微波消解—原子吸收测定柠檬中的Cu、Zn、Fe的含量

李兴华

(四川旅游学院，四川 成都 610100)

柠檬(Citrus Limon)生物学分类属于木兰纲芸香科柑橘属常绿乔木，原产东南亚，地中海沿岸、东南亚和美洲等地都有分布，中国台湾、福建、广东、广西等地也有栽培。中国柠檬产地主要有四川安岳、云南、海南等地［1］，而四川安岳的柠檬以尤力克为主并且果实品质突出，国内市场占有率均达 80%以上［2］。

重金属一般所指比重大于4的60种元素或比重大于5的45种元素金属，如铜、汞、铅、镉、金、银、铬等［3］。人体内重金属累积超出一定的限度，会引起急性或者慢性中毒［4］。微波消解法具有省时间、药品消耗较少、污染低，并且样品分解完全，金属元素不易损失。张萍中等［5］利用微波消解进行预处理、电感耦合等离子体发射光谱法测定花岗石中的的砷、镉、铅、铬等金属元素，结果表明，检测准确快速简便，所得到的测定结果良好。张金生等［6］采用微波消解方法对合金钢进行预处理测定其钼、锰、铜的含量，并进行了消解条件优化，实验精密度良好。陈宏靖等［7］利用微波消解法对各类常见食品进行预处理，并和传统方法比较，结果显示铜含量无显著差异，而微波消解法耗时短，试剂消耗少，污染小并且耗能低。

1 材料和仪器

1.1 实验材料

所需材料为尤力克柠檬鲜果。

1.2 主要仪器与试剂

干燥箱(Thermostatic drier)DHG-9070A，Cu、Zn、Fe空心阴极灯，MILLI-Q 超纯水仪，高速粉碎机，组织捣碎机，移液枪，电炉等。

Zn标准储备液(1 000μg/mL)、Fe标准储备液(1 000μg/mL)、Cu 标准储备液(1 000μg/mL)、过氧化氢(30%)、盐酸、硝酸，实验常用试剂为分析纯，盐酸、硝酸为优级纯。

2 实验方法

2.1 样品前处理

将市场购得的尤力克柠檬去皮去籽，果肉榨汁，柠檬籽、果皮用超纯水洗涤，置于烘箱中保持70℃ ～80℃烘干，粉碎后过100目筛并4℃保存备用。

2.2 样品溶液的制备

2.2.1 柠檬果汁样品溶液的预处理

准确称取2g柠檬果汁置于消解罐内，加入6mL硝酸，放置0.5h后补加2mL硝酸和1mL过氧化氢，盖上聚四氟乙烯内盖，套上消解外罐，按设置好的消解条件采用梯度升压方式进行微波消解。消解完全后将罐内溶液移入25mL三角瓶中，用少量超纯水多次地冲洗罐壁，将洗液也一并转入三角瓶内，在电炉上水浴赶酸，至溶液澄清后，冷却转入25mL容量瓶中，用超纯水定容、4℃保存待测。做空白试验。

2.2.2 柠檬果皮和柠檬籽样品的预处理

准确称取0.5g皮粉、籽粉置于聚四氟乙烯消解内罐内，加入6mL浓HNO3，加盖后放置40min后，补加2mL浓 HNO3和2mLH2O2，套上消解外罐，按设置好的消解条件消解样品，完全消解样品需要15min。待消解完全后冷却后开罐，将消解液转入三角瓶内，用超纯水冲洗内罐，将洗液也一并转入三角瓶内，在电炉上水浴赶酸，至溶液澄清后，冷却后转入25mL容量瓶中，用超纯水定容、4℃保存待测。做空白试验。

2.3 仪器条件

实验使用原子吸收光谱仪(Shimadzu AA6800 atomic absorption spectrophotometer)，对金属元素Cu、Zn、Fe的测定，本节采用空气—乙炔火焰法。仪器工作条件见表1。

表1 仪器最佳工作条件

2.4 标准系列溶液的配置

Cu标准使用液的配制:用移液枪准确吸取Cu标准品(1 000μg/mL)1mL于100mL容量瓶中，加0.5%的硝酸并定容到刻度制成Cu标准使用液(10μg/mL)，吸取 0.025、0.05、0.2、0.4、0.8mL的Cu标准使用液(10μg/mL)，分别置于25mL的容量瓶中，用0.5%的硝酸定容至刻度，混匀，即得 Cu 标准系列浓度 0.01μg/mL、0.02μg/mL、0.08μg/mL、0.16μg/mL、0.32μg/mL。

Zn标准使用液的配制:准确吸取Zn标准品(1 000μg/mL)1mL于100mL容量瓶中，加1moL/L的盐酸并定容到刻度制成Zn标准使用液(10μg/mL)，吸取 0.125、0.25、0.5、1.0、1.5mL 的Zn标准使用液(10μg/mL)，分别置于25mL的容量瓶中，用1moL/L的盐酸定容至刻度，混匀，即得Zn标准系列浓度 0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.4μg/mL、0.6μg/mL。

Fe标准使用液的配制:准确吸取Fe标准品(1 000μg/mL)1mL于100mL容量瓶中，加0.5moL/L的硝酸并定容到刻度制成Fe标准使用液(10μg/mL)，吸取 0.025、0.1、0.3、0.9、2.7mL 的 Fe标准使用液(10μg/mL)，分别置于25mL的容量瓶中，用0.5moL/L的硝酸定容至刻度，混匀，即得Fe标准系列浓度0.01μg/mL、0.04μg/mL、0.12μg/mL、0.36μg/mL、1.08μg/mL。

2.5 样品测定

按2.3设定的仪器条件做Cu、Zn、Fe的标准曲线，并在相同条件下测定处理好的样品溶液，由工作曲线直接计算得出样品中各元素的浓度，再根据公式计算样品中的各重金属含量。重金属含量计算公式如下:

其中X—试样中待测金属(Cu、Zn、Fe)的含量，单位是 mg/kg;C1—试样中重金属(Cu、Zn、Fe)的浓度，单位是μg/mL;C2—试样空白中重金属(Cu、Zn、Fe)的浓度，单位是 μg/mL;m—试样质量，单位是g。

3 结果与讨论

3.1 各元素标准曲线及线性回归方程

采用标准曲线法对柠檬果汁、皮粉、籽粉中的Cu、Zn、Fe含量进行定量分析，按照最佳仪器条件对各待测元素的系列标准使用液进行测定。以吸光度(A)为 y、标准使用液浓度(μg/mL)为 x，绘制对应元素的标准曲线，见图1、2、3。三种元素的线性回归方程及相关系数见表2。

图1 Cu的标准曲线

图2 Zn的标准曲线

图3 Fe的标准曲线

表2 各元素的线性回归方程

3.2 精密度及回收率

3.2.1 精密度

本实验精密度考察依靠对待测样品进行多次测定，确定相对标准偏差(RSD%)的方法。实验采用5次全过程平行测定，结果见表3。所测定元素的RSD%在0.44%～1.19%之间。

表3 精密度实验结果(n=5)

3.2.2 加标回收率

以柠檬果汁为例，在其线性范围内分别精密加入80%、100%、120%3个浓度水平的各标准溶液，每个水平取3份，按预处理方法处理后，按设定好的条件进行测定，计算各加标浓度下样品的回收率，结果见表4。回收率在98.6% ～108.3%之间，试验结果良好。柠檬皮粉和柠檬籽粉回收率实验结果见表5和表6。

表4 柠檬果汁回收率实验结果(n=3)

表5 柠檬皮粉回收率实验结果(n=3)

表6 柠檬籽粉回收率实验结果(n=3)

3.3 样品测定结果

按照仪器最佳工作条件，将已经制备好的柠檬果汁、果皮粉、柠檬籽粉样品溶液，用AAS测定金属元素Cu、Zn、Fe的吸光度，根据标准曲线中y与x的对应关系，直接得出样品中重金属的含量，然后根据2.5所示公式计算样品中的各金属元素的含量。柠檬鲜果不同部位中各待测金属元素的含量见表7、表8和表9。

表7 柠檬不同部位中Cu的含量(n=3)

表7列出了尤力克柠檬不同部位Cu元素的含量。可以看出，柠檬不同部位中Cu的含量以柠檬籽的含量最高，为1.065mg/kg，其次柠檬果皮和柠檬果汁，其中，柠檬果汁和柠檬果皮中Cu的含量基本相当。实验所得被测元素的含量结果显示:与国家标准相比，柠檬果实的不同部分的Cu的含量都远远低于国家限量标准。Cu元素按高低顺序依次为:柠檬籽(1.065mg/kg)、柠檬果皮(0.230mg/kg)、柠檬果汁(0.217mg/kg)，远远低于Zn的限量标准5mg/kg，它们的相对标准偏差依次为:1.31%、7.58%、2.49%。

表8列出了尤力克柠檬不同部位Zn元素的含量。从表可以看出，柠檬不同部位中Zn的含量以柠檬籽的含量最高，为4.335mg/kg，紧接着是柠檬果皮、柠檬果汁，其中柠檬果皮比柠檬果汁中Fe的含量略高。与国家标准相比，柠檬果实的不同部分的Zn的含量，除柠檬籽中含量略低于国家标准外，柠檬果汁和皮粉中Zn含量都低于国家标准。Zn含量按高低顺序依次为:柠檬籽(4.335mg/kg)、柠檬果皮(1.151mg/kg)、柠檬果汁(0.98mg/kg)，远远低于 Zn的限量标准5mg/kg，它们的相对标准偏差依次为:0.36%、1.12%、1.95%。

表9 柠檬不同部位中Fe的含量(n=3)

表9列出了尤力克柠檬不同部位Fe元素的含量。可以看出，柠檬不同部位中Fe的含量以柠檬籽的含量最高，为4.316mg/kg，紧接着是柠檬果皮、柠檬果汁，其中柠檬果汁和柠檬果皮中Fe的含量基本相当。与国家标准相比，柠檬果实不同部分的Fe的含量都远远低于国家标准，Fe元素含量按高低顺序依次为:柠檬籽(4.316mg/kg)、柠檬果皮(2.477mg/kg)、柠檬果汁(2.208mg/kg)，远远低于Fe的限量标准15mg/kg，它们的相对标准偏差依次为:0.93%、3.06%、0.39%。

4 结论

本实验对柠檬中铜、锌、铁三种元素进行了测定。实验对柠檬不同部位的消解方法进行了优化，确定了最佳消解条件。按照特定的消解程序对样品进行消解，采用火焰原子吸收光谱法在最佳测定条件下对铜、锌、铁三种元素进行含量测定。柠檬果实中，柠檬果汁中铜、锌、铁的含量依次为:0.709μg/kg，1.244μg/kg，14.312μg/kg;柠檬皮中铜、锌、铁的含量依次为:0.787μg/kg，2.430μg/kg，12.971μg/kg;柠檬籽中铜、锌、铁的含量依次为:3.384μg/kg，5.948μg/kg，29.773μg/kg。测定铜、锌、铁的方法精密度良好，重复性相对标准偏差(RSD%)在0.44% ～1.19%之间，加标回收率在98.6% ～108.3%之间，样品的重复性实验相对标准偏差铜、锌、铁分别在 1.31% ～7.58%，试验结果良好。本实验所建立的柠檬重金属含量测定方法可为四川省优势资源果蔬柠檬的质量安全奠定基础。

［1］刘义武，等.柠檬营养成分与综合利用研究进展［J］.内江师范学报，2012(8):46-49.

［2］四川省社会科学院课题组.以产销体系建设为突破口提高柠檬产业发展水平——基于四川省安岳县柠檬产销情况调查与分析［J］.农村经济，2011(4):62-64.

［3］姜晶.越橘等3种小浆果的品质评价及重金属元素分析［D］.长春:吉林农业大学，2008:75-79.

［4］国家药典委员会.中华人民共和国药典［M］.北京:中国医药科技出版社，2010.

［5］张萍.微波消解ICP—AES法同时测定花岗石中铜、镉铬和砷［J］.光谱实室，2002，19(3):338-340.

［6］张金生，李丽华，金钦汉.微波消解—微波等离子体炬原子发射光谱法测定合金钢中的铜、锰、钼［J］.分析实验室，2004，23(7):31-33.

［7］陈宏靖.微波消解技术测定食品中微量元素［J］.中国卫生检验杂志，2002，12(5):577-578.