原子吸收光谱法测定龙眼果肉中钙、锰、铜微量元素

吴丹丹， 廖明聪， 朱丹琛

（1.莆田学院环境与生物工程学院；2.福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室，福建莆田351100）

龙眼树是一种亚热带的经济作物[1].龙眼肉中含有多种糖类、蛋白质及钙、铁、磷等微量元素[2]，因此具有很高的食用和药用价值，广泛用于药品与食品[3]等方面.龙眼果实中的微量元素Ca、Mn、Cu是人体不可或缺的重要元素，对人体的健康有积极的作用[4].微量元素的测定方法主要有火焰原子吸收分光光度法[5，6]、微波等离子体炬原子发射光谱法[7]、原子荧光法[8].原子吸收分光光度法具有选择性强、抗干扰能力高、精密度好的优点[5]，成为目前测定微量元素的首选方法.由于原子吸收必须将样品消解成溶液才能上机测定，常采用的消解方法有干法灰化法[9]、湿法消化法[10]以及微波消解法[11]等，但这些方法需要浓酸、高温或高压[12，13]，消解过程一般需要较长时间，因此，有必要开发一种更简单、快速的样品前处理方法，超声提取法比传统方法提取效率更高，且不需要高温、高压，可在较短的时间内获得高纯度的提取物[14，15].超声提取法在果蔬以及中草药等植物中的总黄酮[16，17]、植物蛋白[18]、果胶[19]、番茄红素[20]、多糖[21]等含量的提取中广泛应用，但在龙眼果实中微量元素提取方面的应用研究较少.作者曾采用单因素实验优化超声辅助—原子吸收法测定龙眼中镁、锌和铁含量[22].

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

日本岛津公司AA-6300C火焰原子吸收分光光度计、ASC-6100自动进样器，美国密理博SIMPLICITY超纯水器，上海精宏DHG-9246A电热恒温干燥箱，昆山市超声仪器有限公司超声波清洗机，日本岛津公司Ca、Mn、Cu空心阴极灯.

国家有色金属及电子材料分析测试中心Ca、Mn、Cu标准储备液（1 000 μg·mL-1）.

标准工作溶液：将标准储备液用1%稀硝酸分别稀释至100 μg·mL-1（Ca）、10 μg·mL-1（Mn、Cu），

HNO3（GR），H2O2（GR）.

1.2 测试条件

本实验火焰类型为空气-乙炔，乙炔流量为2 L·min-1，空气流量为15 L·min-1，喷雾时间为10 s，其余测定条件因不同金属元素而不同，见表1.

表1 Ca、Mn、Cu元素测定的实验条件

1.3 标准曲线及线性回归方程

采用标准溶液绘制曲线：分别吸取不同体积的标准溶液，用1%稀硝酸定容成不同浓度的标准溶液，按1.2的测试条件测得这三种微量元素的标准曲线及相关的线性回归方程.

1.4 样品的前处理

将新鲜龙眼上的杂质洗净，再用去离子水冲洗数遍，去皮、去核后将龙眼肉洗净放入干燥箱60℃烘干至恒重，样品用玛瑙球磨匀质，保存在玻璃瓶中，室温下置于干燥器内备用[23].

1.5 正交实验

称取样品1.0000 g，加入消解液（HNO3∶H2O2=2∶1）[24]，置于试管中，静置10 min超声浴消解，消解后经过二次过滤后定容至25 mL.选定消解液体积、超声时间、超声浴温度这三个因素，设置三个水平进行正交实验[25]，如表2.

表2 正交实验因素水平表

2 结果与分析

2.1 标准曲线及线性回归方程

按1.3的实验条件测得这三种微量元素的标准曲线及相关的线性回归方程如表3.

由表3可以看出这三种元素在线性范围内，浓度与吸光度呈现良好的线性关系.

表3 三种微量元素标准曲线、标准曲线方程及线性相关系数

2.2 正交实验结果与分析

正交实验方案及结果，见表4、表5（其中Ca的含量是在原消解液的基础上稀释5倍）.

表4 实验方案与结果

表5 实验结果分析

由表5可以看出，对于不同的指标而言，不同因素对实验的影响程度是不一样的，不同指标所对应的最优方案也是不同的，但是通过综合平衡法可以获得综合的优方案：根据表4实验结果以及表5极差数据分析可以看出，Mn的浓度波动范围在（0.0713—0.0962）μg·mL-1，极差R的值在（0.001—0.010）范围，得出此正交实验方案对锰的影响不是很大，所以主要考虑Ca与Cu的影响，具体平衡过程如下：

因素A和B：对于Ca的含量和Cu的含量从表5可以看出都取A1B2.

因素C：从表5极差数据可以看出，因素C为次要因素，在Ca的含量中，取C3为最佳水平，在Cu的含量中，取C1为最佳水平，但Ca极差值R远大于Cu，因此我们优先考虑Ca，取C3.

综上分析：最优方案为A1B2C3，即消解液体积为10 mL，超声时间为20 min，超声浴温度为70℃.

2.3 样品分析

在1.5的正交实验条件与2.2最优正交实验方案下测得Ca、Mn、Cu三种微量元素在龙眼消解液中的含量如表6：（Ca是在原溶液的基础上稀释5倍）

表6 龙眼消解液中三种元素的浓度和吸光度

龙眼中三种微量元素的含量根据公式

式中：C1——每克龙眼中微量元素的含量，μg·g-1

C2——待测液中微量元素的浓度，μg·mL-1

V1——定容的体积，mL

n——稀释的倍数

m——所取样品的质量，g

通过公式（1）计算出龙眼果实中Ca、Mn、Cu元素的 含 量 分 别 为：983.175 μg·g-1、2.433 μg·g-1、9.055 μg·g-1.龙眼中Ca的含量较为丰富，相比之下Mn、Cu的含量则少很多.Ca的含量比较丰富有两个重要的因素：第一，钙作为一种稳定的元素，不会转移到新生的器官中.在果实成长的过程中，会随着果实的生长而慢慢积累.第二，钙是细胞壁和细胞膜的一种结构成分以及充当传递信息的第二信使而存在于水果中，它主要是以果胶钙[26]的形态存在.由于水果中只有某些酶的重要的组成部分存在Cu，所以它含量较少；而只有叶绿体中才存在Mn，在成熟的龙眼中几乎没有叶绿体，所以锰的含量也就非常少了.

黎中良等[27]采用微波消解广西玉林龙眼样品，火焰原子吸收光谱法测得龙眼中的Ca的含量585.93 μg·g-1，Mn的含量12.11 μg·g-1，Cu的含量34.93 μg·g-1.王建森[28]等采用非完全消化-火焰原子吸收光谱法测得广西龙眼中的Ca的含量186.2 μg·g-1，Mn的含量3.3 μg·g-1，Cu的含量8.6 μg·g-1.本次超声辅助原子吸收分光光度法测定的Mn、Cu的含量比以上两种消解方法稍微偏低，而测得Ca的含量偏高：不同产地的龙眼，由于水质、土壤成分等不同，所培养出来龙眼果实中的微量元素就会所差别.

2.4 实验方法精密度与准确度的测定

对8.00 μg·mL-1、0.40 μg·mL-1、0.40 μg·mL-1的Ca标准溶液，Mn标准溶液，Cu标准溶液及空白样在1.3仪器条件下（其中标准溶液测12次，空白样测21次）测出Ca、Mn、Cu元素检出限分别为0.02469 μg·mL-1、0.04664 μg·mL-1、0.07004 μg·mL-1；回收率分别为103.64/%、93.38/%、101.83/%；精密度分别为1.7%、0.8%、0.2%.

这三种微量元素的检出限均远低于龙眼果实中这三种微量元素含量的测定结果.由此可得该方法的精密度较高，测量结果较准确.

3 结论

本研究运用超声辅助技术与原子吸收光谱法对龙眼中钙、锰、铜微量金属元素进行了检测分析，建立了金属微量元素的测定方法，与其他消解方法相对比，具有低能耗、低成本、污染少等优点，为发展新型的消解方法提供了参考.