电感耦合等离子体-质谱法测定幼儿指甲中的微量元素*

李艳娟，杨惠程，李映苓

(昆明医科大学海源学院，云南 昆明 650106)

微量元素是人体内的重要组成部分，它与人体健康密切相关，在机体生理代谢和生长发育过程中发挥着十分重要的作用。医学研究表明，微量元素是酶的必需成分，并且参与了人体内多种酶的合成和激活[1]。此外，微量元素还参与了细胞分裂、内分泌及免疫、遗传等生理过程。当微量元素在人体内缺乏或过量时，都会引起生理功能障碍，现己有研究数据证实很多疾病与微量元素有关[2]。儿童正处于生长发育的快速时期，并且对外界环境比较敏感，相对于成年人更容易出现必需微量元素缺乏和有害微量元素过量的状况，如今儿童体内微量元素缺乏已是普遍现象。指甲中的微量元素含量能反映人体近期较长一段时间内的营养水平，并且采样方便，对身体无损害，特别是对于儿童而言，指甲采样较末梢血采样更容易接受。

微量元素检测方法有很多种，其中应用较广泛的是原子吸收光谱法(AAS)，该方法简便易行，可用于检测70多种元素[3]，但每次只能检测一种元素，检测时间长，检测限相对较高。随着科研技术的发展，检测手段不断更新，电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)逐步取代AAS成为微量元素检测的主要手段，其应用范围更是涵盖了医学、卫生、地球科学、生物科学、环境科学等诸多领域[4]。电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)是目前临床检测微量元素最为推荐的方法，它是以电感耦合等离子体为离子源，以质谱进行检测多种元素的一种分析技术。该技术检出限优于AAS，可用于微量和痕量元素检测，并且具有多种元素同时检测分析的能力，能够满足临床快速检测的需求，早在2007年，加拿大健康部门就已经连续四年采用ICP-MS对人口微量元素进行普查[5]。本研究以昆明市某幼儿园儿童为研究对象，利用电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)检测学龄前儿童指甲中的微量元素钙、铁、锌的含量水平，以评估其营养水平，为指导家长和儿童保健者预防微量元素缺乏提供基础数据。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

仪器：电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)仪。

试剂：浓硝酸，分析纯；高纯水。钙、锌、铁的标准储备溶液：500 mg/L(国家标准物质中心提供)。

1.2 研究对象

选择昆明市某幼儿园年龄在3～5岁之间的60名儿童作为研究对象，分别采集指甲样品在1 g左右。

1.3 方 法

1.3.1 样品处理

将指甲样品放人烧杯中，加入洗涤剂浸泡、搅拌、洗涤，然后用自来水和高纯水洗涤干净，并烘干至恒重，冷却后待用。准确称取0.5 g(准确称量至0.0001 g)的样品，加入3 mL浓硝酸在电炉上进行消解，期间控制温度直至溶液透明，并蒸发至近干，加10 mL水继续加热溶解消解产物，待样品冷却至室温后，用去离子水定容至25 mL。

1.3.2 ICP-MS测定工作条件

RF功率1500 W，等离子气流速17 L/min，辅助气流速1.2 L/min，样品深度水平0.43 mm，雾化器气体流速0.87 L/min，样品提升速度20 rpm，样品提升量0.25 mL/min。

2 结果与讨论

2.1 工作曲线的线性关系

将配制的标准溶液进行测定，以目标元素浓度的响应值与内标元素响应信号值的比值为纵坐标，相应元素质量浓度为横坐标进行线性回归，得到各元素的标准曲线和相关系数，如图1～图3所示。各种元素标准曲线的回归方程及相关系数分别为Ca：y=0.0001964x+0.0083660，相关系数为0.9997；Fe：y=0.0006x+0.0617，相关系数为0.9985；Zn: y=0.0195x+0.0603，相关系数为0.9993。各元素测定后绘制的标准曲线线性关系良好，相关系数均达到0.9985以上，检测范围为0～100 μg/L，符合实际要求，均可满足准确测定幼儿指甲中微量元素含量的需要。

图1 Ca的标准曲线

图2 Fe的标准曲线

图3 Zn的标准曲线

2.2 方法的准确度与精密度

为了考察所用方法的准确度，进行了加标回收实验。取一份指甲样品，分成两份。分别称量后配制成溶液，其中一份溶液在配制过程中加入标准溶液，测定两份溶液中各微量元素的含量，再由加标前后样品中各元素的含量计算回收率。从加标回收实验结果可以看出，3种微量元素的回收率在95.35%～100%之间，说明ICP-MS测试方法准确度较高。结果见表1。

表1 加标回收实验结果

选取指甲样品，按照本文处理方法和测试条件进行精密度实验，计算各元素测定值的RSD值，由表2数据可知，本实验采用的测试方法精密度较高，重复性较好，相对标准偏差在1%以下。可见此方法测定微量元素结果准确，误差小，灵敏度高。

表2 精密度的测定结果

2.3 样品测定

将指甲样品按上述方法进行处理，并利用ICP-MS仪进行测定，得到元素含量测定结果见表3。

表3 不同年龄儿童指甲中Ca、Fe、Zn的含量

2.4 讨 论

由以上实验可以看出，利用电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)测定幼儿指甲中钙、铁、锌三种微量元素含量的方法是可行的。该方法线性关系良好，相关系数均达到0.9985以上，相对标准偏差为0.21%～0.83%，回收率为95.35%～100%，测定结果准确可靠，灵敏度高，线性范围较宽，精密度和准确度均符合要求，ICP-MS 技术可以作为临床检测微量元素的可靠方法。

测定结果显示，儿童指甲内钙、铁、锌三种微量元素的含量均与年龄有关系。其中，钙是人体内的一种非常重要的常量元素，它是骨骼和牙齿的主要成分，钙摄入不足会引发佝偻病、龋齿、身高发育迟缓等。由实验数据分析可知，刚入园的3岁儿童的钙含量低于文献值，但通过饮食、环境等相关因素的影响，钙含量值趋于正常范围。5岁儿童指甲内钙含量值低于4岁儿童，可能是随着儿童的生长发育，钙需求量增加的原因导致。所以，此年龄段的儿童应加强饮食中钙营养的补充，多进行户外运动，以保证钙元素的正常摄入和吸收。

铁元素是人体内重要的造血原料，儿童体内缺铁可能会造成缺铁性贫血。该调查结果显示，随着年龄的增长儿童体内铁元素含量逐渐降低，5岁儿童指甲中铁含量值略低于文献参考值。建议多给儿童补充富含铁的食物，如猪肝、菠菜、香菇等。同时减少膨化食品、方便食品等零食的摄入，以免影响儿童的正常饮食。

锌元素是人体重要的必需微量元素之一，对儿童的蛋白质代谢具有重要作用。儿童缺锌可能会引起食欲不振，记忆力降低，甚至影响免疫功能。该调查结果显示，各年龄段儿童指甲中锌元素的含量普遍偏低，并且随着年龄的增长锌元素含量逐渐降低。因此，可以调整幼儿的膳食结构，做到营养均衡，提高锌元素的摄入。

3 结 论

微量元素对儿童的生理代谢、生长发育极为重要。由于学龄前儿童生长发育较快，对各种必需微量元素的需求量较大，较成年人更容易出现必需微量元素不足的情况。因此，应注意培养儿童良好的饮食习惯，不挑食、不偏食，以保证儿童均衡营养，合理膳食。另外，由于各微量元素间存在竞争性抑制作用，家长在给儿童补充微量元素时，一定要在医生的指导下进行科学育儿。本实验利用ICP-MS方法测定儿童指甲中钙、铁、锌微量元素的含量，方法快捷简便，从而能快速、及时地了解和掌握儿童的健康状况，同时为儿童保健者及家长进行合理营养膳食的搭配提供有价值的信息和参考，具有一定指导意义。