微波消解—钼锑抗光度法测定蔬菜中总磷

苗雪雪 龚浩如 陶曙华 陈英姿 陈祖武 刘登彪

摘 要：采用微波消解-钼锑抗光度法测定蔬菜中的总磷，为获得最佳试验条件，对微波消解条件中的酸的种类、消解时间和消解温度等影响因素进行优化，结果表明：硝酸和过氧化氢（体积比7∶1）为最佳消解酸系，最高消解温度180 ℃，保持时间20 min。对紫外-可见光波长和显色时间对试验结果的影响进行探讨，结果表明710 nm和20 min为最佳试验条件。为评价该方法的可靠性，选用两种蔬菜标准物质GBW 10048和GBW 10049 对该方法进行分析验证，测定值与标准值相符，相对标准偏差（RSD）分别为0.884%和0.938%，添加回收率大于89.93%，表明该方法拥有良好的准确性和精密度。微波消解-钼锑抗光度法具有简单、省时省力、试剂用量少等优点，能够满足蔬菜中总磷的测定。

关键词：微波消解；钼锑抗比色法；蔬菜；总磷

文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2017）12-0045-05

Abstract： A microwave digestion combined with molybdenum-antimony anti-spectrophotometric method is used for the determination of total phosphorus in vegetables. To get optimum test conditions， the parameters affecting the microwave digestion such as acid types， digestion time and temperature are optimized. Results show that HNO3 and H2O2（7∶1，ν/ν） are the best digestive acids， the digestion temperature is 180 ℃ and the time is 20 min. The effects of ultraviolet-visible wavelength and developing time on the test results are discussed and results show that 710 nm and 20 min are the optimum conditions. To evaluate the reliability of the method， two types of vegetable reference materials GBW 10048 and GBW 10049 are used for the analysis and verification of the method. Results show that tested values are in agreement with standard values， the relative standard deviation（RSD） is 0.884% and 0.938% and the fortified recovery is higher than 89.93%， showing the method has good accuracy and precision. Compared with the traditional method， the microwave digestion combined with molybdenum-antimony anti-spectrophotometric method is simple， rapid and environment-friendly and the method is suitable for the determination of total phosphorus in vegetables.

Keywords： microwave digestion； molybdenum antimony resistance colorimetric； vegetables； total phosphorus

0 引 言

磷作为人体核酸、辅酶、蛋白质、核苷酸、磷脂等一系列重要物质的结构组分，对生物体的遗传代谢、生长发育、能量供应等起到不可或缺的作用[1]。人体中80%的磷存在于骨骼与牙齿，缺磷会引起骨骼和牙齿发育不正常、骨软化、肌无力和佝偻病等症状[2-3]，医学上常将钙磷比值作为判断软骨症的重要指标，故保证人体的磷含量极为重要。人体中的磷主要是通过食品摄入，如蔬菜和鱼等，加强对食品中磷含量的评价和监督对磷元素的平衡摄入有重要意义，为此需要建立准确、快速检测食品中磷含量的方法。

目前，食品中磷的常规检测方法为显色法，分为钼锑抗光度法、钒钼黄光度法[4]和钼蓝分光光度法[5]3种。农业部标准NY/T 1018——2006《蔬菜及其制品中磷的测定》中使用的是磷钼蓝分光光度法，然而此方法需使用高氯酸，若不慎“烧干”易发生爆炸，十分危险，且方法中所用还原剂对苯二酚是剧毒物质，对试验人员和环境均有着极大的伤害。相比于磷钼蓝分光光度法，磷钒钼黄比色法则更加环保。向晓黎等[6]采用钒钼黄比色法测定了食品中的磷含量，获得了较好的准确度和精密度。钼锑抗比色法也常用于磷的测定，与钒钼黄比色法相比存在一定的差异。李会娟[7]通过比较钼锑抗光度法和钒钼黄光度法检测植物中的磷含量，发现钼锑抗光度法适宜检测磷含量较低的样品，而钒钼黄光度法适合测定磷含量较高的样品。同样卢超[8]的研究也证实了这一点，发现钼锑抗比色法比磷釩钼黄比色法能更加准确测定湿地植物中的总磷含量。植物源性食品含磷一般较低，本文选用钼锑抗光度法测定蔬菜中的全磷。

样品的消解方法主要有干法消解、湿法消解和微波消解3种[9-10]，干法消解为传统消解方式，操作简便，然而在高温灰化过程中，会造成元素的挥发损失影响试验准确度；湿法消解设备简单，且克服了干法消解的缺点，但此方法极易带入污染物，且消化过程中的有毒气体对操作人员的健康构成威胁。微波消解是近些年兴起的样品前处理方法，因其是在封闭环境下消解，所以同时克服了干法消化元素损失和湿法消化易带入污染物的缺点；其次，样品在微波和高温高压同时作用下，消解速度大幅提高，被广泛应用于生物[11]、环境[12-13]、食品[9]、化工[14-15]等领域。Pedro等[16]建立了微波消解法测定鱼类食品中的磷含量，Kumaravel等[17]采用微波消解法测定了鸡蛋中的磷含量。本文采用微波消解技术-钼锑抗光度法测定蔬菜中的全磷含量，探讨该方法的准确度和精密度，以期为蔬菜样品中磷含量的检测提供更加科学、环保的分析方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试样品：GBW 10048芹菜标准样品，GBW 10049大葱标准样品，地球物理地球化学勘查研究所；土豆样品购买于大型菜市场。

仪器：UV-2450型紫外可见分光光度计（岛津企业管理中国有限公司）；Mars6型微波消解仪（美国 CEM公司）；PURELAB FLEX实验室ELGA超纯水机（莱特莱德北京纯水设备技术股份有限公司）；AUX120电子天平（日本岛津）。

试剂：硝酸、过氧化氢、氢氟酸、高氯酸、浓硫酸、酒石酸锑钾和钼酸铵，购自长沙唐华化工贸易有限公司；抗坏血酸，购自湖北永发化工制造有限公司；磷标准溶液（1 000 μg/mL），购于深圳普分科技有限公司；0.2%二硝基酚指示剂。试验中所用的水均为去离子水，试剂均为分析纯。

1.2 磷标准储备液和试剂的配制

钼锑贮备液：量取浓硫酸126 mL，缓缓倒入约400 mL水中，搅拌冷却。另称取10.0 g钼酸铵溶于约300 mL的热水中，冷却。然后将硫酸溶液缓缓倒入钼酸铵溶液中，再加入质量体积比为0.5%酒石酸锑钾水溶液100 mL，冷却后，用蒸馏水稀释至1 L。

钼锑抗显色剂：称取1.5 g抗坏血酸溶于100 mL上述钼锑贮备液中，此溶液需现配现用。

磷标准使用液（5 μg/mL）：准确移取2.5 mL磷标准溶液，用水定容至500 mL。

1.3 试验方法

1.3.1 试样处理

新鲜土豆样品进入实验室后，立即进行洗净、风干和去皮，切成片状后于80 ℃烘箱中24 h烘干，最后将土豆干样置于塑料袋中待用。准确称取0.2 g（精确至0.000 1 g）干样于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入7 mL硝酸和1 mL过氧化氢，旋紧盖子，放入微波消解仪中，按照表1的消解条件进行消解。消解完成后赶酸，待消解罐中无黄色气体冒出时，取出冷却，而后全部转移至100 mL容量瓶中，去离子水定容待测；同时做空白试验。

1.3.2 标准曲线的绘制

准确吸取5 μg/mL磷标准使用溶液0.0，1.00，

2.00，4.00，6.00，8.00，10.00，12.00 mL至50 mL容量瓶中，加入5 mL钼锑抗显色剂，用水定容，即为含磷量0.0，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，1.20 μg/mL的磷标准系列溶液。在室温条件下显色20 min后，用紫外可见分光光度计于710 nm波长下比色，用空白溶液作为参比。最后以磷浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.3 样品的测定

吸取2.00 mL待测液于50 mL容量瓶中，加少量水至容量瓶，摇匀，然后加入二硝基酚指示剂2滴，用稀碱、浓碱和稀酸调节溶液至微黄色；加入钼锑抗显色剂5.00 mL，定容后于室温条件下显色20 min，按上述标准溶液检测步骤进行比色，从标准曲线上查得相应的含磷量。

2 结果与讨论

2.1 微波消解条件的确定

2.1.1 消解用酸的种类和用量

硝酸是一种强氧化剂，在微波能量激发下有很理想的反应能力[18]；氢氟酸可以有效破坏样品中的SiO2晶格，释放晶格中的组分[19]；过氧化氢的氧化性较强，与浓硝酸共用，可以大幅度提升氧化能力，且可以在消解完成后分解去除，以上3种无机酸被广泛用于微波消解体系[18]。经初步筛选，本文选用硝酸、过氧化氢、氢氟酸组合成3组不同酸系，对两种蔬菜标准样品进行了添加回收试验，由于微波消解系统要求消解时溶剂量最少为8 mL，最多不超过30 mL，考虑到成本节约和环境保护，本文选择消解酸用量为8 mL。试验结果见表2，结果显示使用7 mL硝酸+1 mL过氧化氢时，试验结果最佳，故本文选择7 mL硝酸+1 mL过氧化氢混合酸作为本试验的消解酸系。

2.1.2 消解温度和保持时间

消解效率与消解温度密切相关，消解温度过高会导致消解罐中反应过于激烈，易发生冲破罐体的现象；而温度太低，则使得样品消解不完全，影响试验效率，故选择合适的消解温度至关重要。本试验采用三段控温、多步骤方法进行消解，并用单因子变量法对最高消解温度进行了分析讨论。本文选择160，

170，180 ℃作为最高消解温度开展了试验；试验结果如图1所示，随着最高消解温度的升高，试验效率逐渐增加，至180 ℃时可以获得很好的试验结果，故本文选用180 ℃作为试验的最高消解温度。

影响消解效率的另一个重要因素是最高温度保持时间，时间太短不足以完全消解样品，太长则浪费资源，且长时间的高温、高压会降低样品消解罐的使用寿命。本文分别选择10，15，20，25，30 min 5个不同保持时间进行了讨论，结果见图2，当保持時间从10 min增加到20 min时，消解效率不断提高，而当保持时间超过20 min后，试验结果变化不明显，故本文选择20 min作为保持时间。

2.2 显色时间对检测结果的影响

本试验考察了显色时间对吸光度值的影响，选取3个不同浓度（0.10，0.30，0.50 μg/mL）的磷标准溶液，显色后每隔一段时间测定一次该溶液的吸光度值，结果见图3，3个磷标准溶液的吸光度均在10～20 min之间有缓慢上升，继续延长显色时间吸光度值变化不大，故本文选择20 min作为试验的显色时间。

2.3 测定波长的选择

对磷显色产物在550～900 nm范围内进行了扫描。由图4可以得知，磷显色产物在710 nm和900 nm有吸收峰；但波长大于800 nm时不在可见光范围内，仪器信号不稳定，没有获得良好的峰型，故本文选择710 nm作为测定波长。

2.4 方法的線性、准确度和精密度

本法在0～1.2 μg/mL范围内具有良好的线性关系，线性相关系数达到0.999 6，线性方程为y=0.542 3x-0.000 6。

为进一步确认本方法重复性和可靠性，本文选用芹菜标准样品和大葱标准样品对方法进行了验证，其结果见表3，测定结果均在标准样品要求范围内，说明本方法具有较好的准确度；试验所得的相对标准偏差小于0.938%，重复性较好，说明该方法具有良好的精密度。

2.5 实际样品的检测

蔬菜样品购买于大型菜市场，利用本方法对实际蔬菜样品黑土豆和白土豆进行了加标回收试验，并设置高、中、低3个不同浓度，样品连续测定3次，测定结果如表4所示，加标回收率范围分别在89.93%～98.24%和94.55%～98.24%之间，相对标准偏差（RSD）小于2.53%，符合分析要求，说明本方法能用于实际蔬菜样品中磷的检测。

3 结束语

本文将微波消解技术用于蔬菜中磷的检测，取得了满意的结果；此外，本研究选择的硝酸-过氧化氢酸系为环境友好型酸系，减轻了消解样品时对试验人员健康造成的威胁。由于试验条件有限，本文采用的磷检测技术为传统显色方法，目前的分析技术大都倾向于采用更为先进的仪器如感应耦合电浆放射光谱仪（ICP-OES）或电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等，然而这些大型仪器价格昂贵，并非所有的实验室都有配备，故采用显色方法检测磷更加经济，且更易于推广和应用。

参考文献

[1] 孙梦里. 临床营养学[M]. 北京：北京大学医学出版社，2005：19.

[2] 顾卫东，吴晓霞，黄芳. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定食品中总磷含量[J]. 安徽科技学院学报，2014，

28（6）：24-28.

[3] STERNER R W， ELSER J J. Ecological stoichiometry： the biology of elements from molecules to the biosphere[M]. Princeton： Princeton University Press，2002：13-14.

[4] MOTOMIZU S， LI Z H. Trace and ultratrace analysis methods for the determination of phosphorus by flow-injection techniques[J]. Talanta，2005（66）：332-340.

[5] MARTINA O， KING T L， RODERICK S， et al. Dete-

rmination of phosphate using a highly sensitive paired emitter-detector diode photometric flow detector[J]. Analytica Chimica Acta，2007，597（2）：290-294.

[6] 向晓黎，王静，王国红. 钒钼黄比色法测定食品中磷的研究[J]. 绿色科技，2015（4）：328-329.

[7] 李会娟. 2种植物磷含量的检测方法比较研究[J]. 现代农业科技，2012（11）：16-17.

[8] 卢超. 两种测定湿地植物总磷方法的比较研究[J]. 江西农业学报，2009，21（8）：142-144.

[9] ORHAN A， ADALET T， ALI R T， et al. Comparison of wet and microwave digestion methods for the determination of copper， iron and zinc in some food samples by FAAS[J]. Food Analytical Methods，2016，11（9）：3201-3208.

[10] GERGELY B， ATTILA M. Comparison of different met-

hods used for phosphorus determination in aquatic organisms[J]. Hydrobiologia，2015，758（1）：235-242.

[11] HUSEYIN A， EMEL B， ESRA A. The levels of trace elements in honey and molasses samples that were det-

ermined by ICP-OES after microwave digestion method[J]. Biological Trace Element Research，2016，170（2）：508-514.

[12] VIBOR R. Multi-elemental analysis of marine sediment reference material MESS-3： one-step microwave digestion and determination by high resolution inductively coupled plasma-mass spectrometry（HR-ICP-MS）[J]. Chemical Papers，2010，64（4）：409-414.

[13] JIRI J， PETR S， DANIEL S. Rapid dissolution of biological samples using microwave digestion for determination of radionuclide contamination by liquid scintillation[J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2012，293（1）：223-229.

[14] FATMA G， AJILA C M， SATINDER K B， et al. Lignin analysis using microwave digestion[J]. Biotechnology Letters，2012，34（10）：1811-1815.

[15] HEINRICH A， J？魻RG F， ECKHARD M. Microwave assisted digestion as a preliminary method for the chemical analysis of inorganic wood preservative components[J]. European Journal of Wood and Wood Products，2013，71（4）：533-535.

[16] PEDRO A R， LU？魱SA M P， VALENTE M E， et al. A simple and fast method for determination of phosphorus in fish diets and faeces used in animal nutritional studies[J]. Food Analytical Methods，2012，5（1）：82-88.

[17] KUMARAVEL S， PARANTHAMAN R， AMUTHAR S. Determination of mineral contents in dehydrated egg powder by ICP-OES[J]. Asian Journal of Chemistry： An International Quarterly Research Journal of Chemistry，2014，26（21）：7259-7261.

[18] 趙永强，孙晓薇，胡岗，等. 火焰原子吸收法测定木耳中锌、镁、铁、锰的含量[J]. 湖北农业科学，2012，51（9）：1872-1873.

[19] 沈志群，李莉，刘琳娟，等. 硝酸体系微波消解-偏钼酸铵分光光度法测定固废中总磷方法的研究[J]. 中国环境监测，2011，27（6）：22-25.

（编辑：莫婕）