微波消解ICP-OES法同时测定雨生红球藻中20种无机元素的含量*1

周　彬，杨丽娜，肖丽恒，谢启明

（1.楚雄州质量技术监督综合检测中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南楚雄675000）

微波消解ICP-OES法同时测定雨生红球藻中20种无机元素的含量*1

周彬1，杨丽娜1，肖丽恒1，谢启明2

（1.楚雄州质量技术监督综合检测中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南楚雄675000）

目的本试验以雨生红球藻为试样，建立微波消解-电感耦合等离子体发射光谱 （ICP-OES）法，同时测定雨生红球藻中20种无机元素 （Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se）的分析方法。方法雨生红球藻使用微波消解仪进行样品前处理，采用ICP -OES测定并采用外标法定量。结果本方法测定20种无机元素的线性范围宽，线性关系良好，检出限低，各元素的加标回收率在94.0%～108.0%之间。结论本方法具有操作简单、分析速度快、灵敏度高、准确度好、回收率高等特点，能够同时对雨生红球藻中20种元素进行分析，通过测定雨生红球藻中各种元素的含量，为雨生红球藻资源的合理开发和综合利用、质量控制与质量检测提供一定的参考依据。

雨生红球藻；微波消解；电感耦合等离子体发射光谱；无机元素

雨生红球藻 （haematococcus pluvialis）是一种广泛分布于自然界淡水中的单细胞绿藻，属于团藻目，红球藻科。此藻能累积虾青素而呈现红色，于是命名为红球藻，因为是绿藻中的雨生种，又名雨生红球藻［1］。因为氧化所导致的系统性的疾病，例如癌症、炎症、糖尿病、心血管疾病、中枢神经系统疾病以及血液疾病和呼吸系统疾病等，雨生红球藻有着非常好的预防或治疗作用［2］。主要是因为在一定条件下，雨生红球藻积聚的类胡萝卜素可占细胞干重的2%～5%，其中80%左右为虾青素 （astaxanthin）及其酯类［3］。虾青素，又名虾黄质、龙虾壳色素，其化学名为3，3'-二羟基-4，4'-二酮基-β，β'-胡萝卜素，分子式为C40H52O4，相对分子质量为596.86。近年来许多研究表明，虾青素具有许多重要的生物学功能，如抑制多不饱和脂肪酸的氧化、抵御紫外线的作用、维生素A样活性、改善视力、提高免疫力、促进色素形成、改善生育以及抗肿瘤等［4］。目前，虾青素在水产养殖（如红鳟鱼、鲑鱼、虾和观赏鱼类等的人工养殖）中较广泛地用作饲料添加剂，取得了满意的着色及改善动物机体健康状况的效果［7］。

雨生红球藻中矿物元素参与其体内酶、激素和维生素的生理活性反应，对机体的正常代谢有重要作用；另外，对雨生红球藻所含有的矿物元素的安全性评价研究，也成为毒理学、药理学、生物无机化学的研究方向。同时，也反应雨生红球藻人工养殖环境中水质等方面的质量状况，因此对雨生红球藻的质量研究包括矿物元素的研究就显得非常重要。目前，雨生红球藻主要应用于食品行业、医药行业和饲料添加剂中的养殖行业［4—7］。

雨生红球藻干样含有70% 碳水化合物，少量蛋白质、脂肪及色素等，还含有较多的无机元素。之前，对雨生红球藻无机元素的研究也有少量报道［8］，电感耦合等离子体原子发射光谱法（inductively coupled plasma optical emission spectroscopy，ICP-OES）以其低检出限、高精密度，基体效应较小、线性范围较宽和多元素同时测定等优点，已广泛应用于食品、药品中的微量元素分析［9］。本实验采用微波消解，应用ICP-OES检测雨生红球藻中22种无机元素的含量，为雨生红球藻资源的综合利用与质量控制提供了参考依据。

1.实验部分

1.1仪器与设备

微波消解仪 （美国CEM公司，型号：MARS6）、55mL TFM消解罐、赶酸电热板、电感耦合等离子体光谱仪 （美国PE公司，型号：8000），粉碎机、样品均质器、电子天平、精密移液器、EasyDI8超纯水机、玻璃器皿 （于20%硝酸溶液中浸泡过夜，再用去离子水清洗干净）。

1.2试剂

65%浓硝酸 （优级纯），30%过氧化氢 （分析纯），去离子水，氩气。测定时所使用的各元素标准储备液为国家标准物质研究中心提供。

1.3ICP-OES仪器工作参数

高频输出功率：1.3 KW；等离子气流量：15 L/min；辅助气流量：0.2 L/min；雾化气流量：0.6 L/min；泵流量：1.5m l/min；吹扫气流：正常；读数延迟：45秒；重复测量次数：3次；观测位置：轴向观测；观测距离：15.0；每个谱峰点数：5点；雾化器清洗时间：10秒。

1.4样品处理

取处理好的雨生红球藻样品约0.25 g置于干净的聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸6 mL浸泡过夜，再加入30%过氧化氢2 mL，轻轻摇晃消解罐雨生红球藻样品被酸浸润，盖好密封内盖，套好保护筒后，依次安装在微波消解仪旋转架盘上并将架盘放入微波消解仪中，然后按照微波消解程序步骤进行消解，微波消解程序步骤如表1。消解完全后，冷却，取出。将消解液转移至25 mL量瓶中，用超纯水定容至刻度，用于检测样品含量较低元素；从上述溶液精密取0.5 mL置于25 mL量瓶中，用5%硝酸稀释至刻度，用于检测含量较高的元素 （Al、Ca、Mg、Mn、K）。

表1　微波消解程序

消解结束后，赶酸，待残液剩约1.0-1.5m l左右将样品定容至50mL。同时做样品空白。

2.结果与分析

2.1分析波长的选择及背景的校正

电感耦合等离子体原子发射光谱对每种元素的测定都可以同时选择多条不同特征谱线进行应用，而且具有同步背景校正功能。因此，实验过程中对每种检测元素同时选取2—3条谱线进行检测分析，综合分析了光谱图的强度、稳定性和干扰情况选择了较好的谱线作为分析谱线。选择的检测波长结果如表2所示。

表2　元素测定波长

2.2各种元素的线性关系

将各种元素的标准储备液配制成混合标准工作溶液，浓度系列分别为0.1、1.0、5.0、10.0、100mg/mL。用5%硝酸稀释标准品制得不同浓度的标准使用液。Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn的标准使用液浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/L，、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se的标准使用液浓度分别为0.01、0.1、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0g/L。在选定的仪器操作条件下对标准工作液进行测试，电感耦合等离子体发射光谱仪工作站自动绘制校准曲线，其线性相关系数在0.9993—1.0000之间。

2.3方法检出限

在本实验条件相同的情况下，对空白溶液连续进行6次测定，取3倍标准偏差的浓度含量为各元素的检出限，结果见表3。

表3　方法检出限 （n=6）

2.4加标回收实验

红球藻1样品分成2份，一份样品中加入配置成一定浓度的混合标液，另一份为样本液，测定各元素的加标回收率。统计结果见表4。从统计结果来看，方法的回收率均在94.0%～108.0%之间，方法的准确度较高，能满足本实验的检测要求。

表4　测定方法加标回收实验（mg/kg）

2.5样品测定结果

按实验方法对样品进行消解，以5%硝酸作溶剂空白，对每个样品进行平行测定3次，样品中各种元素取平均值，其结果如表5。

表5　样品分析结果（mg/kg）

元素　红球藻1　红球藻2　红球藻3　红球藻4　红球藻5 Ti　4.99　3.99　2.93　1.47　2.66 Co　2.44　2.15　1.96　1.14　1.82 Cr　2.39　2.23　2.02　0.97　1.94 Ni　0.27　0.44　0.35　0.19　0.26 Pb　0.23　0.16　0.18　0.068　0.51 Li　0.014　0.022　0.041　0.016　0.018 Cd　0.0081　0.031　未检出　0.013　0.034 Se　未检出　未检出　未检出　未检出　未检出Ag 未检出　未检出　未检出　未检出　未检出

由检测结果表5可知：雨生红球藻中含有Ca、Mg、K、Na等常量元素，含量高低顺序为：Ca ＞Mg＞K＞Na，含量最高的是Ca。微量和半微量元素含量从高到低的顺序为：Fe＞Al＞Mn＞Ba ＞Zn＞Sr＞Cu＞Ti＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Li＞Cd。Ag、Se没有检出。从分析结果来看，雨生红球藻含有非常丰富的矿物元素，检测的20种元素中含有18种元素。

3.结论

利用微波消解，应用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定雨生红球藻中多种无机元素的方法，操作简便、分析速度快、稳定性好、准确性高。雨生红球藻中含有18种常微量元素，Ag、Se没有检出。各元素含量高低顺序为：Ca＞Mg＞K＞Na＞Fe＞Al＞Mn＞Ba＞Zn＞Sr＞Ti＞Cu＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Mo＞Cd。Ag、Se没有检出。通过测定雨生红球藻中多种无机元素含量，为雨生红球藻资源的合理开发和综合利用、质量控制与质量检测提供一定的参考依据。

［1］Lorenz R T，Cysewski G R.Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxant hin［J］.Tibtech，2000，18：160—167.

［2］魏东，严小君.天然虾青素的超级抗氧化活性及其应用［J］.中国海洋药物，2001，20 （4）：45—50.

［3］庄惠如，卢海声，陈必链，等.雨生红球藻营养细胞的虾青素累积 ［J］.水生生物学报，2001，25（4）：376—378.

［4］王菊芳，吴振强，梁世中.虾青素的生理功能及其应用 ［J］.食品与发酵工业，1999，26（2）：66—69.

［5］刘子怡，沈奇佳.虾青素的生物活性及开发应用前景 ［J］.中国海洋药物，1997，8 （2）：46—49.

［6］魏东，臧晓南.大规模培养雨生红球藻生产天然虾青素的研究进展和产业化现状［J］.中国海洋药物，2001，20（5）：4—8.

［7］金征宇，过世东，吕玉华.饲料中添加富含虾青素的法夫酵母对罗氏沼虾的体色及生长状况的影响［J］.饲料工业，1999，（20）：29—31.

［8］李萍，杨丽娜，肖丽恒，等.微波消解ICP-OES测定淀粉制品和红球藻粉中的铝元素［J］.楚雄师范学院学报，2015，30（9）：29—34.

［9］丁音琴.微波消解ICP-OES法测定辣木叶中的矿物质元素 ［J］.福建农业科技，2014，45（10）：11—14.

（责任编辑徐成东）

Simultaneous Determination of 20 Inorganic Elements in Haematococcus Pluvialis by Microwave Digestion-ICP-OES

ZHOU Bin1，YANG Lina1，XIAO Liheng1&XIE Qiming2
（1.Prefectural Quality Technology Supervision and Comprehensive Inspection Center of Chuxiong，Chuxiong，675000，Yunnan Province；2.School of Chemistry and Life Science，Chuxiong Normal University，Chuxiong，675000，Yunnan Province）

Objective In this experiment，Haematococcus pluvialis as sample has been studied，establishing themethods by microwave digestion-inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP -OES），that's the analysismethods of simultaneous determination about Haematococcus pluvialis in 20 kinds of inorganic elements（CA，Mg，K，Na，Fe，Al，Mn，Ba，Zn，Sr，Cu，Ti，Co，Cr，Ni，Pb，Li，CD，Ag，Se）.Methods Haematococcus pluvialis samples were treated using microwave digestion instrument，determined by ICP-OES and quantified by external standard method.Results The method developed for the determination of20 kinds of inorganic elements has awide linear range，good linearity and low detection limit，and the recovery rate of each element is between 94.0% ～108.0%.Conclusion This method has the advantages of simple operation，fast analysis speed，high sensitivity，good accuracy，higher recovery rate，etc，20 kinds of elements in Haematococcus pluvialis can be analyzed at the same time. Through the determination of Haematococcus pluvialis in various elements of the content，the reference for the Haematococcus pluvialis resources in rational development and comprehensive utilization，quality control and quality detection can be provided.

Haematococcus pluvialis；microwave digestion；ICP-OES；inorganic elements

Q949.212

A

1671-7406（2016）03-0028-04

2016-01-16

周彬 （1965—），男，工程师，学士，研究方向：食品安全。