微波消解ICP-AES同时测定光皮梾木种子（油）中的11种微量元素

吴 红，肖志红，刘汝宽，张爱华，李昌珠

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2. 湖南省生物柴油工程技术研究中心，湖南 长沙 410004；3. 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

微波消解ICP-AES同时测定光皮梾木种子（油）中的11种微量元素

吴 红1,2,3，肖志红1,2，刘汝宽1,2，张爱华1,2,3，李昌珠1,2

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2. 湖南省生物柴油工程技术研究中心，湖南 长沙 410004；3. 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

本文建立了一种光皮梾木种子（油）中多种微量元素同时测定的微波消解-电感耦合等离子体（ICPAES）分析方法，以 HNO3和 H2O2为消解液，采用微波消解的方式处理光皮梾木种子，通过 ICP-AES 建立了光皮梾木种子（油）中的营养元素如 K，Ca，Na，Mg，P，Fe，Cu，Zn，Se 和有害元素 Pb 和 As 等 11 种微量元素含量的方法。通过对消解条件和 ICP 工作条件的优化，测定了包括各种元素线性范围、检出限、回收率和精密度等。结果表明，各元素的校准曲线都具有良好的线性关系，相关系数大于 0.999，回收率在 92.91%～109.44%，RSD 均小于 2.3%。微波消解 -ICP-AES 方法快速、简便、准确，适于光皮梾木种子（油）中多种微量元素的同时测定。

光皮树种子；微波消解；微量元素；电感耦合等离子体

光皮梾木（Swida wilsoniana）为山茱萸科木本油料作物［1］。因树皮青灰色，斑块剥落而得名。光皮梾木主要分布于我国长江以南各省，其生活力强，根系发达，对土壤要求不严，耐干旱和耐贫瘠，可在钙质土的山坡上生长，在酸性土壤上亦可以生长良好。光皮梾木油在民间已有多年食用的历史［2］，武汉医学院曾报道光皮梾木油的动物实验结果，表明其具有减轻动脉粥样硬化和减少胆固醇在动脉中堆积的作用。2013 年7 月，中国卫生部《食品安全法》和《新食品原料安全审查管理办法》批准光皮梾木油作为新型的食品原料后，这种新型的木本油料植物得到了进一步的重视和推广。

当前，有部分学者开展了光皮梾木油脂方面的研究［3-5］，从油脂利用的角度，在光皮梾木油的制备［6-7］、油脂清洁转化为生物柴油［8-9］和光皮梾木油生物柴油的理化性质［10］等方面进行了广泛而深入的研究，且取得了较大的进展，为光皮梾木油的深度利用奠定了良好的基础。随着光皮梾木油的食用化进程，开展光皮梾木油及其原料种子中微量元素如维生素［11］、甾醇以及营养矿质元素［12］和有害矿物元素方面的研究显得十分重要。尤其是光皮梾木矿质元素方面的研究目前还是空白。鉴于矿质元素在人体内重要的生理和毒理作用［13］，有必要对光皮梾木种子中所含元素进行全面分析。

无机元素的测定方法主要有原子吸收分光光度法［14］、原子荧光法［15］、电感耦合等离子（ICP）法［16］、电感耦合等离子体-原子发射光谱法［17］等。其中，ICP 法具有灵敏度高、线性范围宽、抗干扰能力强、分析速度快等优点，现已广泛应用于食品和药品等领域的多元素同时分析测定［18-19］。微波消解技术在分析化学领域应用很广泛［20］。这种方法特别适用于消解生物样品［21］、食品［22］、饮料、人体及动物器官等。其显著特点是热损耗少、能量利用率高；消解能力强，样品分解彻底，一般在几分钟即可消解完全；试剂用量少；空白值低。本实验采用 ICP 法对光皮梾木种子（油）中的 11 种无机元素进行测定，旨在较为全面的了解其化学成分，为光皮梾木资源高值化利用和将光皮梾木油的深度利用提供依据。

1 试验材料

1.1 材料

光皮树种子采自湖南省林业科学院杜家冲实验林场。种子经风干后用万能粉碎机破碎过100目筛而得。测定无机元素时样品在烘箱 105 ℃ 烘干至恒重。

各元素标准溶液均为国家标准样品，含有 K，Ca，Na，Mg，P，Fe，Cu，Zn，Se，Pb 和 As 的单元素标准溶液均为 1 000 μg/mL（sigma 公司）；实验用水均为双蒸超纯水，高纯氩气（99.999%）。

1.2 仪器

赛默飞 iCAP6000 电感耦合等离子体（美国Thermo Fishier 公司），MARS6 微波消解仪（美国 CEM 公司），ME204 分析天平（瑞士梅特勒托利多公司），Milli-Q 超纯水机（Millipore 公司），101-1 电热鼓风干燥箱（上海昕仪），高速万能粉碎机（北京环亚天元机械技术有限公司）。

2 实验方法与结果

2.1 标准溶液的配置

分别精确量取多种无机元素标准溶液，用1% 的 HNO3水溶液将 K，Ca，Na，Mg，P 等元素配置成浓度梯度为 0 μg/mL，10 μg/mL，20 μg/mL，40 μg/mL，60 μg/mL，80 μg/mL，100 μg/mL。将 Fe，Cu，Zn，Se，Pb 和 As 等元素配置成浓度梯度为 0 μg/mL，0.05 μg/mL，0.10 μg/mL，0.20 μg/mL，0.40 μg/mL，0.80 μg/mL，1.0 μg/mL 系列浓度的混合标准溶液。

2.2 微波消解制备光皮树种子测试液

准确称取光皮梾木种子样品粉末 0.4 g 放入聚四氟乙烯微波消解瓶中，加入浓硝酸 6 mL HNO3、在通风橱中常温消解 1 h，加入 2 mL H2O2，拧紧消解罐盖，装入微波消解仪中，按消解程序：先经 10 min 由室温升温至 150 ℃，150 ℃ 维持 2 min消解，然后 3 min 由 150 ℃ 升温至 200 ℃，200 ℃维持 8 min 消解。消解完毕后，冷却至室温，取出消解罐，在通风橱中将酸挥尽，用去离子水溶液定容至 100 mL 容量瓶中。分析波长，K（766.49 nm），Ca（317.93 nm），Na（589.59 nm），Mg（279.08 nm），P（213.62 nm），Cu（324.75 nm），Fe（259.94 nm），Zn（213.86 nm），Se（196.09 nm），Pb（220.35 nm），As（189.04 nm）。

2.3 ICP-AES 测定条件

ICP-AES 工作条件优化如下：射频功率 1 150 W，Ar 气流量 12 L/min，辅助气流量 0.5 L/min，雾化器压力 0.23 MPa，冲洗泵速 50 r/min，分析泵速 50 r/min，积分时间短波长 15 s，长波长 5 s，延迟时间 1 s，样品冲洗时间 30 s，样品测定次数 3 次。测量方式：标准曲线法；读数方式为峰面积。

2.4 标准曲线

根据试样中待测元素的水平配制对照品溶液，依次测定 11 种无机元素的系列质量浓度对照品溶液，按测定条件以对照品质量浓度为横坐标（X），对照品峰面积为纵坐标（Y），绘制标准曲线，得各元素的回归方程、相关系数和线性范围。结果见表 1。

表1 11种元素的标准曲线Tab.1 Calibration curves of 11 inorganic elements

2.5 检出限、方法精密度与回收率

检出限重复测定空白样品 11 次，各元素信号相应的 3 倍标准偏差为元素浓度值的检出限。

方法的精密度和回收率 对同一样品，连续测定 6 次，计算方法的精密度。

2.6 加标回收率实验

取已知量的 S 9 样品 0.4 g（6 份），精密称定，分别精密加入一定量的各元素标准溶液，依法制备样品溶液，依上述条件进样测定，计算回收率（见表 2）。

2.7 样品测定结果

按照“2.2”项方法处理样品，按“2.3”项检测方法进行测定，每个样品重复 3 次，结果见表 3。

表2 11种元素精密度和回收率Tab.2 RSD and recovery of 11 inorganic elements

表3 光皮梾木种子中的矿物元素含量Tab.3 Analytical results of Swida wilsoniana seeds（mg/kg）

3 结论与讨论

测定结果表明，种子和油含量较高的元素均为 K，Ca，Na，Mg，P，油脂中 Na，Fe，Cu，Zn 和 Se 的含量均高于原料种子，且幅度较大（＞20%）。湖南省林业科学院培育的两个良种湘林 1 号和湘林 2 号的测定元素差异性较小，这可能它们有相同的生长环境基本相同、种植土壤有相同的矿物成分、且施肥条件基本一致有关。光皮梾木种子和油都未检测出 Pb 和 As，表明光皮梾木不会对 Pb 和 As 进行富集。由于光皮梾木种子基质比较复杂，不仅含有脂肪、蛋白质和糖类，还含有大量的致密的纤维结构（～30%），因此在采用 HNO3为消解剂的前提下，加入少量的 H2O2为氧化剂，经过微波消解后的液体呈透明状。

本文通过微波消解 -ICP-AES 测定了光皮梾木种子中的 9 种营养元素和卫生标准中规范的 2 种有害元素（Pb，As），建立了 HNO3/H2O2的微波消解方法，确定了 ICP-AES 的检测条件和工作参数。采用本文建立的方法可快速测定光皮树种子中的 11 种矿物元素（K，Ca，Na，Mg，P，Fe，Cu，Zn，Se，Pb 和 As），回收率在92.91%～109.44%，RSD 均小于 2.3%。该方法操作简单，检测速度快，测量精度高，可实现多种元素的同时测定，为分析光皮树种子的微量营养元素的含量检测，并为光皮树油的食用化进程提供重要支撑。

［1］孙玲玲，宋金明，于 颖，等．微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定牡蛎中锌的不确定度评定［J］．食品科学，2016，37（16）：187-192.

［2］刘汝宽，肖志红，姜 莎，等．近红外光谱法无损测定光皮树果实内含物含量［J］．中国粮油学报，2014，29（9）：120-123.

［3］叶 润，刘芳竹，刘 剑，等．微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定大米中铜、锰、铁、锌、钙、镁、钾、钠 8种元素［J］．食品科学，2014，35（6）：117-120.

［4］刘汝宽，肖志红，李昌珠，等．光皮树果实内含物含量的测定与综合利用［J］．中南林业科技大学学报，2013，33（12）：19-21，31.

［5］王冬梅．光皮树脂肪酸及主要生物学特性初步研究［D］．杭州：浙江农林大学，2013.

［6］肖志红．光皮树果实生物液体燃料绿色制备工艺原理与技术研究［D］．长沙：中南林业科技大学，2013.

［7］罗欢忠，刘俊武．微波消解-电感耦合等离子体-质谱法测定大米中的铅、镉、汞和砷［J］．光谱实验室，2012，29（1）：470-474.

［8］杨秀芳，许 凌，徐建峰，等．微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定茶叶中的镉［J］．食品科学，2011，32（18）：218-220.

［9］李昌珠，张爱华，肖志红，等．用碱性离子液体催化光皮树果实油制备生物柴油［J］．中南林业科技大学学报，2011，31（3）：38-43.

［10］杨雪娇，张志伟，黄 伟，等．微波消解—电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定面制食品中的铝［J］．食品工业科技，2007（9）：206-208.

［11］曾虹燕，方 芳，苏洁龙，等．超临界CO_2、微波和超声波辅助提取光皮树子油工艺研究［J］．中国粮油学报，2005（2）：67-70.

［12］曾虹燕，李昌珠，蒋丽娟，等．不同方法提取光皮树籽油的GC-MS分析［J］．中国生物工程杂志，2004（11）：82-85.

［13］于桂芳，仲海洁，胡军华，等．微波消解ICP-MS同时测定玛咖中27种元素［J］．中国中药杂志，2015，40（23）：4545-4551.

［14］张江义，王小菊，李国敏．微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定食品中的主、微量元素［J］．分析化学，2014，42（11）：1706-1709.

［15］任占军，郝贵奇，尹长田，等．微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定污泥中汞和砷［J/OL］．冶金分析，2014，34（3）：52-56.

［16］袁 珂，薛月芹，桂仁意，等．微波消解-原子吸收光谱法测定不同产地淡竹叶中微量元素的含量［J］．光谱学与光谱分析，2010，30（3）：804-808.

［17］杨 屹，侯翔燕，王书俊，等．微波消解-AAS法测芦荟中微量金属元素锌、锰、镉、铅［J］．光谱学与光谱分析，2004，24（12）：1672-1675.

［18］谢 风，潘斌林，胡松竹，等．光皮树研究进展［J］．安徽农业科学，2009，37（7）：2961-2962.

［19］温 晓，麻明友，吴显明，等．光皮树籽油的微波提取工艺研究［J］．生物质化学工程，2011，45（6）：11-14.

［20］彭 红，韩东平，刘玉环，等．光皮树籽抽出物的成分分析［J］．食品科学，2010，31（12）：197-199.

［21］申爱荣，谭著明，李昌珠，等．水酶法提取光皮树油的研究［J］．中国油脂，2010，35（3）：6-9.

［22］李正茂，李昌珠，张良波，等．油料树种光皮树人工林立地质量评价［J］．中南林业科技大学学报，2010，30（3）：75-79.

Determination of trace elements in Swida wilsoniana seeds (oil) with microwave digestion and ICP-AES

WU Hong1,2,3，XIAO Zhihong1,2，LIU Rukuan1,2，ZHANG Aihua1,2,3，LI Changzhu1,2
（1. Hunan Academy of Forestry，Changsha 410004，China；2. Hunan Engineering&Technology Research Center of Biodiesel，Changsha 410004，China；3. Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China）

An inductively coupled plasma（ICP）method was developed for the determination of K，Ca，Na，Mg，P，Fe，Cu，Zn，Se，Pb and As in Swida wilsoniana seeds.Samples were digested with HNO3and H2O2followed by dilution with ultrapure water and then analyzed by ICP.9 kinds of trace elements were found in Swida wilsoniana seeds and oils in which the contents of K，Ca，Na，Mg，P were rich while the contents of Pb and As were undetectable.The results showed that the relative standard deviation of precision were less than 2.3%，the correlation coefficient prior to 0.999 and the element recovery of standard addition were 92.91%～109.44%.The method of microwave digestion -ICP can determine various kinds of elements in Swida wilsoniana seeds，which will provides some reference on Swida wilsoniana oil for edible use.

Swida wilsoniana seed；microware digestion；trace element；ICP-AES

TH 843

A

1003-5710（2017）05-0038 -04

10.3969 / j.issn. 1003-5710.2017.05.008

2017-07-23

项目来源：国家科技支撑（2015BAD15B02）和湖南省重大专项（2016NK1001）

吴 红（1984-），女，湖南新化县人，助理研究员，博士研究生，主要从事生物油脂方面的研究

李昌珠，研究员，博士生导师；E-mail：lichangzhu2013@aliyun.com

（文字编校：龚玉子）