微波程序消解-ICP-AES测定栾果与黄山栾果中14种元素

宋晓寒，高向阳，李向军

1河南农业大学食品科学技术学院，郑州450002;2河南化工职业学校，郑州450042

微波程序消解-ICP-AES测定栾果与黄山栾果中14种元素

宋晓寒1，2，高向阳1*，李向军1

1河南农业大学食品科学技术学院，郑州450002;2河南化工职业学校，郑州450042

为了探讨栾果与黄山栾果中微量元素含量及其分布特性，充分开发和利用该天然资源，采用微波程序消解-ICP-AES法同时测定栾果与黄山栾果中的14种元素。结果表明:栾果与黄山栾果中的P、Ca和Mg含量较高，不同元素在果中各组织的分布不同，果肉中的P和Mg含量超过果皮的2倍以上，果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明显高于果肉，Fe明显低于果肉，Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布较为均匀，而限量元素Cr和Se的含量未超出国家标准。该法快速灵敏、操作简便，用于栾果中14种微量元素的同时测定，结果令人满意。

微波消解;电感耦合等离子体发射光谱法;14种元素;分布特征;栾果;黄山栾果

栾树(Koelrenteria paniculata)和黄山栾树(K.integrifoliola)同属无患子科(Sapindaceae)栾树属［1］，栾树又名灯笼树、大夫树、黑色叶树，华北地区较为常见。黄山栾树又名山膀胱、全缘叶栾树，为落叶乔木，主要分布于我国西南部及中部地区。我国是栾树和黄山栾树分布最集中的国家，有着得天独厚的资源优势［2］，其树形高大端正，是行道、庭荫等常见景观绿化树种。栾树枝、叶的提取物有抗癌、抗病毒、清除自由基和杀菌等功用［3］，其花为优良的蜜源，果实富含粗脂肪、蛋白质、粗纤维和维生素等营养物质，栾树是具有较高经济价值的多用途树种，其研究与开发利用越来越引起人们的关注［4，5］。

食品中的微量元素对调节人体的生理功能，维持人体内酸碱平衡，保证人体健康等具有重要作用，栾果和黄山栾果是食品新型资源，但其中常见微量元素的含量及其分布特征至今尚无文献报道。本文利用微波压力程序消解样品，利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma A-tomic Emission Spectrometry，ICP-AES)同时快速测定了栾果中的Al、B、Ca、Cr、Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Se、Si、Ti和Zn等14种元素，并探讨了它们在果皮和果肉中的含量分布。该法具有快速方便、用酸量少、样品不污染环境，且不易被环境所污染的显著优点，是测定生物样品中微量元素的理想方法［6-10］，为栾果和黄山栾果新资源的深入研究及开发利用提供了科学依据和技术支撑，具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

栾果和黄山栾果样品采自郑州市区同一绿化地，按“1.3.1”方法进行采集和处理，分取颗粒饱满有代表性和有实用价值的光亮圆球形果作为实验材料。

1.2 主要仪器与试剂

710-ES型 ICP-OES(美国瓦里安公司); ETHOSE型CEM微波消解仪(美国CEM公司); Milli-Q纯水仪(美国Milliporo公司);多元素混合标准溶液:其中Al、Ca、Cr、Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Ti和Zn的浓度为10 μg/mL，Si的浓度为5 μg/mL，B和Se的浓度为1 μg/mL。纯水:用Milli-Q纯水仪制备的高纯水，电导率к为0.058 μS/cm。

1.3 试验方法

1.3.1 样品的采集和预处理

分别同时采集郑州市区同一绿化地的50棵黄山栾树果实和45棵栾树果实，每棵树采集约50 g左右，除去杂质后，分别将栾树果和黄山栾树果集中于洁净的大瓷盘中，充分混合均匀后，用“四分法”逐次缩分至70 g左右。分别将样品置于纯水中，除去水上少量漂浮果和水，取余下饱满果实，用塑料镊子和竹签小心将果实与果皮分离，将样品用研钵研碎后，分别置于95℃烘箱中烘至恒重［6］，分别放入样品瓶中，贴上标签备用。

准确称取0.2 g(称准至0.0001 g)分别对称置于微波消解管中，各加6 mL浓硝酸。旋紧消解管［9］后置于消解仪内，按美国CEM公司提供的消解植物样品的消解程序进行消解。消解结束后，将消解液定量转入50 mL容量瓶中，用5%HNO3定容至刻度，混匀、静置，待测。

1.3.2 样品的测定

依次打开ICP-AES的气源，冷却水，工作站。检查仪器各系统工作正常后，点燃等离子体，稳定0.5 h，用5%HNO3为空白，测定多元素混合标准溶液后，再测定样品溶液各元素的浓度C(μg/mL)，并按下式计算样品中各元素的含量。

式中m为称取样品的质量，g。

2 结果与分析

2.1 微波消解条件的确定

2.1.1 取样量与用酸量的确定

ETHOSE型CEM微波消解仪要求消解管中酸的最少体积为6 mL。实验证明:取样量为0.2 g，硝酸用量为6 mL，消解结束时，样品消解液为澄清液体，效果较为理想。

2.1.2 微波消解功率及程序

ETHOSE型CEM微波消解仪的设定功率为1600 W，实验表明:按表1的程序进行微波消解，效果良好。

表1 微波消解程序Table 1 Program of microwave digestion

2.2 所用器皿的处理

实验所用的器皿，如烧杯、玻璃棒、研钵、样品瓶、容量瓶、聚乙烯瓶等事先用6.0 mol/L HCl浸泡数分钟，并依次用去离子水和高纯水洗净后投入使用。

2.3 分析谱线的选择

ICP元素分析中有原子线和离子线，最佳分析谱线由仪器自动给出，如表2所示。

2.4 ICP-AES工作参数的选择

参考ICP-AES工作手册，确定最佳工作参数为:射频发生器频率1000 W，等离子气流量15.0 L/ min，辅助气流量15.0 L/min，雾化气压力200 Kpa，一次读数时间5 s，仪器稳定延时10 s，进样延时10 s，泵速15 rpm/min，净化清洗时间10 s。

2.5 测定精密度

以栾果皮为样品，在最佳实验条件下消解、定容，并对定容液进行平行测定，结果如表3所示。

表2 元素的分析谱线Table 2 Analyses spectrum of the elements

表3 栾果皮中各元素测定的精密度Table 3 The determination precision of elements in K.paniculata pericarp

从表3可以看出:栾果皮各元素3次平行测定的相对标准偏差RSD在0.40%～3.9%之间，结果令人满意。

2.6 样品测量结果

按实验方法对样品进行5次平行测定，用Q法检验无可疑值后取平均值记录，并根据公式(1)计算样品中各元素的测定结果(μg/g)，如表4所示。

表4 栾果与黄山栾果中元素的含量(μg/g)Table 4 The element content of in fructus of K.paniculata and K.integrifoliola(μg/g)

T i 1.5 7 1.1 9 1.2 2 1.6 9 0.8 6 0.9 7 Z n 1 8 1.6 6 1 2 9.2 4 1 7 1.2 1 1 7 7.6 4 1 6 0.0 3 1 6 7.0 2

2.7 元素的含量分布

根据表4可知:不论是栾果还是黄山栾果，果皮、果肉和全果中含量最多的元素是Ca、Mg和P，其次是Al和K。其中，果肉中的P、Mg含量约是果皮的2～3倍，而果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明显高于果肉，Fe明显低于果肉。Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布较为均匀。栾果肉中的B是栾果皮的近7倍，但B在黄山栾果中的分布较为均匀且高于栾果的含量，其余元素没有明显的分布规律。

3 结论

栾树果实和黄山栾树果实都含有丰富的微量元素。将微波密闭压力程序快速消解样品技术与ICP-AES分析方法有机结合，同时测定其中的14种元素，具有快速、灵敏、用酸量少、不污染环境、待测定组分不易挥发损失等显著优点，是较为理想的仪器联用分析技术。研究表明:栾果与黄山栾果中含有Ca、Mg、P、Na、Zn、Fe、Cr、Mn、K和Se等有益人体健康的微量元素。含量最多的元素是Ca、Mg和P，其次是Al和K。不同元素在果中各组织的分布不同，果肉中的P和Mg含量约是果皮的数倍，果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明显高于果肉，Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布较为均匀，但K元素在黄山栾中的含量明显高于栾果。研究表明，栾树和黄山栾树不仅有较高的观赏和环保价值，而且有较高的食用功能和经济价值，有较诱人的开发前景。因此，进一步深入研究栾果这种新型天然资源的营养和功能成分，充分利用并深加工成各种功能性产品，对国民经济的发展和建设具有重要的现实意义。

1 Lu RL(陆瑞利)，Hu FL(胡丰林)，Ding XJ(丁晓娟)，et al.Isolation and preparation of free radical scavenger of extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch.var.integrifoliola.J Anhui Agric Univ(安徽农业大学学报)，2004，31:207-211.

2 Liang SF(梁淑芳)，Ma BL(马柏林).Advances in researches on chemical compositions of Koelreuteria paniculata.J Northwest Forest Univ(西北林学院学报)，2004，19:119-122.

3 Lei HM(雷海民)，Bi W(毕葳)，Li Q(李强)，et al.A new compound from Koelreuteria paniculata Laxm.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2007，19:796-797.

4 Gao XY(高向阳)，Zhang ZF(张震芳)，Wang L(王琳).Preliminary study of physical-Chemical parameters to the seed of Koelreuteria Paniculata laxm in Zhengzhou.Henan Sci(河南科学)，2009，27:1086-1088.

5 Gao XY(高向阳)，Zhang ZF(张震芳)，Kou YR(寇亚蕊).Preliminary study on nutrition characteristics of crude fat，crude protein and crude fiber in the seed of Koelreuteria Paniculata laxm.Nonwood Forest Res(经济林研究)，2009，27(3):61-65.

6 Wang JL(王佳丽)，Li DL(李东雷).Determination of micro metal elements in biological samples by ICP-MS.Jilin Geol (吉林地质)，2007，26(4):69-72.

7 Xu RS(徐润生)，Mao CP(毛程鹏)，Yu RP(虞锐鹏)，et al.Determination of trace elements in Radix Paeoniae Alba by microwave digestion-ICP-AES.Spectrosc Spect Anal(光谱学与光谱分析)，2008，28:671-674.

8 Wang JS(王继生)，Wang HQ(王鹤群)，Zheng YJ(郑永军).Determination of microelements in Chinese traditional medicine.J Jinan Univ，Nat Sci(济南大学学报，自科版)，2008，22:59-62.

9 Sheng HD(盛华栋).ICP-AES determination of 16 elements of microamounts in 8 kinds of vegetables.Phys Test Chem A-nal(Part B:Chem Anal)(理化检验-化学分册)，2008，44: 25-27.

10 Han C(韩超)，Liu CP(刘翠平)，Zhan XM(詹秀明).Determination of trace elements in Sargassum fusiforme by microwave digestion ICP-AES.J Anal Sci(分析科学学报)，2008，24:91-93.

Determination of Fourteen Elements in Koelreuteria paniculata and K.integrifoliola by ICP-AES with Microwave Program Digestion

SONG Xiao-han1，2，GAO Xiang-yang1*，LI Xiang-jun11College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China;2Henan Chemical Industry vocational college，Zhengzhou 450042，China

The aim of this study was to investigate the contents and distribution characteristics of the fourteen elements in fructus of Koelreuteria paniculata and K.integrifoliola for their development and utilization.The contents of the fourteen elements were determined by ICP-AES after program microwave digestion.The results showed that the fructus of K.paniculata and K.integrifoliola had moderately high contents of P，Ca and Mg，while the distribution characteristics of these elements differed greatly in different tissues.The contents of P and Mg in pulp were more than doubled than those in pericarp while the contents of Al，Ca，Na，Ti and Zn in pericarp were much higher than those in pulp.However，the content of Fe was less than that in pulp.In addition，the contents of Cr，Mn and K were uniformly distributed in pericarp，pulp and the whole fructus.The contents of the limited elements Cr and Se were much lower than the regulated national standards.Generally speaking，the ICP-AES method was fast，sensitive and simple，and satisfactory analytical results were obtained by using it to simultaneously determine the fourteen microelements in fructus of K.paniculata and K.integrifoliola.

microwave digestion;inductively coupled plasma atomic emission spectrometer;fourteen elements;distribution characteristics;Koelrenteria paniculata;K.integrifoliola;fructus

1001-6880(2011)06-1118-04

2010-02-25 接受日期:2010-08-06

河南省重点学科建设项目

*通讯作者 E-mail:ndgaoxy@163.com

S789.5;O657.31

A