ICP-AES法測定不同青稞中的20種元素含量

遲曉峰，星玉秀，董 琦，胡鳳祖,*

(1.中國科學院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2.中國科學院研究生院，北京 100049)

ICP-AES法測定不同青稞中的20種元素含量

遲曉峰1,2，星玉秀1,2，董 琦1，胡鳳祖1,*

(1.中國科學院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2.中國科學院研究生院，北京 100049)

為探明青海青稞的礦物元素組成，促進青稞資源開發利用及品質評價，采用濕法消解、電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)對不同品種青稞中的20種元素——Ca、K、Mg、Na、P、S、Ba、Cu、Fe、Li、Mn、Mo、Ni、Sr、Ti、Zn、Al、As、Cr和Pb進行測定，并應用聚類分析方法對測定結果進行分析。結果表明：在選定的條件下，各元素間相互干擾小，對測定結果無明顯影響；該方法回收率在95.4%～101.2%之間，RSD值(n=7)在1.2%～5.3%之間，具有較好的準確度與精密度；不同品種青稞樣品中各種元素豐富，其中元素K、P、Mg、Ca、Na、S、Fe、Zn、Mn、Al、Cu含量較高，不同品種間有明顯差異；聚類分析將15個樣品聚為3類，其中藍青稞與紅青稞表現出較強相似性，而白青稞呈現品質的多元性，同時青稞中微量元素的分布差異與品種的差異性有相當大的關聯，而地域的差異性表現的不明顯。

青稞；電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)；微量元素；聚類分析

青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f)是禾本科大麥屬的一種谷類作物，主要分布在我國的西藏、青海、四川、云南、甘肅等地[1]。青稞的營養比較豐富，此外藏醫中還將青稞入藥，《晶珠本草》中記載青稞可清熱化濕、祛風寒、寧肺定喘、可治陽虛腎虧等癥[2]。

微量元素對人體的生理功能具有特殊作用，其含量關系到人們的健康。微量元素數量少、功能作用大，對許多生物活性分子往往起著關鍵的調控作用[3]。但以往研究通常都偏重于對青稞有機成分的研究[4]，從某些微量元素在體內的重要作用來看，對青稞中的微量元素的研究不容忽視[5-7]。電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)以其低檢出限、高精密度，較小的基體效應、較寬的線性范圍和多元素同時測定的優點，已廣泛應用于食品、中藥中的微量元素分析。本實驗采用濕法消解、ICP-AES同時測定15個品種的青稞中的20種元素，以期為更好地開發利用青稞這一寶貴資源提供數據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

15個不同品種的青稞采自青海省的不同地區，然后種植于中國科學院西北高原生物研究所平安農業試驗站內，第2年采收后于70℃烘箱中烘干至質量，粉碎，過篩后備用。

C a、K、M g、N a、P、S、B a、C u、F e、Li、M n、M o、N i、Sr、Ti、Zn、A l、A s、C r和Pb的1000μg/mL標準溶液(國家標準物質研究中心)，使用時按需稀釋；硝酸、高氯酸均為優級純；實驗用水為去離子水。

Optima 7000DV型全譜直讀電感耦合等離子體原子發射光譜儀 美國Perkin Elmer公司；AG135電子天平 德國Mettler Toledo公司；MOLELEMENT元素型超純水機 上海摩勒生物科技有限公司。

1.2 濕法消解

精確稱取15個青稞樣品1.000g于150mL錐形瓶中，加入HNO3-HClO4(4:1) 20mL，封口浸泡過夜，于電熱板上加熱消解，直至消化液呈無色透明或略帶黃色，冷卻后轉移至50mL的容量瓶中，用純水定容，備用。

1.3 儀器條件

對儀器的工作參數進行優化，得到最佳的儀器工作條件：RF入射功率1300W，等離子氣流量15L/min，輔助氣流量14L/min，霧化氣流量0.5L/min，觀測高度為15.0mm。

1.4 樣品測定

在優化的儀器工作條件下，繪制各個元素的標準曲線，相應的相關系數達0.9995以上，根據標準曲線對各個樣品中的20種元素進行分析測定。

2 結果與分析

2.1 元素的分析線及檢測限

ICP-AES對每個元素的測定都可以同時選擇多條特征譜線，實驗中綜合分析強度、干擾情況及穩定性，選擇干擾少、精密度好的分析線。同時取10次平行測定空白液的結果，按IUPAC規定得到各元素檢出限，結果見表1。

表1 元素分析波長及檢測限Table 1 Detection wavelengths and limits for 20 elements

表2 測定方法精密度及回收率(n=7)Table 2 Method precision and recovery (n=7)%

表3 不同品種青稞中元素的測定結果(n=3)Table 3 Mineral contents (mg/kg) in 15 cultivars of naked barley (n=3) mg/kg

2.2 回收率及精密度實驗

按照標準加入的方法測定各元素的回收率，同時將同一試樣重復進樣7次測定各元素的精密度，結果見表2。

2.3 不同品種青稞中元素的測定結果

從表3可看出，15個品種的青稞中含量較高的元素有 K、P、Mg、Ca、Na、S、Fe、Zn、Mn、Al、Cu，其中K含量最高可達6857.98～7796.85mg/kg，其次為P含量在4243.18～4978.02mg/kg之間。

2.4 聚類分析

對不同品種的青稞進行品質評價，有其重要的意義：一方面可為種質資源的保護及利用提供依據；另一方面可為其開發利用其營養價值提供依據。聚類分析可以將一組數據按照本身的內在規律較合理的分為幾類，作為一種分類方法探索性的將其應用于青稞品質的評價，這就大大縮小了以往全憑主觀判斷所造成的誤差，使數據分析結果更具客觀性。

本實驗中以20種元素作為其分類依據采用SAS 9.0統計軟件處理。聚類分析在方法上應用最小方差法，對15種不同品種的青稞進行聚類，聚類分析樹狀圖見圖1。

圖1 聚類分析結果Fig.1 Cluster analysis of15 cultivars of naked barley based on mineral contents

在不同品種的青稞中微量元素的分布有一定差異，但總體趨勢較為一致。從聚類樹狀圖可知，15個青稞品種可聚類為3類。長芒藍青稞、四棱藍青稞、短芒白青稞為一類；二道眉白青稞、六棱白青稞為一類；剩余品種為一類。藍青稞與紅青稞表現出較高的相似性，都可聚為一類，這顯示其品質的穩定性；而白青稞則在三類中均有分布，顯示其性狀及品質的多元性。對其產地進行考察發現同一產地的青稞存在一定差異性，在聚類中未表現出較強的相似性。這說明，青稞中微量元素的分布差異與品種的差異性有相當大的關聯，而地域的差異性表現得不明顯。

3 討 論

3.1 本實驗采用濕法消解樣品，采用ICP-AES同時測定了各個試樣中的20種元素含量，實驗結果顯示采用ICP-AES能夠準確、簡便、快速的測定青稞中的元素含量。本實驗中測定的20種元素從人體健康的角度，可將其分為3類，常量元素為Ca、K、Mg、Na、P、S，微量元素為Ba、Cu、Fe、Li、Mn、Mo、Ni、Sr、Ti、Zn，具有一定毒性的微量元素為Al、As、C r、P b。

3.2 K、Na和Ca在體內維持細胞的內外滲透平衡，維持神經細胞膜的生物興奮性，信號傳導等方面具有重要作用[8]；Mg是多種酶的輔基和激活劑在核酸與蛋白合成中發揮重要作用[9]；Fe參與血紅蛋白的合成，具有良好的補血功能[10]；Zn對增加人體的免疫功能必不可少，同時可對血壓進行調節[11]；Cu可降低膽固醇，阻止動脈粥樣硬化的發生和發展；Mn可清除超氧化物，降低動脈硬化的危險，同時具有抑制癌細胞的作用[12]。在藏醫中青稞可清熱化濕、祛風寒、寧肺定喘、治陽虛腎虧等癥這與高含量的多種微量元素具有密切關系。

[1] 中國科學院中國植物志編委會. 中國植物志: 第九卷[M]. 北京: 科學出版社, 1977: 34-35.

[2] 中國科學院西北高原生物研究所. 藏藥志[M]. 西寧: 青海人民出版社, 1991: 171-172.

[3] 張玉芝. 微量元素與人體健康[J]. 微量元素與健康研究, 2004, 21(3):56-59.

[4] 臧靖巍, 闞建全, 陳宗道, 等. 青稞的成分研究及其應用現狀[J]. 中國食品添加劑, 2004, 15(4): 43-46.

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[6] 石燕, 鄭為完, 肖薇薇, 等. 原子吸收法測定牦牛奶粉中的營養元素[J]. 光譜學與光譜分析, 2007, 27(12): 2588-2590.

[7] 何晉浙, 劉文涵, 楊開, 等. ICP-AES法分析測定多種魚肉中有害元素的研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2007, 27(6): 1214-1217.

[8] 劉彥明. 原子吸收光譜法測定中成藥中微量元素[J]. 光譜學與光譜分析, 2000, 20(3): 373-375.

[9] 梁淑軒, 孫漢文. 石墨爐原子吸收光譜法分析藥用植物中微量營養元素的含量[J]. 光譜學與光譜分析, 2002, 22(5): 847-849.

[10] 牛迎鳳, 韓春梅, 邵赟, 等. 十二種花類藥材中八種微量元素的含量測定及比較研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2009, 29(7): 1997-2000.

[11] 董順福, 朱志國. 速效救心丸中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的測定及Ca/Mg、Cu/Zn比值分析[J]. 光譜學與光譜分析, 2002, 22(3):478-479.

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Determination Contents of Twenty Elements in Different Cultivars of Naked Barley by ICP-AES

CHI Xiao-feng1,2，XING Yu-xiu1,2，DONG Qi1，HU Feng-zu1,*
(1. Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, China；
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

The contents of 20 elements in 15 cultivars of naked barley, including calcium, potassium, magnesium, natrium,phosphorus, sulfur, barium, copper, ferrum, lithium, manganece, molybdenum, nickel, strontium, titanium, zinc, aluminum,arsenic, chromium and lead were determined by ICP-AES to conduct a cluster analysis. No significant mutual interference was found among the tested elements. The recovery of the method varied from 95.4% to 101.2%, with a RSD of 1.2% to 5.3% (n =7) and meanwhile the method showed high accuracy and precision. The 15 naked barley cultivars were all rich in minerals but with a significant difference, and the major ones are K, P, Mg, Ca, Na, S, Fe, Zn, Mn, Al and Cu. In terms of the contents of the 20 elements, these naked barley cultivars were clustered into three groups: green, red and white. Green and red naked barleys resembled each other highly, and white naked barley presented differences in quality. Cluster analysis further showed that trace elements in naked barley were considerably related to cultivars rather than geographic origins.

naked barley；inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES)；elements；cluster analysis

O651

A

1002-6630(2011)10-0130-03

2010-07-04

科技部國家農業科技園區農產品質量控制及服務體系建設項目(2006EA106-37)

遲曉峰(1985—)，男，碩士研究生，主要從事植物化學研究。E-mail：xfyc@163.com

*通信作者：胡鳳祖(1955—)，女，研究員，本科，主要從事中藏藥和新資源食品開發研究。E-mail：hufz@nwipb.ac.cn