微波消解ICP—MS同時測定竹筍中的18種元素

楊萍 李國棟 楊潮峰

摘要[目的]測定竹筍中的18種元素。[方法]利用微波消解-電感耦合等離子質譜（ICP-MS）方法同時測定竹筍中Zn、Ca、Fe、Cu、Al、Mn、Mg、B、Ba、Cr、Ni、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Pb這18種元素。[結果]該方法檢出限在0.004～1.078 μg/L，相對標準偏差RSD值在105%～3.79%，回收率在88.1%～106.5%，竹筍中富含有益元素，有毒元素含量均在國家食品安全限量范圍內。[結論]該方法簡單快速，靈敏度和準確度高，滿足竹筍18種元素的同時測定。

關鍵詞微波消解；電感耦合等離子體質譜法；竹筍；元素

中圖分類號S789.9文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）17-0082-03

Abstract[Objective]18 elements in bamboo shoot were comprehensively analyzed.[Method]Simultaneous determination method of inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS ） with microwave digestion of 18 elements including Zn，Ca，Fe，Cu，Al，Mn，Mg，B，Ba，Cr，Ni，As，Se，Mo，Ag，Cd，Sb，Pb in bamboo shoot was established.[Result] The detection limit was in a range of 0.004-1.078 μg/L，the RSD was in a range of 1.05%-3.79 %，and the recovery rate was in a range of 88.1%-106.5%.Bamboo shoot were rich in beneficial elements，toxic elements were lower than the national security limited values.[Conclusion]This method was simple，fast，highly reliable and precise，which could meet the requirements for simultaneous determination of 18 elements in bamboo shoot.

Key wordsMicrowave digestion； ICP-MS；Bamboo shoot；Elements

基金項目浙江省科技廳公益技術應用研究（分析測試類）項目（2014C37095）；浙江省德清竹產業科技特派員項目。

作者簡介楊萍（1969—），女，浙江臨安人，高級實驗師，碩士，從事林木生物技術研究。

收稿日期2017-03-10

竹筍味道鮮美，其脂肪低，膳食纖維高，富含多種維生素。近年來，竹筍中蛋白質、氨基酸、維生素、多糖和核苷類等營養成分研究在國內外已有報道[1-2]，通過元素來評價竹筍品質的報道不多[3-5]。

微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）具有檢出限低、分析速度快、線性范圍寬、可同時測定多種微量元素等優點，是元素檢測方法發展的方向[6-8]。該研究建立一種快速、精確的微波消解ICP-MS分析方法，用于竹筍中Zn、Ca、Fe、Cu、Al、Mn、Mg、B、Ba、Cr、Ni、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Pb這18種元素的同時測定，對竹筍元素進行全面分析，為進一步完善竹筍的質量控制、營養評價體系提供理論依據。

1材料與方法

1.1儀器及試劑

Ethos 1型微波消解儀（美國Milestone公司），XSeries 2電感耦合等離子體質譜儀（美國Thermo Fisher Scientific公司），碰撞反應池模式（CCT），H2作為碰撞氣體，BHW-09C趕酸儀（上海博通公司），Christ冷凍干燥機（德國），ME403E天平（上海皖衡電子儀器有限公司），離心機，粉碎機，pH計（Mettler Toledo），XT5118-OV140干燥箱（杭州雪中炭恒溫技術有限公司），THZ-82恒溫振蕩器。

試驗中用水為超純水（Millipore，美國，18.2 MΩ·cm），氫氟酸（優級純，國藥集團），雙氧水（優級純，體積分數30%），濃硝酸（優級純，體積分數65%～68%），氬氣（Ar 9999%）。所用器皿均用10%硝酸浸泡過夜，用自來水沖洗多次后再用超純水沖洗備用。標準系列的配制：將各元素標準品（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）用5%（V/V）硝酸配成1.0 mg/L 和10.0 mg/L標準儲備液，再逐級稀釋成所需標準系列。調諧液：B、Ba、Co、Fe、Ga、In、K、Li、Lu、Na、Rh、Sc、Th、U、Y混合標準溶液（美國Agilent公司），用5%硝酸稀釋配制成1 μg/mL；內標溶液： Li、Sc、Ge、Y、In、Tb、Bi（美國Agilent公司），用5%硝酸稀釋配制成5 μg/mL。

1.2材料

竹筍采樣時間為2015年3月中旬（出筍盛期），采樣地點為浙江德清縣早園竹產業園區。在3個樣地隨機采筍若干個（筍出土10～15 cm），帶回實驗室，剝去筍籜，切除筍篼，所剩部位為可食部分，將其按總長度3等份，即筍尖部、中部、基部，切成塊丁狀混勻，進行冷凍干燥、粉碎，并測出含水量，樣品在4 ℃儲存備用，試驗重復3次。

1.3方法

1.3.1儀器工作條件的優化。采用在線加入內標、調諧液調試和優化碰撞池的混合氣比例獲得滿足靈敏度、背景、氧化物、雙電荷、穩定性等各項指標的ICP-MS儀器工作參數。

1.3.2樣品前處理。平行稱取0.3 g竹筍粉末各3份，置于微波消解罐中，加入9.0 mL硝酸，過夜冷消解，在啟動微波程序前1 h分別加入1 mL過氧化氫，預消解結束后加蓋密封，裝入微波消解儀中，啟動程序（表1）進行消解。消解程序結束后，待樣品冷卻至室溫，用超純水轉移消解液并定容至25 mL，搖勻，進行元素測定。在此過程中需同時測定空白樣3份，每次消解前須對微波消解罐進行空轉清洗，防止樣品之間互相干擾，空轉方法同上。

1.3.3元素測定。建立微波消解ICP-MS同時測定18種元素的方法，并測定分析竹筍18種元素。

2結果與分析

2.1儀器工作條件的優化

在ICP-MS檢測分析中通常存在同質異位素重疊、多原子、離子和雙電荷等干擾，需對測定元素及一般的基體效應進行校準。該試驗選擇的內標元素回收率在95%～105%，能消除基體效應和接口效應，有效地調節信號漂移；用混合調諧液調試儀器，使其靈敏度達到最高，信號穩定，確定雙電荷（Ce2+/Ce+）<3.0%、氧化物CeO+/Ce+<2.0%，干擾較小，可滿足同時測定18種元素的條件，進一步采用碰撞反應池技術（CCT），優化碰撞池的混合氣比例、氫氦混合氣組成和氣流速來消除原子、離子干擾（表2）。

2.2標準曲線

在優化的ICP-MS工作條件下，將Zn、Ca、Fe、Cu、Al、Mn、Mg、B各元素標準液稀釋為5.0、10.0、50.0、100.0、500.0 μg/L以及Ba、Cr、Ni、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Pb各元素標準液稀釋為0.5、1.0、10.0、50.0、100.0 μg/L的標準溶液，通過三通管、

同心圓霧化器后進入炬管，儀器自動繪制18種元素標準曲線和給出線性相關系數；以5%硝酸作為空白，重復測定11次，以其標準差的3倍作為檢出限（表3）。

由表3可知，測定的18種元素標準曲線線性關系良好，相關系數為0.998 5～1.000 0，檢出限在0.004～1.078 μg/L，檢出限均較低，說明檢測方法的靈敏度高。

2.3精密度

稱取0.3 g竹筍粉，平行測試6份，計算其測定結果的相對標準偏差RSD值，同時對樣品進行加標回收試驗，加標量根據各元素的試劑含量采用單標溶液進行加標，統計各元素回收率，結果見表4。

由表4可知，各個元素的RSD值在1.05%～3.79%，回收率在88.1%～106.5%，說明此方法具有較高的精密度和準確度。

2.4竹筍元素測定

利用建立的微波消解ICP-MS分析方法檢測3個樣地竹筍樣品的18種元素含量，每個樣品測定3次，計算平均含量，結果見表5。

由表5可知，竹筍樣品中含有Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Mo等人體必需元素[9]，Ca是造骨元素，Mg和Mo是對心肌有保護作用的元素，Fe和Cu是造血元素，Zn是促進組織修復元素，Mn是許多酶的激活劑；缺Se會導致克山病和大骨節病等[10]，Cr是發揮胰島素作用的元素，這些元素對人體有保健功效； Ni是脲酶的金屬輔基，B顯著影響植株的生長和吸氮量， B、Ni是植物必需的元素[11]；竹筍樣品中Cd、Pb、As有毒重金屬含量均符合綠色食品的限量標準（NYT 1048—2012 綠色食品筍及筍制品），Pb的含量接近限量的上限0.1 mg/kg；Al具有生物蓄積性，長期積累會導致阿爾茨海默病[12]，竹筍中Al含量低于國家食品安全限量，Ba、Ag、Sb等含量很低甚至檢測不出。由上可見竹筍中富含有益元素，有毒元素含量均在國家食品安全限量范圍內，再次證明浙江省竹筍受重金屬污染的程度較小，質量是相對安全的[4]。

3結論

元素通過各自特殊的生物化學作用和生理功能促進植物的生長，是提高農產品產量和品質的關鍵因子[13]，植物大部分元素是從土壤中攝取，土壤、環境對竹筍中的元素含量有一定的影響[14]，目前人們只研究了一小部分元素對植物、動物生長發育的生物學意義[11]。該研究建立了微波消解-電感耦合等離子質譜法（ICP-MS）同時測定18種元素的方法，結果表明18種元素的檢測限在0.004～1.078 μg/L，RSD值在1.05%～3.79% ，回收率在88.1%～106.5%，說明該方法基體干擾較少，簡單快速，靈敏度高，精密度和加標回收良好，完全滿足竹筍中Zn、Ca、Fe、Cu、Al、Mn、Mg、B、Ba、Cr、Ni、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Pb這18種元素的檢測分析，對農產品品質檢測技術進行優化和創新，提高了檢測的準確度和有效性，具有實際應用價值。

參考文獻

[1] NONGDAM P，TIKENDRA L.The nutritional facts of bamboo shoots and their usage as important traditional foods of northeast India[J].International scholarly research notices，2014，1：1-17.

[2] 高全，湯鋒，孫嘏，等.HPLC 同時測定竹筍中核苷和氨基酸類成分的含量[J].天然產物研究與開發，2016（9）：1409-1413.

[3] 姚曦，岳永德，湯鋒，等.微波消解ICP-MS測定鮮竹筍中7種微量元素[J].光譜實驗室， 2010，27（3）：1190-1194.

[4] 呂愛華，尚素微，張宏亮，等.浙江省毛竹鞭筍重金屬含量及其安全質量評價[J].中南林業科技大學學報，2013，33（8）：147-150.

[5] 林培喜，陳東華，揭永文，等.微波灰化ICP-AES法測定竹筍中的微量金屬元素研究[J].食品工業科技，2011，32（4）：389-391.

[6] JARVIS K E，GRAY A L，HOUK R S.電感耦合等離子體質譜手冊[M].北京：原子能出版社，1997.

[7] CHEVALLIER E，CHEKRI R，ZINCK J，et al.Simultaneous determination of 31 elements in foodstuffs by ICP-MS after closedvessel microwave digestion：Method validation based on the accuracy profile[J].J Food Compos Anal，2015，41：35-41.

[8] 仲娜，薛琦，李強.電感耦合等離子體質譜法測定裙帶菜中16種元素[J].中國衛生檢驗雜志，2016，26（15）：2157-2159.

[9] 韓春雨，李雅靜.微量元素與人體健康[J].廣東化工，2013，40（15）：88.

[10] 夏弈明.中國人體硒營養研究回顧[J].營養學報， 2011，33（4）：329-334.

[11] 劉建明，亓昭英，劉善科，等.中微量元素與植物營養和人體健康的關系[J].化肥工業，2016，43（3）：85-88.

[12] 馬翛然，高麗華，安薪憬，等.食品中鋁元素的測定方法[J].中國釀造，2015，34（12）：5-7.

[13] 湯璐，湯英.中、微量元素對主要農產品品質的影響綜述[J].安徽農學通報，2008，14（19）：61-63.

[14] 張四海，朱強根，唐世剛，等.竹林坡位對土壤及竹筍中微量元素的影響[J].核農學報，2015，29（4）：769-776.