電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定壇紫菜中礦物質(zhì)元素含量

劉仙金

摘 要：為了解壇紫菜的營養(yǎng)價(jià)值與其所含礦物質(zhì)元素含量的關(guān)系，以及進(jìn)一步壇紫菜產(chǎn)品的深加工利用提供參考，采用微波消解技術(shù)前處理樣品，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時(shí)測定紫菜中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo共10種礦物質(zhì)元素含量，該方法操作簡便快速、動(dòng)態(tài)范圍寬、檢出限低、回收率好、精密度和準(zhǔn)確度高。結(jié)果表明：壇紫菜含有豐富的人體必需常量礦物質(zhì)元素Ca、Mg，以及Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Mo等人體必需微量元素，具有很高的食用價(jià)值和保健價(jià)值。

關(guān)鍵詞：壇紫菜;礦物質(zhì)元素;電感耦合等離子體質(zhì)譜法;含量

中圖分類號(hào)：TS254.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：0253-2301（2019）09-008

Abstract： In order to understand the relationship between the nutritional value and the content of mineral elements in porphyra haitanensis， and to provide reference for further processing and utilization of porphyra haitanensis products. The sample was pretreated by microwave digestion technique， and then the content of Ca， Mg， Fe， Cu， Zn， Mn， Co， Se， Sr and Mo in porphyra haitanensis was simultaneously determined by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）， the method was simple and quick in operation and had wide dynamic range， low detection limit， good recovery， high precision and accuracy. The results showed that porphyra haitanensis was rich in essential macro mineral elements including Ca， Mg， and essential microelements such as Fe， Cu， Zn， Mn， Co， Se， Mo and so on ， which had high edible value and health value.

Key words： Porphyra haitanensis; Mineral elements; Inductively coupled plasma mass spectrometry; Content

壇紫菜Porphyra haitanensis，又名紫菜、烏菜，是我國特有的可人工栽培的海藻，也是福建、浙江等沿海地區(qū)出口的主要特色農(nóng)產(chǎn)品之一[1-2]。壇紫菜味道鮮美、蛋白質(zhì)含量高，含有豐富的氨基酸（包括8種人體必需氨基酸）、碘、維生素、多糖、不飽和脂肪酸，以及Ca、Mg、P、Fe、Zn等礦物質(zhì)元素，被譽(yù)為“營養(yǎng)寶庫”[3-4]。壇紫菜味甘咸性寒，有化痰軟堅(jiān)、清熱利水、補(bǔ)腎養(yǎng)心等作用，含有紫菜多糖、藻膽蛋白、蛋白多肽、多酚等活性成分，具有抗氧化、降血脂血壓、舒張血管、增強(qiáng)免疫等功能，可用于治療甲狀腺腫、支氣管炎、高血壓、水腫等，是一種天然的海洋保健食品[5-7]。為進(jìn)一步了解壇紫菜的營養(yǎng)價(jià)值與其所含礦物質(zhì)元素含量的關(guān)系，也為人們合理食用壇紫菜提供參考，本研究對(duì)壇紫菜中礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行測定。目前，無機(jī)元素的檢測方法主要有原子熒光光譜法（AFS）、原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）等[8]。其中ICP-MS具有靈敏度高、干擾少、動(dòng)態(tài)范圍寬、精密度和準(zhǔn)確度高、操作簡便快速等優(yōu)點(diǎn)，且可多元素同時(shí)測定，已被廣泛應(yīng)用于元素分析領(lǐng)域[9-10]。本試驗(yàn)以微波消解技術(shù)作為樣品的前處理手段，用ICP-MS測定壇紫菜中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo共10種礦物質(zhì)元素含量，旨在為福建省閩東地區(qū)壇紫菜的質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、營養(yǎng)價(jià)值的深入研究和產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

Mars 6微波消解儀（美國CEM公司）;Agilent 7700X 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（配HMI耐高基體進(jìn)樣系統(tǒng)）（美國Agilent公司）;ME204E 電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司];EHD-24電熱板（北京東航科儀儀器有限公司）;Milli-QB 超純水儀（美國Millipore公司）。

1.2 材料與試劑

1.2.1 試驗(yàn)材料 壇紫菜樣品均采集于福建省閩東地區(qū);國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)紫菜（GBW10023）由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所提供。

1.2.2 試驗(yàn)試劑 Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1000 ug·mL-1由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供），調(diào)諧液（10 ug·L-1的7Li、59Co、89Y、140Ce、205Tl），內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液（100 ug·mL-1的 6Li、45Sc、72Ge、103Rh、115In、159Tb、175Lu、209Bi），以上3種溶液均以2%硝酸溶液為介質(zhì)配制成工作使用液;硝酸（優(yōu)級(jí)純），超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）。

試驗(yàn)所用器具均需用10%硝酸溶液浸泡24 h后，用水反復(fù)沖洗，再用超純水沖洗晾干后備用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的前處理 將壇紫菜樣品105℃烘干至恒重后，粉碎均勻，備用。稱取0.2500 g（精確至0.0001 g）壇紫菜樣品于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸，置于電熱板上90℃預(yù)加熱0.5 h，冷卻后裝上外罐，放入微波消解儀中消解。消解步驟為：第一步，10 min內(nèi)從室溫上升至120℃并維持5 min;第二步，6 min內(nèi)從120℃上升至160℃并維持6 min;第三步，8 min內(nèi)從160℃上升至190℃并維持20 min。消解完成冷卻后，開罐，將內(nèi)罐置于電熱板上120℃趕酸至約余1 mL。冷卻后，將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，超純水定容，搖勻待測。同時(shí)做試劑空白。

1.3.2 ICP-MS儀器工作條件 用質(zhì)譜調(diào)諧液對(duì)ICP-MS各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)諧，使其分辨率、靈敏度、氧化物和雙電荷離子等指標(biāo)符合儀器最佳測定要求。儀器參考條件為：射頻功率1550 W，等離子體氣流量15 L·min-1，載氣流量1 L·min-1，碰撞氣為氦氣、氦氣氣體流量4.3 mL·min-1，采用碰撞池技術(shù)的動(dòng)能歧視KED模式，霧化器為同心霧化器，霧化室溫度2℃，采樣錐/截取錐為鎳錐，采樣深度8.0 mm，積分時(shí)間為0.3 s（其中Se為0.5 s），重復(fù)測定3次，全定量分析模式。

1.3.3 樣品測定 在優(yōu)化的儀器條件下，采用在線加入內(nèi)標(biāo)的方式，按順序?qū)υ噭┛瞻?、混合?biāo)準(zhǔn)溶液系列、樣品空白和樣品溶液進(jìn)行測定，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)樣品中各元素進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)及檢出限

對(duì)Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo共10種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，以各元素濃度為橫坐標(biāo)，待測元素與內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)值的比值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。連續(xù)測定空白溶液11次，以其標(biāo)準(zhǔn)偏差SD的3倍計(jì)算各元素的檢出限[10]，結(jié)果見表1。

從表1可知，10種元素的線性相關(guān)系數(shù)r均大于0.9995，線性關(guān)系良好;10種元素的檢出限在0.05～3.00 ug·L-1，檢出限低，表明該方法動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高，能滿足壇紫菜中礦物質(zhì)元素的測定要求。

2.2方法精密度和加標(biāo)回收率

按1.3試驗(yàn)方法測定壇紫菜樣品中的10種礦物質(zhì)元素含量，平行測定6次，計(jì)算各元素含量的平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。并對(duì)壇紫菜樣品進(jìn)行基質(zhì)加標(biāo)，計(jì)算各元素的加標(biāo)回收率，結(jié)果見表2。

從表2可知，6次平行測定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均小于6.8%，加標(biāo)回收率在90.0%～102.1%，表明該方法精密度高、回收率好，適用于壇紫菜中礦物質(zhì)元素含量的測定分析。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證

通過分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的結(jié)果來驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)紫菜（GBW10023）作為質(zhì)控樣，測定其Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo共10種元素含量，結(jié)果見表3。從表3可知，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)紫菜（GBW10023）中10種元素含量的測定值均在證書認(rèn)定值范圍內(nèi)，表明該方法準(zhǔn)確可靠。

從表4可知，壇紫菜中各礦物質(zhì)元素含量順序大致為Ca>Mg>Fe>Sr>Mn>Zn>Cu>Mo>Co>Se，其中對(duì)人體有益的必需礦物質(zhì)元素Ca、Mg含量很高，人體必需微量元素Fe含量也很高，Zn、Sr、Mn、Cu等元素含量較高，這些礦物質(zhì)元素在人體生命活動(dòng)中有著重要的生理作用。壇紫菜不僅味道鮮美、營養(yǎng)豐富，還有較高的食用和保健價(jià)值。

3 結(jié)論

采用微波消解技術(shù)前處理樣品，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）同時(shí)測定壇紫菜中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Sr、Mo共10種礦物質(zhì)元素含量。通過精密度試驗(yàn)、加標(biāo)回收率試驗(yàn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的驗(yàn)證試驗(yàn)，考察了方法的精密度、回收率以及準(zhǔn)確度，結(jié)果表明該方法操作簡便快速、動(dòng)態(tài)范圍寬、檢出限低、回收率好、精密度和準(zhǔn)確度高，適用于壇紫菜中多種礦物質(zhì)元素含量的同時(shí)測定分析，可為壇紫菜的質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、營養(yǎng)價(jià)值的深入研究以及產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）