电感耦合等离子体发射光谱法测定功能农业农产品中钾、钙、铁、镁、锌的研究

2022-06-21崔海峰朱传翔杜金凤宋鉴达

人参研究 2022年3期

崔海峰，朱传翔，杜金凤，程琳，宋鉴达

(延边朝鲜族自治州产品质量检验所·吉林延吉·133000)

引言

功能农业的概念首先是由赵其国在2009年提出的[1]。他认为[2]，农业分为4个阶段，分别为农业1.0阶段、2.0阶段、3.0阶段和4.0阶段。1.0阶段的农业为最基本的农业，仅需吃饱即可，满足人民对热量的摄入；2.0阶段的农业状态满足人民吃的好，改善营养结构，提高蛋白质、碳水化合物和脂肪等营养物质的摄入；3.0阶段要吃的安全，减少农药、化肥的投入，降低污染物和抗生素的残留，如绿色农业；4.0阶段为高级阶段，吃的健康，调整并改善微量元素的合理摄入，而功能农业即为农业4.0阶段。吃的健康已经成为我国乃至世界农业产业发展的必然趋势。

目前我国普遍存在铁、锌、钾、钙、镁的缺乏[3]，大大阻碍了人口健康素质的提升，导致我国每年损失3%～5%的国内生产总值[4-5]，因此发展功能农业，从农业产品中补充微量元素的摄入是当前农业产业发展的重要内容，相应的建立一种检测功能农业产品的方法显得尤为重要[6-7]。

电感藕合等离子体-原子发射光谱法（ICP-OES）的特点和优点就是检测速度快[8]、灵敏度高[9]、线性范围宽[10]、多元素同时测定等[11-13]，恰好满足功能农业产品在质量控制方面的无机元素分析[14]。本研究致力于建立一种高效、准确、稳定的功能农业产品的部分无机元素（钾、钙、铁、镁、锌）分析法。

1 材料与方法

1.1 试剂及样品

硝酸、盐酸（优级纯，北京化工厂）；高氯酸（优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；30%过氧化氢（优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；多元素标准溶液（100μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；钾、钙标准溶液（1000μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

样品为吉林大学功能农业试验基地提供的大米、小米、藜麦、稻谷、黑米、玉米渣、黄豆、黑豆、绿豆、红豆、花生、高粱米等60批次试验样品。

1.2 仪器

7300DV型电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPOES）（美国铂金埃尔默PE公司）；万分之一电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；超纯水系统（北京祥顺公司）；电加热板（北京莱伯泰科仪器有限公司）和微波制样（消解）系统（美国CEM公司）。

1.3 仪器工作条件

电感耦合等离子体发射光谱仪主要工作参数详见表1。微波消解仪工作条件详见表2。

表1 电感耦合等离子体发射光谱仪主要工作参数Table 1 The main instrument parameters of inductively coupled plasma-optical emission spectrograph

表2 微波消解仪工作条件Table 2 Working conditions of microwave digester

1.4 实验方法

1.4.1 样品前处理

样品打粉后放入电热恒温鼓风干燥箱内，设置40℃放置24h后，准确称取麦类、米类、花生以及稻谷0.500g于微波消解罐中，加入8ml浓硝酸和2ml高氯酸，过夜后进入微波消解系统进行消解；取0.500g豆类样品于50ml烧杯中，加入12ml浓硝酸、3ml高氯酸和2ml30%过氧化氢进行湿法消解。这两种不同的消解过程均需过夜后再加热充分消解至1ml以内。完毕后用超纯水定容至100ml容量瓶中，上机待测。

1.4.2 元素检测波长

实验中各元素的检测波长见表3。

表3 各元素检测波长Table 3 Detection wavelength of each element

2 结果

2.1 校准曲线与线性范围

将钾、钙以及多元素标准溶液依次稀释为0.100、0.200、1.000、2.000、10.00mg/L。

实验结果表明，在上述仪器条件下，钾、钙、铁、镁、锌校准曲线在0.100mg/L至10.00mg/L浓度范围内呈现良好的线性，标准曲线和相关系数r见表4。

表4 标准曲线和相关系数Table 4 Standard curve and correlation coefficient

2.2 精密度、回收率与检出限

为评价方法的可靠性，在质控样品大米（标准物质GBW10010a）中进行了加标回收实验，并计算相对标准偏差。经计算发现各元素的平均回收率在97.5%～101.4%之间，相对标准偏差RSD在2.5%左右，检出限在0.017～0.305mg/L之间。结果见表5。

表5 方法精密度、回收率和检出限Table 5 The precision,recovery and detection limit of the method

2.3 样品测定结果

按照本实验方法对6类共64批次功能农业样品进行测试分析，结果见表6。

表6 样品测试结果Table 6 Sample test results *注：单位为mg/kg

3 讨论

3.1 样品前处理

本实验选择用了传统湿法消解和微波消解，本人在多年的工作中较为习惯使用湿法消解，湿法消解的优点是高效便捷[15]，缺点是需要投入一定的人力，再就是消解过程中易造成损失，影响测试结果[16]；而微波消解安全性和稳定性较高，缺点是消化时间较长[17]，且需要二次赶酸。两者各有千秋，本实验在工作当中也将质控样本分别采用不同的消解法进行比较，数据重合程度较高[18]，因此，两种前处理方法均适用于功能农业试验样本。

3.2 实验条件的设定

本实验在ICP工作时采用的功率、辅助气流量和雾化气流速这三大基本条件，并没有按照国标的方法进行设定，原因是我们功率过大则易将矩管烧坏；辅助气流速大小其实关系不算太大，只是考虑到人参样品中含有机成分，燃烧后会破坏热平衡；雾化器流速过低，不灵敏信号弱，流速过快一定程度后信背比会下降，综合考虑，三大条件选择1300W、0.2 L/min和0.8 L/min。