微波消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜法測(cè)定蘆筍中9 種元素

閆鳳嬌

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司，沈陽 110032)

蘆筍為百合科天門冬屬，因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分常入藥使用。蘆筍的活性成分包括黃酮類化合物、皂苷、多糖3 大類，還含有微量元素、氨基酸、酶等[1]，這些“能量因子”賦予蘆筍抗癌、抗氧化、降脂降壓、調(diào)節(jié)免疫、護(hù)肝解毒等保健功能[2-5]。許多研究表明，人體健康與無機(jī)元素特別是微量元素在維持身體正常機(jī)能、抵抗疾病、減緩衰老等有著密切聯(lián)系[6-8]。蘆筍富含礦物質(zhì)，因其藥食同源而成為人民舌尖上的養(yǎng)生菜“新寵”，廣受大眾喜愛。植物樣品常用的預(yù)處理方法有濕法、干法、微波消解法等[9-10]，相比干法灰化和濕法消解，微波消解避免了樣品前處理時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)大量試劑、易交叉污染的情況，且減少了因反復(fù)加熱酸化導(dǎo)致?lián)]發(fā)性營(yíng)養(yǎng)元素的損失[11]，具有準(zhǔn)確、污染少、快速、低空白等優(yōu)勢(shì)[12-13]。測(cè)定無機(jī)元素的檢測(cè)方法有熒光分光光度法[14]、石墨爐原子吸收法[15]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[16]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法[17]等。其中ICP-OES 法可同時(shí)分析多種元素，既能分析較高含量的樣品，又能避免顏色干擾，縮短檢測(cè)時(shí)間，且穩(wěn)定性好、靈敏度高[18-20]，廣泛應(yīng)用于植物樣品、食品、農(nóng)產(chǎn)品等的測(cè)定。孫玉梅等采用微波消解與ICP-OES 法結(jié)合測(cè)定飼料中13 種元素[21]，鄭翌等應(yīng)用微波消解前處理樣品，以ICP-OES 法測(cè)定稻米中鉬元素含量[22]。

近年來，隨著蘆筍的“抗腫瘤”功效越來越受到國(guó)內(nèi)外關(guān)注，且探究蘆筍營(yíng)養(yǎng)元素的快速測(cè)試方法較少，因此建立一種準(zhǔn)確、高效、操作簡(jiǎn)便的快速分析測(cè)試方法，研究蘆筍的營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)人們身體健康的作用機(jī)理是十分必要的。筆者建立了微波消解-ICP-OES 法測(cè)定蘆筍中Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 種元素的分析方法，以HNO3-水溶液(體積比為2∶1)為消解體系對(duì)蘆筍進(jìn)行樣品處理。該方法準(zhǔn)確度、精密度均滿足分析要求且簡(jiǎn)便高效，適合蘆筍營(yíng)養(yǎng)素分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

IC-OES 儀：iCAP7400 型，美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

微波消解儀：WX-8000 型，上海屹堯科技發(fā)展有限公司。

Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：9 種元素的質(zhì)量濃度均為1 000.0 mg/L，上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院。

Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 種單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：K 元素的質(zhì)量濃度為10 000.0 mg/L，其它元素的質(zhì)量濃度均為1 000.0 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

氦氣：純度為99.999%(體積分?jǐn)?shù))，沈陽廣泰氣體有限公司。

氬氣：純度為99.999%(體積分?jǐn)?shù))，沈陽廣泰氣體有限公司。

硝酸：8 mol/L,優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

鹽酸：12 mol/L,優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為優(yōu)級(jí)純。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

蔬菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)分別為GBW10021-豆角、GBW10015-菠菜，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.2 儀器工作條件

RF 功率：1 150 W；積分時(shí)間：30 s；輔助氣：氦氣，流量為0.5 L/min；霧化氣：氬氣，流量為1.0 L/min；垂直觀測(cè)高度：12.0 mm；泵轉(zhuǎn)速：50 r/min；載氣：氬氣；9 種元素分析譜線見表1。

表1 9 種元素分析譜線 nm

1.3 樣品處理

將洗凈的新鮮蘆筍放入烘箱中于70 ℃干燥48 h，用研缽碾磨成粉末，儲(chǔ)存于干燥器中待用。稱取0.50 g蘆筍粉末，置于聚四氟乙烯消解管中，緩慢加入HNO3-水溶液(體積比為2∶1)10 mL，充分振蕩均勻，浸泡1 h，蓋緊管蓋。將消解管放入微波消解儀中，按照表2 設(shè)置微波消解程序，消解完成后，冷卻，擰開管蓋，置于恒溫電熱板上除酸，冷卻至室溫，移出樣品溶液至25 mL 比色管中，用水定容，顛倒搖勻，備用?？瞻讟悠放c樣品預(yù)處理?xiàng)l件相同。

表2 微波消解程序

1.4 溶液配制

精密吸取一定體積的Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于100 mL容量瓶中，用5% 的HNO3溶液逐級(jí)稀釋、搖勻，配制成9 種元素質(zhì)量濃度均分別為1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0 μg/mL的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解液的選擇

稱取0.50 g 蘆筍粉末6 份，分別以濃HCl (12 mol/L)、HNO3(8 mol/L)及兩者的混合溶液為消解液進(jìn)行樣品處理，按照1.2 儀器工作條件測(cè)定9 種元素的含量，結(jié)果見表3。由表3 可知，當(dāng)消解液為體積比為2∶1 的HNO3-水溶液時(shí)，9 種元素的測(cè)定值最大，說明樣品消解效果最好。因此選擇體積比為2∶1 的HNO3溶液作為消解液。

表3 不同消解液下9 種元素的測(cè)定結(jié)果 μg/g

2.2 微波消解溫度選擇

分別選擇最高消解溫度為170、180、185、190、195 ℃，按照1.3 樣品處理方法對(duì)蔬菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10021-豆角進(jìn)行處理，在1.2 儀器工作條件下測(cè)定，9 種元素測(cè)定結(jié)果列于表4。由表4 數(shù)據(jù)可知，最高消解溫度為180 ℃時(shí)9 種元素的測(cè)定值均與標(biāo)準(zhǔn)值一致，因此選擇最高消解溫度為180 ℃。

表4 不同消解溫度下9 種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定值 μg/g

2.3 分析譜線選擇

應(yīng)用ICP-OES 法分析測(cè)定樣品過程中，存在元素間的光譜干擾，在遵循低含量元素采用主靈敏線，高含量元素采用次靈敏線的原則下，選擇干擾小、信號(hào)強(qiáng)、背景較低的譜線為待測(cè)元素的分析譜線。經(jīng)多次試驗(yàn)比對(duì)，綜合考慮譜線信噪比、靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性等情況，最終確定9 種元素的最佳分析譜線，詳見表1。

2.4 儀器工作條件選擇

改變射頻發(fā)射功率由1 000 W 逐漸升至1 300 W，觀察響應(yīng)信號(hào)。結(jié)果表明，譜線強(qiáng)度隨射頻發(fā)射功率增大逐漸增強(qiáng)，當(dāng)射頻發(fā)射功率增大到1 150 W 時(shí)，譜線強(qiáng)度增幅程度開始減小，且射頻發(fā)射功率由1 150 W 增至1 300 W 過程中，譜線強(qiáng)度增幅程度越來越小，故最終選定射頻發(fā)射功率為1 150 W。調(diào)節(jié)霧化氣量值在0.5 L/min 與1.4 L/min 之間，譜線強(qiáng)度隨霧化氣流量增加而增強(qiáng)，當(dāng)霧化氣流量增至1.0 L/min時(shí)，譜線強(qiáng)度開始呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)，故選擇霧化氣流量為1.0 L/min。輔助氣流量能夠保護(hù)中心管，通過試驗(yàn)觀察，當(dāng)輔助氣流量由0.2 L/min增至0.6 L/min過程中，隨著輔助氣流量增大，譜線強(qiáng)度先增大后減小，靈敏度有所下降，且當(dāng)輔助氣流增大到0.5 L/min 時(shí)，譜線強(qiáng)度最強(qiáng)，故選擇輔助氣流量為0.5 L/min。

2.5 線性方程和檢出限

分別對(duì)Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9種元素系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)試，以溶液質(zhì)量濃度x為自變量、光譜發(fā)射強(qiáng)度y為因變量進(jìn)行線性回歸，得到9 種元素的線性方程和相關(guān)系數(shù)。按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行10 次空白試驗(yàn)，計(jì)算10 次測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的樣品中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為檢出限。9 種元素的質(zhì)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限見表5。由表5 可知，9 種元素線性相關(guān)系數(shù)均不小于0.999 6，線性關(guān)系良好。

表5 9 種元素的線性關(guān)系及檢出限

2.6 精密度試驗(yàn)

取新鮮蘆筍樣品，按照1.3 方法進(jìn)行樣品處理，制備6 份樣品溶液，在1.2 儀器工作條件下測(cè)定，結(jié)果列于表6。由表6 可知，9 種元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.17%～5.71%(n=6)，表明本方法精密度較高，滿足分析要求。

表6 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

選擇豆角(編號(hào)為GBW 10021)和菠菜(編號(hào)為GBW 10015)兩種蔬菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定其中9 種元素的含量，結(jié)果列于表7。由表7 可知，兩種蔬菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合，說明該方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表7 兩種蔬菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

取新鮮蘆筍樣品，采用固體加標(biāo)的方式進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取樣品0.50 g，分別加入一定量的待測(cè)元素的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.3 方法進(jìn)行預(yù)處理，在1.2 儀器工作條件下測(cè)定各元素含量，結(jié)果列于表8。由表8 可知，9 種元素的樣品加標(biāo)回收率為97.8%～105.0%，表明本方法準(zhǔn)確度較高，滿足分析要求。

表8 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

續(xù)表8

3 結(jié)語

建立了微波消解-ICP-OES 法測(cè)定蘆筍中Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 種元素的方法。該法具有高效、簡(jiǎn)便、高準(zhǔn)確度、高精密度等優(yōu)點(diǎn)，適用于蘆筍試樣的快速檢測(cè)。