微波消解-电感耦合等离子发射光谱快速测定桃金娘果的20种元素质量浓度

窦文渊，周漪波，巫培山，胡家宝，李俊阳，伍德进，杨伟明

（中国广州分析测试中心广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东 广州 510070）

桃金娘 Rhodomyrtus tomentosa（Ait.）Hassk.为桃金娘科桃金娘属植物，别名山稔、岗稔、桃娘、稔子、仲尼，是在我国有天然分布的一种植物，在我国东南部、南部至西南部，南亚、东南亚等地均有广泛分布，是一种优良的野生植物资源。在《本草纲目》、《本草纲目拾遗》等本草专著中对桃金娘的药用价值已有详细记载。桃金娘性味甘涩平，以根、叶和果入药，具有养血、止血、涩肠、固精之功效[1]。现代社会的发展，推动工业的发展的同时给环境带来了污染，金属的污染也是很主要的元素，因此，各个行业对元素的监测的关注也是越来越重视。随着社会环境的快速变化和生活质量要求的提高，作为人们可食用的桃金娘果实，对它的元素的研究就很有必要性。查找以往关于桃金娘元素方面的有关文献报道，元素测定方面研究很少，电感耦合等离子体发射光谱仪[2-10]适合同时多元素检测，方便快捷，数据准确，因此，本试验采用微波消解前处理对样品，用电感耦合等离子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）测定桃金娘果的20 种元素质量浓度，为科学利用桃金娘的果实提供重要意义。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

Prodigy XP 电感耦合等离子体原子发射光谱仪：美国Leeman 公司；TOPEX 微波消解仪：上海屹尧仪器有限公司。

桃金娘果样品：广东省天天原生态有限公司。

硝酸、过氧化氢均为优级纯：广州市试剂厂；试验用水为高纯水；17 种混合标液（Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、Fe、Mn、Al、Ti、Mg、B、Sr、Mo、Ba、Co、Si）和 K、Na、Ca 标准溶液：国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，浓度均为1 000 μg/mL。所用玻璃器皿均用10%硝酸浸泡24 h，均用蒸馏水、高纯水清洗备用。

1.2 方法

1.2.1 仪器工作条件

ICP-AES 的仪器使用条件如表1所示。

表1 主要仪器参数Table 1 The major instrument parameter

1.2.2 样品前处理

将样品（桃金娘果）清洗干净，等样品表面水分风干，然后研磨粉碎混匀。精密称定样品5.000 g，置消解罐子中，慢慢加入10 mL 硝酸，再加入1 mL H2O2，盖好盖子。按照表2的消解程序进行消解。消解结束后冷却至25 ℃。将罐内中消解好的溶液取出，过滤，转移至25 mL 的容量瓶，最后用高纯水定容至刻度线，混匀，待测。微波消解升温程序具体见表2。

表2 微波消解升温程序Table 2 Microwave digestion temperature procedure

1.2.3 标准溶液曲线配制

混合标准溶液曲线A：将标准储备液用1%的硝酸逐级稀释，稀释标准浓度分别为0.00、0.100、0.200、0.500、1.00、4.00 μg/mL；混合标准液曲线 B：将 K、Na、Ca 标准储备液用1%的硝酸混合逐级稀释，配制标准溶液曲线浓度分别为0.00、0.500、1.00、5.00、10.0、20.0、25.00 μg/mL。

2 结果与分析

2.1 校正和选择元素谱线

ICP-AES 全谱扫描对20 个待测元素不同的工作谱线，校正背景的扣除，结合谱线的互不干扰、灵敏度合适等因素，选取最优的检测元素谱线，结果见表3。

表3 20 种元素的元素谱线Table 3 Analysis line of 20 elements

2.2 样品的消解情况

元素常用的消解方法为湿法消解、干法消解和微波消解。湿法消解的方法优点是消解成本低，步骤容易操作，缺点是容易损失部分待测元素。干法消解处理方法消解方法优点是消解充分，缺点是步骤多，容易带入干扰，容易损失部分元素，现在基本少用。微波消解的方法优点是不易损失样品中待测物，消解完全消解效果好。消解食品样品一般选用硝酸和过氧化氢作为消解试剂。为了考察样品在不同试剂的条件下，设定了4 个消解方案，通过检测数据来比对微波消解与湿法消解的消解效果，具体消解方法的方案见表4，样品的消解检测结果见表5。

表4 样品的不同方法消解的情况Table 4 Different methods of sample digestion

由表4看出，经过试验比较，方法A 和方法C 消解效果不是很好，还有少量的沉淀，方法B、方法C 和方法D 的消解效果，都是溶液澄清，说明消解样品基本完成。由表5看出，方法D 消解样品效果最好，可能由于微波消解在密闭空间消解的原因，因此，样品的前处理方法选择方法D，处理采用微波消解，硝酸与过氧化氢（9 mL+1 mL）消解，消解效果好。

表5 样品的前处理消解方法的检测结果Table 5 The test results of the former treatment of the sample

2.3 元素的线性范围和检出限

按表1仪器的工作条件，测定配置好的系列标准溶液，绘制校准曲线回归方程，结果见表6。

表6 20 种元素的线性及检出限Table 6 Linear equation and detection limit of 20 metal elements

由表6可以看出，在线性范围内，Cu、Pb、Zn、Ti、V、Cr、Fe、Mn、Al、Mo、Li、Sr、Ni、K、Na、Ca、Mg、Cd、B、Ba 的线性相关系数范围为0.999 2～0.999 9，线性关系良好。

2.4 加样回收试验

取样品 6 份（分别标为样品 1，2，3，4，5，6），精密加入20 种元素一定量的标准溶液，按“2.3”项下方法制备，按“2.2”项下光谱条件测定，计算回收率。

由表7可知，样品的 Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、Fe、Mn、Al、Ti、K、Na、Ca、Mg、Co、B、Sr、Si、Ti、Mo 平均回收率范围为90.7%～98.6%，相对标准偏差范围为为0.83%～3.93%。结果表明该方法准确可靠。

表7 加样回收试验测定结果（n=6）Table 7 The results of recovery experiment（n=6）

2.5 样品含量测定

取同批次6 个样品，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，按“2.2”项下光谱条件测定，以标准曲线法计算含量（见表8）。

续表8 样品的20 种元素含量测定结果Continue table 8 Determination results of 20 metal elements content in the sample

由表8结果可知，桃金娘果中20 种元素含量都不一样，K 元素含量最高，Cd 元素含量最低，桃金娘果中20 种元素含量高低顺序为：K、Ca、Mg、Na、Si、Al、B、Mn、Fe、Zn、Ba、Cr、Cu、Sr、Ni、Ti、Co、Mo、Pb、Cd。

3 结论

本试验微波消解桃金娘果，通过前处理优化、仪器条件的优化快速准确分析检测元素含量，ICP-AES法测定了样品中的20 种元素的含量方法简单快捷。检测结果表明，线性相关系数范围为0.999 4～0.999 9，线性关系良好（n=6），平均回收率范围为90.7 %～98.6 %，相对标准偏差范围为0.83%～3.93%。结果表明该方法准确可靠。桃金娘果的元素含量高低顺序是K、Ca、Mg、Na、Si、Al、B、Mn、Fe、Zn、Ba、Cr、Cu、Sr、Ni、Ti、Co、Mo、Pb、Cd。根据食品国家安全标准 GB 2762-2005《食品中污染物限量》铅（Pb）≤ 0.2mg/kg；镉（Cd）≤0.05 mg/kg；镍（Ni）≤ 1.0 mg/kg；铬（Cr）≤ 1.0 mg/kg 的限量要求进行判定，Pb、Cd、Ni、Cr 元素检测结果均小于限量要求，桃金娘果的限量金属含量符合食用要求。其它16 种元素，只是作为桃金娘果的元素拓展研究。试验证明该方法适合用于ICP-AES 法测定桃金娘果的20 种微量元素的含量，为桃金娘果以及其他植物的相关元素检测提供依据。