基于防腐高效溶樣罐前處理的植株體內微量元素測定

于衛松　張義志　劉文琳　褚智國　邱軍

摘要：采用防腐高效溶樣罐對3種國內植物標準物質[GBW10016（茶葉）、GBW07602（灌木枝葉）、GBW07603（灌木枝葉）]進行2種方法的前處理，并應用電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）分別測試包括稀土元素在內的35種微量元素。結果表明，除個別元素外，測試結果均與標準值相符合，且方法1處理的生物樣品測試結果更穩定、更準確。防腐高效溶樣罐法優化了樣品處理的消解方法，能有效去除有機基體，使ICP-MS充分發揮了優勢，具有操作簡單、速度快、成本低、試劑用量少、樣品不易污染、安全可靠等優點，其生物消解效果與微波消解相當。

關鍵詞：電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）;防腐高效溶樣罐;標準物質;微量元素;消解;測定;茶葉;枝葉

中圖分類號： S132文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）19-0215-03

收稿日期：2019-04-23

基金項目：中國農業科學院科技創新工程（編號：ASTIP-TRIC06）;國家農產品質量安全風險評估重大專項（編號：GJFP201701003）。

作者簡介：于衛松（1981—），男，山東萊陽人，碩士，助理研究員，主要從事煙草化學分析研究。E-mail：yuweisong@caas.cn。

通信作者：邱 軍，博士，副研究員，主要從事煙草化學分析研究。E-mail：qjun1975@126.com。

植物體除需要鉀、磷、氮等元素作為養料外，還需要吸收極少量的鐵（Fe）、硼（B）、砷（As）、錳（Mn）、銅（Cu）、鈷（Co）、鉬（Mo）等元素，這些需要量極少，但又是生命活動所必需的元素，通常稱作微量元素。這些微量元素在生物體中含量極低，但對生物體的新陳代謝有極其重要的作用。因此，選擇正確的植物樣品前處理方法是準確測定植物樣品中微量元素的重要保證。

近年來，環境科學和生命科學的迅速進步極大地推動了生物樣品分析研究的深入開展。快速、準確測定生物樣品中的微量元素成為分析化學研究的重點之一。隨著分析技術的發展，不同的儀器運用到生物樣品檢測中來。徐玉宏利用微波消解-分光光度法測定大豆中的硼含量[1]。王小平等采用原子熒光光譜法測定不同產地茶葉中As、Se（硒）、Hg（汞）、Bi（鉍）4種元素含量[2]。Siqueira等采用火焰原子吸收光譜法（FAAS）對不同城市的蜂花粉樣品進行了鐵、錳、鋅（Zn）含量的測定[3]。甘志勇等用微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定了植物中9種必需元素[4]。隨著質譜技術的發展成熟，電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）在食品科學中得到了廣泛的應用，與原子吸收（AAS）、電感耦合等離子發射光譜（ICP-AES）等檢測方法相比，ICP-MS成為微量元素分析的主要儀器，具有低檢測限、多元素同時檢測、譜圖簡單、干擾少等優點。電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）等現代先進分析技術應用于生物樣品中微量元素的測定報道[5-11]日漸增多。

生物樣品主要組成為碳（C）、氫（H）、氧（O）、N等揮發性氣體元素，測試中產生大量的原子干擾，影響分析結果，因此選擇合適的樣品處理過程尤為重要。近年來，微波消解技術迅速發展，成為生物體與有機體樣品的標準消解方法，雖然消除了樣品污染與元素損失的弊端，但1次最多只能消解48個樣品，限制了分析速度，同時微波消解需要高溫高壓，并會有一定的泄露，一些揮發元素易丟失，造成測試效果不夠好，且儀器購置成本較高。為了充分發揮ICP-MS的優勢，優化樣品處理的消解方法，采用防腐高效溶樣罐消解生物樣品，能有效去除有機基體、防止樣品污染與元素揮發、降低成本、提高效率，符合生物樣品中元素的分析要求。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器與試劑

1.1.1 儀器設備

ICP-MS：美國Perkin Elmer公司產品，型號為Nexion 300D，配帶動態反應池（DRC），可在標準模式與DRC模式下運行，DRC模式下采用反應氣NH3來消除Ar對一些元素的干擾。本試驗中采用DRC模式測試了生物樣品中的鉻（Cr）與Fe元素，其他元素都采用標準模式測定。

防腐高效溶樣罐、JK-60TH型防腐電熱板、JKHF-140L型防腐烘箱，購自青島濟科實驗儀器有限公司;ULTRA IONIC型超純水機，購自英國ELGA公司。

1.1.2 主要材料與試劑

硝酸：國產電子純（MOS）硝酸;純水：采用蒸餾水過ELGA純水機，電導率為18.2 mS/cm;標準溶液：美國Perkin Elmer公司的混標溶液，10 mg/L;稀土溶液：美國Perkin Elmer公司的稀土溶液，10 mg/L;標準物質：從國家標準物質中心購置的GBW10016（茶葉）、GBW07602（灌木枝葉）與GBW07603（灌木枝葉）。

1.1.3 儀器條件 本試驗采用的儀器條件如表1所示。

1.2 試驗方法

方法1：準確稱取100 mg樣品于聚四氟內膽中，加入 2 mL 硝酸，密封靜置12 h后置于防腐溶樣罐外套內，然后在150 ℃防腐烘箱內恒溫消解12 h，冷卻;冷卻后取出內膽，用純水準確定質量到40 g，待上機測試。

方法2：準確稱取50 mg樣品于聚四氟內膽中，加入2 mL硝酸與1 mL雙氧水，密封靜置12 h后置于防腐溶樣罐外套內，然后在150 ℃防腐烘箱內恒溫消解12 h，冷卻;冷卻后取出內膽，用純水準確定質量到40 g，待上機測試。

1.3 標準曲線

本試驗用濃度為0、1、5、10 μg/L的標準溶液制備標準曲線。即先用PE標準溶液配制成100 μg/L標準溶液，再用2%HNO3溶液配制濃度分別為0、1、5、10 μg/L的標準溶液并繪制成標準曲線。所有元素（Li、Be、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Cd、Cs、Ba、Pb、Bi、Th及REE）的標準曲線相關系數均在0.999以上，可以用來進行樣品的測定。另外B、Mo元素采用標準物質制備標準曲線。

2 結果與分析

2.1 方法檢測限

本試驗方法檢測限為過程空白連續10次測得濃度的3倍偏差乘以稀釋倍數所得到的數值。表2為方法定量限，其中定量限1代表方法1的方法定量限，定量限2代表方法2的方法定量限。

2.2 對3種標準物質的處理

本試驗對國內3種植株體標準物質GBW10016（茶葉）、GBW07602（灌木枝葉）與GBW07603（灌木枝葉）進行了2種方法的前處理，每種方法平行稱取2份樣品，采用2組數據的平均值與標準值相比較。其中由于Cr與Fe元素在處理過程中存在著ArC與ArO的干擾，采用NH3為反應氣，反應池模式測定處理樣品中的Cr與Fe元素。

由表3可知，2種方法的測試值與標準值對比，GBW10016（茶葉）、GBW07602（灌木枝葉）與GBW07603（灌木枝葉）中所測元素絕大多數與標準值能較好地吻合，測試值都落在標準值及不確定度范圍之內，具體如下：（1）對GBW07602（灌木枝葉）而言，方法1的Rb、Sr、Y、U、Eu 5種元素，方法2的Rb、Sr、Y、U、Eu、Cr 6種元素的測試值或低于或高于標準值，偏差值在10%以內。（2）對GBW07603（灌木枝葉）而言，方法1的U、Ce、Dy、Ho 4種元素，方法2的U、Ce、Dy、Ho、Gd、Yb 6種元素的測試值或低于或高于標準值，偏差值在10%以內;方法1與方法2的Cd測試值與標準值差異較大，但兩者數據一致，具體原因需要進一步分析研究;此外，方法2的Th和Lu與標準值差異也較大，偏差值超過20%。（3）對GBW10016（茶葉）而言，2種方法的Bi測試值與標準值差異較大，偏差值為10%～20%。

3 結論

綜合對試驗數據結果的分析，采取方法1處理生物樣品測試的結果更穩定、更準確，此方法具有操作簡單、速度快、試劑用量少、樣品不易污染、安全可靠等優點，在植物樣品消解中可與微波消解相媲美，為植物體中微量元素的測定提供了合理的參考方法。

參考文獻：

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