微波程序消解-ICP-AES測定欒果與黃山欒果中14種元素

宋曉寒，高向陽，李向軍

1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州450002;2河南化工職業(yè)學(xué)校，鄭州450042

微波程序消解-ICP-AES測定欒果與黃山欒果中14種元素

宋曉寒1，2，高向陽1*，李向軍1

1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州450002;2河南化工職業(yè)學(xué)校，鄭州450042

為了探討欒果與黃山欒果中微量元素含量及其分布特性，充分開發(fā)和利用該天然資源，采用微波程序消解-ICP-AES法同時(shí)測定欒果與黃山欒果中的14種元素。結(jié)果表明:欒果與黃山欒果中的P、Ca和Mg含量較高，不同元素在果中各組織的分布不同，果肉中的P和Mg含量超過果皮的2倍以上，果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明顯高于果肉，F(xiàn)e明顯低于果肉，Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布較為均勻，而限量元素Cr和Se的含量未超出國家標(biāo)準(zhǔn)。該法快速靈敏、操作簡便，用于欒果中14種微量元素的同時(shí)測定，結(jié)果令人滿意。

微波消解;電感耦合等離子體發(fā)射光譜法;14種元素;分布特征;欒果;黃山欒果

欒樹(Koelrenteria paniculata)和黃山欒樹(K.integrifoliola)同屬無患子科(Sapindaceae)欒樹屬［1］，欒樹又名燈籠樹、大夫樹、黑色葉樹，華北地區(qū)較為常見。黃山欒樹又名山膀胱、全緣葉欒樹，為落葉喬木，主要分布于我國西南部及中部地區(qū)。我國是欒樹和黃山欒樹分布最集中的國家，有著得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢［2］，其樹形高大端正，是行道、庭蔭等常見景觀綠化樹種。欒樹枝、葉的提取物有抗癌、抗病毒、清除自由基和殺菌等功用［3］，其花為優(yōu)良的蜜源，果實(shí)富含粗脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，欒樹是具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多用途樹種，其研究與開發(fā)利用越來越引起人們的關(guān)注［4，5］。

食品中的微量元素對調(diào)節(jié)人體的生理功能，維持人體內(nèi)酸堿平衡，保證人體健康等具有重要作用，欒果和黃山欒果是食品新型資源，但其中常見微量元素的含量及其分布特征至今尚無文獻(xiàn)報(bào)道。本文利用微波壓力程序消解樣品，利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(Inductively Coupled Plasma A-tomic Emission Spectrometry，ICP-AES)同時(shí)快速測定了欒果中的Al、B、Ca、Cr、Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Se、Si、Ti和Zn等14種元素，并探討了它們在果皮和果肉中的含量分布。該法具有快速方便、用酸量少、樣品不污染環(huán)境，且不易被環(huán)境所污染的顯著優(yōu)點(diǎn)，是測定生物樣品中微量元素的理想方法［6-10］，為欒果和黃山欒果新資源的深入研究及開發(fā)利用提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

欒果和黃山欒果樣品采自鄭州市區(qū)同一綠化地，按“1.3.1”方法進(jìn)行采集和處理，分取顆粒飽滿有代表性和有實(shí)用價(jià)值的光亮圓球形果作為實(shí)驗(yàn)材料。

1.2 主要儀器與試劑

710-ES型 ICP-OES(美國瓦里安公司); ETHOSE型CEM微波消解儀(美國CEM公司); Milli-Q純水儀(美國Milliporo公司);多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:其中Al、Ca、Cr、Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Ti和Zn的濃度為10 μg/mL，Si的濃度為5 μg/mL，B和Se的濃度為1 μg/mL。純水:用Milli-Q純水儀制備的高純水，電導(dǎo)率к為0.058 μS/cm。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的采集和預(yù)處理

分別同時(shí)采集鄭州市區(qū)同一綠化地的50棵黃山欒樹果實(shí)和45棵欒樹果實(shí)，每棵樹采集約50 g左右，除去雜質(zhì)后，分別將欒樹果和黃山欒樹果集中于潔凈的大瓷盤中，充分混合均勻后，用“四分法”逐次縮分至70 g左右。分別將樣品置于純水中，除去水上少量漂浮果和水，取余下飽滿果實(shí)，用塑料鑷子和竹簽小心將果實(shí)與果皮分離，將樣品用研缽研碎后，分別置于95℃烘箱中烘至恒重［6］，分別放入樣品瓶中，貼上標(biāo)簽備用。

準(zhǔn)確稱取0.2 g(稱準(zhǔn)至0.0001 g)分別對稱置于微波消解管中，各加6 mL濃硝酸。旋緊消解管［9］后置于消解儀內(nèi)，按美國CEM公司提供的消解植物樣品的消解程序進(jìn)行消解。消解結(jié)束后，將消解液定量轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用5%HNO3定容至刻度，混勻、靜置，待測。

1.3.2 樣品的測定

依次打開ICP-AES的氣源，冷卻水，工作站。檢查儀器各系統(tǒng)工作正常后，點(diǎn)燃等離子體，穩(wěn)定0.5 h，用5%HNO3為空白，測定多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液后，再測定樣品溶液各元素的濃度C(μg/mL)，并按下式計(jì)算樣品中各元素的含量。

式中m為稱取樣品的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解條件的確定

2.1.1 取樣量與用酸量的確定

ETHOSE型CEM微波消解儀要求消解管中酸的最少體積為6 mL。實(shí)驗(yàn)證明:取樣量為0.2 g，硝酸用量為6 mL，消解結(jié)束時(shí)，樣品消解液為澄清液體，效果較為理想。

2.1.2 微波消解功率及程序

ETHOSE型CEM微波消解儀的設(shè)定功率為1600 W，實(shí)驗(yàn)表明:按表1的程序進(jìn)行微波消解，效果良好。

表1 微波消解程序Table 1 Program of microwave digestion

2.2 所用器皿的處理

實(shí)驗(yàn)所用的器皿，如燒杯、玻璃棒、研缽、樣品瓶、容量瓶、聚乙烯瓶等事先用6.0 mol/L HCl浸泡數(shù)分鐘，并依次用去離子水和高純水洗凈后投入使用。

2.3 分析譜線的選擇

ICP元素分析中有原子線和離子線，最佳分析譜線由儀器自動(dòng)給出，如表2所示。

2.4 ICP-AES工作參數(shù)的選擇

參考ICP-AES工作手冊，確定最佳工作參數(shù)為:射頻發(fā)生器頻率1000 W，等離子氣流量15.0 L/ min，輔助氣流量15.0 L/min，霧化氣壓力200 Kpa，一次讀數(shù)時(shí)間5 s，儀器穩(wěn)定延時(shí)10 s，進(jìn)樣延時(shí)10 s，泵速15 rpm/min，凈化清洗時(shí)間10 s。

2.5 測定精密度

以欒果皮為樣品，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下消解、定容，并對定容液進(jìn)行平行測定，結(jié)果如表3所示。

表2 元素的分析譜線Table 2 Analyses spectrum of the elements

表3 欒果皮中各元素測定的精密度Table 3 The determination precision of elements in K.paniculata pericarp

從表3可以看出:欒果皮各元素3次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在0.40%～3.9%之間，結(jié)果令人滿意。

2.6 樣品測量結(jié)果

按實(shí)驗(yàn)方法對樣品進(jìn)行5次平行測定，用Q法檢驗(yàn)無可疑值后取平均值記錄，并根據(jù)公式(1)計(jì)算樣品中各元素的測定結(jié)果(μg/g)，如表4所示。

表4 欒果與黃山欒果中元素的含量(μg/g)Table 4 The element content of in fructus of K.paniculata and K.integrifoliola(μg/g)

T i 1.5 7 1.1 9 1.2 2 1.6 9 0.8 6 0.9 7 Z n 1 8 1.6 6 1 2 9.2 4 1 7 1.2 1 1 7 7.6 4 1 6 0.0 3 1 6 7.0 2

2.7 元素的含量分布

根據(jù)表4可知:不論是欒果還是黃山欒果，果皮、果肉和全果中含量最多的元素是Ca、Mg和P，其次是Al和K。其中，果肉中的P、Mg含量約是果皮的2～3倍，而果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明顯高于果肉，F(xiàn)e明顯低于果肉。Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布較為均勻。欒果肉中的B是欒果皮的近7倍，但B在黃山欒果中的分布較為均勻且高于欒果的含量，其余元素沒有明顯的分布規(guī)律。

3 結(jié)論

欒樹果實(shí)和黃山欒樹果實(shí)都含有豐富的微量元素。將微波密閉壓力程序快速消解樣品技術(shù)與ICP-AES分析方法有機(jī)結(jié)合，同時(shí)測定其中的14種元素，具有快速、靈敏、用酸量少、不污染環(huán)境、待測定組分不易揮發(fā)損失等顯著優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的儀器聯(lián)用分析技術(shù)。研究表明:欒果與黃山欒果中含有Ca、Mg、P、Na、Zn、Fe、Cr、Mn、K和Se等有益人體健康的微量元素。含量最多的元素是Ca、Mg和P，其次是Al和K。不同元素在果中各組織的分布不同，果肉中的P和Mg含量約是果皮的數(shù)倍，果皮中的Al、Ca、Na、Ti和Zn明顯高于果肉，Cr、Mn和K在果皮、果肉和全果中的分布較為均勻，但K元素在黃山欒中的含量明顯高于欒果。研究表明，欒樹和黃山欒樹不僅有較高的觀賞和環(huán)保價(jià)值，而且有較高的食用功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有較誘人的開發(fā)前景。因此，進(jìn)一步深入研究欒果這種新型天然資源的營養(yǎng)和功能成分，充分利用并深加工成各種功能性產(chǎn)品，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Determination of Fourteen Elements in Koelreuteria paniculata and K.integrifoliola by ICP-AES with Microwave Program Digestion

SONG Xiao-han1，2，GAO Xiang-yang1*，LI Xiang-jun11College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China;2Henan Chemical Industry vocational college，Zhengzhou 450042，China

The aim of this study was to investigate the contents and distribution characteristics of the fourteen elements in fructus of Koelreuteria paniculata and K.integrifoliola for their development and utilization.The contents of the fourteen elements were determined by ICP-AES after program microwave digestion.The results showed that the fructus of K.paniculata and K.integrifoliola had moderately high contents of P，Ca and Mg，while the distribution characteristics of these elements differed greatly in different tissues.The contents of P and Mg in pulp were more than doubled than those in pericarp while the contents of Al，Ca，Na，Ti and Zn in pericarp were much higher than those in pulp.However，the content of Fe was less than that in pulp.In addition，the contents of Cr，Mn and K were uniformly distributed in pericarp，pulp and the whole fructus.The contents of the limited elements Cr and Se were much lower than the regulated national standards.Generally speaking，the ICP-AES method was fast，sensitive and simple，and satisfactory analytical results were obtained by using it to simultaneously determine the fourteen microelements in fructus of K.paniculata and K.integrifoliola.

microwave digestion;inductively coupled plasma atomic emission spectrometer;fourteen elements;distribution characteristics;Koelrenteria paniculata;K.integrifoliola;fructus

1001-6880(2011)06-1118-04

2010-02-25 接受日期:2010-08-06

河南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目

*通訊作者 E-mail:ndgaoxy@163.com

S789.5;O657.31

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