微波消解-电感耦合等离子发射光谱法测定芦笋中9 种元素

闫凤娇

(辽宁省地质矿产研究院有限责任公司，沈阳 110032)

芦笋为百合科天门冬属，因其丰富的营养成分常入药使用。芦笋的活性成分包括黄酮类化合物、皂苷、多糖3 大类，还含有微量元素、氨基酸、酶等[1]，这些“能量因子”赋予芦笋抗癌、抗氧化、降脂降压、调节免疫、护肝解毒等保健功能[2-5]。许多研究表明，人体健康与无机元素特别是微量元素在维持身体正常机能、抵抗疾病、减缓衰老等有着密切联系[6-8]。芦笋富含矿物质，因其药食同源而成为人民舌尖上的养生菜“新宠”，广受大众喜爱。植物样品常用的预处理方法有湿法、干法、微波消解法等[9-10]，相比干法灰化和湿法消解，微波消解避免了样品前处理时间长、耗费大量试剂、易交叉污染的情况，且减少了因反复加热酸化导致挥发性营养元素的损失[11]，具有准确、污染少、快速、低空白等优势[12-13]。测定无机元素的检测方法有荧光分光光度法[14]、石墨炉原子吸收法[15]、电感耦合等离子体质谱法[16]、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法[17]等。其中ICP-OES 法可同时分析多种元素，既能分析较高含量的样品，又能避免颜色干扰，缩短检测时间，且稳定性好、灵敏度高[18-20]，广泛应用于植物样品、食品、农产品等的测定。孙玉梅等采用微波消解与ICP-OES 法结合测定饲料中13 种元素[21]，郑翌等应用微波消解前处理样品，以ICP-OES 法测定稻米中钼元素含量[22]。

近年来，随着芦笋的“抗肿瘤”功效越来越受到国内外关注，且探究芦笋营养元素的快速测试方法较少，因此建立一种准确、高效、操作简便的快速分析测试方法，研究芦笋的营养元素对人们身体健康的作用机理是十分必要的。笔者建立了微波消解-ICP-OES 法测定芦笋中Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 种元素的分析方法，以HNO3-水溶液(体积比为2∶1)为消解体系对芦笋进行样品处理。该方法准确度、精密度均满足分析要求且简便高效，适合芦笋营养素分析。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

IC-OES 仪：iCAP7400 型，美国赛默飞世尔科技公司。

微波消解仪：WX-8000 型，上海屹尧科技发展有限公司。

Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 种元素混合标准储备液：9 种元素的质量浓度均为1 000.0 mg/L，上海计量测试技术研究院。

Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 种单元素标准溶液：K 元素的质量浓度为10 000.0 mg/L，其它元素的质量浓度均为1 000.0 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

氦气：纯度为99.999%(体积分数)，沈阳广泰气体有限公司。

氩气：纯度为99.999%(体积分数)，沈阳广泰气体有限公司。

硝酸：8 mol/L,优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

盐酸：12 mol/L,优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

实验所用其它试剂均为优级纯。

实验用水为超纯水。

蔬菜标准物质：编号分别为GBW10021-豆角、GBW10015-菠菜，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 仪器工作条件

RF 功率：1 150 W；积分时间：30 s；辅助气：氦气，流量为0.5 L/min；雾化气：氩气，流量为1.0 L/min；垂直观测高度：12.0 mm；泵转速：50 r/min；载气：氩气；9 种元素分析谱线见表1。

表1 9 种元素分析谱线 nm

1.3 样品处理

将洗净的新鲜芦笋放入烘箱中于70 ℃干燥48 h，用研钵碾磨成粉末，储存于干燥器中待用。称取0.50 g芦笋粉末，置于聚四氟乙烯消解管中，缓慢加入HNO3-水溶液(体积比为2∶1)10 mL，充分振荡均匀，浸泡1 h，盖紧管盖。将消解管放入微波消解仪中，按照表2 设置微波消解程序，消解完成后，冷却，拧开管盖，置于恒温电热板上除酸，冷却至室温，移出样品溶液至25 mL 比色管中，用水定容，颠倒摇匀，备用。空白样品与样品预处理条件相同。

表2 微波消解程序

1.4 溶液配制

精密吸取一定体积的Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 种元素混合标准储备液，置于100 mL容量瓶中，用5% 的HNO3溶液逐级稀释、摇匀，配制成9 种元素质量浓度均分别为1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0 μg/mL的系列混合标准工作溶液。

2 结果与讨论

2.1 消解液的选择

称取0.50 g 芦笋粉末6 份，分别以浓HCl (12 mol/L)、HNO3(8 mol/L)及两者的混合溶液为消解液进行样品处理，按照1.2 仪器工作条件测定9 种元素的含量，结果见表3。由表3 可知，当消解液为体积比为2∶1 的HNO3-水溶液时，9 种元素的测定值最大，说明样品消解效果最好。因此选择体积比为2∶1 的HNO3溶液作为消解液。

表3 不同消解液下9 种元素的测定结果 μg/g

2.2 微波消解温度选择

分别选择最高消解温度为170、180、185、190、195 ℃，按照1.3 样品处理方法对蔬菜标准物质GBW10021-豆角进行处理，在1.2 仪器工作条件下测定，9 种元素测定结果列于表4。由表4 数据可知，最高消解温度为180 ℃时9 种元素的测定值均与标准值一致，因此选择最高消解温度为180 ℃。

表4 不同消解温度下9 种元素质量分数测定值 μg/g

2.3 分析谱线选择

应用ICP-OES 法分析测定样品过程中，存在元素间的光谱干扰，在遵循低含量元素采用主灵敏线，高含量元素采用次灵敏线的原则下，选择干扰小、信号强、背景较低的谱线为待测元素的分析谱线。经多次试验比对，综合考虑谱线信噪比、灵敏度、标准工作曲线线性等情况，最终确定9 种元素的最佳分析谱线，详见表1。

2.4 仪器工作条件选择

改变射频发射功率由1 000 W 逐渐升至1 300 W，观察响应信号。结果表明，谱线强度随射频发射功率增大逐渐增强，当射频发射功率增大到1 150 W 时，谱线强度增幅程度开始减小，且射频发射功率由1 150 W 增至1 300 W 过程中，谱线强度增幅程度越来越小，故最终选定射频发射功率为1 150 W。调节雾化气量值在0.5 L/min 与1.4 L/min 之间，谱线强度随雾化气流量增加而增强，当雾化气流量增至1.0 L/min时，谱线强度开始呈现迅速下降趋势，故选择雾化气流量为1.0 L/min。辅助气流量能够保护中心管，通过试验观察，当辅助气流量由0.2 L/min增至0.6 L/min过程中，随着辅助气流量增大，谱线强度先增大后减小，灵敏度有所下降，且当辅助气流增大到0.5 L/min 时，谱线强度最强，故选择辅助气流量为0.5 L/min。

2.5 线性方程和检出限

分别对Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9种元素系列标准溶液进行测试，以溶液质量浓度x为自变量、光谱发射强度y为因变量进行线性回归，得到9 种元素的线性方程和相关系数。按实验方法进行10 次空白试验，计算10 次测定值的标准偏差，以3 倍标准偏差对应的样品中各元素的质量分数作为检出限。9 种元素的质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、检出限见表5。由表5 可知，9 种元素线性相关系数均不小于0.999 6，线性关系良好。

表5 9 种元素的线性关系及检出限

2.6 精密度试验

取新鲜芦笋样品，按照1.3 方法进行样品处理，制备6 份样品溶液，在1.2 仪器工作条件下测定，结果列于表6。由表6 可知，9 种元素测定结果的相对标准偏差为1.17%～5.71%(n=6)，表明本方法精密度较高，满足分析要求。

表6 精密度试验结果

2.7 准确度试验

选择豆角(编号为GBW 10021)和菠菜(编号为GBW 10015)两种蔬菜标准物质，按实验方法测定其中9 种元素的含量，结果列于表7。由表7 可知，两种蔬菜标准物质测定值与标准值基本吻合，说明该方法具有较高的准确度。

表7 两种蔬菜标准物质测定结果

2.8 加标回收试验

取新鲜芦笋样品，采用固体加标的方式进行加标回收试验。准确称取样品0.50 g，分别加入一定量的待测元素的单元素标准溶液，按照1.3 方法进行预处理，在1.2 仪器工作条件下测定各元素含量，结果列于表8。由表8 可知，9 种元素的样品加标回收率为97.8%～105.0%，表明本方法准确度较高，满足分析要求。

表8 加标回收试验结果(n=6)

续表8

3 结语

建立了微波消解-ICP-OES 法测定芦笋中Se、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Na、K、Mg 9 种元素的方法。该法具有高效、简便、高准确度、高精密度等优点，适用于芦笋试样的快速检测。