微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測試螺旋藻中礦物元素

涂建國，王鑫，張玲，周小兵

（深圳市材料表面分析檢測中心，廣東深圳518117）

微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測試螺旋藻中礦物元素

涂建國，王鑫，張玲，周小兵

（深圳市材料表面分析檢測中心，廣東深圳518117）

采用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、錳、鎂、鉀、鈉和磷等礦物元素進行定量分析。通過選擇儀器最佳工作條件，工作曲線的相關系數大于0.999，被測元素的檢出限為0.001～0.10μg/mL，回收率為96.0%～103.0%，RSD小于3.0%。結果表明，該方法具有較強的實用性和可操作性，可適用螺旋藻中礦物質元素的測定。

ICP-AES；螺旋藻；礦物質元素

螺旋藻是一種全天然、高蛋白、營養豐富且均衡，富含藻多糖、不飽和脂肪酸、藻膽蛋白、β-胡蘿卜素、超氧化物歧化酶（SOD）及多種礦物質維生素等生物活性物質的藻類，具有極高的醫療保健價值，對許多疾病有防御作用。螺旋藻的礦物質含量相當高，也含有豐富的微量元素。這些微量元素和礦物質均與有機物結合，易被人體吸收利用，降低對人體的毒副作用，能有效地調節機體免疫及酶的活性[1]。目前，國內外對微量單元素檢測都有研究，螺旋藻中礦物質元素主要采用X射線熒光光譜分析法（XRF）和原子吸收光譜法（AAS）進行分析。XRF法存在樣品檢出限高，樣品前處理過程繁瑣，造成樣品污染與損失等缺點；AAS法存在測試周期長等缺點[2，3]。微波消解是近年發展起來的一項新的樣品前處理技術，具有速度快、試劑用量少、節約能源、樣品不易污染等優點，已廣泛適用于生物、地質、冶金、食品等各種有害物質的含量檢測。本文采用微波消解溶樣ICP-AES法對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、錳、鎂、鉀、鈉和磷等8種礦物質元素進行測定，對各工作參數進行研究。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

MIRESTONE ETHOS1微波消解儀（萊伯泰科），配有聚四氟乙烯高壓消解罐；JY2000-2型電感耦合等離子體發射光譜儀（HORIBA）；鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷標準溶液，1 000μg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；硝酸、過氧化氫均為優級純（西隴化工）。試驗用水為電阻率大于18.2MΩ·m超純水（默克密理博）。

1.2 試驗方法

稱取0.25g粉碎樣品（精確到0.000 1g）至聚四氟乙烯微波消解管中，加硝酸6mL，過氧化氫2mL，輕輕搖晃消解管使樣品被酸浸濕，敞口放置約15min，裝好消解罐，依次安裝在消解儀旋轉架上，放入微波消解儀，設置消解程序后按儀器工作條件進行微波消解。同時做空白試驗。冷卻后消解液轉移至50mL容量瓶中，并用適量水清洗消解管壁3次，合并至容量瓶中，用超純水定容至刻度后待測。

1.3 標準溶液配置

各單元元素標準溶液均為1 000μg/mL，根據待測樣品各元素含量配置成所需要標準使用液（μg/mL），具體如表1所示。

表1 各元素標準使用液

2 結果與分析

2.1 微波消解儀條件的選擇

影響微波消解儀樣品消解效果的因素主要是酸濃度、消梯度溫度程序和保持時間。通過試驗程序對不同的硝酸和雙氧水的配比，設置不同梯度的升溫程序得出使用硝酸6mL和過氧化氫2mL的溶液配比及表2條件，具有硝酸使用量最少、消解效果最佳、消解速度最快的優點[4]。

表2 微波消解儀的工作條件

2.2 電感耦合等離子體發射光譜儀條件的優化

通過儀器軟件選擇靈敏度比較高的各待測元素分析譜線，通過改變射頻功率、等離子體載氣流量、霧化器流量、輔助氣流量、冷卻氣流量、樣品沖洗時間及積分時間，根據譜線干擾元素及程度、背景響應強度、標準曲擬合相關系數等綜合考慮。選擇鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷元素測定分析波長（nm）分別為 317.933、259.940、213.856、257.610、279.553、766.490、588.995和213.618。

射頻發生器功率的選擇同時考慮檢出能力和干擾效應。在一定功率范圍內，增加功率可以使溫度升高譜線強度增強，但同時噪聲強度也相應增強。功率較低，對于降低檢出限有時候是有利的，但是低功率時干擾效應較嚴重。增大霧化器流量，樣品吸入速率增大，從而進入等離子體的分析物量增大，譜線增強；但是，過大的霧化氣流量，將使樣品稀釋，分析物在ICP通道中平均停留時間縮短，溫度降低，電子-離子連續光譜背景降低，從而直接影響分析結果[4-8]。通過試驗得出較佳的儀器測定參數見表3。

表3 ICP-AES最佳工作條件

2.3 分析方法的檢出限

配置一份接近于空白的標準溶液，連續測量20次，其測定結果標準偏差的3倍對應的濃度值即為方法檢出限，結果見表4。

表4 方法檢出限

2.4 校準曲線

用配制的系列標準曲線上機測試，經計算機擬合計算，線性回歸方程和相關系數見表5。

表5 線性回歸方程和相關系數

2.5 方法的準確度和精密度

將消解后的待測溶液用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-AES）在選定試驗條件下進行測定，測試結果見表6，同時在樣品溶液中加入定量被測元素的標準溶液，測定回收率，測試結果見表7，結果表明本法有較好的準確度和精密度。

表6 精密度試驗結果（n=7）

表7 加標回收率試驗結果

3 結論

采用波消解電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷等8種礦物質質元素進行分析。樣品回收率為96.0%～103.0%，RSD小于3.0%。該方法具有較強的實用性和可操作性，適用于螺旋藻中礦物質元素的測定。

[1]鄭靜.螺旋藻化學成分及其生物活性研究[J].科技信息,2009,14(7):416-419.

[2]關穎,趙海英,丁喜峰,等.不同產地的螺旋藻粉中元素含量分析[J].光譜學與光譜分析,2007,27(5):1029-1031.

[3]林志立,曾文輝.微波消解-石墨爐原子吸收光譜技術測定螺旋藻中鐵、鋅、鎂、鈣、鉀、鈉、銅、錳等微量元素[J].廣東化工,2011,38(7):151-152.

[4]張貴偉,陳樹娣,湯璐,等.微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法同時快速測定食品中鈣、鐵、鋅、鈉、鉀、鎂、銅和錳[J].廣東化工,2013,40(12):168-169.

[5]杜米芳,任紅燦,岑治寶,等.微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法同時測定白云石中鐵鋁鈣鎂鉀鈉硫[J].巖礦測試,2006,25(3):276-278.

[6]張艷,周耀明,羅岳平,等.等離子發射光譜法快速測定自然水體中總硬度研究[J].環境科學與管理,2014,39(5):135-137.

[7]杜軍,劉曉燕,劉可,等.火焰原子吸收光譜法測荔枝果實中的微量元素[J].瀘州醫學院學報,2004,27(1):24-25.

[8]申健,何志明,葛青鋒.ICP-AES法測定焦炭中鉀、鈉、鋅的含量[J].梅山科技,2013,25(4):26-29.

Microwave Digestion -ICP-AES Determination of Mineral Elements in Spirulina

Tu Jian-guo,Wang Xin,Zhang Ling,Zhou Xiao-bing
(ShenZhen Center for Analysis &Measurement of Material Surface,Guangdong Shenzhen 518117)

The calcium,iron,zinc,manganese,magnesium,potassium,sodium,phosphorus and other mineral elements were quantitatively analyzed by microwave digestion inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES).By the best working conditions,the working curve of correlation coefficient was greater than 0.999,and instrument detection limit of measured element was 0.001 - 0.10 μg/mL,the recovery rate of 96.0% - 103.0%,RSD was less than 3.0%.The results show that the method has strong practicability and operability,can be applied to the determination of mineral elements in Spirulina.

ICP-AES;Spirulina;Mineral elements

TS254.7

A

2096-0387（2016）06-0001-03

深圳市科技計劃項目資助（FWCX2015080316030463）。

涂建國（1985-），男，本科，助理工程師，研究方向：光譜分析與食品安全。