微波消解-ICP-MS法测定桄榔粉中多种元素
2020-11-02韦燕燕蒙舒婷张海霞
韦燕燕，蒙舒婷，张海霞
南宁市疾病预防控制中心（南宁 530023）
桄榔（Gomuti palm）是热带和南亚热带一种常见的常绿乔木，别名南椰、莎木、砂糖椰子、糖树，主要分布于我国广西、云南、广东、台湾等地[1-2]。桄榔粉是广西的特产之一，尤其是以龙州县为最佳。桄榔粉除含丰富的碳水化合物外，还富含人体所需微量元素、膳食纤维，丰富的B族维生素[3-4]。长期食用桄榔粉可以增强食欲，同时可以明显地对抗人机体的自由基损害，提高人机体耐力、抗寒能力和抗缺氧能力，增加皮肤弹性，延缓机体衰老的进程[5-6]。
目前，关于桄榔粉中元素的研究已有报道。赵汉民等[4]用化学法对桄榔粉中金属元素成分进行了系统的研究，证实桄榔粉中含有铁、镁、铝、锌、钙、铜等多种金属元素成分。彭金云等[7]采用干法灰化消化样品，用石墨炉原子吸收光谱法检测桄榔粉中痕量镉，并对石墨炉原子吸收光谱法的测定条件进行优化。吴霞等[8]用硝酸-过氧化氢（3+2）混合溶液作为消解剂，微波消解法处理桄榔粉样品，用电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）同时测定桄榔粉中锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠的含量。目前仍鲜见有用ICP-MS技术测定桄榔粉中多种元素含量的文献报道。ICP-MS法具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高、精密度好、分析速度快、可同时分析多种元素等优点[9-10]，能克服分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法存在的一些缺点，被广泛应用于环境、物理、化学、生物、医学、食品、材料等诸多领域[11-14]。试验用微波消解法处理广西龙州县桄榔粉，采用ICP-MS技术同时测定桄榔粉中铁、锰、铜、锌、硒、铅、镉、砷、镁、铝、镍等18种元素含量，建立快速、简便、可靠的同时测定桄榔粉中多种元素含量的ICP-MS法，为桄榔树的种植、产品深加工以及桄榔粉的质量控制提供参考依据。
1 试验部分
1.1 主要仪器与设备
电感耦合等离子体质谱仪（iCAP Q，赛默飞世尔科技有限公司，德国）；艾柯超纯水机（中国/成都康宁实验专用纯水设备厂）；电子天平（MSA1203SOCE-DE，赛多利斯科学仪器有限公司，北京）；微波消解仪（MARS6，美国CEM公司）。
1.2 主要试剂
硝酸（浓度68%～70%，赛默飞世尔科技有限公司，中国）；多元素标准溶液（24种元素，100 μg/mL，GSB04-1767-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；多元素标准溶液（7种元素，10 μg/mL，GSB04-2826-2011，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硒标准溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1751-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；调谐溶液TUNE B；国家标准物质绿茶GBW 10052（GSB-30）。
1.3 样品来源
广西龙州县散装桄榔粉。
1.4 样品制备方法
称取0.6 g（精确至0.001 g）样品于微波消解内罐，加入8 mL硝酸，低温加热1 h预消解，自然冷却后加盖旋紧罐盖，按照设定好的程序进行消解，微波消解仪工作参数见表1。冷却后取出，打开罐盖排气，再将消解罐放在控温电热板上于140 ℃加热赶酸至消解液剩余0.5 mL，用蒸馏水定容至25 mL，待检测，同时做试剂空白试验。
表1 微波消解仪工作参数
1.5 标准曲线的配制
1.5.1 内标溶液
准确移取适量多元素标准溶液（GSB04-2826-2011）于聚乙烯塑料容量瓶，用体积分数5%的硝酸溶液定容至刻度，摇匀，得0.02 μg/mL内标溶液。
1.5.2 多元素标准溶液
准确移取适量多元素标准溶液（GSB04-1767-2004）和硒标准溶液（GSB04-1751-2004）于聚乙烯塑料容量瓶，用体积分数5%的硝酸溶液定容至刻度，摇匀，得各元素质量浓度为1 μg/mL的多元素标准储备液。再准确移取适量的多元素标准储备液，用体积分数5%的硝酸溶液配制成质量浓度范围为0～1 000 ng/mL的多元素标准系列。
1.6 ICP-MS工作参数
根据电感耦合等离子体质谱仪iCAP Q操作步骤，用调谐溶液TUNE B进行仪器调谐，经调谐后ICP-MS工作参数见表2。
表2 ICP-MS工作参数
1.7 试验方法
电感耦合等离子体质谱仪iCAP Q经调谐达到表2参数后，依次测定试剂空白、多元素标准系列和样品消解液，同时在线加入内标溶液，仪器会自动绘制各元素的标准曲线，并根据样品消解液中的信号响应值计算其中各元素的浓度。
2 结果与讨论
2.1 内标元素的选择
内标元素的选择应满足两个条件：一是样品中不含该元素，二是与待测元素有相近的质量数。试验测定了24Mg、27Al、48Ti、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co、60Ni、65Cu、66Zn、75As、78Se、88Sr、114Cd、118Sn、137Ba、208Pb共18种元素，质量数在24～208之间。为满足不同元素的测定需要，试验选择了209Bi、72Ge、115In、103Rh、45Sc、159Tb和89Y作为内标元素。
2.2 标准曲线和检出限
在“1.6”试验条件下，测得各元素的线性回归方程、线性范围和线性相关系数，结果见表3。线性相关系数在0.999 3～1.000 0之间；各元素检出限（LOD）为0.000 0～1.19 ng/mL。根据取样量（0.6 g）和定容体积（25 mL）计算各元素的检出限，为0.000 00～0.049 6 mg/kg，该方法线性范围宽、线性相关性好、检出限低，能满足试验要求。
表3 各元素的回归方程、线性范围、线性相关系数及检出限
2.3 精密度和重复性试验
按照“1.4”样品制备方法，准确称取6份桄榔粉样品，制备样品消解液，按“1.6”ICP-MS工作参数和“1.7”试验方法进行测定。多元素标准系列和各样品消解液均重复进样测定3次，3次平行测定结果相对标准偏差（RSD）均小于5%，6份样品各元素结果的RSD为0.00%～9.69%，表明该方法具有良好的精密度和重复性。
表4 精密度和重复性试验结果 %
2.4 质控样品的测定
选用国家标准物质绿茶GBW 10052（GSB-30）作为质控样品，与样品按照相同方法同时进行消解和测定，质控样品中各元素测定结果值和标准值见表5。质控样品中除Ti元素测定结果值略高于参考值以及Sn元素测定结果值略低于参考值以外，其余元素的测定结果值均在标准值范围之内，表明该方法的准确度良好，能满足试验要求。
表5 质控样品的测定结果 mg/kg
2.5 加标回收试验结果
按照“1.4”样品制备方法，准确称取9份桄榔粉样品，分别加入不同量的多元素标准，制备样品消解液，按“1.6”ICP-MS工作参数和“1.7”试验方法进行测定。桄榔粉样品中各元素不同加标量的平均回收率见表6。各元素的平均回收率为84.0%～104.9%，能满足试验要求。
2.6 样品中元素的含量
按照“1.4”样品制备方法，准确称取6份桄榔粉样品，制备样品消解液，按“1.6”ICP-MS工作参数和“1.7”试验方法进行测定。桄榔粉中各元素的含量见表6，结果的RSD（n=6）见表4。结果表明，此次试验的桄榔粉样品中铁、锰、铜、锌、硒、铅、镉、砷、镁、铝、镍等18种元素含量略有差异；镁、铁、铝、钛、锌5种元素的含量大于1.0 mg/kg；铬、锰、铜、锶、钡5种元素的含量大于0.1 mg/kg且小于1.0 mg/kg；钒、钴、镍、砷、硒、镉、锡、铅8种元素含量小于0.1 mg/kg；各元素结果的RSD为0.00%～9.69%，能满足试验要求。
表6 桄榔粉中各元素含量和加标回收试验结果
3 结论与讨论
此次试验用微波消解法处理广西龙州县桄榔粉，采用ICP-MS技术同时测定桄榔粉中铁、锰、铜、锌、硒、铅、镉、砷、镁、铝、镍等18种元素含量，建立的同时测定桄榔粉中多种元素含量的微波消解ICP-MS法是稳定的、可行的。相比文献[9]中干法灰化-石墨炉原子吸收光谱法测痕量镉，该方法可同时测定不同的元素含量且不需每测一种元素换一种元素灯；相比文献[10]中微波消解-ICP-AES法同时测定锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠的含量，该方法微波消解只需加入硝酸处理样品且同时测定18种元素含量。该方法快速、简便、可靠，可为桄榔树的种植、产品深加工以及桄榔粉的质量控制提供试验参考依据。
