廉江平坦淮山薯中10種元素同時(shí)測定的研究

陳偉珍，楊桂珍

（嶺南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，廣東湛江524048）

廉江平坦淮山薯中10種元素同時(shí)測定的研究

陳偉珍，楊桂珍

（嶺南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，廣東湛江524048）

采用硝酸-過氧化氫作消解液，微波消解法消解平坦淮山薯樣品，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）同時(shí)測定樣品中Zn、Pb、Cd、As、Ni、Fe、Mn、Mg、Cu、Ca等10種元素含量。結(jié)果表明：優(yōu)化的消解劑用量為每0.5克淮山薯樣品3 mL HNO3+2 mL H2O2；方法的檢出限為0.432 μg/L～2.34 μg/L，加標(biāo)回收率為90.0%～105%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%為1.3%～8.9%。該方法適合同時(shí)測定山藥中的多種元素，具簡便、快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。平坦淮山薯中含有較高的人類所必需的微量元素，是營養(yǎng)價(jià)值極高的食用品。

淮山薯；微波消解；元素；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

淮山薯（Dioscorea alata Linn）又名薯蕷，俗稱“懷山藥”、“淮山藥”、簡稱“淮山”，屬薯蕷科植物，是一年生或多年生纏繞性藤本植物，能形成肥大的地下莖，其肉質(zhì)細(xì)膩，風(fēng)味鮮。以塊莖和零余子入藥。其性味平、甘、無毒，入肺、脾、腎、胃，有健脾、厚腸胃、補(bǔ)肺、益腎等功效，對(duì)脾虛泄瀉、久痢、虛勞咳嗽、小便頻數(shù)、消渴和子宮脫垂等有一定的食療作用，是一種醫(yī)用價(jià)值很高的滋補(bǔ)強(qiáng)壯劑［1-2］。

淮山薯產(chǎn)量高，適應(yīng)性很強(qiáng)，耐儲(chǔ)藏，便于運(yùn)輸、加工，在我國大部分地區(qū)都有栽培。良垌鎮(zhèn)是廉江市淮山薯種植基地，主要集中在平坦一帶，所以人們把全鎮(zhèn)種植淮山薯統(tǒng)稱為平坦薯，以優(yōu)質(zhì)聞名遠(yuǎn)近，十分暢銷，平坦淮山薯又粉又香，已成了人們送禮特產(chǎn)［3］。目前國內(nèi)關(guān)于山藥的研究已有文獻(xiàn)介紹［4-8］，但對(duì)廉江平坦淮山薯中多種元素同時(shí)測定的研究未見報(bào)道。為探討廉江平坦淮山薯中多種元素同時(shí)測定的分析研究，本試驗(yàn)采用微波消解法消解淮山薯樣品，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）同時(shí)測定廉江平坦淮山薯中的Zn、Pb、Cd、As、Ni、Fe、Mn、Cu、Ca、Mg10種元素，并進(jìn)行比較分析，為科學(xué)合理的食用和利用淮山薯提供了理論參考。

1材料與方法

1.1材料

新鮮平坦淮山薯樣品采集于廉江市良垌鎮(zhèn)紅衛(wèi)村和坎嶺村的農(nóng)田（分別標(biāo)為樣品Ⅰ和樣品Ⅱ），每個(gè)采樣點(diǎn)都取5塊農(nóng)田的樣品，分別混合均勻；試驗(yàn)試劑有各種元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1 000 μg/mL）：購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；硝酸、過氧化氫均為優(yōu)級(jí)純；氬氣（純度99.999%）；試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

所用的玻璃儀器和聚四氟乙烯溶樣杯均以30%稀硝酸浸泡過夜，然后用水反復(fù)沖洗，最后用二次蒸餾水沖洗干凈，自然晾干，備用。

WLY100-1型等離子體單道掃描光電直讀光譜儀（其工作參數(shù)為陽極電壓3 000 V、陽極電流0.7 A、柵極電流140 mA、冷卻氣流量10 L/min、輔助氣流量0.3 L/min、載氣壓力0.05 MPa、積分時(shí)間0.1 s、溶液提升量1.4 mL/min、觀察高度為感應(yīng)線圈上方11 mm）：北京地質(zhì)儀器廠；MICHEM MD6系列（A/C）微波消解系統(tǒng)：北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司；AUY120型電子分析天平：日本島津天平有限公司。

1.2方法

1.2.1樣品的處理

將新鮮淮山薯用自來水清洗外表的泥土，再用蒸餾水沖洗3次，晾干水后去皮，將可食用部分，切成薄片，置于80℃干燥箱中干燥約8 h，粉碎，過100目篩，恒重，備用。稱取0.500 0 g（精確到0.000 1 g）淮山薯樣品于干燥潔凈的聚四氟乙烯消解罐底部，加入3 mL硝酸和2 mL過氧化氫作消解液，蓋上內(nèi)帽并壓緊，設(shè)計(jì)消解程序采用梯度升溫方式進(jìn)行樣品消解，溫度分別為110、130、150℃，相應(yīng)時(shí)間為5、5、3 min。消解完成后待消解罐冷卻至室溫。將溶液移至50 mL燒杯，于沸水浴中加熱趕酸至溶液約1 mL，冷卻后用少量蒸餾水轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶中，搖勻，備用。每個(gè)樣品平行3份，同時(shí)做空白試樣。

1.2.2各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

樣品測定采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，按選定的儀器工作參數(shù)分別測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度

本法是選用濃度均為0.10 μg/mL的Zn、Pb、Cd、As、Ni、Fe、Mn、Cu、Ca、Mg混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度C一般大于估計(jì)檢出限的100倍），掃描譜圖，求出3次掃描的平均能值I，然后12次掃描上述混合標(biāo)準(zhǔn)液，求出標(biāo)準(zhǔn)偏差δ的值，用公式DL=3δC/I，求出檢出限D(zhuǎn)L；準(zhǔn)確稱取淮山薯樣品Ⅱ6份，每份均為0.500 0 g（精確至0.000 1 g），消解方法同“1.2.1”，在選定的條件下測定各元素的含量，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）；加標(biāo)回收試驗(yàn)，在淮山薯樣品Ⅱ中分別加入待測元素的標(biāo)準(zhǔn)液，各元素的加標(biāo)量見表2，按樣品相同的方法消解，測定。每個(gè)元素3個(gè)重復(fù)，各取其平均值。

2結(jié)果與分析

2.1消解條件的選擇

對(duì)于中草藥樣品，微量元素大量以復(fù)雜的有機(jī)形式存在。因此，有機(jī)物質(zhì)分解完全與否是影響分析結(jié)果的重要因素。樣品消解常用硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、過氧化氫等作為氧化劑。任樹林［9］等報(bào)道H2SO4沸點(diǎn)高，導(dǎo)致消解時(shí)間過長，容易造成污染和待測元素的揮發(fā)損失。HNO3是最合適分解有機(jī)物的試劑［10］。H2O2是一種弱酸性氧化劑，在較低溫下即可分解成高能態(tài)活化氧，與HNO3共用，可以大大提高混合液的氧化能力，完全破壞有機(jī)物。消解效果更佳［11］。另考慮到在使用高氯酸時(shí)，存在一定危險(xiǎn)性，所以本試驗(yàn)選擇HNO3-H2O2消解體系。消解液的最佳用量為：3 mL HNO3和2 mL H2O2，整個(gè)消解過程約為20 min效果最好。

2.2分析譜線的選擇、標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

試驗(yàn)中對(duì)每個(gè)測定元素選取2～3條譜線進(jìn)行測定，綜合分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇譜線干擾少、靈敏度高的分析線。本儀器根據(jù)元素濃度范圍、自動(dòng)繪制出的標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素的分析譜線、標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程及線性相關(guān)系數(shù)見表1。

表1　線性關(guān)系結(jié)果Table 1Regression equation and linear range of the elements

由表1可知，其相關(guān)系數(shù)在0.999 0～1.000 0之間，線性范圍回歸較好。

2.3方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度

本方法的檢出限結(jié)果分別為Zn：0.432 μg/L；Pb：2.34 μg/L；Cd：2.15 μg/L；As：1.76 μg/L；Ni：0.911 μg/L；Fe：1.41 μg/L；Mn：0.453 μg/L；Cu：2.25 μg/L；Ca：1.21 μg/L；Mg：2.31 μg/L。

在選定的條件下測定各元素的含量，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果分別為Zn：3.0%；Pb：2.8%；Cd：4.3%；As：3.6%；Ni：1.3%；Fe：6.6%；Mn：7.6%；Cu：8.9%；Ca：2.4%；Mg：3.5%。

測定的各元素的檢出限在0.432 μg/L～2.34 μg/L之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在1.3%～8.9%之間，小于10%，屬于可靠數(shù)據(jù)。本試驗(yàn)精密度符合試驗(yàn)的檢測要求。

2.4方法的加標(biāo)回收試驗(yàn)

選取樣品Ⅱ進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。樣品中分別加入待測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液（各標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量見表2），按樣品相同的方法消解，測定。具體見表2。

表2　加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果（n=3）Table 2The recovery of the elements

各種元素回收率在90.0%～105%之間，說明方法具有較好的準(zhǔn)確性，符合分析要求。

2.5樣品的測定

在選定的條件下測定淮山薯樣品中各元素的含量，測定結(jié)果見表3。樣品I、樣品II的處理方法和測定方法相同，樣品處理后，在選定的條件下測定兩種樣品中各元素。

表3　淮山薯樣品中各元素的測定結(jié)果（n=3）Table 3The determination result of microelements in sample（n=3）mg/kg

由表3可知，廉江平坦淮山薯含有豐富的微量元素，特別是Mg和Ca這兩種元素的含量最高，分別為Mg在455mg/kg～741mg/kg、Ca在304 mg/kg～699 mg/kg；樣品Ⅱ中Mg、Ca元素的含量分別是樣品Ⅰ的1.6倍和2.3倍；而樣品Ⅰ中Zn的含量是樣品Ⅱ1.5倍；兩種淮山薯樣品中Fe、Mn、Cu和Ni的含量差別不大。Pb、Cd和As元素的含量較低，減少對(duì)人體的損害。從兩地的樣品可看出，不同農(nóng)田種植的淮山薯其元素的含量各有差異，這與種植淮山薯的環(huán)境、土壤有關(guān)。

現(xiàn)代科學(xué)證明，微量元素是人體新陳代謝中起著重要作用的化學(xué)元素，人體如果缺乏某種微量元素，就會(huì)降低免疫功能，導(dǎo)致一些疾病的發(fā)生。例如，Mg具有舒張血管而使血壓下降的作用，食用含Mg豐富的食品對(duì)高血壓及膽固醇引起的動(dòng)脈硬化有一定的防治作用。Ca可以加強(qiáng)大腦皮層的抑制過程，調(diào)節(jié)興奮和抑制過程的平衡［12-13］。Fe是構(gòu)成血紅蛋白、肌紅蛋白及一些酶的必要成分，人體內(nèi)Fe的不足或缺乏可導(dǎo)致缺鐵性貧血，根據(jù)Hellry報(bào)道［14］，成年女性周期性的月經(jīng)血排出導(dǎo)致鐵失去的主要原因。Zn影響胰島素的合成、貯藏、分泌及其活性，對(duì)機(jī)體的生長發(fā)育非常重要［15］；Cu是多種氧化酶的組成成分［16］。可見，食用淮山薯有助于提高機(jī)體的免疫力。

3結(jié)論

采用微波消解-ICP-AES聯(lián)用同時(shí)測定淮山薯樣品中Zn、Pb、Cd、As、Ni、Fe、Mn、Mg、Cu、Ca等10種元素含量，具有樣品分解完全、可減少易揮發(fā)元素的損失、酸耗量少、可同時(shí)測定多種元素、方法簡便快捷。結(jié)果表明：廉江平坦淮山薯中含有較高的人類所必需的微量元素，而有害元素Pb、Cd和As的含量較低。不同產(chǎn)地的淮山薯其元素的含量各有差異，這與種植淮山薯的環(huán)境、土壤有關(guān)。

平坦淮山薯的價(jià)格相對(duì)較便宜，也含有一定量的微量元素，物美價(jià)廉，適合開發(fā)為藥、食兩用食品。

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Determination of Ten Elements in Dioscorea Alata Linn in Lianjiang

CHEN Wei-zhen，YANG Gui-zhen
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Lingnan Normal College，Zhanjiang 524048，Guangdong，China）

The ten microelements including Zn，Pb，Cd，As，Ni，F(xiàn)e，Mn，Cu，Ca and Mg in Dioscorea alata Linn were analyzed by ICP-AES after yam was digested with nitric acid-hydrogen peroxide using microwave digestion.Experiment results showed that the optimal digesting reagent was 3 mL HNO3+2 mL H2O2to treat 0.5 g yam.Detection limits and average recovery rates for the ten elements ranged between 0.432 μg/L-2.34 μg/L and 90.0%-105%，and RSD values varied between 1.3%-8.9%.ICP-AES represented a simple，rapid and accurate method for measuring trace element levels in Dioscorea alata Linn.Dioscorea alata Linn is rich in useful elements on the human's body，and with high nutritional value of food.

Dioscorea alata Linn；Microwave digestion；elements；ICP-AES

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.17.035

2014-05-08

陳偉珍（1967—），女（漢），高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：光譜分析。