微波消解-ICP-OES法測定不同產(chǎn)地腐竹中的20種礦質(zhì)元素*

古元梓，鄭敏燕，鄧玲娟

(咸陽師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

腐竹(Yuba)，別名豆腐皮、豆竹、豆筍等，是以大豆為原料，通過磨漿、煮漿、保溫體條、干燥等過程而制成的一種廣受人們喜愛的營養(yǎng)價值很高的素食品。早在一千多年前的唐朝，腐竹就已經(jīng)成為人們的美食，后來也被李世珍記載在《本草綱目》中。腐竹中富含蛋白質(zhì)、中性脂肪、生化磷脂以及礦質(zhì)元素等多種易被人體所吸收的營養(yǎng)成分，因此其在中國、東南亞，甚至歐美等國家都是一種常見的受歡迎食品[1-9]。

礦質(zhì)元素對維護(hù)人體的健康有很重要的作用，因此越來越多的消費者比較重視礦質(zhì)元素的攝入量，更加關(guān)注食品中礦質(zhì)元素的含量。目前，大多數(shù)學(xué)者的研究對象主要是大豆中的礦質(zhì)元素的含量，而關(guān)于豆制品腐竹的研究相對較少[10-15]；基于現(xiàn)狀，實驗選取豆制品-腐竹作為分析對象，對其含有的礦質(zhì)元素做更進(jìn)一步的深入分析。ICP-OES法，全稱為全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，其原理是利用高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣體加熱，使其產(chǎn)生電離，然后根據(jù)元素發(fā)出的特征譜線作為參考譜線，來進(jìn)行定性以及定量分析。該方法具有檢測速度快、靈敏度高、干擾小、穩(wěn)定性好和檢出限低等優(yōu)點，同時還有線性范圍寬、可檢測元素種類多以及幾十種元素可同時檢測等突出優(yōu)點，從而被廣泛應(yīng)用于分析測試等眾多領(lǐng)域[16-18]。實驗選取陜西安康和河南安陽兩個產(chǎn)地的腐竹樣品，前期運用微波消解法預(yù)處理樣品，采用ICP-OES法同時分析樣品中的二十種礦質(zhì)元素的含量，以期得到滿意的實驗結(jié)果，進(jìn)而為腐竹的生產(chǎn)、加工乃至產(chǎn)業(yè)開發(fā)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 實 驗

1.1 材料、儀器與試劑

腐竹產(chǎn)地來自于陜西安康和河南安陽。

濃硝酸、過氧化氫：分析純，洛陽市化學(xué)試劑廠；高純水：自制，電阻率≥18 MΩ·cm；Ar氣：純度≥99.999%。

待測元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司國家標(biāo)準(zhǔn)樣品。

Arium 611 UV超純水制備儀，德國sartorius公司；DZF-6020型真空干燥箱，上海瑯軒實驗設(shè)備有限公司；Finnpipette移液器，Thermo(上海)儀器有限公司；ICP 715-ES全譜直讀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀，美國VARIAN公司；MDS-6型微波消解儀，上海新儀微波化學(xué)科技公司；ECH-1電子控溫加熱板，上海新儀微波化學(xué)科技公司；CP225D電子天平，德國sartorius公司。

1.2 儀器工作條件的選擇

為了保證儀器的最佳工作狀態(tài)，將其參數(shù)設(shè)置為如表1所示。

表1 ICP 715-ES儀器條件

2 實驗方法

2.1 樣品的制備

分別稱取兩個產(chǎn)地腐竹樣品各50 g，轉(zhuǎn)移至研缽中并碾成粉末狀，倒入燒杯中，置于100 ℃真空干燥箱中烘制18 h，然后迅速裝入密封袋中并排出空氣，進(jìn)行密閉保存。

2.2 微波消解處理

消解過程選用HNO3+H2O2體系，進(jìn)行濕法消解處理。首先，利用CP225D電子天平精密稱取0.2 g(精確度為萬分之一克)陜西安康產(chǎn)地的樣品三份，移至聚四氟乙烯材質(zhì)的消解罐中，分別依次加入1.5 mL H2O2和3 mL HNO3，緩慢振蕩，輕輕搖勻；接下來，將消解罐敞口放置于電子控溫加熱板的圓槽中，設(shè)定其升溫上限溫度為105 ℃，進(jìn)行預(yù)消解處理(直接消解樣品，易產(chǎn)生危險狀況)，時間約為20 min；最后，等待所有消解罐中無黃煙溢出后，取出、冷卻至室溫，分別補(bǔ)加2 mL HNO3和1 mL H2O2，裝上擴(kuò)口的密封蓋(保持密閉狀況良好)，裝罐并固定牢固，將消解罐置于微波消解儀中按表2中消解程序進(jìn)行消解處理。

表2 樣品微波消解程序

等待樣品消解程序執(zhí)行結(jié)束后，需時約30 min，取出消解罐，冷卻至室溫，開蓋；若消解后的溶液呈清澈透明狀，則表明樣品已經(jīng)消解徹底；否則需要重新以上操作；最后，將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，同時清洗消解罐以及蓋子三次，其溶液也轉(zhuǎn)移到容量瓶中，定容并標(biāo)記，備用。同法消解河南安陽樣品三份以及樣品空白和制備空白。

2.3 待測元素的定性與定量分析

ICP-OES分析法，從原理上推測可以檢測已知光譜的所有元素(Ar元素除外)的含量，實際應(yīng)用中可以檢測全部的金屬元素及部分非金屬元素的含量。實驗中利用儀器操作系統(tǒng)中的半定量分析軟件，進(jìn)行快速檢測：第一步，對樣品中有可能存在的幾十種元素進(jìn)行一次全面的掃描，根據(jù)待測元素的光譜輪廓描記圖、譜線強(qiáng)度大小以及信背比等直觀信息，進(jìn)而判斷出樣品中所含有的元素種類；第二步，對于已知確認(rèn)存在的元素，進(jìn)行定量預(yù)分析掃描處理，可以得到初步實驗數(shù)據(jù)；最后，再以初步結(jié)果為參考值，配制適合各元素對應(yīng)含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以制備試劑空白為參比、單點外標(biāo)法做定量分析[18-19]。

3 結(jié)果與討論

3.1 元素分析的分析線和檢出限

為了提高實驗的準(zhǔn)確度，利用儀器操作軟件的同步自動校正背景的功能，同時選擇2條以上的特征譜線作為分析線；測定空白試驗11次，以測定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各元素的檢測限。各待測元素的分析線、檢出限見表3。

表3 ICP-OES 方法的分析波長和檢出限

3.2 腐竹樣品中所含元素的測定結(jié)果

依照2.3確立的實驗方法，對安康和安陽兩地的腐竹樣品進(jìn)行元素含量測定，在兩個產(chǎn)地的腐竹樣品中均檢測到了Na、Ca、Mg、P、Si、Al、Fe、Zn、Mn、B、Ba、Sr、Ga、Mo、Ti、Cr、Be、Cd等18種礦質(zhì)元素，而As和S兩種元素未被檢測到。實驗結(jié)果，見表4、表5。

表4 安康腐竹樣品的測定結(jié)果

表5 安陽腐竹樣品的測定結(jié)果

3.3 實驗結(jié)果的綜合分析

根據(jù)本次實驗測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)安康樣品中元素的含量順序為：Na>Ca>Mg>P>Si>Al>Fe>Zn>Mn>B>Ba>Sr>Ga>Mo>Ti>Cr>Be>Cd;而安陽樣品為：Na>Mg>P>Si>Ca>Al>Fe>Zn>Mn>B>Ga>Sr>Ba>Ti>Cr>Mo>Be>Cd。兩地腐竹樣品中均富含Na、Ca、Mg、P和Si元素，其值在1000 mg/kg以上；而Cr、Be和Cd元素的含量相對較少，其值在0.6 mg/kg以下。為了進(jìn)一步確定樣品中元素含量的具體差異，對所有的元素含量進(jìn)行逐一對比分析，發(fā)現(xiàn)Ca、Si、Al、Ba、Ga、Mo和Cr元素的含量差距比較大，其數(shù)值相差在一倍左右；而其他元素的含量相差不大。其中Cd元素在安康和安陽樣品中的含量分別為：0.032和0.018 mg/kg；而Cr元素為：0.243和0.593 mg/kg，這兩種元素的含量均遠(yuǎn)低于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2017中規(guī)定的豆類及其制品中限量值：0.2和1.0 mg/kg[20]。安康樣品中的Ca、Al、Ba和Mo四種元素的含量比安陽樣品豐富；而安陽樣品中有Si和Ga兩種元素的含量比安康樣品豐富；安康樣品中的Cr元素比安陽樣品低很多；究其原因可能與當(dāng)?shù)氐牟牧蟻碓础⑸a(chǎn)設(shè)備、水文環(huán)境以及加工包裝方式等因素有關(guān)。

4 結(jié) 論

采用微波消解法處理樣品，實驗中試劑消耗量非常少，選用ICP-OES法分析研究了陜西安康和河南安陽兩個產(chǎn)地的腐竹樣品中所含的礦質(zhì)元素種類以及含量，同時對元素含量的差異進(jìn)行了詳細(xì)對比分析。此研究方法具有操作簡便、精密度高、檢測速度快等優(yōu)點，并且產(chǎn)生的污染物很少，同時又能滿足數(shù)十種元素同時在線檢測的要求。測定不同產(chǎn)地的腐竹中多種礦質(zhì)元素的含量，可為人們科學(xué)地選用和食用腐竹提供可靠的理論參考，也能為當(dāng)?shù)氐母窦庸I(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、可持續(xù)發(fā)展提供可靠的科學(xué)依據(jù)。