香砂中金屬元素含量的測(cè)定

曹葉霞，李慧卿，尹愛(ài)萍

(忻州師范學(xué)院，山西 忻州 034000)

香砂為多年生姜科植物的果實(shí)或種子，主產(chǎn)于貴州羅甸，云南昭通、大理，四川宜賓、瀘州等地區(qū)，氣芳香而濃烈，味辛涼而微苦，在日常調(diào)味中的主要作用是去除各種烹飪?cè)纤漠愇?，賦予食品以香味，并具有殺菌和增進(jìn)食欲的功效。烹調(diào)中有時(shí)單味使用，有時(shí)多味組合使用。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明金屬元素與人體健康密切相關(guān)，攝入不足或過(guò)多都會(huì)引起生理異常甚至導(dǎo)致產(chǎn)生疾病[1]。

姜華軍等[2]采用微波消解-ICP-OES法同時(shí)測(cè)定魚(yú)露中的鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硒、鋁、鉛、砷、鎘、鉻、鎳13種元素，研究表明該方法操作簡(jiǎn)單，分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，適用于魚(yú)露中多種元素的同時(shí)測(cè)定。邢志霞[3]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定香菜根、莖、葉中Fe、Mn、Zn、Mg、Ca、Cd、Cu、Pb 8種元素的含量，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，該方法靈敏、可靠、快捷。馬杰等[4]用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定土牛膝中13種微量元素，結(jié)果表明13種微量元素的線性相關(guān)系數(shù)為0.9978～0.9999，檢測(cè)限為0.04～1.21 mg/kg，重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果的RSD在0.11%～3.86%范圍內(nèi)，回收率為69.29%～103.11%，該方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確。李常雄等[5]用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定松茸中9種金屬元素。樣品用微波消解后測(cè)定，結(jié)果準(zhǔn)確而且適合于上述元素的同時(shí)測(cè)定。到現(xiàn)在香砂的研究都停留在藥理方面[6]，未見(jiàn)對(duì)其中金屬元素的研究。因此，本文采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[7-11]探究了香砂的金屬元素含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

PerkinElmer Optima 8000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀；MDS-6G微波消解儀 上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；SRJX-4-8高溫箱形電爐 上海三星電熱儀器廠；DL-1萬(wàn)用電爐 北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

硝酸(GR)：西隴科學(xué)股份有限公司；30%過(guò)氧化氫(AR)：天津政成化學(xué)制品有限公司；鉀、鈉、鐵、鋅、錳、銅、鈣、鎂、鉛、鎘、鉻、鍶元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL)：國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心；實(shí)驗(yàn)用水為屈臣氏蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 探究香砂籽的最佳微波消解條件

1.2.1.1 消解試劑比例的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；3.50 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；4.00 mL硝酸和0.50 mL過(guò)氧化氫，在功率500 W的條件下以表1的消解程序進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

表1 微波消解程序Table 1 The microwave digestion procedure

1.2.1.2 消解溫度的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫，將表1消解程序升溫依次更換為110，130，150 ℃；110，140，150 ℃；110，130，160 ℃；110，130，170 ℃；110，130，180 ℃；120，130，150 ℃；120，140，150 ℃；120，140，160 ℃，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.1.3 消解時(shí)間的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫，將表1程序升溫的時(shí)間依次更換為5，5，20 min；5，10，20 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min；5，10，20 min，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2 探究香砂皮的最佳微波消解條件

1.2.2.1 消解試劑比例的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；5.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；6.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；4.00 mL硝酸和2.00 mL過(guò)氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫，以表1的消解程序進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2.2 消解溫度的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為6 mL硝酸和3 mL過(guò)氧化氫，將表1消解溫度更換為110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2.3 消解時(shí)間的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3 mL過(guò)氧化氫，將表1程序升溫的時(shí)間依次更換為5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3 探究香砂整果的最佳微波消解條件

1.2.3.1 消解試劑比例的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；5.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；6.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫；4.00 mL硝酸和2.00 mL過(guò)氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫，以表1的消解程序進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3.2 消解溫度的實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過(guò)氧化氫，將表1消解溫度更換為110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3.3 消解時(shí)間的試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過(guò)氧化氫，將表1程序升溫的時(shí)間依次更換為5，15，20 min；10，15，20 min；10，5，20 min；10，10，20 min；10，15，5 min；10，15，10 min；10，15，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；10，5，5 min；10，5，10 min；10，5，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min，其他消解條件不變進(jìn)行消解，觀察消解是否完全。

1.2.4 等離子發(fā)射光譜儀的工作條件

射頻功率1300 W；等離子氣流量15 L/min；霧化氣流量0.55 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；泵速1.5 r/min；積分時(shí)間5～20 s；讀數(shù)延遲時(shí)間30 s；重復(fù)次數(shù)2次，各待測(cè)元素分析譜線見(jiàn)表2。

表2 分析譜線的選擇Table 2 The selection of analytical spectral lines nm

1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

配制各元素的儲(chǔ)備液，Ca、Mg、K、Na 的濃度為 20 μg/mL，Zn、Cu、Sr的濃度為 2 μg/mL，F(xiàn)e的濃度為10 μg/mL，Mn的濃度為5 μg/mL，Pb、Cr、Cd 的濃度為1 μg/mL，從儲(chǔ)備液中移取相應(yīng)體積的標(biāo)準(zhǔn)溶液到50 mL容量瓶中，用超純水稀釋定容。將12種金屬元素配成5組系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，第Ⅰ組：Ca、Mg、K、Na濃度梯度均為 1.0，5.0，10.0，15.0，20.0，25.0 μg/mL；第Ⅱ組：Zn、Cu、Sr的濃度梯度均為0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 μg/mL；第Ⅲ組：Fe的濃度為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 μg/mL；第Ⅳ組：Mn的濃度為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 μg/mL；第Ⅴ組：Cr、Cd、Pb的濃度梯度均為0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 μg/mL。以屈臣氏蒸餾水作為空白溶液，測(cè)定各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限。

1.2.6 樣品精密度的測(cè)定

分別稱取6份香砂籽、皮、果樣品各0.5000 g進(jìn)行微波消解，然后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分別測(cè)定其中各元素的含量，同時(shí)做試劑空白并計(jì)算各元素的含量及其RSD。

1.2.7 樣品加標(biāo)回收率的測(cè)定

分別在已知含量的香砂籽、皮、果樣品中加入各元素一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定各元素的加標(biāo)回收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品最佳微波消解條件確定

不同的消解溶劑樣品的消解效果不同，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后選用硝酸和過(guò)氧化氫溶劑對(duì)香砂各樣品進(jìn)行消解，同時(shí)探究硝酸和過(guò)氧化氫適合完全消解的體積。香砂籽的最佳消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過(guò)氧化氫，消解條件見(jiàn)表3。

表3 香砂籽的最佳微波消解條件Table 3 The optimal microwave digestion conditions of Xiangsha seed

香砂皮的最佳消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過(guò)氧化氫，消解條件見(jiàn)表4。

表4 香砂皮的最佳微波消解條件

香砂的最佳消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過(guò)氧化氫，消解條件見(jiàn)表5。

表5 香砂的最佳微波消解條件Table 5 The optimal microwave digestion conditions of Xiangsha

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與儀器檢出限

由表6可知，各元素的相關(guān)系數(shù)為0.9958～0.9998，線性關(guān)系良好，檢出限均低于0.15 μg/mL。

表6 各元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與檢出限Table 6 The working curve and detection limit of each element

2.3 各樣品精密度試驗(yàn)結(jié)果

由表7～表9可知，香砂果、皮、籽中鉀、鈉、鈣、鎂含量豐富，鐵、銅、鋅、錳、鍶次之，微量元素鉻很少，鉛的含量為1.85～2.40 mg/kg，小于3.0 mg/kg，符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[12]，各元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都低于4.89%，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。

表7 香砂皮精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 The precision test results of Xiangsha peel

表8 香砂籽精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 8 The precision test results of Xiangsha seed

表9 香砂精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 9 The precision test results of Xiangsha

2.4 樣品加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表10～表12可知，香砂果、皮、籽中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、鍶、鉻、鉛的回收率為93.3%～105.0%。

表10 香砂籽的加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 10 The test results of recovery rates of Xiangsha seed

表11 香砂皮的加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 11 The test results of recovery rates of Xiangsha peel

表12 香砂的加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 12 The test results of recovery rates of Xiangsha

3 結(jié)論

采用微波消解電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定香砂中金屬含量，得到香砂籽、皮及香砂的最佳微波消解條件，同時(shí)得到樣品中各元素含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.08%～4.89%，其中鉀、鎂、鈣、鈉含量較多，各元素回收率在93.3%～105.0%，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、快捷，為其在食藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。