ICP-OES法測定密蒙花中多種元素

聶西度，符 靚*

（1.湖南工學院材料與化學工程學院，湖南 衡陽 421002；2.長江師范學院化學化工學院，重慶 408100）

ICP-OES法測定密蒙花中多種元素

聶西度1，符 靚2,*

（1.湖南工學院材料與化學工程學院，湖南 衡陽 421002；2.長江師范學院化學化工學院，重慶 408100）

建立電感耦合等離子體發射光譜法測定密蒙花中Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Sr人體必需元素和Ni、As、Cd、Pb毒理性元素的分析方法。樣品經（硝酸+雙氧水）密閉微波消解后用超純水稀釋后進行測定， 確定各待測元素的分析波長，通過加入內標元素Y補償待測元素分析信號的漂移，校正基體效應，改善分析信號的穩定性。在選定的操作條件下，各待測元素的檢出限在0.011～25.16 μg/L之間，利用標準參考物質（NIST SRM 1515）驗證分析方法的準確度和精密度，結果表明，標準物質的分析結果與參考值基本一致，相對標準偏差為2.0%～8.3%。方法簡便、快速、準確，能實現密蒙花中多元素的快速分析。

電感耦合等離子體發射光譜法；密蒙花；必需元素；毒理性元素

密蒙花，是馬錢科醉魚草屬植物，又名羊耳朵尖、黃花醉魚草，為落葉灌木，多生于 山坡、河邊、路邊灌木叢和草叢中[1]。密蒙花含有豐富的黃酮類化合物和藏紅花苷，有清肝利尿、明目退熱、抗菌消炎、鎮靜止咳之功效[2]。密蒙花中富含天然食用黃色素，在我國西南地區民間常用它作食品染色劑，人們的長期食用及毒理學研究表明，密蒙花中的黃色素是一種安全性極高的純天然食用色素[3]，具有廣闊的開發利用前景。

目前，有關密蒙花的研究主要集中于有機組成及其性能方面[4-7]，而有關密蒙花中的礦物組成研究至今尚未見文獻報道。作為一種自然植物，密蒙花中的礦物質元素組成受其生長地的土壤和氣候條件影響較大，不同種類以及同一種類不同品種的含量也存在較大差異，因此，準確了解密蒙花中的礦物元素特性對其藥用及食用價值的充分利用有著重要的指導意義。食品中多元素的快速分析方法主要有電感耦合等離子體發射光譜（inductively coupled plasma optical emission spectrometry，ICP-OES）法和電感耦合等離子體質譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）法[8-16]，其中ICP-MS儀器設備昂貴，實驗環境要

求較高，運行費用高而難以在一般實驗室普及推廣。本實驗首次采用ICP-OES法測定密蒙花中的Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Sr人體必需元素和Ni、As、Cd、Pb毒理性元素，采用標準參考物質（NIST SRM 1515）驗證方法的準確性和精密度，表明該方法具有簡便、快速、靈敏、準確等特點。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1 000 μg/mL的Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Sr、Ni、As、Cd、Pb、內標元素Y單元素標準溶液國家標準物質研究中心；質量分數68%硝酸和質量分數30% H2O2（優級純） 上海久億化學試劑廠；實驗用水為電阻率≥18.2MΩ·cm的超純水。

1.2 儀器與設備

Optima2100DV型電感耦合等離子原子發射光譜儀（含自激式固態高頻發生器、雙陣列背投式CCD檢測器、正交霧化器和Ryton霧室、Polyscience循環水冷卻系統）美國PerkinElmer公司；Milli-Q超純水儀 美國Millipore公司；MARS-X密閉微波消解儀 美國CEM公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將密蒙花簇生花蕾除凈，置于烘箱中于70 ℃條件下烘干，研碎通過60 目篩子，混合均勻制得樣品。準確稱取0.500 0 g樣品置于微波消解罐內，加入3 mL硝酸和1 mL H2O2溶液浸泡24 h，次日采用微波消解系統消化。然后將消解后的透明溶液用超純水轉移至50 mL聚丙烯容量瓶內，反復清洗消解罐，合并清洗液于容量瓶中，定容，同時做試劑空白。

1.3.2 儀器工作條件

ICP-OES儀器工作參數：射頻功率1 350 W；冷卻氣流量15.0 L/min；霧化氣流量0.85 L/min；輔助流量0.2 L/min；蠕動泵泵速1.5 mL/min；觀測高度13 mm；溶液提升量1.5 mL/min。

各元素的分析線波長為：Na 589.592、Mg 279.079、P 213.618、K 766.491、Ca 317.933、Mn 257.610、Fe 238.204、Cu 324.754、Zn 213.856、Sr 421.522、Ni 341.476、As 188.979、Cd 228.802、Pb 216.999 nm。

2 結果與分析

2.1 酸度的影響

密蒙花中有機質含量高，硝酸和雙氧水均可以較好地消解有機基質，同時，硝酸也是良好的微 波吸收體，但單獨采用硝酸消解樣品時樣品消解液中仍然殘存有部分殘渣，而雙氧水的加入可以促進其殘渣徹底消解，實驗選擇硝酸加雙氧水混合溶樣。

有資料表明酸度會影響待測元素的分析信號[17-18]。本實驗取質量濃度10 mg/L的Na、Mg、P、K、Ca，質量濃度100 μg/L的Mn、Fe、Cu、Zn、Sr和質量濃度5 μg/L的Ni、As、Cd、Pb為混合標準溶液，考察硝酸體積分數（以濃硝酸為基準）分別為3%、6%、9%對待測元素分析信號的影響情況，由圖1可知，體積分數3%、6%、9%的硝酸介質對待測元素的測定結果的歸一化數值基本沒有影響，考慮到樣品消解的需要，選擇體積分數6%硝酸介質為測定介質。

圖1 硝酸酸度的影響Fig.1 Effect of acidity

2.2 觀測模式的選擇

采用ICP-OES測定，當樣品中待測元素的質量濃度較低時，選擇水平軸向觀測比垂直徑向觀測時具有更低的檢出限和更高的靈敏度，并且具有良好的穩定性；而當樣品中待測元素的質量濃度較高時，選擇水平軸向觀測預采光時已達到飽和，此時須選擇垂直徑向觀測才能獲得更為理想的線性相關。密蒙花樣品中Na、Mg、P、K、Ca的含量較高，在測定時選擇垂直徑向觀測模式，而Mn、Fe、Cu、Zn、Sr、Ni、As、Cd、Pb元素的含量相對較低，實驗采用水平軸向觀測模式。

2.3 干擾及校正

發射光譜分析過程中存在的主要干擾有光譜干擾、背景干擾和物理干擾。光譜干擾通過譜線選擇合適的分析線避開譜線干擾而得以校正；背景干擾主要有平坦背景、線性斜坡背景、曲線前景等分布形式，背景干擾通過儀器自帶的同步背景扣除功能進行校正；物理干擾是由于實際樣品分析過程中，由于標準曲線與樣品的基體存在一定的差異造成的，常用的校正方法是基體匹配法和內標法[19-20]，而本實驗中樣品消解液的基體組成未知，無法進行基體匹配以消除基本效應，實驗采用內標法進行校正，選擇Y為內標元素，通過比較Y元素不同譜線的校正效果，確定內標元素分析線波長為371.029 nm為本實驗校正干擾的譜線。

2.4 標準曲線及檢出限

配制不同質量濃度的系列標準系列溶液，按照樣

品相同的方法處理，在優化的光譜條件下進樣掃描，繪制標準工作曲線。結果表明，方法的線性良好，所有待測元素的線性相關系數均不小于0.999 3，檢出限在0.011～25.16 μg/L之間，完全可以滿足樣品中各元素的分析要求。各待測元素的檢出限見表2。

表2 各待測元素的檢出限Table 2 Detection limits for the analyzed elements μg/L

2.5 標準物質（NIST SRM 1515）的分析

選取國際標準參考物質NIST SRM 1515（蘋果葉）驗證方法的準確性和精密度。在優化的光譜條件下對參考物質NIST SRM 1515重復測定11 次，測定結果見表3。采用t檢驗進行統計分析，結果表明，所有待測元素的測定值與標準物質的參考值基本一致，無顯著性差異，相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）在2.0%～8.3%之間，方法的準確度和精密度良好。

表3 標準物質分析結果Table 3 Analytical results for standard materials

2.6 樣品分析

表4 樣品分析結果Table 4 Analytical results for real samples μg/g

按1.3.1節的樣品處理方法和實驗操作條件對4 個不同產地的密蒙花進行分析，每個樣品平行測定11 次。表4表明，密蒙花中富含大量人體必需元素，其中K和Ca的含量較高，而毒理性元素的含量較低。不同產地密蒙花中元素的含量差異較大，表明植物中無機礦物元素的含量受地域和環境因素的影響較大。

3 結 論

采用ICP-OES法對密蒙花中的多種元素進行測定，研究酸度對待測元素的影響，針對不同元素的質量濃度分布特點選擇不同的觀測模式，并通過分析線的選擇、同步背景扣除功能和內標元素的引入，校正光譜分析過程中的主要干擾，選取標準參考物質NIST SRM 1515驗證方法的準確性和精密度，方法可用于密蒙花中Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Sr人體必需元素和Ni、As、Cd、Pb毒理性元素的測定。

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Determination of Multiple Elements in Flos Buddlejae by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry

NIE Xi-du1, FU Liang2,*
(1. College of Material and Chemical Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Yangtze Normal University, Chongqing 408100, China)

A new method for the determination of essential elements (Na, Mg, P, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, and Sr) and toxic elements (Ni, As, Cd, and Pb) in Flos Buddlejae was established using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Nitric acid and hydrogen peroxide were used jointly to achieve the complete decomposition of the organic matrix in a closed-vessel microwave oven. Appropriate analysis lines for various elements were selected. Y as internal standard element was used to compensate matrix effect and signal drift, and the stability of the instrument was improved. Under the optimal conditions, the detection limits were 0.011-25.16 μg/L. The accuracy and precision of this method were confirmed through

tandard materials (NIST SRM 1515, apple leaves). The results showed a good agreement between measured and predicted values for all analyzed elements. The relative standard deviation (RSD) was in the range of 2.0% to 8.3%. This method proved simple, sensitive and precise and could allow simultaneous multi-element determination of Flos Buddlejae.

inductively coupled plasma optical emission spectrometry; Flos Buddlejae; essential elements; toxic elements

O657.63

A

1002-6630（2014）18-0093-03

10.7506/spkx1002-6630-201418018

2013-12-08

國家自然科學基金面上項目（21075138）；重慶市教委科學技術研究重點項目（KJ1401209）；湖南省科技計劃項目（2013FJ3093）；湖南省教育廳重點科研項目（14A035）；湖南省重點學科建設項目（湘教發[2011]76號）

聶西度（1964—），男，教授，博士，研究方向為分析化學研究與應用。E-mail：nxd1922@vip.sina.com

*通信作者：符靚（1987—），女，講師，博士，研究方向為質譜分析方法研究與應用。E-mail：fuliang@vip.163.com