微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测试螺旋藻中矿物元素

涂建国，王鑫，张玲，周小兵

（深圳市材料表面分析检测中心，广东深圳518117）

微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测试螺旋藻中矿物元素

涂建国，王鑫，张玲，周小兵

（深圳市材料表面分析检测中心，广东深圳518117）

采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）对螺旋藻中钙、铁、锌、锰、镁、钾、钠和磷等矿物元素进行定量分析。通过选择仪器最佳工作条件，工作曲线的相关系数大于0.999，被测元素的检出限为0.001～0.10μg/mL，回收率为96.0%～103.0%，RSD小于3.0%。结果表明，该方法具有较强的实用性和可操作性，可适用螺旋藻中矿物质元素的测定。

ICP-AES；螺旋藻；矿物质元素

螺旋藻是一种全天然、高蛋白、营养丰富且均衡，富含藻多糖、不饱和脂肪酸、藻胆蛋白、β-胡萝卜素、超氧化物歧化酶（SOD）及多种矿物质维生素等生物活性物质的藻类，具有极高的医疗保健价值，对许多疾病有防御作用。螺旋藻的矿物质含量相当高，也含有丰富的微量元素。这些微量元素和矿物质均与有机物结合，易被人体吸收利用，降低对人体的毒副作用，能有效地调节机体免疫及酶的活性[1]。目前，国内外对微量单元素检测都有研究，螺旋藻中矿物质元素主要采用X射线荧光光谱分析法（XRF）和原子吸收光谱法（AAS）进行分析。XRF法存在样品检出限高，样品前处理过程繁琐，造成样品污染与损失等缺点；AAS法存在测试周期长等缺点[2，3]。微波消解是近年发展起来的一项新的样品前处理技术，具有速度快、试剂用量少、节约能源、样品不易污染等优点，已广泛适用于生物、地质、冶金、食品等各种有害物质的含量检测。本文采用微波消解溶样ICP-AES法对螺旋藻中钙、铁、锌、锰、镁、钾、钠和磷等8种矿物质元素进行测定，对各工作参数进行研究。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

MIRESTONE ETHOS1微波消解仪（莱伯泰科），配有聚四氟乙烯高压消解罐；JY2000-2型电感耦合等离子体发射光谱仪（HORIBA）；钙、铁、锌、镁、锰、钾、钠和磷标准溶液，1 000μg/mL（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硝酸、过氧化氢均为优级纯（西陇化工）。试验用水为电阻率大于18.2MΩ·m超纯水（默克密理博）。

1.2 试验方法

称取0.25g粉碎样品（精确到0.000 1g）至聚四氟乙烯微波消解管中，加硝酸6mL，过氧化氢2mL，轻轻摇晃消解管使样品被酸浸湿，敞口放置约15min，装好消解罐，依次安装在消解仪旋转架上，放入微波消解仪，设置消解程序后按仪器工作条件进行微波消解。同时做空白试验。冷却后消解液转移至50mL容量瓶中，并用适量水清洗消解管壁3次，合并至容量瓶中，用超纯水定容至刻度后待测。

1.3 标准溶液配置

各单元元素标准溶液均为1 000μg/mL，根据待测样品各元素含量配置成所需要标准使用液（μg/mL），具体如表1所示。

表1 各元素标准使用液

2 结果与分析

2.1 微波消解仪条件的选择

影响微波消解仪样品消解效果的因素主要是酸浓度、消梯度温度程序和保持时间。通过试验程序对不同的硝酸和双氧水的配比，设置不同梯度的升温程序得出使用硝酸6mL和过氧化氢2mL的溶液配比及表2条件，具有硝酸使用量最少、消解效果最佳、消解速度最快的优点[4]。

表2 微波消解仪的工作条件

2.2 电感耦合等离子体发射光谱仪条件的优化

通过仪器软件选择灵敏度比较高的各待测元素分析谱线，通过改变射频功率、等离子体载气流量、雾化器流量、辅助气流量、冷却气流量、样品冲洗时间及积分时间，根据谱线干扰元素及程度、背景响应强度、标准曲拟合相关系数等综合考虑。选择钙、铁、锌、镁、锰、钾、钠和磷元素测定分析波长（nm）分别为 317.933、259.940、213.856、257.610、279.553、766.490、588.995和213.618。

射频发生器功率的选择同时考虑检出能力和干扰效应。在一定功率范围内，增加功率可以使温度升高谱线强度增强，但同时噪声强度也相应增强。功率较低，对于降低检出限有时候是有利的，但是低功率时干扰效应较严重。增大雾化器流量，样品吸入速率增大，从而进入等离子体的分析物量增大，谱线增强；但是，过大的雾化气流量，将使样品稀释，分析物在ICP通道中平均停留时间缩短，温度降低，电子-离子连续光谱背景降低，从而直接影响分析结果[4-8]。通过试验得出较佳的仪器测定参数见表3。

表3 ICP-AES最佳工作条件

2.3 分析方法的检出限

配置一份接近于空白的标准溶液，连续测量20次，其测定结果标准偏差的3倍对应的浓度值即为方法检出限，结果见表4。

表4 方法检出限

2.4 校准曲线

用配制的系列标准曲线上机测试，经计算机拟合计算，线性回归方程和相关系数见表5。

表5 线性回归方程和相关系数

2.5 方法的准确度和精密度

将消解后的待测溶液用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）在选定试验条件下进行测定，测试结果见表6，同时在样品溶液中加入定量被测元素的标准溶液，测定回收率，测试结果见表7，结果表明本法有较好的准确度和精密度。

表6 精密度试验结果（n=7）

表7 加标回收率试验结果

3 结论

采用波消解电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）对螺旋藻中钙、铁、锌、镁、锰、钾、钠和磷等8种矿物质质元素进行分析。样品回收率为96.0%～103.0%，RSD小于3.0%。该方法具有较强的实用性和可操作性，适用于螺旋藻中矿物质元素的测定。

[1]郑静.螺旋藻化学成分及其生物活性研究[J].科技信息,2009,14(7):416-419.

[2]关颖,赵海英,丁喜峰,等.不同产地的螺旋藻粉中元素含量分析[J].光谱学与光谱分析,2007,27(5):1029-1031.

[3]林志立,曾文辉.微波消解-石墨炉原子吸收光谱技术测定螺旋藻中铁、锌、镁、钙、钾、钠、铜、锰等微量元素[J].广东化工,2011,38(7):151-152.

[4]张贵伟,陈树娣,汤璐,等.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法同时快速测定食品中钙、铁、锌、钠、钾、镁、铜和锰[J].广东化工,2013,40(12):168-169.

[5]杜米芳,任红灿,岑治宝,等.微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法同时测定白云石中铁铝钙镁钾钠硫[J].岩矿测试,2006,25(3):276-278.

[6]张艳,周耀明,罗岳平,等.等离子发射光谱法快速测定自然水体中总硬度研究[J].环境科学与管理,2014,39(5):135-137.

[7]杜军,刘晓燕,刘可,等.火焰原子吸收光谱法测荔枝果实中的微量元素[J].泸州医学院学报,2004,27(1):24-25.

[8]申健,何志明,葛青锋.ICP-AES法测定焦炭中钾、钠、锌的含量[J].梅山科技,2013,25(4):26-29.

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

深圳市科技计划项目资助（FWCX2015080316030463）。

涂建国（1985-），男，本科，助理工程师，研究方向：光谱分析与食品安全。