微波消解ICP-OES测定牛蒡茶中的矿质元素

张　帆，崔　岩，刘连利，王莉丽，张艳萍

（实验管理中心，渤海大学，辽宁锦州121013）

微波消解ICP-OES测定牛蒡茶中的矿质元素

张帆，崔岩，刘连利，王莉丽，张艳萍

（实验管理中心，渤海大学，辽宁锦州121013）

采用HNO3/H2O2微波消解的制样方法，利用全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱仪（ICP-OES）对牛蒡茶中的Al、As、Ba、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、Sr、Ti、Zn等18种矿质元素进行了测定。结果表明，牛蒡茶中含有人体必需常量元素K、Na、Ca、Mg、P和人体必需微量元素Cu、Fe、Mn、Ni、Ti、Zn，以及人体非必需的微量元素Al、Ba、Sr，而有害元素As、Pb、Cr、Cd均未检出。并建立了一种牛蒡茶中矿质元素的分析测试方法，各元素的回收率均在93.7%～107%，相对标准偏差在1.31%～2.31%，检出限低且满足各元素分析要求，此方法具有简捷、快速、准确的特点。

ICP-OES，微波消解，牛蒡茶，矿质元素

牛蒡常被称作东洋参，因其原产自中国，且含有菊糖［1］、丰富的纤维素、多酚类物质及少量VC［2-3］，具有降低血脂［4］、抗病毒肿瘤［5］和抗菌消炎［6］的功效。鉴于牛蒡中含有丰富的营养物质，经研发者们的深入开发，成功地将牛蒡研制成牛蒡茶饮品投入市场［7-8］，逐渐被人们所熟悉和喜爱。牛蒡茶中不仅含有有机物质，还含有人体日常新陈代谢所需要的常量元素和微量元素，然而牛蒡茶中元素的测定仅有少量报道。目前研究对其矿质元素的检测分析，测定元素种类少，样品前处理的方法多采用敞开式湿法消解，然而非封闭消解处理样品的方法不仅耗时长，而且可能会使某些待测元素检测含量偏低［9］；分析检测牛蒡茶中的元素时多采用原子吸收法，但是该法比较繁琐，费时［10］。本文采用微波消解法制样，利用全谱直读等离子体发射光谱对牛蒡茶中的18种矿质元素进行一次性测试，为牛蒡茶中矿质元素的分析提供了一种新方法。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

浓硝酸69%（高级纯） 江阴江化微电子材料股份有限公司；双氧水30%（高级纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司；去离子水（18.2MΩ/cm） 优谱超纯水制造系统制水；标准溶液（1000μg/L）全部为国家标准物质中心提供；牛蒡茶由徐州某食品有限公司生产。

VISTA-MPX ICP-OES全谱直读等离子体发射光谱仪美国VARIAN公司；Ethos D微波消解仪德国M ilestone Inc；DGG-9053 AD型电热鼓风干燥箱上海森信实验仪器有限公司；ALC-210.4型电子天平北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品处理方法样品用超纯水冲洗3～4次，晾干，放滤纸上置于烘箱中，60℃烘至恒重，取出冷却后粉碎，过筛；将筛好的粉末放于样品袋中，置于干燥器中备用。准确称取一定质量的牛蒡茶样品于聚四氟乙烯的微波消解罐中，在消解罐中依次加入2m L双氧水、8m L浓硝酸。待反应平稳后，将消解罐装好放入微波消解仪内，微波消解程序见表1。

表1　牛蒡茶样品的微波消解程序Table 1　Procedure ofmicrowave digestion for burdock tea

消解程序结束后，将消解后的溶液转移到50m L容量瓶中，用超纯水定容，摇匀，待测。做3个平行样，对测定结果取平均值。按照样品处理步骤，制备试剂空白。以1%硝酸溶液作参比，测定各元素的标准曲线。扣除试剂空白，测试样品中各元素的含量。

1.2.2ICP-OES操作条件水平炬管，射频RF发射功率为1.15kW，等离子气流量为15.00L/min，辅助气流量为1.50L/m in，雾化气流量为0.75L/m in，仪器稳定延时15s，一次测量读数时间5s，每个数据读数3次取平均值，进样时蠕动泵速15r/m in，测量读数前酸洗后水洗10s。

1.2.3混合标准使用液配制将待测的18种单元素标液用1%硝酸逐级稀释配制成混合标准使用液。其中A l、As、Ba、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn的系列浓度依次为0、0.1、0.5、1.0、2.0μg/m L（Ⅰ）；Ca、K、Mg、Na、P的系列浓度依次为0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/m L（Ⅱ）。

1.2.4工作曲线的实验方法将上述混合标准使用液（Ⅰ）和（Ⅱ）作为两个批次，分别按照从小到大的浓度顺序进入仪器系统，得到各元素的工作曲线。

1.2.5分析线选择和检出限测定分析线选择是以仪器所附谱线资料库作为参考，每个元素分别选择多条分析谱线进行测定，通过对标准溶液、试剂空白和样品溶液进行扫描对比，选择信背比高、稳定性好且光谱干扰少的谱线。检出限的测定方法是取空白溶液平行测定10次，以3倍空白溶液的标准偏差所对应的浓度作为检出限。

1.2.6精密度和回收率的测试方法将牛蒡茶溶液平行测定10次，用其相对标准偏差（RSD）确定本实验条件下各元素的精密度。回收率实验是在牛蒡茶样品消解前，在另一份重复待测样品中加入一定量的元素标准溶液，按上述样品处理条件，同待测样品一起消解，样品消解完成后测定各元素含量。

表2　各元素分析线与检出限Table 2　Analysis spectrum line and detection limits for elements

2　结果与讨论

2.1实验样品质量的优化

将不同质量的样品进行消解，消解后发现0.1000、0.2000、0.3000、0.4000g的样品用肉眼观察能够看到略有淡黄色的透明液体。然而将0.1000、0.2000g的样品消解液进行测试时，发现含量较低的Ni和Ti不易检出，因为样品质量较少，使得最终定容后的个别元素浓度较低，低于仪器检出限，不易检测。相比之下将0.3000g的样品消解液进行测试时，可以得到较好的实验结果。尽管0.4000g的样品看似消解完全，但是将其消解液进行测试时，发现个别元素回收率低于90%，可能是由于未完全消解的结果。将0.5000g的样品进行消解后，发现消解不完全，肉眼即可观察到消解后的溶液未澄清透明。所以，本实验样品的质量优化为0.3000g。

2.2工作曲线

使用ICP-OES法测定混合标准使用液，用一般线性拟合得到相应的标准工作曲线和线性方程，所有元素的工作曲线线性关系良好，其线性相关系数R2均在0.9990～1。

2.3分析线和检出限

遵照上述实验方法中1.2.5分析线选择和检出限测定，各元素选定的分析谱线及其检出限的测定结果见表2，18种元素的检出限在0.1～5.5μg/L，各元素选定的分析谱线受到的干扰小，且信背比高。各元素检出限较低，均满足本实验测试要求。

2.4检测结果与分析

牛蒡茶中各矿质元素的含量测试结果如表3所示。从表3中可以看出并未检出As、Cd、Cr、Pb重金属元素，说明该牛蒡茶的种植生长，生产过程等未被环境污染。与此同时，牛蒡茶中含有丰富的营养元素，不仅含有人体所需的常量元素K，Mg，Ca，P，Na，而且含有人体维持核酸正常代谢的必需微量元素Fe、Cu、Mn、Ti、Zn和非必需的微量元素［11-12］A l、Ba、Sr，且元素含量为K＞Mg＞Ca＞P＞Na＞Fe＞A l＞Cu＞Zn＞Sr＞Mn＞Ba＞Ni＞Ti。牛蒡茶中矿质元素的种类和含量应该与牛蒡对矿质元素的选择性吸附和积累有关。与已报道的文献［10］相比，本实验中Ca含量高出约1倍，Fe含量低约1倍，可能由于品种、生长地域和制备工艺的不同使得其营养元素含量与已报道的文献不一致，而Mn、Cu、Sr的含量与已报道的数值相近，说明这3种元素在牛蒡茶中的含量相对稳定。综上所述，结果表明牛蒡茶中含有大量的人体必需的常量元素和必需微量元素，是一种适宜饮用的保健食品。

表3　牛蒡茶中各矿质元素含量的测试结果Table 3　The determination results of allmineral elements contents in burdock tea

2.5精密度和回收率

按照实验方法中介绍的精密度和回收率的测定方法。具体加标量及回收率和精密度的测试结果见表4。从表4中可以看出，18种元素的相对标准偏差在1.31%～2.31%，回收率在93.7%～107%，精密度和回收率均较高，说明此方法具有较高的准确度，适用于牛蒡茶中各元素的同时测定。

表4　精密度和回收率的测试结果Table 4　The determination results of precision and recovery

3　结论

采用微波消解法处理样品并与ICP-OES相结合的测试方法可以对牛蒡茶中的多元素进行同时测定，测试结果准确，分析工作用时少且快捷。通过对牛蒡茶中元素的测试分析可知，牛蒡茶中含有丰富的矿质元素，且此牛蒡茶未被重金属污染，并含有人体所需的常量元素，必需微量元素及非必需微量元素，元素含量K＞Mg＞Ca＞P＞Na＞Fe＞Al＞Cu＞Zn＞Sr＞Mn＞Ba＞Ni＞Ti，对人们日常生活中的健康有一定的积极作用，可以将其作为一种日常的生活健康饮品。

［1］吕莹，程玉来．牛蒡中提取菊糖的初步研究［J］．食品工业科技，2007，28（4）：153-155．

［2］时新钢，张红侠，李赛钰，等．牛蒡营养成分分析与评价［J］．食品与药品，2007，9（12A）：39-40．

［3］张晓伟，孙爱东，宫玮．牛蒡的营养价值及其开放现状［J］．中国食物与营养，2006（1）：25-27．

［4］冯启艳，卢连华，于红霞，等．牛蒡茶辅助降血脂功能研究［J］．食品与药品，2012，14（11）：399-400．

［5］米靖宇，宋纯清．牛蒡子中木脂素类化合物的抗肿瘤及免疫活性［J］．时珍国医国药，2002，13（3）：168-169．

［6］韩小平．牛蒡子治疗椎体结核［J］．中医杂志，1997，38（12）：709-710．

［7］宋慧，马利华，陈学红．牛蒡凉茶的研制［J］．食品工业科技，2011，32（12）：391-393，466．

［8］黄秀锦．牛蒡保健饮料的研制［J］．食品科技，2001（3）：42，49．

［9］魏新军，南海娟，颜振敏，等．微波消解ICP-AES测定普洱茶中的17种元素［J］．光谱实验室，2011，28（6）：3059-3061．

［10］陈金．牛蒡茶中微量元素溶出率及化学形态研究［J］．微量元素与健康研究，2011，28（1）：25-28．

［11］杜利成，宋开平．微量元素与人体健康［J］．中国食物与营养，2000（5）：37-38．

［12］古昆，石振勋．化学元素与人体健康［J］．云南环境科学，1999，18（3）：51-55．

Determ ination ofm ineralelements of burdock tea by m icrowave digestion ICP-OES

ZHANG Fan，CUIYan，LIU Lian-li，WANG Li-li，ZHANG Yan-ping
（Center for Science&Experiment Technology，BohaiUniversity，Jinzhou 121013，China）

Bym icrowave d igestion p rocedure w ith HNO3/H2O2to p repare samp les，18 m ineralelements inc lud ing Al，Ba，Ca，Cu，Fe，K，Mg，Mn，Na，Ni，P，Sr，Tiand Zn in burdock tea were comp letely analyzed by inductively coup led p lasma op tical em ission spectrometer（ICP-OES）．It was found that burdock tea contained some beneficialmacroelements such as K，Na，Ca，Mg，P.Some beneficial trace elements such as Cu，Fe，Mn，Ni，Ti，Zn were also found.As well as there were non-essential trace elements，such as Al，Ba，Sr in burdock tea. Whereas some harm ful elements such as As，Pb，Cr，Cd were not determ ined．An analysis method was estab lished for determ ination ofm ineral elements in burdock tea.Recoveries of all elements in this experiment were in the range of 93.7%～107%.And relative standard deviations were in the range of 1.31%～2.31%.The detection lim it of this method was low and fit the analysis requirements of all elements．This method was concise，quick and accurate．

ICP-OES；m icrowave d igestion；burdock tea；m ineralelements

TS207.3

A

1002-0306（2015）06-0066-03

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.005

2014-06-23

张帆（1984-），女，硕士研究生，助理实验师，研究方向：光谱及光谱分析。

辽宁省高等学校创新团队项目（LT2012020）。