自动石墨消解-ICP/AES法同时测定苦水玫瑰中的6种重金属元素

闫世芳，刘文卓，鲍玉花，肖明，*，崔明明，孙小凤

（1.青海大学 农牧学院，青海 西宁 810016；2.青海大学 农林科学院，青海 西宁 810016）

苦水玫瑰（R.setate×R.rugosa）是蔷薇科蔷薇属植物，不仅可以作为观赏性植物，而且还具有很高的药用和食用价值[1]，同时也是一种防风固沙植物，对于保护生态环境具有重要的意义。玫瑰花瓣和花蕾常被用于生产玫瑰花茶、果汁、蛋糕和葡萄酒[2-3]，玫瑰精油被应用于化妆品行业。国内外学者经过对玫瑰植株的研究，发现玫瑰花瓣、叶与花蕾都含有生物活性物质[4-5]，具有抗炎[6]、抑制细菌生长[7]、抗糖尿病[8]、抗氧化[9]等生理功能。随着国内外学者对玫瑰的深入研究，玫瑰产业迅速发展，其市场前景广阔。

随着人们对花茶保健作用的认识，其安全问题也受到人们的关注[10]。土壤中的重金属含量对于植物生长具有重要的作用，重金属含量过多积累会对植物造成胁迫，影响其生长发育[11]。目前，在可食用植物的重金属安全性评估方面，现有的研究不足[12]。对于药食两用植物来说，已有研究[13]证明苦水玫瑰中的重金属含量对于人体健康具有一定的潜在风险。

当前重金属元素的测定方法有光电化学传感器检测法[14]、原子荧光光度法、石墨炉原子吸收分光光度法[15]、火焰原子吸收分光光度法[16]等，其中石墨炉原子吸收分光光度法因具有快速检测、高灵敏度等特点而被广泛应用。目前有学者使用原子荧光光谱法测定食用玫瑰中的重金属元素[17]，本文采用自动石墨消解-电感耦合等离子体发射光谱法同时测定苦水玫瑰中的镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）含量，分析其方法的可行性，为苦水玫瑰重金属元素测定提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦水玫瑰：采自青海省乐都县杜家洼村，晒干备用；苦水玫瑰花茶：市售。

硝酸、高氯酸（均为优级纯）：国药集团化学试剂有限公司；镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）标准溶液（质量浓度均为 1 000 μg/mL）：国家标准物质研究中心。

1.2 仪器与设备

XS104分析天平：瑞士梅特勒-托利多公司；FLBP-200型万能高速粉碎机：上海菲力博食品机械有限公司；Milli-Q超纯水仪：法国默克密理博公司；ICPE-9000型电感耦合等离子体发射光谱仪：日本岛津有限公司；DEENA-m型Thomas Cain全自动石墨消解及前处理系统：美国Thomas Cain公司；聚四氟乙烯消解罐：深圳市白鳍豚生物科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 前处理条件的选择

样品前处理常用的方法有湿式分解法、高压密封罐消解和微波消解，但湿式分解法操作难度大，消解周期长；高压密封罐消解加热较慢，分解周期长；微波消解试样处理能力较弱。因此，选择石墨炉进行消解，前处理过程为自动化操作，有效提高试验效率。

1.3.2 消解酸体系的选择

元素测定中前处理方法体系对于样品消解及元素测定有着重要的影响，试验对比了3种类型的酸体系对样品消解结果的影响。硝酸-高氯酸体系中，选择硝酸作为主要的消解液，再加入1 mL的高氯酸，消解液呈淡黄色；加入2 mL高氯酸，样品消解至无色澄清状。硝酸-高氯酸-氢氟酸体系中，消解液呈淡黄色，较为澄清，但其重金属含量结果不理想。硝酸-过氧化氢酸体系中，消解时间缩短，但消解液颜色较深。综上所述，选择硝酸-高氯酸体系作为本试验的消解体系。

1.3.3 样品预处理

将苦水玫瑰样品粉碎，精准称取（0.500 0±0.000 5）g置于50 mL带盖聚四氟乙烯消解罐，加入1mL水润湿，室温（25℃）条件下加入8 mL硝酸与2 mL高氯酸，冷消解。设定全自动石墨消解及前处理系统程序见表1，待消解结束，样品冷却至室温（25℃），打开消解罐，加入1.5 mL硝酸溶液（硝酸 ∶水=1∶5，体积比），用超纯水定容至50 mL，用石墨消解-电感耦合等离子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）上机测定。消解过程中同时制备标准物质样品与空白样品。

表1 石墨炉消解条件Table 1 Condition of the graphite furnace digestion

1.3.4 ICP-AES仪器测定条件

采用内标法对仪器测定进行校正，使用调谐液调整仪器，使仪器灵敏度、分辨率、氧化物、矩管位置等各项指标达到最优条件。将进样管依次插入按从小到大的浓度排列的标准溶液、空白溶液和待测苦水玫瑰样品溶液中进行ICP-AES测定。为避免样品交叉污染，每次测定都使用超纯水对管路进行冲洗。仪器具体工作参数见表2。

表2 ICP-ACE工作参数Table 2 Working parameters of ICP-ACE

1.3.5 分析线的选择

ICP-AES法分析线的选择直接影响分析结果的准确性，根据本试验综合分析强度与干扰情况以及稳定性，选择谱线干扰小、精密度好的分析线，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 元素波长分别为 214.438、267.716、324.754、213.604、220.353、213.856 nm。

1.3.6 标准曲线的绘制

1.3.6.1 混合标准储备溶液的配制

精密吸取镉、铬、铜、镍、铅、锌标准溶液各1 mL，置于10 mL容量瓶中，加入1%硝酸溶液定容至刻度线，混匀。

1.3.6.2 标准曲线工作溶液

精准吸取适量的混合标准储备溶液，分别置于13支10 mL的容量瓶中，分别加入1%硝酸溶液定容至刻度线，混匀，配成镉、铬、铜、镍、铅、锌的质量浓度均分别为 0.001、0.002、0.005、0.010、0.025、0.050、0.075、0.100、0.200、0.400、0.600、0.800、1.000 mg/L 的混合标准工作溶液。

1.3.7 方法的检出限与精密度

根据国际纯粹与应用化学联合会（International U－nion of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）的规定，按照ICP-AES法对空白样品连续进行11次测定，以测定结果标准偏差的3倍对应的浓度值，计算相应元素的检出限，以10倍标准偏差所对应的浓度值作为方法的定量下限。

平行称取苦水玫瑰8份，按照样品处理方法与检测方法分别测定样品中6种重金属含量，计算苦水玫瑰中各元素的含量及相对标准偏差（relative standard deviation，RSD），以此评价方法的重复性与精密度。

1.3.8 回收率测定

精准称取0.500 0 g的苦水玫瑰样品做一组平行，重复6次，置于消解罐中，按照1.3.3法进行消解，完成后，分别加入0.01、0.10、1.00 mg/L的混合标准溶液，于ICP-AES上进行加标回收试验。

1.3.9 市售玫瑰花茶重金属测定

按照1.3.3法进行玫瑰花茶中重金属的测定。

1.4 实验室质量控制

样品分析过程为防止引入干扰离子，造成偶然误差，避免样品与金属器皿直接接触，所用聚四氟乙烯和玻璃容器、量具均先用1∶3的HNO3溶液（硝酸∶水=1∶3，体积比）浸泡，并用去离子水冲洗后低温干燥。

1.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2016进行原始数据处理，用SPSS 22.0分析软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 分析方法的评估

2.1.1 6种重金属元素的线性方程及检出限

经过对标准溶液的测定，各个重金属元素的线性回归方程见表3。

表3 重金属元素标准曲线方程、相关系数、检出限与定量下限Table 3 The standard curve equation，correlation coefficient，detecting lines and the lower limit of quantitation of heavy metal elements

由表3可知，在0～1 mg/L的线性范围内，各重金属元素呈良好的线性关系，相关系数R2均大于0.999 5，检出限在0.009 mg/L～0.737 mg/L，定量下限在0.031 mg/L～2.456 mg/L。

2.1.2 方法重复性与精密度试验

平行称取苦水玫瑰8份，按照样品处理方法与检测方法分别测定样品中6种重金属含量，测得结果见表4。

表4 方法的重复性试验（n=6）Table 4 Repeatability of the test method（n=6）mg/L

由表4可知，各重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的RSD分别为4.021%、3.273%、6.667%、5.640%、4.563%、6.582%，6种重金属元素的重复性均在10%以内，结果表明，本方法具有较好的重现性。

精密度试验结果见表5。

由表 5 可知，Cd 、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 的 RSD 相对标准偏差分别为4.943%、1.062%、0.998%、1.423%、2.906%、3.722%，测得结果RSD均小于5.0%，测定结果准确可靠，方法的精密度较好，符合理化检验方法精密度控制的要求[18]。

表5 方法的精密度试验（n=6）Table 5 The precision of the test method（n=6）μg/L

2.1.3 加标回收率试验

加标回收试验结果见表6。

由表 6 可知，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 样品中各个重金属元素的回收率为 115.42、108.80、88.60、95.03、104.16、106.32%，满足分析检测质量控制要求。

表6 加标回收试验（n=6）Table 6 Recovery test of the method（n=6）

2.2 市售苦水玫瑰花茶中重金属含量的测定

随机选择2种市售苦水玫瑰花茶，按照试验方法对其重金属含量进行测定，结果如表7。

表7 样品重金属含量（n=6）Table 7 Heavy metal content of the sample（n=6）

由表7可知，依据国家相关标准[19-20]，所测得的2 种苦水玫瑰花茶的 Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 含量均未超标，与国内学者测定含量相近[21]，测得重金属含量的RSD值的范围在0.22%～5.52%，方法较为准确。

3 结论

试验建立了石墨消解-电感耦合等离子体发射光谱法同时测定苦水玫瑰中的镉、铬、铜、镍、铅、锌6种重金属元素的方法。通过对方法的重复性、精密度与加标回收试验进行测定，结果表明该方法具有良好的重现性以及前处理操作简单、检测结果准确等优点。通过对2种市售玫瑰花茶中重金属含量进行测定，该方法大大缩短了检测时间，能够满足苦水玫瑰中重金属元素的检测要求，可用于测定药食两用植物中的重金属元素。