正交法用于研究花粉中铁元素的测定方法

王霓 笪海玲 应全红 白德奎 赵航 李禄怡 文远军 林劲

(绵阳市产品质量监督检验所 四川绵阳 621000)

1 前言

蜜源植物花粉因其营养成分丰富，具有提高机体的免疫功能、降低人类对疾病的易感染性等功效在国际上被称为“完全型营养品”。由花粉加工而成的新型天然系列保健食品、饮料、药物和日用品投放市场后，深受人们欢迎［1］。随着人们对花粉营养价值认识的不断深入以及对花粉营养品需求量的增加，有关对花粉的研究越来越受到重视，其中我国关于花粉的基础研究和应用研究已全面深入地开展，并获得多方面可喜的成果，有些方面已进入国际研究的前沿。但目前大多数研究都集中在氨基酸、维生素、活性酶等有机成分上，而对微量元素具有的生物学作用、生理功能及临床诊疗的实用价值却重视不够［2］，如对不同产地、不同蜜源植物花粉中金属元素含量的研究很少有报道。

由于花粉中的成分复杂，有机质含量高，基体干扰大，因此微量元素测定的准确性一定程度上取决于样品的消解方法。湿式消解法在消化过程中产生大量酸雾，危险性大，耗时长，操作繁琐，且消化有时不完全。因此，为了建立快速、可靠、简便测定花粉中微量元素的方法，以便从微量元素的角度考证花粉的药用价值和保健功能，为生产提供可靠的微量元素含量数据，进一步开发利用这一丰富的植物资源［3］，本文综合考虑各种因素，设计了正交试验，分别采用不同的前处理方法和分析方法对花粉中的重金属进行了测定，最终建立了微波消解一电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定花粉中必要元素铁、铜、锌、锰和有毒元素铝、铬、铅及砷等8种微量金属元素含量的分析方法，并对花粉样品进行了检测和分析［4－6］。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 仪器及主要工作条件

AAS－7003原子吸收仪：北京东西电子有限公司，其工作条件为：高压420.757V，灯主电流5mA，波长248.33nm，狭缝 0.2nm，燃气流量 1.2L/min，助燃气流量5.00L/min。

Varian 710－ES ICP－OES电感耦合等离子体发射光谱仪：瓦里安，其工作条件为：功率1KW，等离子气流量15L/min，辅助气流量1.5L/min，雾化气压力 200kPa，泵速15rpm，波长 238.204。

uv2600－紫外可见分光光度计：天美科技有限公司。

2.1.2 主要试剂

0.1mg· L－3铁标准储备液：准确称取0.7020gNH4Fe(SO4)2·6H2O置于烧杯中，加少量水和20mL φ =50%(体积分数，下同)的 H2SO4，溶解后定量转移到1L容量瓶中，用水稀释至刻度，要匀备用。

H2SO4、NaOH、CH3COONa、HNO3、HClO4、HCl、盐酸羟胺、邻二氮菲等试剂均为分析纯，实验用水为一次蒸馏水。

2.2 实验方法

2.2.1 湿法消解

准确称取 1.0000－5.0000g待测样品置于150mL的三角瓶中，加入10mL混合酸(高氯酸和硝酸混合比1：4)，放置过夜。次日置于电热板上加热消解，若颜色变成棕黑色，再补加混合酸，直至消化液呈淡黄色或无色(如消解过程色泽较深，稍冷后再补加少量硝酸，继续消解)。消解完全后稍冷加入20mL蒸馏水，继续加热，直至冒白烟。冷却后将消化液转入25mL容量瓶中并定容至刻度，混匀待测，同时做试剂空白。

2.2.2 干法消解

准确称取1.0000－5.0000g待测样品于瓷坩锅中，先小火在可调式电热板上炭化至无烟，再移入马弗炉500℃ ±25℃灰化6－8h，冷却。若试样灰化不彻底，则加1mL混合酸(高氯酸和硝酸混合比1：4)在可调式电炉上小火加热，重复多次直到消化完全。放冷，用硝酸(0.5mol/L)将灰分溶解，然后用胶头滴管将试样消化液转入25mL容量瓶中并定容至刻度，混匀待测，同时做试剂空白。

2.2.3 微波消解

准确称取0.2000－0.5000g待测样品于消解罐内，加2－5mL硝酸浸泡过夜。次日(根据实际情况若试样不易消解可以再加2mL 30%的过氧化氢)盖好内盖，旋好外套，放入专用微波消解仪内按程序升压的方式加压(0.3MPa 3min、0.6MPa 3min、0.9 MPa 5min、1.2MPa 3min、1.5MPa 5min、2.0MPa 10min)，在压力控制消解完成后，待微波消解仪腔体内温度冷却至室温，取出消解罐将消解液转入10－25mL容量瓶内并定容，混匀待测，同时做试剂空白。

3 结果与讨论

3.1 正交实验结果

分别以干法消解、湿法消解、微波消解3种方法进行样品前处理，分别采用火焰原子吸收仪、电感耦合等离子体光谱仪、分光光度计测定，结果经计算后见表1，方差分析结果见表2。比色法检出限过高，因此未能检出样品中铁含量，因此以零计。

表1 正交试验结果表

表2 正交试验方差分析

3.2 正交试验结果分析

根据极差Rj的大小，可以判断各因素对试验指标的影响主次。本实验中的极差Rj计算结果见表1，比较各R值大小，可得 R2(0.035)＞R1(0.026)＞R3(0.015)，即相关因素对试验指标影响的主→次顺序是：湿法消解＞干法消解＞微波消解。此外，根据表2计算得出，3种前处理方法的F值分别为：FA=9.69，FB=17.30，FC=3.66。给定显著水平α =0.05，查 F 分布表得 F0.05(2，8)=4.46，因 FA＞F0.05(2，8)，FB＞ F0.05(2，8)，即采用干法消解和湿法消解两种前处理方式对样品的测定有显著影响;FC＜F0.05(2，8)，说明采用微波消解进行前处理对样品的测定无显著影响。

综合极差以及方差分析结果，得出前处理方式以微波消解方式最佳。另根据表1得出优水平分别为A9、B1、B2、C9，其中 B2与 C9水平相当，且所有的优水平中测定方法以ICP测定居多。根据表1得出的优水平结果，结合AAS与ICP－OES两种仪器测定铁元素检测水平的区别以及不同前处理方式的主次顺序，因此选择最佳的测定方法选择ICP－OES。

4 结论

通过本次正交试验我们可以得出：微波消解因其密闭性好和微波加热这两个特性，具有处理样品完全、快速、低空白的优点，对于微量和痕量分析不但大大简化了前处理过程，也减少了普通消化处理对人体造成较大的危害;电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP－OES)，则具有高效稳定、精确度高、可以连续快速进行多种元素测定且数据处理方便等优点。因此选择微波消解作为样品的前处理方法并结合ICP－OES测定，是测定花粉中金属元素的最佳方式，且通过F检验具有95%的置信区。

［1］王开发.我国花粉研究新进展与产品市场分析［J］.蜜蜂杂志，2007，2：11 －13.

［2］范小娜，程齐来，卑占宇，等.三种蜂花粉中微量元素含量的测定分析［J］.广东微量元素科学，2006：1l(13)：68 －70.

［3］梁保安，付华峰.原子吸收光谱法测定花粉中的微量元素［J］.光谱学与光谱分析，2007，27(8)：1640 －1643.

［4］何燕，曹丽玲，李世杰.ICP—AES测定花粉中8种微量元素含量的研究［J］.职业与健康，2008，12(24)：2528 －2530.

［5］常艳红，薛国庆，宋海，等.FAAS法测定不同产地油菜花粉中13种金属元素含量［J］.光谱学与光谱分析，2007，27(6)：1235－1238.

［6］王爱月.微波消解法测定食品中微量元素的研究［J］.郑州工程学院学报，2002，9(3)：79－81.