不同品种山药中金属元素含量检测方案(微波消解仪)

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微波消解/ICP—AES 法测定不同品种山药中矿物质元素与对比研究 叶峻 (成都师范学院化学与生命科学学院，四川成都611130) 摘要 采用微波消解样品，运用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定山药中K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn、Se、Pb、Cd和Cr等12种元素。所测元素检出限为 0.033~0.87 ug.L-，相对标准偏差为0.1%~2.4%。结果表明：方法简便、快速、准确，灵敏度高；四种山药均富含对人体有益的K、Ca、Fe、Mg、Zn、Mn、Se等矿物质元素，其肉质中Pb、CdCr含量均未超过国家食品卫生标准。 关键词 电感耦合等离子体原子发射光谱法；山药；矿物质元素 Determination of Microelements in Chinese yam by MicrowaveDigestion-ICP-AES and Comparative Study YE Jun (College ofChemistry and Life Science， Chengdu Normal University， Chengdu，611130 China) AbstractThe l2 kinds of mineral element contents of the chinese yam， K， Na， Ca， Mg， Fe，Zn， Cu， Mn， Se， Pb， Cd and Cr， were determined by inductively coupled plasma atomic emissionspectrometry after sample digestion by nitric acid-hydrogen peroxide with microwave. Methoddetection limits are from 0.033ug.L"to 0.87ug.L， the relative standard deviation is from 0.1% to2.4%. This method is rapid， stable， accurate， and suitable for rapid determination of multipleelements in foodstuff. Results indicate that chinese yam are rich in human useful elements， suchas K， Ca and Fe and Mg， ofZn， Mn. Besides， Pb， Cd and Cr content does not exceed the nationalstandards for food hygiene Keywords ICP-AES； Chinese yam； mineral elements 中图分类号： 0657·3 文献标识码： A 文章编号： 前言 山药原名薯蓣(Dioscorea opposita Thunb)， 属薯蓣科植物，是-一年生或多年生缠绕性藤本植物，能形成肥大的地下茎，其肉质细腻，食味鲜美，营养价值高，具有一定滋肺益肾，健脾止泻等食疗作用，是一种价值较高的一种国际性药、食兼用作物；且其产量高，适应性 ( 项目名称：四川省教育厅科研项目(NO.13ZA0293)；成都师范学院校级科研项目(NO.CJYKT11-12) ) ( 作者简介：叶峻(196 8 一)，男(汉族 ) ，贯贯(四川省南江县人)，教授 ， 主要从事光谱分析与食品安全的研究与教学工作。 ) ( E-mail ： chongqing6543@126.com ) 强，耐储藏、便于运输、加工，在我国大部分地区都有种植凹。但目前很少有针对不同品种山药皮、肉质中有益、有害元素的对比研究。本文采用微波消解一ICP-AES法分别测定了不同产地四个品种山药的皮、肉质中钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜、锰、铅、镉和铬等l2种元素的含量，并进行了对比研究，为山药的进一步研究与开发提供了参考。 2 实验部分 2.1试剂与仪器 TouchWin2.0型高通量微波消解仪(奥普乐科技集团有限公司)； Optima 8300型电感感合等离子体发射光谱仪(PerkinElmer)，仪器条件：RF功率1150W；雾化器流速 0.55L/min；分析泵速 50 r/min； 分析最大积分时间：短波范围7s，长波范围 5s；雾化器观察方向：水平；校准模式：外部；；雾化器观察方向：水平；样品冲洗时间：25s； 30%H2O2(天津博迪化工股份有限公司)， AR； HNO3(成都市科龙化工试剂厂)， AR；玻璃仪器及聚四氟乙烯溶样杯用 1：1 HNO3的 HNO3浸泡过夜，超纯水冲洗干净。 标准储备液： K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn、Se、Pb、Cd和Cr元素的标准储备溶液： Merck 公司的 ICP multi-element standard solution VIII(24 元素混合标准溶液，1000mg/L)。 2.2实验方法 2.2.1工作曲线 用1%HNO3介质将混合标准溶液逐级稀释为0、10、50、100、500、1000、5000 ng.mL-1，得到混合标准溶液系列。在最佳优化的实验条件下，采集空白及标准溶液系列，仪器自动绘制标准曲线。 2.2.2试验方法 将市场采购的四川白山药、淮山药、河南特棍山药和云南白山药等四种新鲜山药，用超纯水清洗、晾干，分别取外皮和肉质样品放入烘干箱中，95℃干燥6h，粉碎后过 0.425 mm筛。准确称取0.2000g样品置于消解罐中，加入5.0 mL HNO3和1.0mL H2O2，按优化后的程序进行微波消解[2]，并消解液冷却后定容至 50 mL， 待测。 3 结果与讨论 3.1样品前处理消解液的选择 HNO3-H2O2是 ICP-AES 分析样品前处理中最常用的消解体系，因为浓 HNO3具有很强的氧化性，且HNO3和H2O2所含O、N、H三种元素在等离子体所夹带的气体中，不会 ( 项目名称：四川省教育厅科研项目(NO.13ZA0293)；成都师范学院校级科研项目(NO.CJYKT11-12) ) ( 作者简介：叶峻(196 8 一)，男(汉族 ) ，贯贯(四川省南江县人)，教授 ， 主要从事光谱分析与食品安全的研究与教学工作。 ) ( E-mail ： chongqing6543@126.com ) 引入新的干扰离子；并可减少氮氧化物的生成?。本实验采用 HNO3-H202体系消解样品。 3.2标准曲线与方法的检出限、精密度 在优化的实验条件下，取标准储备溶液用 10% HNO3配制成不同浓度的混合标准系列，以10% HNO3为空白，测定K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn、Se、Pb、Cd和Cr等的回归方程、相关系数，以11次平行空白溶液结果的相对标准偏差(o)3倍值为检出限和加标回收率。结果见表1。 表1方法的回归方程、相关系数及检出限 Table 1 Regression equation correlation coeficient detection limit 元素 分析线/nm 回归方程 相关系数 检出限/ug.L _1 RSD/% 加标回收 766.4 y=140203x+1414.2 0.9998 0.24 1.3 101% Ca 317.9 y=57795x+983.6 0.9998 0.20 2.4 99% Na 589.5 y=282563.9 x+ 102330 0.9996 0.11 1.6 102% Mg 285.2 y=108139.4x+283.7 0.9996 0.075 1.2 105% Zn 213.8 y=49613.1x+136.4 0.9998 0.051 0.8 101% Fe 259.9 y=48147x+376.2 0.9999 0.21 0.5 104% Cu 324.7 y=84828.8x+297 0.9999 0.19 1.1 98% Mn 257.6 y=251868x+60.7 0.9998 0.033 1.5 96% Se 196.0 y=1108x+0.66 0.9995 0.80 1.7 103% Pb 220.3 y=3634.8x-0.69 0.9998 0.87 0.8 96% Cd 214.4 y=38284.5x+4.63 0.9997 0.066 0.1 98% Cr 267.7 y=43643.4x+31.4 0.9999 0.22 0.2 96% 3.3样品分析 微波消解一ICP-AES 是测定食品中元素含量较先进的检测方法[3-7]。在电感耦合等离子体原子发射光谱仪的最优化实验条件下，对成都农贸市场分别采购产自四川、河南和云南共4种山药的皮、肉样品各取三个平行样，消解后测试，取三份平行测试的平均值，结果见表2。 表2 样品测定结果(mg.kg) Table 2 The content of mineral elements in food 样品 K Na Mg Ca Fe Zn Cu Mn Se Pb Cd Cr 四川白 皮 9394.55 162.92 693.26 2402.33 530.72 53.38 16.92 363.80 0.28 4.16 0.74 0.83 山药 肉 11842.79 42.78 318.80 118.88 10.13 10.26 3.21 3.07 0.05 ND 0.11 ND 皮 16196.55 555.15 1100.33 2600.08 205.24 24.72 11.68 13.34 0.14 0.09 0.03 0.22 淮山药 肉 13112.59 220.66 667.38 296.16 11.47 8.35 3.16 0.84 0.10 ND 0.00 ND 河南特 皮 5425.84 1248.06 957.69 1583.20 155.14 19.02 5.77 10.54 0.27 0.13 0.06 0.59 棍山药 肉 12537.15 2190.74 685.62 696.94 10.78 9.77 2.75 1.60 0.10 0.00 0.01 0.03 云南白 皮 4521.57 1368.82 2426.79 5640.50 283.99 27.17 12.42 15.58 0.22 0.72 0.05 0.47 项目名称：四川省教育厅科研项目(NO.13ZA0293)；成都师范学院校级科研项目(NO.CJYKT11-12) 作者简介：叶峻(1968一)，男(汉族)，贯贯(四川省南江县人)，教授，主要从事光谱分析与食品安全的研究与教学工作。 ( E-mail ： chongqing6543@126.com ) 山药 ND 结果表明： (1)所测定鲜活样品山药的皮、肉质中，除K外，四种山药样品皮中所测元素含量均高于肉质。个别样品山药皮中 Pb、Cd、Cr、Se含量超过国家食品卫生标准I8；但肉质中 Pb、Cd、Cr均未超标，仅云南白山药肉质中 Se 含量略超标。表明：食用山药时，按传统方法去皮食用是科学、安全的。 (2)山药中富含对人体有益的K、Na、Mg、Ca、Fe、Zn、CuMn、Se等矿物质元素，多食用有利于保持人体健康。 (3)淮山药肉质中K含量最高，Zn和Mn含量最低，与文献1结果一致。云南白山药肉质中各元素含量呈： K>Na>Mg>Ca>Fe>Zn>Cu， 与文献结果一致[10]。市场价格最高的河南特棍山药肉质中，除 Na 含量是所测山药肉质中最高外，其余有益、有害元素含量无明显差异。 (4)四川白山药皮中Fe、Zn、Cu、Mn、Se、Pb、Cd、Cr等元素含量均高于河南、云南产山药；而四川白山药肉质中，除Mn、Zn、Cu外， K、Na、Mg、Ca 和 Fe、 Se 等元素含量均低于河南、云南产山药肉质中相应元素含量，可能与山药品种有关。 (5)四川白山药皮、肉质中Mn 含量和云南白山药皮、肉质中Mg、Ca 含量均明显高于其它山药，可能种植山药的土壤有关。 4 结论 运用微波消解法法ICP一AES 法测定山药皮与肉质中的钾、钠、镁、钙、锌、铁、硒及铅、镉、铬等12种元素，，前处理简便快速、元素损失小；测定时，基体干扰小，线性范围宽、精密度好、准确度高等优点，有利于多元素同时、快速测定。 ( 参考文献 ) ( [1]张发春，赵庆云，彭凤梅，等.不同 山 药地方品种的特征特性分析[J].种子，2001( 3 )：55-56. ) ( [2]叶峻.共沉淀富集氢化物发生生原子荧光光谱法同时测定山药中砷和硒[J].分析科学学报，2012，28 (5)： 7 32. ) ( [3]索卫国，胡清源，陈再根，等.ICP-MS法同时测定卷烟纸中元素铬、镍、铜、砷、硒、镉、铅[J].应 用化学，2008，25(2)：208-211. ) ( 项目名称：四川省教育厅科研项目(NO.13ZA0293)；成都师范学院校级科研项目(NO.CJYKT11-12) ) ( 作者简介：叶峻(196 8 一)，男(汉族 ) ，贯贯(四川省南江县人)，教授 ， 主要从事光谱分析与食品安全的研究与教学工作。 ) ( E-mail ： chongqing6543@126.com ) ( [4 ] 毛红，刘丽萍，张妮娜，等.微波消解 ICP-AES 法测定食品中重金属的研究[J].食品研究与并发，2 008，29 ( 6)：98-100. ) ( [5]张凤霞，刘晓伟，张志刚.IC P -AES法同时测定红薯中的微量元素[J].科技资讯，2008，(8)：2 16. ) [6]刘雷，杨帆，刘足根，等.微波消解 ICP-AES 法测定土壤及植物中的重金属[J].环境化学，2008，27(4)：511-514. 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