石墨爐原子吸收法測定山藥中6種金屬元素

姚 虹，李領(lǐng)川

(鄭州工程技術(shù)學(xué)院 分析測試中心，河南 鄭州 450044)

山藥為薯蕷科多年蔓生草本植物薯蕷的根莖，是一種傳統(tǒng)的藥食同源植物，其功效被記載于多本中醫(yī)藥名著之中[1]。山藥不僅能健脾和胃、益肺固腎，還具有增強(qiáng)免疫力、抗衰老、抗血脂及抗突變等功能，在中醫(yī)臨床經(jīng)常被用于肺虛咳嗽、腎虛精少等疾病的輔助治療[2]。此外，山藥中的微量元素含量也十分豐富[3-4]，其中所含的錳元素和鋅元素均為人體必需的微量元素[5]。錳對蛋白質(zhì)的生物合成起著非常重要的作用[6]，當(dāng)人體內(nèi)缺少錳元素時(shí)，會出現(xiàn)生長停滯、抽搐、運(yùn)動失調(diào)等現(xiàn)象，顯著影響人體機(jī)能的正常發(fā)揮。鋅是人體內(nèi)眾多生物酶的組成成分和活性劑，現(xiàn)已知體內(nèi)有200多種酶與鋅有密切關(guān)系[7]，鋅缺乏會導(dǎo)致人體生長發(fā)育遲緩，增加食物中鋅的攝入可以降低人體對鉛的吸收。近年來，由于工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，越來越多含有重金屬元素的廢物或副產(chǎn)物不斷被排放到環(huán)境中，一定程度上造成了河流和農(nóng)田的污染[8-10]。這些重金屬元素通過富集作用[11]被植物吸收，對人類的健康造成了潛在的威脅。

山東、河南以及河北等地種植山藥較多，是山藥的主產(chǎn)地，其中河南是鐵棍山藥的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)。受遺傳基因、土壤、氣候以及施肥方式不同等因素的影響，不同品種山藥中微量元素和重金屬的含量存在差異[12]。本文采用微波消解方法，利用原子吸收光譜儀石墨爐原子化法對7種不同產(chǎn)地山藥中的部分微量元素以及重金屬元素進(jìn)行檢測。

1 材料與方法

1.1 原料

選取7種山藥作為樣品，分別為：山東新城細(xì)毛山藥，山東泰安牛腿山藥，山東菏澤水山藥，河南溫縣鐵棍山藥，河北蠡縣菜山藥，河北保定小白嘴山藥以及云南昆明金秤砣山藥。

1.2 儀器與試劑

TAS-990原子吸收光譜儀：北京普析通用公司；MARS 6全自動微波消解儀：美國 CEM 公司；BHW-0920 趕酸電熱板：美國 CEM 公司；ME204電子天平：瑞士 Mettler-Toledo公司；MillQ 超純水裝置：美國Millipore公司。

Mn，Zn，Pb，Cr，Cd，As標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1000μg/mL,來自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；濃硝酸：優(yōu)級純；超純水：電阻率為18.2MΩ·cm。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)儲備液, 用1% HNO3分別配制濃度為0，5，10，20，40，80 ng/mL 的Mn，Zn，Pb，Cd，As，Cr混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.2 樣品處理

將7種山藥洗凈、去皮，然后進(jìn)行烘干研磨處理：分別稱取一定量試樣，恒溫80 ℃干燥8 h，研磨，過80目篩，密封保存?zhèn)溆?。山藥樣品烘干前后質(zhì)量變化見表1。

表1 不同品種山藥烘干前后質(zhì)量變化

分別準(zhǔn)確稱取上述山藥粉0.5000 g(每個(gè)樣品平行3份)，置于洗凈的聚四氟乙烯消解罐中，加濃硝酸8 mL，蓋好蓋子，同時(shí)制作空白對照溶液，放置過夜。

將處理好的樣品放入微波消解儀中，按表2中微波消解程序進(jìn)行消解。消解完成后取出消解罐，小心打開蓋子，將其放入趕酸儀中，于160 ℃趕酸至溶液近干，然后取出消解罐冷卻至室溫，用超純水將溶液定容至50 mL容量瓶中備用。

表2 微波消解程序

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，對6種元素系列濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以吸光度值為縱坐標(biāo)，以濃度(ng/mL)為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，同時(shí)對樣品空白溶液連續(xù)測定6次, 得到方法檢出限。6種元素的線性回歸方程及檢出限見表3。表3顯示各元素在線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

表3 6種元素的線性回歸方程及檢出限

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

取河南溫縣鐵棍山藥樣品連續(xù)進(jìn)樣6次，記錄其吸光度和濃度值。結(jié)果表明，RSD范圍為0.76%～2.84%(其中Mn為2.54%，Zn為2.84%，Pb為1.66%，Cd為0.76%，As為2.21%，Cr為1.84%)，說明本次實(shí)驗(yàn)所用方法精密度良好。

2.3 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

取已知濃度的河南溫縣鐵棍山藥樣品6份，分別加入6種不同元素不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后檢測加標(biāo)后混合溶液的吸光度值，得到加標(biāo)溶液對應(yīng)元素的濃度，從而計(jì)算出其加標(biāo)回收率，結(jié)果如表4所示。實(shí)驗(yàn)得出6種元素的加標(biāo)回收率在95.7%到107.3%之間，表明本次實(shí)驗(yàn)所用方法準(zhǔn)確度較高。

表4 樣品加標(biāo)回收率

2.4 樣品測定

按照上述儀器條件分別對7種不同產(chǎn)地的山藥進(jìn)行6種金屬元素的檢測，其中每個(gè)樣品做3組平行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出不同品種山藥中所含金屬元素的含量，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同品種干燥山藥中6種金屬元素含量對照圖

根據(jù)表1中不同山藥烘干前后其質(zhì)量的比值，計(jì)算出6種金屬元素在新鮮山藥中的含量，結(jié)果如表5所示。

表5 新鮮山藥中6種金屬元素含量 單位：mg/kg，n=3

由表5數(shù)據(jù)可知，新鮮細(xì)毛山藥和鐵棍山藥中的Mn含量分別為1.483 mg/kg和1.252 mg/kg，較奶及其制品(0.5 mg/kg)、蛋及其制品(0.65 mg/kg)、魚類(0.95 mg/kg)、禽類(0.55 mg/kg)等的Mn含量高[13]。測定的7種山藥中Zn含量均較豐富，細(xì)毛山藥和鐵棍山藥中的Zn含量分別為2.332 mg/kg和2.824 mg/kg，較常見的蔬菜和水果中Zn含量高[14]?？傮w來說，7種山藥中Zn和Mn兩種微量元素的含量較豐富，說明山藥可以成為人體Zn和Mn元素的日常補(bǔ)充來源之一，可以補(bǔ)充人體內(nèi)的這兩種微量元素。

根據(jù)國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY861-2004)中薯類中元素含量限量標(biāo)準(zhǔn)[15]，Pb，Cd，As和Cr的含量應(yīng)分別小于0.4 mg/kg，0.2 mg/kg，0.2 mg/kg和0.5 mg/kg，本實(shí)驗(yàn)7種山藥中的Cd和As兩種金屬元素含量均在規(guī)定范圍內(nèi)；菜山藥和金秤砣山藥中的Pb含量均超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，分別達(dá)到了規(guī)定限度的2.5倍和近5倍；金秤砣山藥中的Cr也超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。從品種分析，細(xì)毛山藥、小白嘴山藥、鐵棍山藥、牛腿山藥和水山藥5個(gè)品種中重金屬含量均在規(guī)定范圍內(nèi)，菜山藥中Pb超標(biāo)，金秤砣山藥中Pb和Cr兩種金屬元素都嚴(yán)重超標(biāo)，說明市售山藥大部分合格，但是有少數(shù)山藥存在重金屬污染。

3 結(jié)論

采用石墨爐原子吸收光譜法測定7種不同產(chǎn)地山藥中的6種金屬元素含量，研究結(jié)果表明，不同產(chǎn)地山藥中金屬元素含量差異較大，分析原因主要有：不同品種山藥基因遺傳不同，造成其對金屬離子有不同的富集能力；不同生長環(huán)境例如土壤、水源、空氣等中金屬元素含量有差異，造成山藥生長條件不同；農(nóng)藥的不當(dāng)使用以及施肥等其他因素也對山藥中金屬元素含量有影響。