綠豆中礦質元素組成的測定與分析

寧堅剛，魏永生

（1.青海師范大學民族師范學院化學系，青海西寧810008；2.咸陽師范學院化學與化工學院，陜西咸陽712000）

綠豆中礦質元素組成的測定與分析

寧堅剛1，魏永生2

（1.青海師范大學民族師范學院化學系，青海西寧810008；2.咸陽師范學院化學與化工學院，陜西咸陽712000）

經HNO3/H2O2濕法微波消解制樣，利用全譜直讀電感耦合等離子原子發射光譜法（ICP-OES），全面詳細地分析測定了陜北地區產綠豆中的礦質元素。測定結果顯示，綠豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15種礦質元素。測定結果相對標準偏差RSD值在0.48%～5.38%之間，分析方法回收率在91.9%～108.4%之間。測定方法可以多元素同時測定，且快速、簡單、可靠，能滿足實際樣品分析要求，分析結果可為綠豆的相關研究提供參考。

綠豆，礦質元素，微波消解，ICP-OES

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆 產自陜西省延安地區，購自農貿市場，洗凈、晾干后直接用于微波消解（綠豆壓碎后測得含水率11.15g/100g）；濃硝酸、雙氧水（30%） 均為國產分析純；高純氬氣 ≥99.999%；高純水 電阻率≥18MΩ· cm高純水；待測元素標準儲備液 GSB 04-1767-2004多元素標準溶液（鋁、硼、鋇、銅、鐵、錳、鍶、釩、鋅、鎂，質量濃度100μg/mL，介質2.5mol/L HNO3），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；GBW（E）080973鈉標準溶液（1000μg/mL，介質H2O）、080974鉀標準溶液（1000μg/mL，介質H2O）、080976鎂標準溶液（1000μg/mL，介質體積分數5%HCl）、080977鈣標準溶液（1000μg/mL，介質體積分數5%HCl）、080983硅標準溶液（500μg/mL，介質質量分數0.5%Na2CO3）、080988磷標準溶液（1000μg/mL，介質H2O） 濟南眾標科技有限公司。

ICP 715-ES全譜直讀電感耦合等離子原子發射光譜儀 ICP ExpertTMⅡ中文操作軟件，美國VARIAN公司；MDS-6微波制樣系統、ECH-1電子控溫加熱板上海新儀微波化學科技公司；MA50紅外快速水分測定儀、arium 611UV超純水制備儀、CP225D電子天平德國sartorius公司；Finnpipette移液器 美國Thermo（上海）儀器有限公司。

1.2 儀器工作條件

垂直炬管，射頻RF頻率40.68MHz，發射功率1.00kW，霧化氣壓力200kPa，觀察高度10mm，等離子氣流量15.0L/min，輔助氣流量1.5L/min，儀器穩定延時15s，一次讀數時間5s，快泵（50r/min）進樣延時30s，快泵清洗時間10s，進樣時蠕動泵速15r/min，讀數次數3次。

1.3 樣品微波消解方法

分別取綠豆樣品約0.5g四份，精密稱定（總質量2.0047g），分別放入四個聚四氟乙烯消解罐中；各加入濃硝酸5mL，雙氧水1mL，混勻，敞口，置于110℃電熱板上，等待黃煙基本冒完，時間約20min；冷卻后補加硝酸2mL，雙氧水1mL，加蓋、裝罐，將消解罐置于微波消解儀中進行消解。消解程序為：功率400W，壓力0.5MPa，2min；功率600W，壓力1.0MPa，2min；功率800W，壓力1.5MPa，4min；功率600W，壓力2.0MPa，4min。消解完畢后，將消解罐放入冷水浴中冷卻至常溫、常壓，開罐，再次放到120℃電熱板上，至無黃煙冒出，溶液清澈透明；用超純水洗至容量瓶中，合并四份樣品，定容50mL，用于ICP測定。同法制備試劑空白。

1.4 綠豆中礦質元素的鑒定與定量分析

在ICP ExpertTMⅡ系統操作軟件中，有一個半定量分析程序SemiQuant Worksheet 715，它能夠同時測定69種元素，可對樣品中的礦質元素進行全面的檢測。本文首先應用該程序對綠豆中所含的礦質元素進行一次全面的分析鑒定，依據測試結果中各元素相應原子發射光譜圖中的譜線強度以及信背比等數據，可以直觀地確定綠豆中是否含有該元素。對于確認存在的元素，再進一步選擇合適濃度的標準品，以制備試劑空白為參比，外標法定量。具體定量分析時，先在ICP ExpertTMⅡ操作軟件中選擇兩點外標定量法，然后選定優化好的儀器操作條件，最后由系統軟件自動完成標液、樣品的測試及結果分析等工作。

由于綠豆中所含各礦質元素的量差別很大，因此先根據預分析結果，將待定量元素分為兩組，其中鉀、磷、鎂、鈣、硅等五種元素分為第一組，其余元素分為第二組。第一組元素稀釋10倍后測定，第二組元素直接用制備好的樣品試液分析定量。

1.5 元素的分析線和檢出限

采用ICP-OES法測定時，對每個元素都可以同時選擇多條特征譜線。在ICP ExpertTMⅡ系統操作軟件中對每一條譜線的強度及其潛在干擾等情況都有直觀的圖示分析，可以通過系統軟件綜合考慮綠豆試液中其他共存元素是否產生干擾，再結合每一個元素的實測發射光譜輪廓描記圖，選擇譜線干擾少、強度大、靈敏度高的一條譜線作為分析線。

在測定檢出限時，同法消解制備11個空白試液，按與樣品完全相同的實驗條件同法測定，將測定結果的3倍標準偏差作為各元素的檢測限。

1.6 標準工作曲線

對每個待測元素都配制兩個質量濃度的標準溶液。考慮到所購買的各元素標準儲備液的溶劑介質不同，任意混合有可能引發沉淀反應，同時也考慮到要盡可能地減少操作步驟，因此我們將不會發生化學反應的儲備液混合在一起制成混合標液，一共有4種標準溶液，每種2個質量濃度，詳見表1。

表1 標準工作溶液

1.7 加標回收率實驗

考慮到綠豆中礦質元素的含量差異較大，依據測定結果，分兩批測定各元素的回收率。第一批測定K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Zn等8個元素，準確稱取綠豆試樣0.9815g至消解罐中，分別加入鉀標準貯備液3mL、磷標準貯備液2mL、鎂標準貯備液1mL、硅和鈣標準貯備液各0.5mL、GSB 04-1767-2004多元素標準貯備溶液0.2mL，先在120℃電熱板上濃縮盡干，然后按1.3節方法消解、定容50mL，按1.4節方法測定各元素含量，計算加標回收率。第二批測定Na、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等7個元素的回收率，準確稱取綠豆試樣1.1072g，加入2.5mL質量濃度2mg/L的標液D，同法操作。平行測定三次。

2 結果與討論

2.1 綠豆中所含的礦質元素以及各元素的分析線和檢出限

按前述方法對綠豆樣品進行69種元素鑒定分析后，通過ICP-OES法鑒定出綠豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15種礦質元素。各待測元素的分析線和檢出限見表2。

2.2 加標回收率實驗結果

結果見表3，數據顯示15種元素的加標回收率在91.9%～108.4%之間，其中11種元素的回收率在100% ±5%以內，說明用ICP-OES法測定綠豆中礦質元素的含量準確度高。

2.3 綠豆樣品測定結果

分析測試結果見表4，結果顯示，綠豆中15種礦質元素測定結果的相對標準偏差RSD值在0.48%～5.38%之間，說明儀器的工作狀態穩定，重現性好，所建立分析方法精密度高。綠豆所含常量元素中，鉀元素的含量最高，為7630mg/kg，其在綠豆中的質量分數達0.76%，此外磷元素的含量也較高，質量分數分為0.48%。在微量元素中，鐵元素含量最高，為49.77mg/kg；其次，鋁、鋅、硼元素的含量在綠豆中也很豐富。未檢出鎘、鉛、汞、砷等重金屬元素。

表2 ICP-OES法測定元素的分析線和檢出限

表4 綠豆樣品測定結果

表3 加標回收率實驗結果（n=3）

3 結論

采用HNO3/H2O2微波消解綠豆樣品，快速、方便、消解完全徹底。方法檢出限、加標回收率、相對標準偏差實驗結果顯示，所建立的ICP-OES分析測定方法精密度高、結果可信。通過該法全面分析了陜北地區產綠豆所含的礦質元素，結果顯示，其含有15種礦質元素，含量由大到小依次為：K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba。

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Determination and analysis of mineral elements of mung bean

NING Jian-gang1,WEI Yong-sheng2
（1.DepartmentofChemistry,NormalCollegeofNationalities,QinghaiNormalUniversity,Xining810008,China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Xianyang Normal University,Xianyang 712000,China）

By wet digestion procedure with HNO3/H2O2to prepare samples，the mineral elements in mung bean from north areas of Shaanxi were completely analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES).The results showed there were 15 mineral elements in mung bean.They were K，P，Mg，Ca，Si，Fe，Al，Na，Zn，B，Mn，Cu，Sr，V and Ba.The RSD of the determining result was between 0.48%and 5.38%.The recovery rate was between 91.9%and 108.4%.The method can be used to analyze multi-elements in the same time，simple，rapid and credible so that fulfill the analysis of actual samples.These results provided some reference in relative research of mung bean.

mung bean；mineral element；microwave decomposition；ICP-OES

TS207.3

A

1002-0306（2011）10-0438-03

豆科、蝶形花亞科豇豆屬植物綠豆（Vigna radiate L.）是一種具有糧食、蔬菜、綠肥和醫藥等多種用途的傳統豆類食物。據《本草綱目》介紹：綠豆煮食，可消腫下氣，消熱解署，調和五臟，安精神，補元氣，潤皮膚，宜常食。現代研究表明，綠豆富含蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、胡蘿卜素以及礦物質鈣、磷、鐵等[1]。綠豆不但能作為食物具有很高的營養價值，同時還具有抗菌抑菌、抗腫瘤、解毒、降血脂以及清熱解暑等作用，具有非常好的藥用價值[1-2]。就相關文獻報道來看，國內外對綠豆研究較多的是綠豆蛋白質提取和功能特性、綠豆特有生物活性化學成分及功能等[3-4]。在有關綠豆礦質元素組成研究方面，有不同的文獻分別對綠豆中的Al、Fe、Cu、Mg、Ca、Mn、Zn、Sr、Ba等總共9種元素的含量進行了報道[5-7]；有文獻分析了綠豆在酶解過程中Cu、Zn、Fe、Mn等四種微量元素的形態分布[8]，也有文獻對綠豆在濕熱處理及酶解過程中Mg、Fe、Mn、Ca、Zn和Cu等六種微量元素的含量變化進行了分析研究[9]，但未見綠豆中礦質元素全面詳細的研究報道。在當前的微量元素分析檢測領域，全譜直讀電感耦合等離子原子發射光譜法（ICP-OES）因其精密度高、線性范圍寬、結果可靠、可快速同時分析數十種元素而備受關注[10]。本文擬采用HNO3/H2O2濕法微波消解樣品-ICP-OES法全面詳細研究陜西延安產綠豆中的礦質元素組成和含量，可為相關研究提供參考。

2011-08-02

寧堅剛（1963-），男，理學士，教授，主要從事天然產物化學研究。

陜西省教育廳自然科學基金項目（2010JK902）。