微波消解ICP-OES測定牛蒡茶中的礦質元素

張　帆，崔　巖，劉連利，王莉麗，張艷萍

（實驗管理中心，渤海大學，遼寧錦州121013）

微波消解ICP-OES測定牛蒡茶中的礦質元素

張帆，崔巖，劉連利，王莉麗，張艷萍

（實驗管理中心，渤海大學，遼寧錦州121013）

采用HNO3/H2O2微波消解的制樣方法，利用全譜直讀電感耦合等離子原子發射光譜儀（ICP-OES）對牛蒡茶中的Al、As、Ba、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、Sr、Ti、Zn等18種礦質元素進行了測定。結果表明，牛蒡茶中含有人體必需常量元素K、Na、Ca、Mg、P和人體必需微量元素Cu、Fe、Mn、Ni、Ti、Zn，以及人體非必需的微量元素Al、Ba、Sr，而有害元素As、Pb、Cr、Cd均未檢出。并建立了一種牛蒡茶中礦質元素的分析測試方法，各元素的回收率均在93.7%～107%，相對標準偏差在1.31%～2.31%，檢出限低且滿足各元素分析要求，此方法具有簡捷、快速、準確的特點。

ICP-OES，微波消解，牛蒡茶，礦質元素

牛蒡常被稱作東洋參，因其原產自中國，且含有菊糖［1］、豐富的纖維素、多酚類物質及少量VC［2-3］，具有降低血脂［4］、抗病毒腫瘤［5］和抗菌消炎［6］的功效。鑒于牛蒡中含有豐富的營養物質，經研發者們的深入開發，成功地將牛蒡研制成牛蒡茶飲品投入市場［7-8］，逐漸被人們所熟悉和喜愛。牛蒡茶中不僅含有有機物質，還含有人體日常新陳代謝所需要的常量元素和微量元素，然而牛蒡茶中元素的測定僅有少量報道。目前研究對其礦質元素的檢測分析，測定元素種類少，樣品前處理的方法多采用敞開式濕法消解，然而非封閉消解處理樣品的方法不僅耗時長，而且可能會使某些待測元素檢測含量偏低［9］；分析檢測牛蒡茶中的元素時多采用原子吸收法，但是該法比較繁瑣，費時［10］。本文采用微波消解法制樣，利用全譜直讀等離子體發射光譜對牛蒡茶中的18種礦質元素進行一次性測試，為牛蒡茶中礦質元素的分析提供了一種新方法。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

濃硝酸69%（高級純） 江陰江化微電子材料股份有限公司；雙氧水30%（高級純） 天津市科密歐化學試劑有限公司；去離子水（18.2MΩ/cm） 優譜超純水制造系統制水；標準溶液（1000μg/L）全部為國家標準物質中心提供；牛蒡茶由徐州某食品有限公司生產。

VISTA-MPX ICP-OES全譜直讀等離子體發射光譜儀美國VARIAN公司；Ethos D微波消解儀德國M ilestone Inc；DGG-9053 AD型電熱鼓風干燥箱上海森信實驗儀器有限公司；ALC-210.4型電子天平北京賽多利斯儀器系統有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理方法樣品用超純水沖洗3～4次，晾干，放濾紙上置于烘箱中，60℃烘至恒重，取出冷卻后粉碎，過篩；將篩好的粉末放于樣品袋中，置于干燥器中備用。準確稱取一定質量的牛蒡茶樣品于聚四氟乙烯的微波消解罐中，在消解罐中依次加入2m L雙氧水、8m L濃硝酸。待反應平穩后，將消解罐裝好放入微波消解儀內，微波消解程序見表1。

表1　牛蒡茶樣品的微波消解程序Table 1　Procedure ofmicrowave digestion for burdock tea

消解程序結束后，將消解后的溶液轉移到50m L容量瓶中，用超純水定容，搖勻，待測。做3個平行樣，對測定結果取平均值。按照樣品處理步驟，制備試劑空白。以1%硝酸溶液作參比，測定各元素的標準曲線?？鄢噭┛瞻?，測試樣品中各元素的含量。

1.2.2ICP-OES操作條件水平炬管，射頻RF發射功率為1.15kW，等離子氣流量為15.00L/min，輔助氣流量為1.50L/m in，霧化氣流量為0.75L/m in，儀器穩定延時15s，一次測量讀數時間5s，每個數據讀數3次取平均值，進樣時蠕動泵速15r/m in，測量讀數前酸洗后水洗10s。

1.2.3混合標準使用液配制將待測的18種單元素標液用1%硝酸逐級稀釋配制成混合標準使用液。其中A l、As、Ba、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn的系列濃度依次為0、0.1、0.5、1.0、2.0μg/m L（Ⅰ）；Ca、K、Mg、Na、P的系列濃度依次為0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/m L（Ⅱ）。

1.2.4工作曲線的實驗方法將上述混合標準使用液（Ⅰ）和（Ⅱ）作為兩個批次，分別按照從小到大的濃度順序進入儀器系統，得到各元素的工作曲線。

1.2.5分析線選擇和檢出限測定分析線選擇是以儀器所附譜線資料庫作為參考，每個元素分別選擇多條分析譜線進行測定，通過對標準溶液、試劑空白和樣品溶液進行掃描對比，選擇信背比高、穩定性好且光譜干擾少的譜線。檢出限的測定方法是取空白溶液平行測定10次，以3倍空白溶液的標準偏差所對應的濃度作為檢出限。

1.2.6精密度和回收率的測試方法將牛蒡茶溶液平行測定10次，用其相對標準偏差（RSD）確定本實驗條件下各元素的精密度?；厥章蕦嶒炇窃谂］虿铇悠废馇?，在另一份重復待測樣品中加入一定量的元素標準溶液，按上述樣品處理條件，同待測樣品一起消解，樣品消解完成后測定各元素含量。

表2　各元素分析線與檢出限Table 2　Analysis spectrum line and detection limits for elements

2　結果與討論

2.1實驗樣品質量的優化

將不同質量的樣品進行消解，消解后發現0.1000、0.2000、0.3000、0.4000g的樣品用肉眼觀察能夠看到略有淡黃色的透明液體。然而將0.1000、0.2000g的樣品消解液進行測試時，發現含量較低的Ni和Ti不易檢出，因為樣品質量較少，使得最終定容后的個別元素濃度較低，低于儀器檢出限，不易檢測。相比之下將0.3000g的樣品消解液進行測試時，可以得到較好的實驗結果。盡管0.4000g的樣品看似消解完全，但是將其消解液進行測試時，發現個別元素回收率低于90%，可能是由于未完全消解的結果。將0.5000g的樣品進行消解后，發現消解不完全，肉眼即可觀察到消解后的溶液未澄清透明。所以，本實驗樣品的質量優化為0.3000g。

2.2工作曲線

使用ICP-OES法測定混合標準使用液，用一般線性擬合得到相應的標準工作曲線和線性方程，所有元素的工作曲線線性關系良好，其線性相關系數R2均在0.9990～1。

2.3分析線和檢出限

遵照上述實驗方法中1.2.5分析線選擇和檢出限測定，各元素選定的分析譜線及其檢出限的測定結果見表2，18種元素的檢出限在0.1～5.5μg/L，各元素選定的分析譜線受到的干擾小，且信背比高。各元素檢出限較低，均滿足本實驗測試要求。

2.4檢測結果與分析

牛蒡茶中各礦質元素的含量測試結果如表3所示。從表3中可以看出并未檢出As、Cd、Cr、Pb重金屬元素，說明該牛蒡茶的種植生長，生產過程等未被環境污染。與此同時，牛蒡茶中含有豐富的營養元素，不僅含有人體所需的常量元素K，Mg，Ca，P，Na，而且含有人體維持核酸正常代謝的必需微量元素Fe、Cu、Mn、Ti、Zn和非必需的微量元素［11-12］A l、Ba、Sr，且元素含量為K＞Mg＞Ca＞P＞Na＞Fe＞A l＞Cu＞Zn＞Sr＞Mn＞Ba＞Ni＞Ti。牛蒡茶中礦質元素的種類和含量應該與牛蒡對礦質元素的選擇性吸附和積累有關。與已報道的文獻［10］相比，本實驗中Ca含量高出約1倍，Fe含量低約1倍，可能由于品種、生長地域和制備工藝的不同使得其營養元素含量與已報道的文獻不一致，而Mn、Cu、Sr的含量與已報道的數值相近，說明這3種元素在牛蒡茶中的含量相對穩定。綜上所述，結果表明牛蒡茶中含有大量的人體必需的常量元素和必需微量元素，是一種適宜飲用的保健食品。

表3　牛蒡茶中各礦質元素含量的測試結果Table 3　The determination results of allmineral elements contents in burdock tea

2.5精密度和回收率

按照實驗方法中介紹的精密度和回收率的測定方法。具體加標量及回收率和精密度的測試結果見表4。從表4中可以看出，18種元素的相對標準偏差在1.31%～2.31%，回收率在93.7%～107%，精密度和回收率均較高，說明此方法具有較高的準確度，適用于牛蒡茶中各元素的同時測定。

表4　精密度和回收率的測試結果Table 4　The determination results of precision and recovery

3　結論

采用微波消解法處理樣品并與ICP-OES相結合的測試方法可以對牛蒡茶中的多元素進行同時測定，測試結果準確，分析工作用時少且快捷。通過對牛蒡茶中元素的測試分析可知，牛蒡茶中含有豐富的礦質元素，且此牛蒡茶未被重金屬污染，并含有人體所需的常量元素，必需微量元素及非必需微量元素，元素含量K＞Mg＞Ca＞P＞Na＞Fe＞Al＞Cu＞Zn＞Sr＞Mn＞Ba＞Ni＞Ti，對人們日常生活中的健康有一定的積極作用，可以將其作為一種日常的生活健康飲品。

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Determ ination ofm ineralelements of burdock tea by m icrowave digestion ICP-OES

ZHANG Fan，CUIYan，LIU Lian-li，WANG Li-li，ZHANG Yan-ping
（Center for Science&Experiment Technology，BohaiUniversity，Jinzhou 121013，China）

Bym icrowave d igestion p rocedure w ith HNO3/H2O2to p repare samp les，18 m ineralelements inc lud ing Al，Ba，Ca，Cu，Fe，K，Mg，Mn，Na，Ni，P，Sr，Tiand Zn in burdock tea were comp letely analyzed by inductively coup led p lasma op tical em ission spectrometer（ICP-OES）．It was found that burdock tea contained some beneficialmacroelements such as K，Na，Ca，Mg，P.Some beneficial trace elements such as Cu，Fe，Mn，Ni，Ti，Zn were also found.As well as there were non-essential trace elements，such as Al，Ba，Sr in burdock tea. Whereas some harm ful elements such as As，Pb，Cr，Cd were not determ ined．An analysis method was estab lished for determ ination ofm ineral elements in burdock tea.Recoveries of all elements in this experiment were in the range of 93.7%～107%.And relative standard deviations were in the range of 1.31%～2.31%.The detection lim it of this method was low and fit the analysis requirements of all elements．This method was concise，quick and accurate．

ICP-OES；m icrowave d igestion；burdock tea；m ineralelements

TS207.3

A

1002-0306（2015）06-0066-03

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.005

2014-06-23

張帆（1984-），女，碩士研究生，助理實驗師，研究方向：光譜及光譜分析。

遼寧省高等學校創新團隊項目（LT2012020）。