微波消解-ICP-OES法测定不同产地腐竹中的20种矿质元素*

古元梓，郑敏燕，邓玲娟

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西 咸阳 712000)

腐竹(Yuba)，别名豆腐皮、豆竹、豆笋等，是以大豆为原料，通过磨浆、煮浆、保温体条、干燥等过程而制成的一种广受人们喜爱的营养价值很高的素食品。早在一千多年前的唐朝，腐竹就已经成为人们的美食，后来也被李世珍记载在《本草纲目》中。腐竹中富含蛋白质、中性脂肪、生化磷脂以及矿质元素等多种易被人体所吸收的营养成分，因此其在中国、东南亚，甚至欧美等国家都是一种常见的受欢迎食品[1-9]。

矿质元素对维护人体的健康有很重要的作用，因此越来越多的消费者比较重视矿质元素的摄入量，更加关注食品中矿质元素的含量。目前，大多数学者的研究对象主要是大豆中的矿质元素的含量，而关于豆制品腐竹的研究相对较少[10-15]；基于现状，实验选取豆制品-腐竹作为分析对象，对其含有的矿质元素做更进一步的深入分析。ICP-OES法，全称为全谱直读电感耦合等离子体发射光谱法，其原理是利用高频感应电流产生的高温将反应气体加热，使其产生电离，然后根据元素发出的特征谱线作为参考谱线，来进行定性以及定量分析。该方法具有检测速度快、灵敏度高、干扰小、稳定性好和检出限低等优点，同时还有线性范围宽、可检测元素种类多以及几十种元素可同时检测等突出优点，从而被广泛应用于分析测试等众多领域[16-18]。实验选取陕西安康和河南安阳两个产地的腐竹样品，前期运用微波消解法预处理样品，采用ICP-OES法同时分析样品中的二十种矿质元素的含量，以期得到满意的实验结果，进而为腐竹的生产、加工乃至产业开发提供可靠的科学依据。

1 实 验

1.1 材料、仪器与试剂

腐竹产地来自于陕西安康和河南安阳。

浓硝酸、过氧化氢：分析纯，洛阳市化学试剂厂；高纯水：自制，电阻率≥18 MΩ·cm；Ar气：纯度≥99.999%。

待测元素标准储备液：国家有色金属及电子材料分析测试中心；济南众标科技有限公司国家标准样品。

Arium 611 UV超纯水制备仪，德国sartorius公司；DZF-6020型真空干燥箱，上海琅轩实验设备有限公司；Finnpipette移液器，Thermo(上海)仪器有限公司；ICP 715-ES全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱仪，美国VARIAN公司；MDS-6型微波消解仪，上海新仪微波化学科技公司；ECH-1电子控温加热板，上海新仪微波化学科技公司；CP225D电子天平，德国sartorius公司。

1.2 仪器工作条件的选择

为了保证仪器的最佳工作状态，将其参数设置为如表1所示。

表1 ICP 715-ES仪器条件

2 实验方法

2.1 样品的制备

分别称取两个产地腐竹样品各50 g，转移至研钵中并碾成粉末状，倒入烧杯中，置于100 ℃真空干燥箱中烘制18 h，然后迅速装入密封袋中并排出空气，进行密闭保存。

2.2 微波消解处理

消解过程选用HNO3+H2O2体系，进行湿法消解处理。首先，利用CP225D电子天平精密称取0.2 g(精确度为万分之一克)陕西安康产地的样品三份，移至聚四氟乙烯材质的消解罐中，分别依次加入1.5 mL H2O2和3 mL HNO3，缓慢振荡，轻轻摇匀；接下来，将消解罐敞口放置于电子控温加热板的圆槽中，设定其升温上限温度为105 ℃，进行预消解处理(直接消解样品，易产生危险状况)，时间约为20 min；最后，等待所有消解罐中无黄烟溢出后，取出、冷却至室温，分别补加2 mL HNO3和1 mL H2O2，装上扩口的密封盖(保持密闭状况良好)，装罐并固定牢固，将消解罐置于微波消解仪中按表2中消解程序进行消解处理。

表2 样品微波消解程序

等待样品消解程序执行结束后，需时约30 min，取出消解罐，冷却至室温，开盖；若消解后的溶液呈清澈透明状，则表明样品已经消解彻底；否则需要重新以上操作；最后，将溶液转移至50 mL容量瓶中，同时清洗消解罐以及盖子三次，其溶液也转移到容量瓶中，定容并标记，备用。同法消解河南安阳样品三份以及样品空白和制备空白。

2.3 待测元素的定性与定量分析

ICP-OES分析法，从原理上推测可以检测已知光谱的所有元素(Ar元素除外)的含量，实际应用中可以检测全部的金属元素及部分非金属元素的含量。实验中利用仪器操作系统中的半定量分析软件，进行快速检测：第一步，对样品中有可能存在的几十种元素进行一次全面的扫描，根据待测元素的光谱轮廓描记图、谱线强度大小以及信背比等直观信息，进而判断出样品中所含有的元素种类；第二步，对于已知确认存在的元素，进行定量预分析扫描处理，可以得到初步实验数据；最后，再以初步结果为参考值，配制适合各元素对应含量的标准溶液，以制备试剂空白为参比、单点外标法做定量分析[18-19]。

3 结果与讨论

3.1 元素分析的分析线和检出限

为了提高实验的准确度，利用仪器操作软件的同步自动校正背景的功能，同时选择2条以上的特征谱线作为分析线；测定空白试验11次，以测定结果的3倍标准偏差作为各元素的检测限。各待测元素的分析线、检出限见表3。

表3 ICP-OES 方法的分析波长和检出限

3.2 腐竹样品中所含元素的测定结果

依照2.3确立的实验方法，对安康和安阳两地的腐竹样品进行元素含量测定，在两个产地的腐竹样品中均检测到了Na、Ca、Mg、P、Si、Al、Fe、Zn、Mn、B、Ba、Sr、Ga、Mo、Ti、Cr、Be、Cd等18种矿质元素，而As和S两种元素未被检测到。实验结果，见表4、表5。

表4 安康腐竹样品的测定结果

表5 安阳腐竹样品的测定结果

3.3 实验结果的综合分析

根据本次实验测定结果，发现安康样品中元素的含量顺序为：Na>Ca>Mg>P>Si>Al>Fe>Zn>Mn>B>Ba>Sr>Ga>Mo>Ti>Cr>Be>Cd;而安阳样品为：Na>Mg>P>Si>Ca>Al>Fe>Zn>Mn>B>Ga>Sr>Ba>Ti>Cr>Mo>Be>Cd。两地腐竹样品中均富含Na、Ca、Mg、P和Si元素，其值在1000 mg/kg以上；而Cr、Be和Cd元素的含量相对较少，其值在0.6 mg/kg以下。为了进一步确定样品中元素含量的具体差异，对所有的元素含量进行逐一对比分析，发现Ca、Si、Al、Ba、Ga、Mo和Cr元素的含量差距比较大，其数值相差在一倍左右；而其他元素的含量相差不大。其中Cd元素在安康和安阳样品中的含量分别为：0.032和0.018 mg/kg；而Cr元素为：0.243和0.593 mg/kg，这两种元素的含量均远低于食品安全国家标准GB2762-2017中规定的豆类及其制品中限量值：0.2和1.0 mg/kg[20]。安康样品中的Ca、Al、Ba和Mo四种元素的含量比安阳样品丰富；而安阳样品中有Si和Ga两种元素的含量比安康样品丰富；安康样品中的Cr元素比安阳样品低很多；究其原因可能与当地的材料来源、生产设备、水文环境以及加工包装方式等因素有关。

4 结 论

采用微波消解法处理样品，实验中试剂消耗量非常少，选用ICP-OES法分析研究了陕西安康和河南安阳两个产地的腐竹样品中所含的矿质元素种类以及含量，同时对元素含量的差异进行了详细对比分析。此研究方法具有操作简便、精密度高、检测速度快等优点，并且产生的污染物很少，同时又能满足数十种元素同时在线检测的要求。测定不同产地的腐竹中多种矿质元素的含量，可为人们科学地选用和食用腐竹提供可靠的理论参考，也能为当地的腐竹加工业以及相关产业的开发、可持续发展提供可靠的科学依据。