，Pb，Sr，Cd 16種微量元素含量的方法。以HNO3–H2O2–HF溶液(6∶4∶1)為消解體系，樣品經(jīng)微波消解后，用ICP–AES法對羅布麻葉中16種元素含量進行測定。各元素的質(zhì)量濃度在0.01～1.00 mg／L范圍內(nèi)與光譜強度呈良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)r＞0.999，檢出限在0.000 5～0.008 0 mg／kg之間。加標回收率為87.56%～101.47%，測定結(jié)果的相對標準偏差為1.2%～3.42%(n=6)。該方法操作簡單，準確度好，靈敏度高，可用于羅布麻葉中微量元素分析。

微波消解；ICP–AES；羅布麻葉；微量元素

微量元素(又名痕量元素)通常指生物體(包括人體)中含量小于0.01%的元素，如鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘等，這些微量元素對生物體而言需要量極少，但卻是生物體正常新陳代謝和生長發(fā)育必不可少的元素，它們的攝入過量、不足、不平衡或缺乏都會不同程度地引起生物體異常或發(fā)生疾?。?–3］。

羅布麻葉是2010年版《中國藥典》收錄的中藥，為夾竹桃科植物羅布麻的干燥葉，具有平肝安神、清熱利水的功效，可治療肝陽眩暈、心悸失眠、浮腫尿少、高血壓、神經(jīng)衰弱、腎炎浮腫［2–3］?，F(xiàn)代藥理研究表明：羅布麻葉具有降血壓、降血脂、止咳、平喘、化痰、鎮(zhèn)靜安神、抗抑郁、保肝、增強免疫力、抗過敏、抗衰老等功效，對高血壓、高血脂、感冒、咳嗽、焦躁不安、免疫力低下等癥狀均有療效［4–5］。

目前，微量元素檢測方法主要有電化學分析法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP–MS)、原子熒光光譜法(AFS)、原子吸收分光光度法(AAS)、電感藕合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP–AES)等［6–16］。筆者采用微波消解進行前處理，ICP–AES法測定羅布麻葉中Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti，Se，Ba，Pb，Sr，Cd等16種微量元素含量，實現(xiàn)多種微量元素同時測定，并通過特定方法消除了酸解樣品過程中帶入的元素干擾，分析羅布麻葉中微量元素的特征，為羅布麻葉的質(zhì)量評價及其開發(fā)與利用提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：Prodigy型，美國利曼公司；

微波消解系統(tǒng)：MARS–5型，美國CEM公司；

超純水機：Milli-Q型，美國Millipore公司；

Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti，Se，Ba，Pb，Sr，Cd標準儲備溶液：質(zhì)量濃度均為1 000 mg／L，國家標準物質(zhì)研究中心；

硝酸、鹽酸、氫氟酸：優(yōu)級純，天津市化學試劑三廠；

氬氣：純度為99.999%；

實驗用水為超純水(電阻率為18.2 MΩ·cm)。

1.2 儀器工作條件

入射功率：1 200 W；等離子氣壓力：0.6 MPa；霧化氣流量：0.35 L／min；蠕動泵進樣流量：1.5 mL／min；輔助氣體流量：0.2 L／min；泵流量：1.5 mL／min；樣品進樣分析延遲時間：30 s；重復次數(shù)：3次；各元素分析波長見表1。

表1 16種元素分析波長

1.3 樣品前處理

將羅布麻葉研細、恒重干燥，準確稱取0.5 g，放入聚四氟乙烯微波消解罐內(nèi)，加入4 mL HNO3，2 mL H2O2，500 μL氫氟酸，放置過夜后，用微波消解儀按表2微波消解程序進行消解。消解完畢后，取出消解罐，在電熱板上于150℃趕酸至近干，將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用2%硝酸多次洗滌消解內(nèi)罐，洗液合并于容量瓶中，定容至標線，搖勻，用0.22 μm微孔尼龍濾膜過濾，待測。同時做空白試樣。

表2 微波消解程序

1.4 溶液配制

將Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti， Se，Ba，Pb，Sr，Cd 16種元素標準溶液用2%硝酸溶液逐級稀釋，配制成各元素的質(zhì)量濃度均為0，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00 mg／L的系列混合標準溶液，備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方式的選擇

目前植物性樣品中元素分析常用的消解方式主要有干法、濕法和微波消解法。分別用干灰化法、濕消解法和微波消解法對加標樣品前進行消解，對處理方法進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種方法測定結(jié)果均與加標參考值相符合，16種微量元素回收率在86.7%～105.3%之間，相對標準偏差在0.8%～5.6%之間。但干法灰化耗時長，樣品量大，容易引起元素污染和損耗，一般較少使用；濕法酸用量較大，容易造成空白值偏高，敞口式消解易污染環(huán)境，且試劑消耗大，試樣處理周期較長；而微波消解法是利用在微波系統(tǒng)中，極性分子與試液中帶電粒子在交變的電磁場中來回遷移運動，分子間高速碰撞、摩擦，產(chǎn)生高熱，使得試樣溫度升高，在高熱量作用下發(fā)生反應，產(chǎn)生的氣體在密閉杯內(nèi)形成高壓，從而達到樣品快速完全消解。由于其在密閉環(huán)境中進行消化，元素基本沒有損失，樣品量和酸試劑消耗少，消解時間短，且對環(huán)境不易造成污染。故實驗采用微波消解法對樣品進行消解。

2.2 微波消解溶劑的選擇

微波消解溶劑使用較多是HNO3，H2O2，HClO4和HF，其中HNO3，H2O2和HClO4具有氧化性，可消解樣品中大部分鹽類和有機質(zhì)，而HF可消解大部分硅酸鹽，且可用于植物性樣品的消解［12］。考查了HNO3，H2O2，HClO4和HF等無機酸對羅布麻葉微波消解的效果。結(jié)果表明，當選擇HClO4，HNO3或HClO4+H2O2，HNO3+H2O2作為消解溶劑時，樣品消解不完全，溶液呈渾濁狀，甚至出現(xiàn)白色沉淀，且測定值較加標參考值偏低；當選擇HNO3+H2O2+HF作為消解溶劑時，樣品消解完全，溶液澄清透明，測定值與加標參考值相符。因此選擇HNO3+H2O2+HF作為消解溶劑。

2.3 微波消解溶劑用量的選擇

考察了微波消解溶劑用量對羅布麻葉消解的效果。鑒于微波消解是密閉系統(tǒng)，且當HNO3和H2O2劑量過量時，對消解完全度影響不大，一般不宜加入過多，達到消解徹底即可，故按照微波消解儀的最低溶劑要求(5 mL)，選擇3 mL HNO3+2 mL H2O2。HF用量對微波消解試驗影響較大，當不加入HF時，微量元素測定值較加標參考值偏低；隨著HF加入量的增加，微量元素測定值呈上升趨勢；當HF加入量為500 μL時，微量元素測定值與加標參考值相吻合；當HF加入量繼續(xù)增加時，測得值已無明顯變化，HF是強腐蝕性酸，容易破壞儀器、干擾檢測結(jié)果，故選擇HF最低量500 μL。因此實驗選擇微波消解溶劑用量為3 mL HNO3+2 mL H2O2+500 μL HF。

2.4 分析譜線的選擇

鑒于化學、電離、基體效應等因素均可通過影響光譜特性而對測定值造成干擾，因此對每個元素的測定均同時選擇多條特征譜線試驗。由于光譜儀具有同步校正功能，因此實驗中用待測定元素的單標溶液分別選取2～3條分析譜線進行掃描，得到相應的掃描圖，由掃描圖可直觀地觀測到相應分析線的輪廓、強度、光譜干擾的類型及干擾程度，綜合分析強度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇靈敏度高、基體效應小、譜線干擾少、精密度好的分析線。根據(jù)試樣特點、待測元素、儀器穩(wěn)定性及干擾狀況，選擇表1中所示的分析線適合于羅布麻葉樣品中16種微量元素的測定，譜線干擾小，精密度好。

2.5 線性回歸方程、線性范圍與檢出限

用16種元素標準儲備液和超純水配制不同濃度梯度的16種元素混合標準溶液，采用多點線性校正的方式測定各元素的含量，以各元素的質(zhì)量濃度x(mg／L)為橫坐標，光譜強度(y)為縱坐標，繪制標準工作曲線，計算線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。在選擇的實驗條件下，連續(xù)測定空白樣品溶液11次，以3倍光譜強度信號的標準偏差與對應斜率的比值計算儀器的檢出限。線性方程、線性范圍及檢出限結(jié)果見表3。

由表3可知，16種微量元素Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti，Se，Ba，Pb，Sr，Cd標準曲線的線性范圍較寬，線性關(guān)系良好，檢出限在0.000 5～0.008 0 mg／kg之間，說明該方法的靈敏度較高，能夠滿足相關(guān)測試要求，可以用于羅布麻葉樣品中16種元素的微量分析。

2.6 精密度試驗

對羅布麻葉樣品中16種元素含量進行6次平行測定，結(jié)果見表4。由表4可知，16種元素測定結(jié)果的相對標準偏差為1.20%～3.42%(n=6)，說明該方法的精密度良好。

表3 線性回歸方程、線性范圍和檢出限

表4 精密度試驗結(jié)果

2.7 加標回收試驗

在羅布麻葉樣品中加入一定量的16種元素標準溶液，分別測定并計算回收率，結(jié)果見表5。由表5可知，16種元素的加標回收率在87.56%～101.47%之間，說明該方法準確度較高。

表5 加標回收試驗結(jié)果

2.8 實際樣品的測定

針對3份實際羅布麻葉樣品，按照實驗所建立的ICP–AES法測定羅布麻葉中16種元素的含量，結(jié)果見表6。

表6 實際樣品測定結(jié)果

由表6可知，16種元素平均含量由高到低依次為Ca，Mg，Na，P，Al，F(xiàn)e，Sr，Mn，Ti，Zn，Ba，Cu，Ni，Se，Pb，Cd，其中對人體有益的Ca，Mg，Na，P，Al，F(xiàn)e 6種元素平均含量明顯高于其它元素的平均含量，有害元素Ni，Pb，Cd平均含量較低。羅布麻葉中具有一定量的Sr(186.24 mg／kg)和Se(1.24 mg ／kg)，其中鍶能減少人體對鈉的吸收，有預防“三高”和心血管疾病的作用，并可強化骨骼，提高智力，具有延緩衰老和養(yǎng)顏的輔助功效；而硒是人體中抗氧化酶(如谷胱甘肽過氧化物酶)和硒–P蛋白的重要組成部分，在體內(nèi)起著平衡氧化還原氛圍的作用，具有提高人體免疫力的功效，這說明羅布麻葉中微量元素對其療效具有協(xié)同效應。研究和檢測羅布麻葉中元素種類及其含量，不僅可為其藥理研究提供數(shù)據(jù)，也可為其質(zhì)量評價及其開發(fā)與利用提供依據(jù)。

3 結(jié)語

通過HNO3+H2O2+HF微波消解，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP–AES)測定羅布麻葉中16種微量元素含量的方法。該法操作簡單，準確度與靈敏度高，適用于羅布麻葉中微量元素的檢測。

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Determination of 16 Trace Elements in the Leaves of Apocynum Venetum by Microwave Digestion–ICP–AES method

Wu Liping1， Zeng Xianlu2， Shi Yu1， Zhong Yanmei2
(1. Guangdong Shantou Institute of Quality and Metrology Supervision Testing， Shantou 515041， China；2. School of Life Sciences， Jiaying University， Meizhou 514015， China)

A method for the determination of 16 elements content in the leaves of Apocynum Venetum by microwave digestion and ICP–AES was developed，including Na，Mg，Ca，F(xiàn)e，Al，P，Mn，Ni，Cu，Zn，Ti，Se，Ba，Pb，Sr，Cd. The samples were pretreated by using vacuum microwave digestion in HNO3–H2O2–HF(6∶4∶1) solution system，then 16 elements content in the leaves of Apocynum Venetum were analyzed. The mass concentration of every elements had good linear relationship with the spectral intensity in the range of 0.01–1.00 mg／L, and the correlation coefficients were more than 0.999，the detection limit ranged from 0.000 5 mg／kg to 0.008 0 mg／kg. The recoveries of standard addtion were 87.56%–101.47%，and the relative standard deviations of determination results ranged from 1.20% to 3.42%(n=6). The method has the advantages of simple operation，high accuracy and sensitivity，and it can be used for the analysis of trace elements in the leaves of Apocynum Venetum.

microwave digestion; ICP–AES; leaf of Apocynum Venetum; trace element

O657.3

A

1008–6145(2017)03–0046–04

*廣東省科技計劃項目(2016A020210139)

聯(lián)系人：曾憲錄；E-mail: hhxxttxs2016@qq.com

2017–02–12

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.03.010