香砂中金属元素含量的测定

2022-01-12曹叶霞李慧卿尹爱萍

中国调味品 2022年1期

曹叶霞，李慧卿，尹爱萍

(忻州师范学院，山西忻州 034000)

香砂为多年生姜科植物的果实或种子，主产于贵州罗甸，云南昭通、大理，四川宜宾、泸州等地区，气芳香而浓烈，味辛凉而微苦，在日常调味中的主要作用是去除各种烹饪原料所含的异味，赋予食品以香味，并具有杀菌和增进食欲的功效。烹调中有时单味使用，有时多味组合使用。现代医学研究证明金属元素与人体健康密切相关，摄入不足或过多都会引起生理异常甚至导致产生疾病[1]。

姜华军等[2]采用微波消解-ICP-OES法同时测定鱼露中的钙、镁、铁、锰、铜、锌、硒、铝、铅、砷、镉、铬、镍13种元素，研究表明该方法操作简单，分析速度快，结果准确可靠，适用于鱼露中多种元素的同时测定。邢志霞[3]采用电感耦合等离子体质谱法测定香菜根、茎、叶中Fe、Mn、Zn、Mg、Ca、Cd、Cu、Pb 8种元素的含量，测定结果准确，该方法灵敏、可靠、快捷。马杰等[4]用电感耦合等离子体发射光谱法测定土牛膝中13种微量元素，结果表明13种微量元素的线性相关系数为0.9978～0.9999，检测限为0.04～1.21 mg/kg，重复性试验结果的RSD在0.11%～3.86%范围内，回收率为69.29%～103.11%，该方法简便、准确。李常雄等[5]用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定松茸中9种金属元素。样品用微波消解后测定，结果准确而且适合于上述元素的同时测定。到现在香砂的研究都停留在药理方面[6]，未见对其中金属元素的研究。因此，本文采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法[7-11]探究了香砂的金属元素含量。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

PerkinElmer Optima 8000电感耦合等离子体原子发射光谱仪；MDS-6G微波消解仪上海新仪微波化学科技有限公司；SRJX-4-8高温箱形电炉上海三星电热仪器厂；DL-1万用电炉北京中兴伟业仪器有限公司。

硝酸(GR)：西陇科学股份有限公司；30%过氧化氢(AR)：天津政成化学制品有限公司；钾、钠、铁、锌、锰、铜、钙、镁、铅、镉、铬、锶元素标准溶液(1000 μg/mL)：国家钢铁材料测试中心；实验用水为屈臣氏蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 探究香砂籽的最佳微波消解条件

1.2.1.1 消解试剂比例的实验

准确称量香砂籽0.5000 g，消解试剂为4.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；3.50 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；3.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；4.00 mL硝酸和0.50 mL过氧化氢，在功率500 W的条件下以表1的消解程序进行消解，观察消解是否完全。

表1 微波消解程序Table 1 The microwave digestion procedure

1.2.1.2 消解温度的实验

准确称量香砂籽0.5000 g，消解试剂为4.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢，将表1消解程序升温依次更换为110，130，150 ℃；110，140，150 ℃；110，130，160 ℃；110，130，170 ℃；110，130，180 ℃；120，130，150 ℃；120，140，150 ℃；120，140，160 ℃，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.1.3 消解时间的实验

准确称量香砂籽0.5000 g，消解试剂为4.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢，将表1程序升温的时间依次更换为5，5，20 min；5，10，20 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min；5，10，20 min，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.2 探究香砂皮的最佳微波消解条件

1.2.2.1 消解试剂比例的实验

准确称量香砂皮0.5000 g，消解试剂为4.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；5.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；6.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；4.00 mL硝酸和2.00 mL过氧化氢；3.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢，以表1的消解程序进行消解，观察消解是否完全。

1.2.2.2 消解温度的实验

准确称量香砂皮0.5000 g，消解试剂为6 mL硝酸和3 mL过氧化氢，将表1消解温度更换为110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.2.3 消解时间的实验

准确称量香砂皮0.5000 g，消解试剂为6.00 mL硝酸和3 mL过氧化氢，将表1程序升温的时间依次更换为5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.3 探究香砂整果的最佳微波消解条件

1.2.3.1 消解试剂比例的实验

准确称量香砂0.5000 g，消解试剂为4.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；5.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；6.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢；4.00 mL硝酸和2.00 mL过氧化氢；3.00 mL硝酸和1.00 mL过氧化氢，以表1的消解程序进行消解，观察消解是否完全。

1.2.3.2 消解温度的实验

准确称量香砂0.5000 g，消解试剂为6.00 mL硝酸和3.00 mL过氧化氢，将表1消解温度更换为110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.3.3 消解时间的试验

准确称量香砂0.5000 g，消解试剂为6.00 mL硝酸和3.00 mL过氧化氢，将表1程序升温的时间依次更换为5，15，20 min；10，15，20 min；10，5，20 min；10，10，20 min；10，15，5 min；10，15，10 min；10，15，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；10，5，5 min；10，5，10 min；10，5，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min，其他消解条件不变进行消解，观察消解是否完全。

1.2.4 等离子发射光谱仪的工作条件

射频功率1300 W；等离子气流量15 L/min；雾化气流量0.55 L/min；辅助气流量0.2 L/min；泵速1.5 r/min；积分时间5～20 s；读数延迟时间30 s；重复次数2次，各待测元素分析谱线见表2。

表2 分析谱线的选择Table 2 The selection of analytical spectral lines nm

1.2.5 标准溶液的配制

配制各元素的储备液，Ca、Mg、K、Na 的浓度为 20 μg/mL，Zn、Cu、Sr的浓度为 2 μg/mL，Fe的浓度为10 μg/mL，Mn的浓度为5 μg/mL，Pb、Cr、Cd 的浓度为1 μg/mL，从储备液中移取相应体积的标准溶液到50 mL容量瓶中，用超纯水稀释定容。将12种金属元素配成5组系列混合标准溶液，第Ⅰ组：Ca、Mg、K、Na浓度梯度均为 1.0，5.0，10.0，15.0，20.0，25.0 μg/mL；第Ⅱ组：Zn、Cu、Sr的浓度梯度均为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 μg/mL；第Ⅲ组：Fe的浓度为1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 μg/mL；第Ⅳ组：Mn的浓度为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 μg/mL；第Ⅴ组：Cr、Cd、Pb的浓度梯度均为0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 μg/mL。以屈臣氏蒸馏水作为空白溶液，测定各元素标准曲线及检出限。

1.2.6 样品精密度的测定

分别称取6份香砂籽、皮、果样品各0.5000 g进行微波消解，然后用电感耦合等离子体发射光谱法分别测定其中各元素的含量，同时做试剂空白并计算各元素的含量及其RSD。

1.2.7 样品加标回收率的测定

分别在已知含量的香砂籽、皮、果样品中加入各元素一定量的标准溶液，测定各元素的加标回收率。