绿豆中矿质元素组成的测定与分析

宁坚刚，魏永生

（1.青海师范大学民族师范学院化学系，青海西宁810008；2.咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳712000）

绿豆中矿质元素组成的测定与分析

宁坚刚1，魏永生2

（1.青海师范大学民族师范学院化学系，青海西宁810008；2.咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳712000）

经HNO3/H2O2湿法微波消解制样，利用全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-OES），全面详细地分析测定了陕北地区产绿豆中的矿质元素。测定结果显示，绿豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15种矿质元素。测定结果相对标准偏差RSD值在0.48%～5.38%之间，分析方法回收率在91.9%～108.4%之间。测定方法可以多元素同时测定，且快速、简单、可靠，能满足实际样品分析要求，分析结果可为绿豆的相关研究提供参考。

绿豆，矿质元素，微波消解，ICP-OES

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

绿豆 产自陕西省延安地区，购自农贸市场，洗净、晾干后直接用于微波消解（绿豆压碎后测得含水率11.15g/100g）；浓硝酸、双氧水（30%） 均为国产分析纯；高纯氩气 ≥99.999%；高纯水 电阻率≥18MΩ· cm高纯水；待测元素标准储备液 GSB 04-1767-2004多元素标准溶液（铝、硼、钡、铜、铁、锰、锶、钒、锌、镁，质量浓度100μg/mL，介质2.5mol/L HNO3），国家有色金属及电子材料分析测试中心；GBW（E）080973钠标准溶液（1000μg/mL，介质H2O）、080974钾标准溶液（1000μg/mL，介质H2O）、080976镁标准溶液（1000μg/mL，介质体积分数5%HCl）、080977钙标准溶液（1000μg/mL，介质体积分数5%HCl）、080983硅标准溶液（500μg/mL，介质质量分数0.5%Na2CO3）、080988磷标准溶液（1000μg/mL，介质H2O） 济南众标科技有限公司。

ICP 715-ES全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱仪 ICP ExpertTMⅡ中文操作软件，美国VARIAN公司；MDS-6微波制样系统、ECH-1电子控温加热板上海新仪微波化学科技公司；MA50红外快速水分测定仪、arium 611UV超纯水制备仪、CP225D电子天平德国sartorius公司；Finnpipette移液器 美国Thermo（上海）仪器有限公司。

1.2 仪器工作条件

垂直炬管，射频RF频率40.68MHz，发射功率1.00kW，雾化气压力200kPa，观察高度10mm，等离子气流量15.0L/min，辅助气流量1.5L/min，仪器稳定延时15s，一次读数时间5s，快泵（50r/min）进样延时30s，快泵清洗时间10s，进样时蠕动泵速15r/min，读数次数3次。

1.3 样品微波消解方法

分别取绿豆样品约0.5g四份，精密称定（总质量2.0047g），分别放入四个聚四氟乙烯消解罐中；各加入浓硝酸5mL，双氧水1mL，混匀，敞口，置于110℃电热板上，等待黄烟基本冒完，时间约20min；冷却后补加硝酸2mL，双氧水1mL，加盖、装罐，将消解罐置于微波消解仪中进行消解。消解程序为：功率400W，压力0.5MPa，2min；功率600W，压力1.0MPa，2min；功率800W，压力1.5MPa，4min；功率600W，压力2.0MPa，4min。消解完毕后，将消解罐放入冷水浴中冷却至常温、常压，开罐，再次放到120℃电热板上，至无黄烟冒出，溶液清澈透明；用超纯水洗至容量瓶中，合并四份样品，定容50mL，用于ICP测定。同法制备试剂空白。

1.4 绿豆中矿质元素的鉴定与定量分析

在ICP ExpertTMⅡ系统操作软件中，有一个半定量分析程序SemiQuant Worksheet 715，它能够同时测定69种元素，可对样品中的矿质元素进行全面的检测。本文首先应用该程序对绿豆中所含的矿质元素进行一次全面的分析鉴定，依据测试结果中各元素相应原子发射光谱图中的谱线强度以及信背比等数据，可以直观地确定绿豆中是否含有该元素。对于确认存在的元素，再进一步选择合适浓度的标准品，以制备试剂空白为参比，外标法定量。具体定量分析时，先在ICP ExpertTMⅡ操作软件中选择两点外标定量法，然后选定优化好的仪器操作条件，最后由系统软件自动完成标液、样品的测试及结果分析等工作。

由于绿豆中所含各矿质元素的量差别很大，因此先根据预分析结果，将待定量元素分为两组，其中钾、磷、镁、钙、硅等五种元素分为第一组，其余元素分为第二组。第一组元素稀释10倍后测定，第二组元素直接用制备好的样品试液分析定量。

1.5 元素的分析线和检出限

采用ICP-OES法测定时，对每个元素都可以同时选择多条特征谱线。在ICP ExpertTMⅡ系统操作软件中对每一条谱线的强度及其潜在干扰等情况都有直观的图示分析，可以通过系统软件综合考虑绿豆试液中其他共存元素是否产生干扰，再结合每一个元素的实测发射光谱轮廓描记图，选择谱线干扰少、强度大、灵敏度高的一条谱线作为分析线。

在测定检出限时，同法消解制备11个空白试液，按与样品完全相同的实验条件同法测定，将测定结果的3倍标准偏差作为各元素的检测限。

1.6 标准工作曲线

对每个待测元素都配制两个质量浓度的标准溶液。考虑到所购买的各元素标准储备液的溶剂介质不同，任意混合有可能引发沉淀反应，同时也考虑到要尽可能地减少操作步骤，因此我们将不会发生化学反应的储备液混合在一起制成混合标液，一共有4种标准溶液，每种2个质量浓度，详见表1。

表1 标准工作溶液

1.7 加标回收率实验

考虑到绿豆中矿质元素的含量差异较大，依据测定结果，分两批测定各元素的回收率。第一批测定K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Zn等8个元素，准确称取绿豆试样0.9815g至消解罐中，分别加入钾标准贮备液3mL、磷标准贮备液2mL、镁标准贮备液1mL、硅和钙标准贮备液各0.5mL、GSB 04-1767-2004多元素标准贮备溶液0.2mL，先在120℃电热板上浓缩尽干，然后按1.3节方法消解、定容50mL，按1.4节方法测定各元素含量，计算加标回收率。第二批测定Na、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等7个元素的回收率，准确称取绿豆试样1.1072g，加入2.5mL质量浓度2mg/L的标液D，同法操作。平行测定三次。

2 结果与讨论

2.1 绿豆中所含的矿质元素以及各元素的分析线和检出限

按前述方法对绿豆样品进行69种元素鉴定分析后，通过ICP-OES法鉴定出绿豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15种矿质元素。各待测元素的分析线和检出限见表2。

2.2 加标回收率实验结果

结果见表3，数据显示15种元素的加标回收率在91.9%～108.4%之间，其中11种元素的回收率在100% ±5%以内，说明用ICP-OES法测定绿豆中矿质元素的含量准确度高。

2.3 绿豆样品测定结果

分析测试结果见表4，结果显示，绿豆中15种矿质元素测定结果的相对标准偏差RSD值在0.48%～5.38%之间，说明仪器的工作状态稳定，重现性好，所建立分析方法精密度高。绿豆所含常量元素中，钾元素的含量最高，为7630mg/kg，其在绿豆中的质量分数达0.76%，此外磷元素的含量也较高，质量分数分为0.48%。在微量元素中，铁元素含量最高，为49.77mg/kg；其次，铝、锌、硼元素的含量在绿豆中也很丰富。未检出镉、铅、汞、砷等重金属元素。

表2 ICP-OES法测定元素的分析线和检出限

表4 绿豆样品测定结果

表3 加标回收率实验结果（n=3）

3 结论

采用HNO3/H2O2微波消解绿豆样品，快速、方便、消解完全彻底。方法检出限、加标回收率、相对标准偏差实验结果显示，所建立的ICP-OES分析测定方法精密度高、结果可信。通过该法全面分析了陕北地区产绿豆所含的矿质元素，结果显示，其含有15种矿质元素，含量由大到小依次为：K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba。

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Determination and analysis of mineral elements of mung bean

NING Jian-gang1,WEI Yong-sheng2
（1.DepartmentofChemistry,NormalCollegeofNationalities,QinghaiNormalUniversity,Xining810008,China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Xianyang Normal University,Xianyang 712000,China）

By wet digestion procedure with HNO3/H2O2to prepare samples，the mineral elements in mung bean from north areas of Shaanxi were completely analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES).The results showed there were 15 mineral elements in mung bean.They were K，P，Mg，Ca，Si，Fe，Al，Na，Zn，B，Mn，Cu，Sr，V and Ba.The RSD of the determining result was between 0.48%and 5.38%.The recovery rate was between 91.9%and 108.4%.The method can be used to analyze multi-elements in the same time，simple，rapid and credible so that fulfill the analysis of actual samples.These results provided some reference in relative research of mung bean.

mung bean；mineral element；microwave decomposition；ICP-OES

TS207.3

A

1002-0306（2011）10-0438-03

豆科、蝶形花亚科豇豆属植物绿豆（Vigna radiate L.）是一种具有粮食、蔬菜、绿肥和医药等多种用途的传统豆类食物。据《本草纲目》介绍：绿豆煮食，可消肿下气，消热解署，调和五脏，安精神，补元气，润皮肤，宜常食。现代研究表明，绿豆富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、胡萝卜素以及矿物质钙、磷、铁等[1]。绿豆不但能作为食物具有很高的营养价值，同时还具有抗菌抑菌、抗肿瘤、解毒、降血脂以及清热解暑等作用，具有非常好的药用价值[1-2]。就相关文献报道来看，国内外对绿豆研究较多的是绿豆蛋白质提取和功能特性、绿豆特有生物活性化学成分及功能等[3-4]。在有关绿豆矿质元素组成研究方面，有不同的文献分别对绿豆中的Al、Fe、Cu、Mg、Ca、Mn、Zn、Sr、Ba等总共9种元素的含量进行了报道[5-7]；有文献分析了绿豆在酶解过程中Cu、Zn、Fe、Mn等四种微量元素的形态分布[8]，也有文献对绿豆在湿热处理及酶解过程中Mg、Fe、Mn、Ca、Zn和Cu等六种微量元素的含量变化进行了分析研究[9]，但未见绿豆中矿质元素全面详细的研究报道。在当前的微量元素分析检测领域，全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-OES）因其精密度高、线性范围宽、结果可靠、可快速同时分析数十种元素而备受关注[10]。本文拟采用HNO3/H2O2湿法微波消解样品-ICP-OES法全面详细研究陕西延安产绿豆中的矿质元素组成和含量，可为相关研究提供参考。

2011-08-02

宁坚刚（1963-），男，理学士，教授，主要从事天然产物化学研究。

陕西省教育厅自然科学基金项目（2010JK902）。