微波消解-ICP-MS法測定桄榔粉中多種元素

韋燕燕，蒙舒婷，張海霞

南寧市疾病預防控制中心（南寧 530023）

桄榔（Gomuti palm）是熱帶和南亞熱帶一種常見的常綠喬木，別名南椰、莎木、砂糖椰子、糖樹，主要分布于我國廣西、云南、廣東、臺灣等地[1-2]。桄榔粉是廣西的特產之一，尤其是以龍州縣為最佳。桄榔粉除含豐富的碳水化合物外，還富含人體所需微量元素、膳食纖維，豐富的B族維生素[3-4]。長期食用桄榔粉可以增強食欲，同時可以明顯地對抗人機體的自由基損害，提高人機體耐力、抗寒能力和抗缺氧能力，增加皮膚彈性，延緩機體衰老的進程[5-6]。

目前，關于桄榔粉中元素的研究已有報道。趙漢民等[4]用化學法對桄榔粉中金屬元素成分進行了系統的研究，證實桄榔粉中含有鐵、鎂、鋁、鋅、鈣、銅等多種金屬元素成分。彭金云等[7]采用干法灰化消化樣品，用石墨爐原子吸收光譜法檢測桄榔粉中痕量鎘，并對石墨爐原子吸收光譜法的測定條件進行優化。吳霞等[8]用硝酸-過氧化氫（3+2）混合溶液作為消解劑，微波消解法處理桄榔粉樣品，用電感耦合等離子體-原子發射光譜（ICP-AES）同時測定桄榔粉中鋅、鐵、鈣、鎂、錳、銅、鉀和鈉的含量。目前仍鮮見有用ICP-MS技術測定桄榔粉中多種元素含量的文獻報道。ICP-MS法具有線性范圍寬、檢出限低、靈敏度高、精密度好、分析速度快、可同時分析多種元素等優點[9-10]，能克服分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法存在的一些缺點，被廣泛應用于環境、物理、化學、生物、醫學、食品、材料等諸多領域[11-14]。試驗用微波消解法處理廣西龍州縣桄榔粉，采用ICP-MS技術同時測定桄榔粉中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量，建立快速、簡便、可靠的同時測定桄榔粉中多種元素含量的ICP-MS法，為桄榔樹的種植、產品深加工以及桄榔粉的質量控制提供參考依據。

1 試驗部分

1.1 主要儀器與設備

電感耦合等離子體質譜儀（iCAP Q，賽默飛世爾科技有限公司，德國）；艾柯超純水機（中國/成都康寧實驗專用純水設備廠）；電子天平（MSA1203SOCE-DE，賽多利斯科學儀器有限公司，北京）；微波消解儀（MARS6，美國CEM公司）。

1.2 主要試劑

硝酸（濃度68%～70%，賽默飛世爾科技有限公司，中國）；多元素標準溶液（24種元素，100 μg/mL，GSB04-1767-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；多元素標準溶液（7種元素，10 μg/mL，GSB04-2826-2011，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；硒標準溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1751-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；調諧溶液TUNE B；國家標準物質綠茶GBW 10052（GSB-30）。

1.3 樣品來源

廣西龍州縣散裝桄榔粉。

1.4 樣品制備方法

稱取0.6 g（精確至0.001 g）樣品于微波消解內罐，加入8 mL硝酸，低溫加熱1 h預消解，自然冷卻后加蓋旋緊罐蓋，按照設定好的程序進行消解，微波消解儀工作參數見表1。冷卻后取出，打開罐蓋排氣，再將消解罐放在控溫電熱板上于140 ℃加熱趕酸至消解液剩余0.5 mL，用蒸餾水定容至25 mL，待檢測，同時做試劑空白試驗。

表1 微波消解儀工作參數

1.5 標準曲線的配制

1.5.1 內標溶液

準確移取適量多元素標準溶液（GSB04-2826-2011）于聚乙烯塑料容量瓶，用體積分數5%的硝酸溶液定容至刻度，搖勻，得0.02 μg/mL內標溶液。

1.5.2 多元素標準溶液

準確移取適量多元素標準溶液（GSB04-1767-2004）和硒標準溶液（GSB04-1751-2004）于聚乙烯塑料容量瓶，用體積分數5%的硝酸溶液定容至刻度，搖勻，得各元素質量濃度為1 μg/mL的多元素標準儲備液。再準確移取適量的多元素標準儲備液，用體積分數5%的硝酸溶液配制成質量濃度范圍為0～1 000 ng/mL的多元素標準系列。

1.6 ICP-MS工作參數

根據電感耦合等離子體質譜儀iCAP Q操作步驟，用調諧溶液TUNE B進行儀器調諧，經調諧后ICP-MS工作參數見表2。

表2 ICP-MS工作參數

1.7 試驗方法

電感耦合等離子體質譜儀iCAP Q經調諧達到表2參數后，依次測定試劑空白、多元素標準系列和樣品消解液，同時在線加入內標溶液，儀器會自動繪制各元素的標準曲線，并根據樣品消解液中的信號響應值計算其中各元素的濃度。

2 結果與討論

2.1 內標元素的選擇

內標元素的選擇應滿足兩個條件：一是樣品中不含該元素，二是與待測元素有相近的質量數。試驗測定了24Mg、27Al、48Ti、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co、60Ni、65Cu、66Zn、75As、78Se、88Sr、114Cd、118Sn、137Ba、208Pb共18種元素，質量數在24～208之間。為滿足不同元素的測定需要，試驗選擇了209Bi、72Ge、115In、103Rh、45Sc、159Tb和89Y作為內標元素。

2.2 標準曲線和檢出限

在“1.6”試驗條件下，測得各元素的線性回歸方程、線性范圍和線性相關系數，結果見表3。線性相關系數在0.999 3～1.000 0之間；各元素檢出限（LOD）為0.000 0～1.19 ng/mL。根據取樣量（0.6 g）和定容體積（25 mL）計算各元素的檢出限，為0.000 00～0.049 6 mg/kg，該方法線性范圍寬、線性相關性好、檢出限低，能滿足試驗要求。

表3 各元素的回歸方程、線性范圍、線性相關系數及檢出限

2.3 精密度和重復性試驗

按照“1.4”樣品制備方法，準確稱取6份桄榔粉樣品，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數和“1.7”試驗方法進行測定。多元素標準系列和各樣品消解液均重復進樣測定3次，3次平行測定結果相對標準偏差（RSD）均小于5%，6份樣品各元素結果的RSD為0.00%～9.69%，表明該方法具有良好的精密度和重復性。

表4 精密度和重復性試驗結果 %

2.4 質控樣品的測定

選用國家標準物質綠茶GBW 10052（GSB-30）作為質控樣品，與樣品按照相同方法同時進行消解和測定，質控樣品中各元素測定結果值和標準值見表5。質控樣品中除Ti元素測定結果值略高于參考值以及Sn元素測定結果值略低于參考值以外，其余元素的測定結果值均在標準值范圍之內，表明該方法的準確度良好，能滿足試驗要求。

表5 質控樣品的測定結果 mg/kg

2.5 加標回收試驗結果

按照“1.4”樣品制備方法，準確稱取9份桄榔粉樣品，分別加入不同量的多元素標準，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數和“1.7”試驗方法進行測定。桄榔粉樣品中各元素不同加標量的平均回收率見表6。各元素的平均回收率為84.0%～104.9%，能滿足試驗要求。

2.6 樣品中元素的含量

按照“1.4”樣品制備方法，準確稱取6份桄榔粉樣品，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數和“1.7”試驗方法進行測定。桄榔粉中各元素的含量見表6，結果的RSD（n=6）見表4。結果表明，此次試驗的桄榔粉樣品中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量略有差異；鎂、鐵、鋁、鈦、鋅5種元素的含量大于1.0 mg/kg；鉻、錳、銅、鍶、鋇5種元素的含量大于0.1 mg/kg且小于1.0 mg/kg；釩、鈷、鎳、砷、硒、鎘、錫、鉛8種元素含量小于0.1 mg/kg；各元素結果的RSD為0.00%～9.69%，能滿足試驗要求。

表6 桄榔粉中各元素含量和加標回收試驗結果

3 結論與討論

此次試驗用微波消解法處理廣西龍州縣桄榔粉，采用ICP-MS技術同時測定桄榔粉中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量，建立的同時測定桄榔粉中多種元素含量的微波消解ICP-MS法是穩定的、可行的。相比文獻[9]中干法灰化-石墨爐原子吸收光譜法測痕量鎘，該方法可同時測定不同的元素含量且不需每測一種元素換一種元素燈；相比文獻[10]中微波消解-ICP-AES法同時測定鋅、鐵、鈣、鎂、錳、銅、鉀和鈉的含量，該方法微波消解只需加入硝酸處理樣品且同時測定18種元素含量。該方法快速、簡便、可靠，可為桄榔樹的種植、產品深加工以及桄榔粉的質量控制提供試驗參考依據。