沙棗中幾種金屬元素含量分析

付如剛，孟 嫣，李 劍，雷玉明，徐新健，劉維濤

(1.河西學院化學化工學院，甘肅 張掖 734000；2.河西學院農業與生物技術學院，甘肅 張掖 734000；3.蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020)

沙棗(Elaeagnusangustifolia)又叫桂香柳、金鈴花等，是胡頹子科胡頹子屬[1]的一種小喬木，分布區域廣闊，廣泛分布于寒冷干旱的亞洲、歐洲的溫帶和部分北美洲地區，耐干旱、耐鹽堿；中國的北部、俄羅斯、美國和加拿大等地分布也較多。在我國北緯34°以北的新疆、甘肅、寧夏、內蒙古等地，沙棗林總面積13萬hm2[2]，尤以西北地區分布面積最廣，但大部分果實因無人采集利用而造成資源浪費。沙棗有許多重要的營養成分，如蛋白質、脂肪、糖類及氨基酸等，同時具有抗旱、耐鹽的優良特性，是我國西北地區重要的防風固沙和水土保持樹種，其枝、葉、花、果都具有開發利用價值,具有較高的經濟價值，被譽為沙荒、鹽堿地的“寶樹”[3]。

火焰原子吸收光譜法具有靈敏度高、動態范圍寬、相對干擾小、測定速度快，可同時測定多種金屬元素等優點而得以普及[4],因此本試驗用火焰原子吸收光譜法測定張掖市高臺縣黑河邊的沙棗中9種礦物元素的含量,為評價沙棗的食用價值及藥理作用提供依據,也為沙棗的綜合開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料及處理方法 將采自于甘肅省張掖市高臺縣黑河邊的沙棗進行前期處理，用蒸餾水沖洗表面至潔凈，去籽，置陰涼通風處自然風干，置于潔凈的表面皿中，在60 ℃真空干燥箱中干燥120 h,研碎，過60目篩，用電子天平準確稱取20.00 g 9份，備用。

1.2試驗試劑和儀器 原子吸收分光光度計(AA320CRT型,上海分析儀器廠)；配制微機數據采集及處理系統；ZK-82A型真空干燥箱(上海市實驗儀器總廠)；各元素空心陰極燈；萬分之一電子天平(FA1004,上海精密科學儀器公司)；電熱套等。硝酸(AR)，白銀化學試劑廠；高氯酸(AR)，天津化學試劑廠；標準溶液由基準金屬配制，按標準配制方法配成待測成分含量為1.000 mg/mL的儲備液，測定時稀釋至所需的濃度。實驗室用水為3次蒸餾水，測定介質均為4%硝酸。

1.3試驗方法

1.3.1樣品處理過程 將上述9份沙棗粉(準確稱其質量)分3組，采用下述消化方法；將待測沙棗粉樣品置于潔凈干燥的坩堝中于馬弗爐里灰化(馬弗爐從室溫開始升溫時沙棗置于爐中，當爐溫升置40 ℃時灰化2 h),再小心轉入250 mL玻璃圓底燒瓶，加入一定量混酸V(HNO3)∶V(HClO4)=4∶1在電熱套上加熱消化至溶液無色時消化完全，繼續加熱、蒸發至近干，冷卻至室溫，將消解液轉移至50 mL容量瓶中,用3次蒸餾水反復沖洗圓底燒瓶,少量多次將洗液轉移入容量瓶中并定容成為供試液，并制備樣品空白溶液,備用。

1.3.2測定方法 分別配制不同濃度的金屬離子標準溶液和消化好的沙棗待測試品溶液，定容轉移置50 mL的容量瓶中，以3次蒸餾水為對照。在火焰原子吸收分光光度計儀器最佳工作條件下測定其吸光度，以吸光度(Abs)、濃度(C)建立回歸方程和相關系數，確定標準溶液濃度范圍。將處理后的試劑空白液和標準使用液分別導入，調節原子吸收分光光度計的最佳條件進行測定，由測得的吸光度和配置的標準溶液，得到各元素的標準曲線和線性回歸方程，在上述最佳條件下，用原子吸收光譜法測定待測液吸光度，由測得的吸光度通過標準曲線計算含量。

2 結果

2.1儀器工作條件 采用空氣(助燃氣)-乙炔氣(燃氣)火焰原子吸收光譜法,通過試驗詳細考察了9種待測元素的儀器工作條件，并分別進行了優化選擇，最佳儀器工作條件見表1。

在火焰原子吸收光譜分析中，分析方法的靈敏度、準確度、干擾情況和分析過程是否簡便快速等，除與所用儀器有關外，在很大程度上取決于試驗條件。因此最佳試驗條件的選擇是一個重要的因素。本試驗在對9種元素測定時，分別對每種元素的特征波長、燈電流、狹縫寬度、燃燒器高度、光電倍增管(PMT)電壓、燃氣和助燃氣流量比[5](助燃比)7因素(注：空氣流量對應于空氣壓力，如13.6 L/min=140 kPa,15.0 L/min=160 kPa,16.4 L/min=180 kPa)進行選擇。在條件優選時進行單個因素的選擇，即先將其他因素固定在參考水平上，逐一改變所研究因素的條件，測定某一金屬元素標準溶液的吸光度，選取吸光度大、穩定性好的條件作該因素的最佳工作條件。

2.2回歸方程和相關系數 按表1選定的儀器優化工作條件分別對9種不同含量的金屬離子標準溶液進行測定(每份平行測定3次)，根據每種金屬離子測定的吸光度與其所配置的標準溶液濃度的大小建立吸光度與濃度一元線性回歸方程(表2)。結果顯示，在試驗選定的濃度范圍內，9種元素金屬離子濃度與吸光度均呈良好的線性關系。各元素之間同時測定無干擾。所有的測定結果均已扣除試劑空白。

2.3沙棗金屬元素含量、精密度 按上述測定方法測定已定容好的沙棗待測溶液中金屬元素的含量(每份試樣各稀釋一定的倍數，以去離子水作為空白，總共9份，每份平行測定3次)，對樣品各元素吸光度進行測定，由元素標準曲線方程計算其濃度，由公式W=C×V/m計算其含量，式中，W為各被測元素的含量，C為儀器測出樣品溶液中被測元素的濃度，V為樣品溶液的體積，m為試樣的質量。測定結果見表3。

表1 原子吸收分光光度法測定參數

表2 校準曲線含量、線性方程及相關系數

表3 9種金屬元素測定結果、回收率及精密度

對干灰化法、濕消化法結合消化好的9份供試液各測定3次，用9次測定的平均值計算待測元素含量和測定方法的精密度。采用標準加入法在已知含量的樣品中加入一定量的金屬標準液進行了回收試驗，計算了平均回收率。具體步驟為準確移取消化好的任意一份供試液25 mL,分別置于50 mL容量瓶中，加入待測元素標準液，使定容后標準溶液濃度與標準加入值一致，與原供試樣品溶液同時平行測定3次，計算加標回收率。測定結果表明沙棗中Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Mn 8種金屬元素含量分別為137.60、48.25、88.40、4.06、1.87、6.21、2.50和0.02 μg/g，Cd未被檢出。所有測定結果均通過試劑空白校正。樣品加標平均回收率在98.5%～105.5%，顯示出火焰原子吸收法對沙棗中Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Mn、Cd 9種元素測定時的良好穩定性，表明測定結果準確可靠。各元素測定精密度都在0.54%～1.78%，測定精密度符合要求。

3 討論

試驗中待測沙棗的前期處理對測定的結果影響很大，主要考慮了沙棗的烘干溫度和消化兩因素。因為沙棗中糖、蛋白、脂肪含量高，所以烘干時溫度選擇范圍很關鍵，如果溫度過低，則不易恒質量，烘干溫度過高易于炭化，本試驗對最佳溫度的選擇做了考察。試驗證明，在60 ℃以下烘干，其所需時間在10 h以上仍不能達到恒質量，高于80 ℃時因樣品部分炭化而使樣品質量減輕，只有在60～80 ℃烘干時，烘干6 h才能達到恒質量。

消化是否完全是準確測定植物金屬元素含量的關鍵步驟。傳統消化方法有干灰化法[6-8]和濕消化法[9-10]兩種。干灰化法的優點是消化時間短，缺點是焙燒產物溶解不完全和低沸點金屬揮發損失，造成待測物中的金屬離子含量偏少，測定結果不準確。濕消化法的缺點是消化時間長，需要加熱沸騰，待測試樣易濺出。如果先用濃硫酸碳化再消化可大大縮短消化時間，但硫酸根的存在對原子吸收測定Ca和Mg等元素有很大的影響，且由于硫酸鹽的結晶堵塞火焰原子的燃燒狹縫，使火焰呈鋸齒狀影響其他元素正常測定。若完全用HNO3、HClO4作為消解液進行濕消化法消化，HNO3和HClO4都是強氧化性物質，用量少不易消化完全，用量大反應不易控制，且蒸至近干時易出現暴沸，使樣品濺出。現在已經發展了微波消化法,如HNO3-H2O2-HF體系[11],消解完全，可大大縮短消化時間，但設備價格高，消化樣品量少，造成測定結果誤差較大，且不適合同時測定較多的金屬元素。根據不同消化方法的試驗比較，本試驗過程中采用干灰化和濕消化兩者相結合的消化方法，先將樣品在普通馬弗爐里灰化，再用HNO3-HClO4體系[12-14]濕消化的方法，克服了上述3種方法的缺點，不僅樣品消化、溶解完全，還可大大縮短消化時間，樣品量可根據需要自由確定，既保證金屬離子不揮發，又節省了消化時間和消化液，是一種方便快捷的消化沙棗的方法。

根據測定結果，比較張掖市高臺縣黑河邊和新疆阿克蘇地區沙棗中Cu、Zn、Fe、Ca、Mn金屬元素含量，阿克蘇地區沙棗中，其含量[15]分別為4.65、4.82、22.49、1 203.63、26.88 μg/g,可知高臺縣沙棗中只有銅元素含量高，而其他元素含量均低于阿克蘇地區。

4 結論

本試驗采用火焰原子吸收光譜法測定沙棗中的金屬元素含量，該方法簡便、快速、準確，測定結果可靠。其中Fe、Mn、Cu、Zn 4種微量元素是植物生命活動所必需的化學元素[16]，分析表明,張掖市高臺縣黑河邊的沙棗中Fe、Mn、Cu、Zn含量順序均為Cu>Zn>Fe>Mn;沙棗中含有較高濃度人體所需的金屬元素Ca、Na、Mg，對人體有益的微量元素Fe、Zn和Ni的含量也較豐富，對人體有害的元素Cd沒有被檢測出來。沙棗中含量豐富的這些微量元素是人體生命活動中所不可缺少的。Fe是組成血紅蛋白的重要原料，與維持正常免疫功能有關[17]；Mg有維持生物膜電位的作用，缺Mg易引發心血管疾病，Mg對心臟活動具有重要的調節作用；Na元素參與細胞的生理過程，對腎臟功能有影響，缺乏或過多則引起許多疾病；Ca是機體骨骼和牙齒的重要組成部分，缺Ca可導致骨質疏松，骨質軟化及小兒佝僂病[18]，即缺Ca將影響動物骨骼的健康生長。從現代保健的觀點出發，經常食用沙棗，可以補充人體所必需的微量元素，起到預防疾病的作用。

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