原子吸收光譜法測定龍眼果肉中鈣、錳、銅微量元素

吳丹丹， 廖明聰， 朱丹琛

（1.莆田學院環境與生物工程學院；2.福建省新型污染物生態毒理效應與控制重點實驗室，福建莆田351100）

龍眼樹是一種亞熱帶的經濟作物[1].龍眼肉中含有多種糖類、蛋白質及鈣、鐵、磷等微量元素[2]，因此具有很高的食用和藥用價值，廣泛用于藥品與食品[3]等方面.龍眼果實中的微量元素Ca、Mn、Cu是人體不可或缺的重要元素，對人體的健康有積極的作用[4].微量元素的測定方法主要有火焰原子吸收分光光度法[5，6]、微波等離子體炬原子發射光譜法[7]、原子熒光法[8].原子吸收分光光度法具有選擇性強、抗干擾能力高、精密度好的優點[5]，成為目前測定微量元素的首選方法.由于原子吸收必須將樣品消解成溶液才能上機測定，常采用的消解方法有干法灰化法[9]、濕法消化法[10]以及微波消解法[11]等，但這些方法需要濃酸、高溫或高壓[12，13]，消解過程一般需要較長時間，因此，有必要開發一種更簡單、快速的樣品前處理方法，超聲提取法比傳統方法提取效率更高，且不需要高溫、高壓，可在較短的時間內獲得高純度的提取物[14，15].超聲提取法在果蔬以及中草藥等植物中的總黃酮[16，17]、植物蛋白[18]、果膠[19]、番茄紅素[20]、多糖[21]等含量的提取中廣泛應用，但在龍眼果實中微量元素提取方面的應用研究較少.作者曾采用單因素實驗優化超聲輔助—原子吸收法測定龍眼中鎂、鋅和鐵含量[22].

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

日本島津公司AA-6300C火焰原子吸收分光光度計、ASC-6100自動進樣器，美國密理博SIMPLICITY超純水器，上海精宏DHG-9246A電熱恒溫干燥箱，昆山市超聲儀器有限公司超聲波清洗機，日本島津公司Ca、Mn、Cu空心陰極燈.

國家有色金屬及電子材料分析測試中心Ca、Mn、Cu標準儲備液（1 000 μg·mL-1）.

標準工作溶液：將標準儲備液用1%稀硝酸分別稀釋至100 μg·mL-1（Ca）、10 μg·mL-1（Mn、Cu），

HNO3（GR），H2O2（GR）.

1.2 測試條件

本實驗火焰類型為空氣-乙炔，乙炔流量為2 L·min-1，空氣流量為15 L·min-1，噴霧時間為10 s，其余測定條件因不同金屬元素而不同，見表1.

表1 Ca、Mn、Cu元素測定的實驗條件

1.3 標準曲線及線性回歸方程

采用標準溶液繪制曲線：分別吸取不同體積的標準溶液，用1%稀硝酸定容成不同濃度的標準溶液，按1.2的測試條件測得這三種微量元素的標準曲線及相關的線性回歸方程.

1.4 樣品的前處理

將新鮮龍眼上的雜質洗凈，再用去離子水沖洗數遍，去皮、去核后將龍眼肉洗凈放入干燥箱60℃烘干至恒重，樣品用瑪瑙球磨勻質，保存在玻璃瓶中，室溫下置于干燥器內備用[23].

1.5 正交實驗

稱取樣品1.0000 g，加入消解液（HNO3∶H2O2=2∶1）[24]，置于試管中，靜置10 min超聲浴消解，消解后經過二次過濾后定容至25 mL.選定消解液體積、超聲時間、超聲浴溫度這三個因素，設置三個水平進行正交實驗[25]，如表2.

表2 正交實驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 標準曲線及線性回歸方程

按1.3的實驗條件測得這三種微量元素的標準曲線及相關的線性回歸方程如表3.

由表3可以看出這三種元素在線性范圍內，濃度與吸光度呈現良好的線性關系.

表3 三種微量元素標準曲線、標準曲線方程及線性相關系數

2.2 正交實驗結果與分析

正交實驗方案及結果，見表4、表5（其中Ca的含量是在原消解液的基礎上稀釋5倍）.

表4 實驗方案與結果

表5 實驗結果分析

由表5可以看出，對于不同的指標而言，不同因素對實驗的影響程度是不一樣的，不同指標所對應的最優方案也是不同的，但是通過綜合平衡法可以獲得綜合的優方案：根據表4實驗結果以及表5極差數據分析可以看出，Mn的濃度波動范圍在（0.0713—0.0962）μg·mL-1，極差R的值在（0.001—0.010）范圍，得出此正交實驗方案對錳的影響不是很大，所以主要考慮Ca與Cu的影響，具體平衡過程如下：

因素A和B：對于Ca的含量和Cu的含量從表5可以看出都取A1B2.

因素C：從表5極差數據可以看出，因素C為次要因素，在Ca的含量中，取C3為最佳水平，在Cu的含量中，取C1為最佳水平，但Ca極差值R遠大于Cu，因此我們優先考慮Ca，取C3.

綜上分析：最優方案為A1B2C3，即消解液體積為10 mL，超聲時間為20 min，超聲浴溫度為70℃.

2.3 樣品分析

在1.5的正交實驗條件與2.2最優正交實驗方案下測得Ca、Mn、Cu三種微量元素在龍眼消解液中的含量如表6：（Ca是在原溶液的基礎上稀釋5倍）

表6 龍眼消解液中三種元素的濃度和吸光度

龍眼中三種微量元素的含量根據公式

式中：C1——每克龍眼中微量元素的含量，μg·g-1

C2——待測液中微量元素的濃度，μg·mL-1

V1——定容的體積，mL

n——稀釋的倍數

m——所取樣品的質量，g

通過公式（1）計算出龍眼果實中Ca、Mn、Cu元素的 含 量 分 別 為：983.175 μg·g-1、2.433 μg·g-1、9.055 μg·g-1.龍眼中Ca的含量較為豐富，相比之下Mn、Cu的含量則少很多.Ca的含量比較豐富有兩個重要的因素：第一，鈣作為一種穩定的元素，不會轉移到新生的器官中.在果實成長的過程中，會隨著果實的生長而慢慢積累.第二，鈣是細胞壁和細胞膜的一種結構成分以及充當傳遞信息的第二信使而存在于水果中，它主要是以果膠鈣[26]的形態存在.由于水果中只有某些酶的重要的組成部分存在Cu，所以它含量較少；而只有葉綠體中才存在Mn，在成熟的龍眼中幾乎沒有葉綠體，所以錳的含量也就非常少了.

黎中良等[27]采用微波消解廣西玉林龍眼樣品，火焰原子吸收光譜法測得龍眼中的Ca的含量585.93 μg·g-1，Mn的含量12.11 μg·g-1，Cu的含量34.93 μg·g-1.王建森[28]等采用非完全消化-火焰原子吸收光譜法測得廣西龍眼中的Ca的含量186.2 μg·g-1，Mn的含量3.3 μg·g-1，Cu的含量8.6 μg·g-1.本次超聲輔助原子吸收分光光度法測定的Mn、Cu的含量比以上兩種消解方法稍微偏低，而測得Ca的含量偏高：不同產地的龍眼，由于水質、土壤成分等不同，所培養出來龍眼果實中的微量元素就會所差別.

2.4 實驗方法精密度與準確度的測定

對8.00 μg·mL-1、0.40 μg·mL-1、0.40 μg·mL-1的Ca標準溶液，Mn標準溶液，Cu標準溶液及空白樣在1.3儀器條件下（其中標準溶液測12次，空白樣測21次）測出Ca、Mn、Cu元素檢出限分別為0.02469 μg·mL-1、0.04664 μg·mL-1、0.07004 μg·mL-1；回收率分別為103.64/%、93.38/%、101.83/%；精密度分別為1.7%、0.8%、0.2%.

這三種微量元素的檢出限均遠低于龍眼果實中這三種微量元素含量的測定結果.由此可得該方法的精密度較高，測量結果較準確.

3 結論

本研究運用超聲輔助技術與原子吸收光譜法對龍眼中鈣、錳、銅微量金屬元素進行了檢測分析，建立了金屬微量元素的測定方法，與其他消解方法相對比，具有低能耗、低成本、污染少等優點，為發展新型的消解方法提供了參考.