涂建國,王鑫,張玲,周小兵
(深圳市材料表面分析檢測中心,廣東深圳518117)
微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測試螺旋藻中礦物元素
涂建國,王鑫,張玲,周小兵
(深圳市材料表面分析檢測中心,廣東深圳518117)
采用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、錳、鎂、鉀、鈉和磷等礦物元素進行定量分析。通過選擇儀器最佳工作條件,工作曲線的相關系數大于0.999,被測元素的檢出限為0.001~0.10μg/mL,回收率為96.0%~103.0%,RSD小于3.0%。結果表明,該方法具有較強的實用性和可操作性,可適用螺旋藻中礦物質元素的測定。
ICP-AES;螺旋藻;礦物質元素
螺旋藻是一種全天然、高蛋白、營養豐富且均衡,富含藻多糖、不飽和脂肪酸、藻膽蛋白、β-胡蘿卜素、超氧化物歧化酶(SOD)及多種礦物質維生素等生物活性物質的藻類,具有極高的醫療保健價值,對許多疾病有防御作用。螺旋藻的礦物質含量相當高,也含有豐富的微量元素。這些微量元素和礦物質均與有機物結合,易被人體吸收利用,降低對人體的毒副作用,能有效地調節機體免疫及酶的活性[1]。目前,國內外對微量單元素檢測都有研究,螺旋藻中礦物質元素主要采用X射線熒光光譜分析法(XRF)和原子吸收光譜法(AAS)進行分析。XRF法存在樣品檢出限高,樣品前處理過程繁瑣,造成樣品污染與損失等缺點;AAS法存在測試周期長等缺點[2,3]。微波消解是近年發展起來的一項新的樣品前處理技術,具有速度快、試劑用量少、節約能源、樣品不易污染等優點,已廣泛適用于生物、地質、冶金、食品等各種有害物質的含量檢測。本文采用微波消解溶樣ICP-AES法對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、錳、鎂、鉀、鈉和磷等8種礦物質元素進行測定,對各工作參數進行研究。
1.1 主要儀器與試劑
MIRESTONE ETHOS1微波消解儀(萊伯泰科),配有聚四氟乙烯高壓消解罐;JY2000-2型電感耦合等離子體發射光譜儀(HORIBA);鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷標準溶液,1 000μg/mL(國家有色金屬及電子材料分析測試中心);硝酸、過氧化氫均為優級純(西隴化工)。試驗用水為電阻率大于18.2MΩ·m超純水(默克密理博)。
1.2 試驗方法
稱取0.25g粉碎樣品(精確到0.000 1g)至聚四氟乙烯微波消解管中,加硝酸6mL,過氧化氫2mL,輕輕搖晃消解管使樣品被酸浸濕,敞口放置約15min,裝好消解罐,依次安裝在消解儀旋轉架上,放入微波消解儀,設置消解程序后按儀器工作條件進行微波消解。同時做空白試驗。冷卻后消解液轉移至50mL容量瓶中,并用適量水清洗消解管壁3次,合并至容量瓶中,用超純水定容至刻度后待測。
1.3 標準溶液配置
各單元元素標準溶液均為1 000μg/mL,根據待測樣品各元素含量配置成所需要標準使用液(μg/mL),具體如表1所示。
表1 各元素標準使用液
2.1 微波消解儀條件的選擇
影響微波消解儀樣品消解效果的因素主要是酸濃度、消梯度溫度程序和保持時間。通過試驗程序對不同的硝酸和雙氧水的配比,設置不同梯度的升溫程序得出使用硝酸6mL和過氧化氫2mL的溶液配比及表2條件,具有硝酸使用量最少、消解效果最佳、消解速度最快的優點[4]。
表2 微波消解儀的工作條件
2.2 電感耦合等離子體發射光譜儀條件的優化
通過儀器軟件選擇靈敏度比較高的各待測元素分析譜線,通過改變射頻功率、等離子體載氣流量、霧化器流量、輔助氣流量、冷卻氣流量、樣品沖洗時間及積分時間,根據譜線干擾元素及程度、背景響應強度、標準曲擬合相關系數等綜合考慮。選擇鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷元素測定分析波長(nm)分別為 317.933、259.940、213.856、257.610、279.553、766.490、588.995和213.618。
射頻發生器功率的選擇同時考慮檢出能力和干擾效應。在一定功率范圍內,增加功率可以使溫度升高譜線強度增強,但同時噪聲強度也相應增強。功率較低,對于降低檢出限有時候是有利的,但是低功率時干擾效應較嚴重。增大霧化器流量,樣品吸入速率增大,從而進入等離子體的分析物量增大,譜線增強;但是,過大的霧化氣流量,將使樣品稀釋,分析物在ICP通道中平均停留時間縮短,溫度降低,電子-離子連續光譜背景降低,從而直接影響分析結果[4-8]。通過試驗得出較佳的儀器測定參數見表3。
表3 ICP-AES最佳工作條件
2.3 分析方法的檢出限
配置一份接近于空白的標準溶液,連續測量20次,其測定結果標準偏差的3倍對應的濃度值即為方法檢出限,結果見表4。
表4 方法檢出限
2.4 校準曲線
用配制的系列標準曲線上機測試,經計算機擬合計算,線性回歸方程和相關系數見表5。
表5 線性回歸方程和相關系數
2.5 方法的準確度和精密度
將消解后的待測溶液用電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-AES)在選定試驗條件下進行測定,測試結果見表6,同時在樣品溶液中加入定量被測元素的標準溶液,測定回收率,測試結果見表7,結果表明本法有較好的準確度和精密度。
表6 精密度試驗結果(n=7)
表7 加標回收率試驗結果
采用波消解電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)對螺旋藻中鈣、鐵、鋅、鎂、錳、鉀、鈉和磷等8種礦物質質元素進行分析。樣品回收率為96.0%~103.0%,RSD小于3.0%。該方法具有較強的實用性和可操作性,適用于螺旋藻中礦物質元素的測定。
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Microwave Digestion -ICP-AES Determination of Mineral Elements in Spirulina
Tu Jian-guo,Wang Xin,Zhang Ling,Zhou Xiao-bing
(ShenZhen Center for Analysis &Measurement of Material Surface,Guangdong Shenzhen 518117)
The calcium,iron,zinc,manganese,magnesium,potassium,sodium,phosphorus and other mineral elements were quantitatively analyzed by microwave digestion inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES).By the best working conditions,the working curve of correlation coefficient was greater than 0.999,and instrument detection limit of measured element was 0.001 - 0.10 μg/mL,the recovery rate of 96.0% - 103.0%,RSD was less than 3.0%.The results show that the method has strong practicability and operability,can be applied to the determination of mineral elements in Spirulina.
ICP-AES;Spirulina;Mineral elements
TS254.7
A
2096-0387(2016)06-0001-03
深圳市科技計劃項目資助(FWCX2015080316030463)。
涂建國(1985-),男,本科,助理工程師,研究方向:光譜分析與食品安全。