不同消解方式對(duì)ICP-MS測(cè)定蜂蜜中礦質(zhì)元素的影響

高艾英 于洋

摘 要：為研究不同消解方法對(duì)蜂蜜中礦物質(zhì)元素測(cè)定的影響，找到適用于蜂蜜的最佳前處理方法，本文分別采用濕法消解、干法消解和微波消解3種方式對(duì)蜂蜜進(jìn)行預(yù)處理，于電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）優(yōu)化條件下，測(cè)定16種標(biāo)準(zhǔn)元素物質(zhì)的加標(biāo)回收率。結(jié)果表明，3種消解方法的測(cè)定結(jié)果均處于參考范圍內(nèi)，其中微波消解法消解最徹底，回收率基本處于99.17%～109.38%;濕法消解處理中，As、Pb、Zn和Ca元素回收率與微波消解方式相比無(wú)明顯差異，且Mg的回收率高于微波消解，其余元素回收率處91.6%～103.8%;干法消解回收率效果最差，與其他兩種消解方式回收差異明顯。綜合比較來(lái)看，微波消解是最適用于蜂蜜樣品的預(yù)處理方式。

關(guān)鍵詞：蜂蜜;微波消解;干法消解;濕法消解;ICP-MS

Abstract：In order to study the influence of different digestion methods on the determination of mineral elements in honey and find the best pretreatment method for honey， this study used wet digestion， dry digestion and microwave digestion to pretreat honey respectively. Under the optimized condition of ICP-MS， the recovery of 16 standard elements was determined. The results showed that the results of the three digestion methods were in the reference range， among which microwave digestion was the most thorough， and the recovery rate was basically 99.17%～109.38%; in the wet digestion， the recovery rates of as， Pb， Zn and Ca were no significant difference compared with microwave digestion， and the recovery rate of Mg was higher than that of microwave digestion， and the recovery rate of other elements was 91.6%～103.8%; the dry digestion was 91.6%～103.8% The recovery effect is the worst， and the recovery difference is obvious with the other two digestion methods. Microwave digestion is the most suitable pretreatment method for honey samples.

Key words：Honey; Microwave digestion; Dry digestion; Wet digestion; ICP-MS

我國(guó)蜜蜂養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)已有2 000多年的歷史，蜂蜜產(chǎn)量巨大，且出口量可觀。蜂蜜作為一種優(yōu)質(zhì)的天然營(yíng)養(yǎng)品，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全面，含有多種對(duì)人體有益的功能性物質(zhì)，如人體所需的氨基酸、維生素B、維生素D、維生素E等以及鉀、鐵、鈣、鈉、鎂等礦物質(zhì)元素[1-3]，其保健功能與藥用價(jià)值得到廣泛認(rèn)可。其中，礦物質(zhì)作為人體的重要組成物質(zhì)，具有維持機(jī)體正常運(yùn)作的生理功能，不能在體內(nèi)自行合成，必需通過(guò)外界飲食攝入，然而過(guò)多或過(guò)少的攝入量都會(huì)導(dǎo)致身體出現(xiàn)機(jī)能紊亂[4]，如鈉元素?cái)z入含量不足，會(huì)出現(xiàn)眩暈、低血壓、脈搏加快等癥狀，而攝入過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致消腫、高血壓、腎病等中毒病癥[5];同時(shí)過(guò)高或過(guò)低的鉀元素含量都會(huì)導(dǎo)致人體心跳過(guò)快、心律不齊[6]，因而礦物質(zhì)含量在一定程度上決定著人體機(jī)能的運(yùn)作狀況。

許多學(xué)者對(duì)蜂蜜中的礦物質(zhì)成分進(jìn)行了相關(guān)研究，袁曉宇[7]、程慶龍等[8]、廖曉鵬等[9]、薛雨等[10]分別用火焰原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）對(duì)不同種類(lèi)蜂蜜中的鉀、鈉、鈣、鐵、鋅等一系列對(duì)人體有益的元素以及鉻、砷、鎘、鉛等對(duì)人體有害的元素進(jìn)行測(cè)定，以鑒定蜂蜜中所含的礦物質(zhì)元素種類(lèi)及含量。由于蜂蜜中所含元素種類(lèi)較多，原子吸收法所需的儀器測(cè)定背景值要求較高，每次鑒定的元素種類(lèi)有限，分析速度慢;電感耦合等離子體發(fā)射光譜譜線(xiàn)干擾較多，檢出限較高[11];而電感耦合等離子體質(zhì)譜法能有效避免以上兩種檢測(cè)方法的弊端，靈敏度高、分析速度快且抗干擾能力強(qiáng)，可同時(shí)測(cè)定多種元素，適用于多種元素準(zhǔn)確高效的測(cè)定，在食品元素測(cè)定中得到廣泛應(yīng)用，袁靜等[12]利用

ICP-MS準(zhǔn)確測(cè)定了水產(chǎn)品中13種元素的含量;李百靈等[13]使用ICP-MS測(cè)定了大米中的元素種類(lèi)分布及含量，并于ICP-AES法進(jìn)行了比較。目前應(yīng)用于元素測(cè)定的前處理方法主要包含濕法消解、干法消解以及微波消解[14-16]，這3種方式在不同樣品種類(lèi)元素的消解過(guò)程中所發(fā)揮的功效存在一定差異，因而會(huì)影響儀器測(cè)定的最終結(jié)果。本研究利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法以加標(biāo)回收方式測(cè)定蜂蜜中的金屬元素含量，以回收率為指標(biāo)衡量適用于蜂蜜的最佳消解方法，并對(duì)比分析得出它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試劑與設(shè)備

本研究以棗莊養(yǎng)蜂場(chǎng)的棗花蜜為主要原料，其他所用試劑與儀器設(shè)備見(jiàn)表1。

1.2 ICP-MS工作條件

ICP-MS儀器分析前使用調(diào)諧液調(diào)試儀器，優(yōu)化工作參數(shù)，具體儀器參數(shù)見(jiàn)表2。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的測(cè)定

將多元素混合標(biāo)準(zhǔn)貯備液用超純水逐級(jí)稀釋配成梯度為10、20、40、80 μg·mL-1和100 μg·mL-1濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，測(cè)定待測(cè)元素的信號(hào)響應(yīng)值，以待測(cè)元素濃度為橫坐標(biāo)，待測(cè)元素與元素響應(yīng)信號(hào)值的比值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1 稱(chēng)樣

①濕法消解樣品組、干法消解樣品組。每份樣品稱(chēng)取蜂蜜0.5 g（精確至0.1 mg）。②微波消解樣品組：每份樣品稱(chēng)取蜂蜜0.2 g（精確至0.1 mg）。③加標(biāo)回收組。于不同消解方式的樣品組中添加2.5 mL濃度為100 μg·mL-1的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，即最終定容至50 mL的加標(biāo)組消解溶液中加標(biāo)元素濃度為5 μg·mL-1。

1.4.2 消解方式

消解方法參照GB 5009.268-2016[17]進(jìn)行測(cè)定。

（1）濕法消解。稱(chēng)取樣品于消解罐中，加入8 mL硝酸，在電熱板上按照140、160、180 ℃的溫度梯度緩慢加熱消解，加熱至有大量白煙冒出，直至溶液剩余1 mL左右，呈無(wú)色或淡黃色為止。冷卻后用超純水定容到50 mL，搖勻待測(cè)，同時(shí)做空白試驗(yàn)和平行實(shí)驗(yàn)各兩組。

（2）干法消解。稱(chēng)取樣品于坩堝中，加2 mL硝酸在電熱板上用小火緩慢加熱消解，樣品炭化至無(wú)煙且呈黑色蜂窩狀。然后將炭化后的樣品放入馬弗爐內(nèi)于500 ℃下灰化6 h，至樣品呈白色灰燼狀態(tài)。冷卻后用超純水定容到50 mL，搖勻待測(cè)，同時(shí)做空白試驗(yàn)和平行實(shí)驗(yàn)各兩組。

（3）微波消解。稱(chēng)取樣品于微波消解罐中，加8 mL硝酸，置于加熱板上140 ℃預(yù)消解60 min，然后旋緊消解罐蓋，于微波消解儀中按照表3中設(shè)定的程序升溫消解。消解完成后，置于加熱板140 ℃趕酸，趕至樣品剩余大約1 mL，用超純水定容到50 mL，搖勻待測(cè)，同時(shí)做空白試驗(yàn)和平行實(shí)驗(yàn)各兩組。

1.4.3 上機(jī)測(cè)定

按照表2所設(shè)定的ICP-MS工作參數(shù)設(shè)置儀器，測(cè)定待測(cè)元素信號(hào)響應(yīng)值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算得到樣品組消解液中待測(cè)元素濃度（c1）以及加標(biāo)回收組樣品中待測(cè)元素濃度（c2）。按照公式（1）計(jì)算回收率（%）。

2 結(jié)果與分析

不同消解方式處理蜂蜜樣品加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)如表4所示，3種不同消解方式的預(yù)處理樣品中，各元素R2均大于0.996，大部分測(cè)定元素以微波消解法處理方式回收率最高，濕法消解次之，干法消解效果最差。微波消解法所測(cè)元素除Cd、Ni兩種元素回收率低于100%以外，其余元素回收率均處于100.88%～109.38%范圍內(nèi)，Al元素回收率高;濕法樣品消解較徹底，其中As、Pb、Zn和Ca元素的回收率與微波消解方式處理的樣品差異不大，且Mg的回收率高于微波消解，整體元素回收率處于91.6%～110.5%范圍內(nèi);干法消解方式回收率處于81.92%～105.02%范圍內(nèi)，Cu的回收率最低，僅為81.92%，與其他兩種方式相比，分別差17.98%、19.44%，這可能是由于碳化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噴濺并揮發(fā)大量煙霧，以及樣品的轉(zhuǎn)移次數(shù)相對(duì)較多，進(jìn)而導(dǎo)致較大的樣品損失，對(duì)于樣品元素的測(cè)定會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

3種消解方式的加標(biāo)回收率區(qū)間分布如圖1所示，在80%～95%的回收率區(qū)間內(nèi)，微波消解樣品組無(wú)元素分布，濕法樣品組中有12.5%的元素的加標(biāo)回收率分布于該區(qū)段，而干法樣品組元素分布高達(dá)50%;在95%～105%回收率范圍內(nèi)，微波消解法的元素比為37.5%、濕法消解為56.25%、干法消解為43.75%，且結(jié)合表1數(shù)據(jù)可知該范圍內(nèi)干法消解的回收率主要集中于前半段;在105%～110%回收率范圍內(nèi)，微波消解法的分布比與其他兩種方式的差異較大，分別是濕法和干法的2倍與10倍。

3 討論與結(jié)論

整體來(lái)講，3種消解方式的回收率排序與孫長(zhǎng)霞等[18]的研究結(jié)果相似，該學(xué)者通過(guò)3種消解方式處理蒲公英并測(cè)定其元素含量，最終結(jié)論為微波消解方式明顯優(yōu)于濕法消解和干法消解，但與陸美斌等[19]、陳昌等[20]的研究結(jié)果具有差異，陸美斌等人通過(guò)微波消解與濕法消解兩種方式對(duì)谷物中的礦物質(zhì)元素進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果表明兩種方式無(wú)明顯差異，而陳昌的研究結(jié)果表明，干法消解在測(cè)定紫菜中鋁元素的含量時(shí)效果優(yōu)于濕法消解，以上研究結(jié)果的差異可能是由待測(cè)物質(zhì)以及元素類(lèi)別的不同或是儀器測(cè)定方法的不同所導(dǎo)致。結(jié)合本次研究數(shù)據(jù)，因而可認(rèn)為微波消解方式更適用于ICP-MS法測(cè)定蜂蜜中的礦物質(zhì)元素，同時(shí)樣品于消解罐中密閉消解，樣品和試劑用量少，耗時(shí)短，自動(dòng)化程度高，消解徹底，安全環(huán)保，耗時(shí)短;對(duì)濕法消解而言，回收率相對(duì)較高，但試劑、時(shí)間和人力消耗多，且為敞開(kāi)式消解，高溫及產(chǎn)生的大量酸霧危害環(huán)境與健康。

通過(guò)對(duì)蜂蜜這一樣品進(jìn)行3種方式的預(yù)處理消解，以回收率為指標(biāo)衡量適用于蜂蜜的最佳消解方式，最終數(shù)據(jù)表明，ICP-MS測(cè)定法中微波消解的蜂蜜樣品中各元素的回收率基本處于99.17%～109.38%范圍內(nèi)，消解效果好且消解后的樣品狀態(tài)佳，因而可認(rèn)為微波消解法是最適用于蜂蜜樣品的前處理方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]Assunta M M，Donatella D，Carla R，et al.Radioactivity in honey of the central Italy[J].Food Chemistry，2016，202：349-355.

[2]趙 悅，譚榮欣.火焰原子吸收法測(cè)定蜂蜜中六種微量元素的含量[J].中國(guó)林副特產(chǎn)，2019（5）：30-33.

[3]Ares A M，Valverde S，Maria J，et al.Development and validation of a specific method to quantify intact giucosinolates in honey by LC-MS/MS[J].Journal of Food composition & Analysis，2016，46：114-122.

[4]程 群.溶劑浮選—原子吸收光譜法測(cè)定水中痕量重金屬離子的研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2005.

[5]鮑 羽.微量元素與人體的健康[J].鄖陽(yáng)師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2015，35（6）：16-19.

[6]吳茂江.鉀與人體健康[J].微量元素與健康研究，2011，28（6）：61-62.

[7]袁曉宇.蜂蜜中金屬元素含量的測(cè)定[J].當(dāng)代化工，2018，47（1）：217-220.

[8]程慶龍，宮 葵.用ICP-AES測(cè)定蜂蜜中硒元素[J].當(dāng)代化工，2011，40（2）：211-213.

[9]廖曉鵬，彭成濤，郭冬生.火焰原子吸收法測(cè)定蜂蜜微量元素的含量[J].蜜蜂雜志，2019，39（3）：4-6.

[10]薛 雨，李彩虹.ICP-MS法測(cè)定不同種類(lèi)蜂蜜中的微量元素[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（5）：216，219.

[11]易海艷，張晗林，楊 露，等.電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測(cè)定生物樣品中12種元素[J].中國(guó)職業(yè)醫(yī)學(xué)，2018，45（3）：381-384，389.

[12]袁 靜，王亞林，湯 潔.微波消解-ICP/MS法同時(shí)測(cè)定水產(chǎn)品中13種元素[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2013，25（5）：31-33.

[13]李百靈，周 健，申治國(guó)，等.ICP-AES和ICP-MS法測(cè)定大米中的微量元素[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2002（3）：420-423.

[14]楊麗靜，何作順，宋正蕊，等.大米中鎘元素的測(cè)定方法比較[J].微量元素與健康研究，2019，36（6）：47-49，52.

[15]苗雪雪，苗 瑩，龔浩如，等.不同消解方法測(cè)定植株中磷含量的比較研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（20）：132-137.

[16]周小瑞，于鳳文，韋 一，等.不同前處理對(duì)原子吸收光譜法測(cè)定銅藻中微量元素的對(duì)比[J].化學(xué)世界，2018，59（5）：283-287.

[17]國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局.GB 5009.268-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[18]孫長(zhǎng)霞，張美婷.不同消解方法對(duì)測(cè)定蒲公英中微量元素含量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（10）：5761-5762，5820.

[19]陸美斌，王步軍.不同消解方式測(cè)定谷物中八種礦質(zhì)元素[J].食品工業(yè)，2017，38（9）：269-271.

[20]陳 昌，宋穎華，高曉強(qiáng).干法消解與濕法消解測(cè)定紫菜中鋁含量[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2010，27（3）：118-123.