雪燕中五种微量元素的测定

陈 英，杨葵华, 刘棕杨

(绵阳师范学院化学与化学工程学院，四川绵阳 621000)

0 引言

随着人民生活水平和科学技术的提高，人们越来越重视健康生活方式，也很重视天然食物摄取物和人类身体健康的关系.因此，食物中营养元素的作用已成为全人类关注的焦点，在人类生长，发育，衰老，疾病和生命过程中，它已成为食品和生命科学领域的研究热点[1].微量元素虽然在人体中含量不高，却是人体新陈代谢过程中不可缺乏的元素，研究表明微量元素在多种生理过程中有着重要作用，其含量的多少可反映人体的健康程度[2].与此同时，科研结论表明，天然食物是人体摄入微量元素的最佳方式，同时天然食物的摄入对补充人体所需的微量元素具有保健作用[3].对保健性食品的研究一直是食品市场发展的重要区域.

雪燕是一种名贵的植物木髓分泌物，其产地为地中海东部以及亚洲西南部和北部的高原和沙漠地区，它是一种新型的补养产品.雪燕因其用水浸泡后剔透晶莹和燕窝类似而被人们称为雪燕.虽然不是燕窝，雪燕同样具有珍贵的营养价值，可以补水保湿，减少脂肪和滋润肠道，改善身体的免疫调节.有研究报道雪燕还能抑制癌症的生长和转移，调节人体胶原蛋白的生长，使皮肤饱满、紧致和富有弹性；雪燕还能抑遏蔗糖吸收，通过降低血糖来改善糖尿病，预防肥胖、高血压和高血脂.

因此，本文选用火焰原子吸收光谱法测定雪燕中的锌、锰、铅、钴、镉等5种微量元素的含量，进一步了解雪燕的营养价值.

1 测量方法

在温度、吸收光程和进样方式等实验条件固定时，样品产生的待测元素相基态原子对作为锐线光源的该元素的空心阴极灯所辐射的单色光产生吸收，其吸光度A与样品中该元素的浓度C成正比.即郎伯比尔定律：

A=KC

因此，通过测量标准溶液和未知溶液的吸光度，并且知道标准溶液浓度，可作标准曲线，求得未知液中待测元素浓度.

1.1 火焰原子吸收光谱法的优缺点

优点：(1) 选择性强，精准度高；(2) 分析范围广；(3) 抗干扰能力强.

缺点：原子吸收光谱法的主要局限在于分析过程较单一，不能同时分析多种元素，对一些难溶元素的测定时，灵敏度较低，同时对一些复杂样品的分析上容易受到干扰[4].

1.2 测定原理

1.2.1 标准曲线法 标准曲线法是一种方便、迅速的定量方法，是原子吸收光谱分析中最常用方法之一[4].通过用标准样品配制不同浓度的一系列标准溶液，在选定的波长下，分别测定其吸光度.然后以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准工作曲线.试样经适当处理后，在完全相同的实验条件下测量其吸光度.据此在标准曲线上查出样液中被测元素的含量[5].

1.2.2 标准加入法 标准加入法是用来检测仪器的准确度.该法适用于检验样品中是否存在干扰物质，当样品中基体不明或基体浓度高、变化大，难以配制相类似的标准溶液往往可以采取此方法.这种方法是将不同量的标准溶液分别加入数份等体积的试样溶液之中，其中一份试样不加标准液，均稀释至相同体积后测定.如果样品中存在干扰物质，则浓度的增加值将大于或小于理论值.

2 实验部分

2.1 主要仪器

原子吸收分光光度计(TAS-990 北京普析通用仪器有限公司)；Zn、Mn、Pb、Co、Cd空心阴极灯(KY-1北京有色金属研究总院)；电子分析天平(AUY120上海标仪仪器有限公司)；恒温干燥箱(101-2A上海泸南电炉烘箱厂).

2.2 试剂

锌粉、镉粉、钴粉、硫酸、硝酸、30%过氧化氢(优级纯，成都科龙试剂厂)；锰粉、铅粉、盐酸(优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司)；高氯酸(优级纯，天津鑫源化工有限公司)；雪燕(实验所用雪燕于绵阳商场购买).

二次蒸馏水(实验所用水为去离子水)；钴(Co)标准储备液(1.00 mg·mL-1)、锰(Mn)标准储备液(1.00 mg·mL-1)铅(Pb)标准储备液(1.00 mg·mL-1)、锌(Zn)标准储备液(1.00 mg·mL-1)、镉(Cd)标准储备液(1.00 mg·mL-1)均为自制.

2.3 样品预处理

先用自来水将样品多次洗涤，到样品表面无污染物，再用去离子水清洗，去除样品表面上的杂质和金属离子.然后将样品放入洁净的瓷盘中，置于烘箱里，温度调到70～80 ℃，烘干15 h至样品恒重.用研钵将样品研磨粉碎完全，再过筛，保存于试剂瓶中，放入干燥器中以待使用.

用分析天平准确称取2.0000 g雪燕样品于洁净干燥的小烧杯中，并加入20 mL混合酸{ HNO3- H2SO4(VHNO3:VH2SO4=3:1)}，在小烧杯上盖上表面皿，静置15 h.然后，通过在电热板上低温加热6 h使样品消解，整个过程以保持轻微沸腾为准.若过程中消解液不足，则适当补加一些混合酸，直到大量白烟冒尽，溶液变得澄清透明为止，可滴加几滴双氧水除去溶液中的有色氮化物.将溶液移至通风橱内，冷却到室温，用去离子水冲洗表面皿，最后将溶液转入50 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度.

2.4 仪器的工作条件

镉、锰、铅、钴和锌使用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法，空气压力调到0.2 MPa，其他测定条件见表1.

表1 各元素测定条件表Tab.1 The determination conditions of five trace elements

2.5 各元素标准曲线

通过火焰原子吸收光谱仪精确测定样品的吸光度值.在横坐标上绘制元素浓度，在纵坐标上绘制吸光度.绘制出所需元素的标准曲线，见图1～图5.标准曲线的回归方程和相关系数见表2.从图中可以看出，五种元素的浓度与其吸光度均成良好的线性关系.

图1 Cd标准曲线图Fig.1 The standard curve of the trace element Cd图2 Co标准曲线图Fig.2 The standard curve of the trace element Co图3 Zn的标准曲线图Fig.3 The standard curve of the trace element Zn图4 Mn标准曲线图Fig.4 The standard curve of the trace element Mn图5 Pb的标准曲线图Fig.5 The standard curve of the trace element Pb

图6 测定结果对比图Fig.6 Comparison chart of measure mentresults

2.6 雪燕样品测定

测量结果如图6所示.从图中看出，雪燕中含有丰富的锰元素，含有少量的铅、锌、钴元素，而有害的镉元素未检测出.

3 结果与讨论

3.1 样品处理方法的选择

食物中的大多数微量元素以结合状态的形式存在于有机物中，检测这些元素时需要将元素从有机物中游离出来，或者将有机物尽可能的破坏之后，才能准确的测定这些元素.样品处理通常采用消解的方法.

样品的消解方法主要包含两类，分别为干法灰化消解法和湿法消解法.

干法灰化消解法是在坩埚容器里放入样品，先炭化然后再高温灼烧 (450～600 ℃)，将其中有机物灼烧分解使之转化为无机形态.干法灰化消解法的优点：能处理大量样品，方法简单，无试剂污染，具有空白值低、灵敏度高.缺点：与湿法消解法相比，该方法操作时间长、操作复杂，回收率低，会导致某些元素测定结果偏低，并不适用于所有金属元素的测定[6].

湿法消解法指的是通过加入强酸、强氧化剂，在高温条件下，将有机物分解，而无机盐及金属离子留在溶液中，从而达到消解食品的目的.湿法消解法常用的强酸或强氧化剂有硫酸、硝酸、高氯酸、过氧化氢等，或是其中几种试剂的混合溶液.湿法消解法的优点：具有加热温度较低、有机物分解速度快、回收率高等.缺点：该方法试剂耗用较多[7].

本文采用了湿法消解法处理样品.在样品中加入适量的氧化性的强酸，并对其进行加热消煮，使样品中的有机成分都氧化分解成为水、CO2以及其他各种气体.采用湿法消解法，可以将食品中的元素从有机物中游离出来；还可以避免因干法灰化消解法经过高温或坩埚吸附导致加标回收率偏低.

3.2 消解液的选择

本文选用了(1) HNO3-HClO4(1∶1)和(2) HNO3-HClO4(3∶1) 这2种混酸消解体系进行了对比实验，经过实验表明，HNO3-HClO4(3∶1)体系的消解效，消解时间较快短，消解速度较快，消解能力较强，消解较完全，并且实验中加入的过量试剂去除较方便，测得的结果空白值低.故在本次实验中选择HNO3-HClO4(3∶1)对样品进行消解.

3.3 回收率与精密度

本文采用标准加入法，做了结果加标回收实验，操作步骤和实验基本一致，只是在样品测试过程中，需要加入待测组分的标准物质，其余操作同样品测定.

Co加标测定：在编号为1的比色管中加入5 mL试样，取2.00 mL 2.50 μg·mL-1的标准溶液加入到比色管中，定容到25 mL，摇匀后，等待测定.

Mn加标测定：在编号为2的比色管中加入5 mL试样，取3.80 mL 2.50 μg·mL-1的标准溶液加入到比色管中，定容到25 mL，摇匀后，等待测定.

Zn加标测定：在编号3的比色管中加入5 mL试样，取0.80 mL 2.50 μg·mL-1的标准溶液加入到比色管中，定容到25 mL，摇匀后，等待测定.

Pb加标测定：在编号为4的比色管中加入5 mL试样，取0.80 mL 2.50μg·mL-1的标准溶液加入到比色管中，定容到25 mL，摇匀后，等待测定.

Cd加标测定：在编号为5的比色管中加入5 mL试样，取0.16 mL 2.50 μg·mL-1的标准溶液加入到比色管中，定容到25 mL升，摇匀后，等待测定.

实验测得结果为，结果加标的平均回收率在101.0%～106.0%之间，RSD值在0.5%～3.0%之间，说明本论文中所采取的测定方法准确可靠.测定结果见表3.

表3 结果加标回收率及精密度表(n=5)Tab. 3 The recovery and precision of the method

4 结论

本文采用了火焰原子分光光度法测定雪燕中五种常见微量元素的含量.测定结果为，其平均值为：Mn为32.19 μg·g-1，Co为2.75 μg·g-1，Zn为5.63 μg·g-1，Cd为0.00 μg·g-1，Pb为2.88 μg·g-1.结果加标的平均回收率在101.0%～106.0%之间，RSD值在0.5%～3.0%之间，表明本论文中的测定方法准确可靠.雪燕中微量元素较丰富且对人体有利，经过大量实验研究表明，微量元素在对疾病的治疗和人体免疫机制的增强等方面有着非常重要的作用，因此雪燕是一种有益于人身体健康的营养性食品.此外，该实验的结果为进一步探索食物与微量元素之间的关系提供了可靠的基础数据.