微波消解-ICP-OES法测定刺梨和无籽刺梨果实中微量元素*

张源和，马 娜，何敬愉，管艳艳，黄 玉，袁慧杰，李 松，赖志辉,

(1.中山大学生命科学学院，广东 广州 510275；2.广州中国科学院先进技术研究所，广东 广州 511458；3.中山大学测试中心，广东 广州 510275)

微波消解-ICP-OES法测定刺梨和无籽刺梨果实中微量元素*

张源和1，马 娜2，何敬愉2，管艳艳3，黄 玉1，袁慧杰1，李 松3，赖志辉1,3

(1.中山大学生命科学学院，广东 广州 510275；2.广州中国科学院先进技术研究所，广东 广州 511458；3.中山大学测试中心，广东 广州 510275)

建立了刺梨Rosaroxburghii和无籽刺梨Rosasterilis中微量元素的分析方法。采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定了Al、B、Ba、Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、S、Sr、Zn共15种元素。结果显示各元素在质量浓度范围0～10 mg/L内线性良好，相关系数R≥0.999 1，仪器的检出限为 0.000 1～0.006 1mg/L，精密度实验相对标准偏差为0.3%～2.7%，加标回收率为93.3%～107.7%。利用该方法分析了国家标准物质黄芪(GBW10028)，结果与证书值相符。该方法可快速、准确地测定刺梨和无籽刺梨中微量元素。

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)；刺梨；无籽刺梨；微量元素

刺梨Rosaroxburghii又称缫丝花，送春归，是一种蔷薇科蔷薇属多年生落叶丛生灌木[1]，主要分布于我国贵州、四川、云南、广西、湖南、湖北、陕西等地，尤其以贵州产量最高，鲜果年产量在1.5万吨以上。刺梨作为民族用药材列入《贵州省中药材、民族药材质量标准》(2003版)，为药食两用药材[2]。无籽刺梨Rosasterilis又称金刺梨，与刺梨同属蔷薇科，是贵州的特有品种，与刺梨不同，其果实成熟后表面皮刺基本脱落，种子败育，故称无籽刺梨[3]。刺梨果实中含有大量的维生素C，每100 g含维生素C高达2 000 mg，有水果中的“维生素C大王”之称。刺梨和无籽刺梨果实中还含有丰富的超氧化物歧化酶、多酚类化合物、黄酮类化合物、三萜类、多糖、蛋白质和氨基酸等[4-5]。现代医学研究表明，刺梨具有抗氧化、抗诱变、抗癌防癌、抗衰老等多种功效[6-8]。当前对刺梨和无籽刺梨果实研究主要集中在果实营养成分、功效活性、产品开发上，在微量元素的研究上鲜有报道，杜薇等[9]采用原子吸收光谱法(atomic absorption spectrometry, AAS)测定了刺梨中10种微量元素的含量，王振伟等[10]采用火焰原子吸收光谱法测定了刺梨中7种矿物元素的含量，但是对无籽刺梨中微量元素含量的研究至今未见报道。植物中微量元素不仅对植物的生理代谢活动和生长发育有影响，而且还是有效成分的构成因子，与植物化学成分的形成和积累息息相关[11]。近年来食品和药品安全事件频发，人们对其中重金属含量颇为关注。电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma-optical emission spectrometer, ICP-OES)具有成本较低、检出限低、灵敏度高、线性范围宽等特点，与AAS相比，ICP-OES可多元素同时分析，快速简便，已广泛应用于食品药品中微量元素分析[12-15]。本实验采用微波消解-ICP-OES法测定刺梨和无籽刺梨果实中微量元素，为两种刺梨的后续研究和开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的刺梨和无籽刺梨果实样品均采自于贵州省。

试剂：HNO3(OmniPure纯酸机纯化，美国Cetec公司)；H2O2(优级纯，广州化学试剂厂)；超纯水(电阻率≥18 MΩ·cm，Milli-Q，美国Millipore公司)。

混合标准溶液：多元素混标STD-1(Al、As、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、Se、Sr、V、Zn，1 000 mg/L，美国SPEX公司)和STD-2(Mo、Pd、Re、S、Sb、Si、Sn、Ti、W，1 000 mg/L，美国SPEX公司)。

混合标准工作液：准确量取5.00 mL混合标准溶液于50 mL容量瓶中，用φ=5%硝酸定容至刻度即得100 mg/L 混合标准中间液，准确量取混合标准中间液0.00、0.05、0.25、0.50、1.00、2.00、5.00 mL，分别置50 mL容量瓶中，φ=5%硝酸稀释至刻度，得到浓度分别为0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mg/L 混合标准工作液。STD-1和STD-2分开配制。

1.2 仪器与设备

全谱直读等离子体发射光谱仪(iCAP 6500 Duo, 美国Thermo Scientific公司)；微波化学实验工作站(ETHOS1，意大利Milestone公司)；电子天平(BS110S，瑞士Sartorius公司)；微控数显电热板(EH20A Plus，美国LabTech公司)。

1.3 样品前处理

新鲜刺梨和无籽刺梨果实样品在60 ℃烘干至恒重后用粉碎机粉碎。实验对酸的配比进行了比较，并参考了文献[16-17]，结果表明，酸的配比采用HNO3和H2O2并且两者体积比为7∶1时，可达到良好的消解效果，样品消解完全。具体方法为准确称取0.5 g试样(精确至0.000 1 g)于消解罐中，加入7 mL HNO3，置于通风橱中浸泡过夜，消解前加入1 mL H2O2后密闭消解罐进行微波消解，消解程序见表1，消解结束后，开罐，于赶酸机中130 ℃赶酸至溶液剩余1 mL左右，待其冷却后用φ=5% HNO3定容至25 mL，0.45 μm微孔滤膜过滤后待测。同法做3个平行，并进行试剂空白试验。

表1 微波消解仪消解程序1)

1)T1为内罐温度，T2为外罐温度

1.4 ICP-OES仪器工作条件

分析泵速为50r/min，入射功率为1 150W，冷却气流量为14L/min，载气流量为0.5L/min，辅助气流量为0.5L/min，样品冲洗时间为30s，积分时间为10s，观测方式为水平观测，重复读数3次。

1.5 检测方法

采用ICP-OES法，在仪器的最佳工作条件下，制作各元素的标准曲线，根据外标法对样品进行测定。

2 结果与分析

2.1 分析波长的选择

实验中对每个测定元素选取3～4条谱线进行测定，根据各元素含量的不同，选择灵敏度较高、其他元素干扰最小的谱线作为分析线，本实验中选用的分析波长见表2。

2.2 线性关系考察

各元素的线性回归方程和相关系数见表2。相关系数在0.999 1～0.999 9之间，各元素线性良好。

2.3 精密度实验

取 0.1mg/L的STD-1和STD-2混合标准溶液，分别重复测定6次，计算出各元素的RSD。见表2。

2.4 检出限和定量限

以空白溶液测定11次的标准偏差的3倍所对应浓度作为检出限，得到各元素的仪器检出限(limitofdetection,LOD)。定量限(limitofquantification,LOQ)表示一个分析方法可以有效测定的最低下限，通常用5倍检出限来表示。各元素的检出限、定量限见表2。

表2 各元素的分析波长、线性方程、相关系数、精密度、检出限和定量限

2.5 回收率实验

对样品中各元素进行加标回收实验，准确称取样品0.5g(精确至 0.000 1g)，并加入确定含量的混合标准溶液，在同等条件下微波消解处理并测定，各元素回收率结果见表3。回收率在93.3%～107.7%之间，该方法准确可靠。

有研究表明，植物中无机元素的来源一方面与其生长的环境条件,如气候、土壤、水质、光线、化肥、农药等有关，另一方面与植物本身的遗传特性、主动吸收功能和对无机元素的富集能力有关[18]。刺梨和无籽刺梨在微量元素的组成上无显著区别，都含有大量人体必需元素，其中K、Ca、Mg、P含量较高。K在许多生理活动方面起着十分重要的作用，它同钠、氯等矿物元素一起作为体液中的电解质，参与维持体液的渗透压和酸碱平衡、保持细胞形态、供应消化液中的酸和碱[19]。Ca是构成骨骼的主要成分，血液凝固和肌肉收缩都必须有钙离子参与[20]。Mg是体内重要的电解质，在细胞外液中的含量仅次于K，它广泛参与蛋白质的合成和能量代谢，是许多酶的活化因子，还是神经细胞中最多的矿物元素，能使神经和肌肉的机能正常运行[21]。P是DNA、RNA的重要组成部分，是传递遗传信息和控制机体细胞正常代谢的重要物质，同时参与体内的能量代谢、氨基酸代谢及蛋白质和磷脂的形成[22]。

2.6 标准物质分析

对国家标准物质黄芪(GBW10028)按照上述方法进行微波消解后，采用ICP-OES最佳工作条件测定，所得结果见表4。测定结果均在证书值范围之内，符合要求。

2.7 样品结果测定

样品按照上述方法进行微波消解后，采用ICP-OES最佳工作条件测定，所得结果见表5。

本实验还测定了As、Cd、Hg、Pb等重金属元素，在最优测定条件下，该方法下各元素检出限w/( mg·kg-1)分别为：As 0.18，Cd 0.005，Hg 0.50，Pb 0.10，《中国药典》[23]2015版对几种重金属的含量限定w/( mg·kg-1)为：As≤5，Cd≤1，Hg≤1，Pb≤10，《中华人民共和国国家标准 食品中中污染物的限量》[24]的含量限定w/( mg·kg-1)为Cd≤0.05， Pb≤0.1, 刺梨和无籽刺梨作为药食两用的药材和水果，在测试的样品中上述重金属元素均未检出。

表3 样品加标回收率结果

表4 国家标准物质黄芪(GBW 10028)分析结果(n=3)

表5 刺梨和无籽刺梨中微量元素含量测定结果

3 结 论

建立了采用硝酸-过氧化氢体系微波消解样品，ICP-OES测定刺梨和无籽刺梨中多种微量元素(Al、B、Ba、Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、S、Sr、Zn)的定量分析方法，并通过加标回收实验和国家标准物质的测定验证了方法的准确度，该方法操作简便，快速准确，精密度满足痕量分析要求，为测定刺梨和无籽刺梨及其他果实中的微量元素提供参考方法和理论依据。

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Quantitative determination of multiple elements inRosaroxburghiiandRosasterilisfruits using ICP-OES with microwave digestion

ZHANGYuanhe1，MANa2，HEJingyu2，GUANYanyan3，HUANGYu1，YUANHuijie1，LISong3，LAIZhihui1,3

(1. School of Life Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China；2. Guangzhou Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 511458, China;3. Instrumental Analysis & Research Center, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China)

We have established a method for determination of the trace elements withinRosaroxburghiiandRosasterilisFruits in this study. The contents of 15 elements (Al, B, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, S, Sr, Zn) were determined by ICP-OES with microwave digestion. The linear ranges of the elements were ranged from 0～10 mg/L with a correlation coefficient more than 0.999 1. The detective limits of the instrument were ranged from 0.000 1～0.006 1 mg/L, precision experiments showed RSD ranged from 0.3%～2.7% and the recoveries of the elements were in the range of 93.3%～107.7%. Such method was used to test the national standard substanceAstragalusmembranaceus(GBW 10028), and the result was consistent with the certificate value. Therefore, this method can be used for quickly and accurately measuring trace elements withinRosaroxburghiiandRosasterilisFruits.

inductively coupled plasma-optical emission spectrometer (ICP-OES);Rosaroxburghii;Rosasterilis; trace element

10.13471/j.cnki.acta.snus.2016.03.018

2015-10-12

国家自然科学基金资助项目(51072236)

张源和(1990年生)男；研究方向：药物分析学；通讯作者：赖志辉；E-mail:puslzh@163.com

O657.31

A

0529-6579(2016)03-0106-05