原子發(fā)射光譜法分析木瓜中的微量元素

徐春秀，蔡龍飛，蕭檉霞

（韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州521041）

原子發(fā)射光譜法分析木瓜中的微量元素

徐春秀，蔡龍飛，蕭檉霞

（韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州521041）

采用石墨消解儀對樣品進(jìn)行消化，并用微波等離子炬-原子發(fā)射光譜法（MPT-AES）測定4種不同生長時期木瓜中的鐵、鎂、鈷、鉻、錳、鈣、鎳、鋇（Fe、Mg、Co、Cr、Mn、Ca、Ni、Ba）8種微量元素的含量，為進(jìn)一步開發(fā)和利用木瓜提供參考。

木瓜；原子發(fā)射光譜法；微量元素

微量元素與人類健康有密切關(guān)系，它不僅對人體的正常生長發(fā)育起著積極作用，而且對人體的其他生命活動也有著極為重要的作用。人體微量元素攝入過量或不足都會不同程度地造成生理的異常甚至疾病。由于微量元素不能在人體內(nèi)自行合成，所以在日常生活中我們必須通過平常的飲食攝取來補(bǔ)充[1-7]。

木瓜（pawpaw），是一種無污染、純天然的藥用和食用植物，富含人體所需的多種氨基酸、維生素、黃酮以及豐富的鉀、鈣、硼等18種無機(jī)礦物元素，此外，木瓜還富含有多種人體必須的微量元素Mg、Mn、Fe、Zn、Ca、K、P等，其微量元素含量的高低與人體的需求量基本一致。木瓜豐富的營養(yǎng)價值及藥用價值使其具有很高的開發(fā)價值，對于木瓜中各種微量元素的研究也就顯得具有特別重要的意義[8]。現(xiàn)代分析化學(xué)的快速發(fā)展為木瓜中微量元素的測定提供了許多簡單快速、靈敏度高的測量手段。近年來，木瓜豐富的營養(yǎng)價值，已引起了各行各業(yè)的科研工作者的廣泛興趣，關(guān)于木瓜的研究也屢見報道。目前用于研究木瓜微量元素的測定方法主要有：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）[8]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[9-12]和火焰原子吸收光譜法（FAAS）[13-20]等方法。這幾種測定方法簡便快速，準(zhǔn)確性好，且能多種元素同時測定。

以不同生長時期的木瓜為研究對象，采用石墨消解儀方便安全地消解樣品，樣品消解效果好，消解操作過程簡單快捷，并利用簡單易行、準(zhǔn)確度高、能同時測定多種元素的原子發(fā)射光譜法對研究對象進(jìn)行測定分析和研究，為木瓜的保健價值提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

DGG－9240B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司；電子天平：北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；DS-360石墨消解儀：中國廣州分析測試中心；520型微波等離子體炬（MPT）光譜儀：長春吉大·小天鵝儀器有限公司。

Ca、Fe、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ba 8種元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1mg/mL，由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供），硝酸（分析純），過氧化氫（分析純），超純水。

1.2 樣品處理

4種不同生長時期的木瓜均摘于潮州市郊外同一棵樹上。樣品一為處于剛在樹上結(jié)果不久的木瓜幼果，樣品二是處于生長期，外表青澀的木瓜果實，樣品三為外表青色但是快成熟的木瓜果實，樣品四是已成熟的木瓜。將4種不同生長時期的木瓜分別用水洗凈后，去皮去核，切碎至細(xì)片，置于60℃～70℃烘干箱中至恒重，然后取出備用。采用石墨消解法：分別準(zhǔn)確稱取各待測木瓜2.000 0 g，置于潔凈的消解管中，再分別加入4mL的濃HNO3和2mLH2O2，在通風(fēng)櫥內(nèi)將消解管放進(jìn)石墨消解儀中消解直至所得溶液為無色或淡黃色，取下冷卻，用超純水溶解，然后移至50mL容量瓶中定容，待測。

1.3 方法

采用原子發(fā)射光譜法來測定樣品中的微量元素。具體操作如下：開循環(huán)冷卻水，打開電源，打開氬氣閥門，設(shè)定系統(tǒng)的最佳工作條件，待各參數(shù)穩(wěn)定后，點燃等離子體，穩(wěn)定后，依次測得各元素標(biāo)準(zhǔn)液和樣品的強(qiáng)度。根據(jù)所得的強(qiáng)度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出樣品中待測元素的濃度，即可求出其含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 石墨消解儀的工作條件

在測定樣品微量元素前往往需要對樣品進(jìn)行消解處理，植物類樣品的分解方法及用ICP-AES法分析微量元素的方法均較多。對于木瓜中微量元素報道最多的是采取HNO3+HClO4體系消解法，但該法在常壓下消解，操作耗時及繁瑣，曾有研究者在ICP-AES法的基礎(chǔ)上，采用了比常規(guī)消解方法操作更簡便、準(zhǔn)確度更高的微波消解法來處理樣品，并控制溶液中酸的含量，從而大大地提高了消解的效率[21-23]。但是微波消解的工作原理是樣品與酸的混合物在微波產(chǎn)生的交變磁場作用下，內(nèi)部分子間產(chǎn)生劇烈的振動和碰撞，致使加熱物內(nèi)部的溫度迅速升高，在密閉樣品容器里產(chǎn)生高壓，因而具有一定的危險性，而且在取出樣品處理液之前需要較長的冷卻降壓時間。石墨消解儀是一種專用于對各類分析測試樣品作為加熱預(yù)處理的恒溫裝置，采用微機(jī)控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、操作靈活的特點，多重防腐蝕設(shè)計適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，可廣泛用于生物、化學(xué)、環(huán)保等行業(yè)的分析測試場合。采用石墨消解法對樣品進(jìn)行消解，石墨消解儀的消解程序見表1。

2.2 消解液的選擇

采用硝酸和過氧化氫作為消解的氧化劑，硝酸氧化性較強(qiáng)，且加熱分解產(chǎn)生大量的二氧化氮氣體，有催化氧化的能力，雙氧水在酸性介質(zhì)中能在低溫下分解，產(chǎn)生高能態(tài)的活性氧，二者結(jié)合使用可增強(qiáng)氧化能力，提高反應(yīng)速度，從而使樣品完全消解，對實驗結(jié)果影響很小，因此選用硝酸和過氧化氫作為消解液進(jìn)行濕法消解。

表1 石墨消解儀的消解程序Table1 Graphite furnace digestion program of the sample

2.3 微波等離子體炬原子發(fā)射光譜儀的工作條件

520型微波等離子體炬（MPT）光譜儀的最佳工作條件見表2。

表2 微波等離子體炬光譜儀的最佳工作條件Table2 Operating parameters of MPT-AES

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

將Ca、Fe、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Ba的標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在表2條件下測其強(qiáng)度，以測定的強(qiáng)度對元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度作圖，得到各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。各標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表3。

表3 線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)Table3 Linear equation and correlative coefficient of standard curves

從表3可以看出：在實驗選定的濃度范圍內(nèi)，各元素濃度與吸光度均呈良好的線性關(guān)系。

2.5 方法的精密度及檢出限

按照實驗方法進(jìn)行11份空白平行測定，以結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的濃度值作為方法的檢出限，結(jié)果列于表4。

2.6 不同生長時期木瓜中各微量元素的測定結(jié)果

每種木瓜樣品都準(zhǔn)確稱取3份，按照實驗方法進(jìn)行消解、測定，平行測定3次。實驗測得4種不同生長時期的木瓜中微量元素的含量，結(jié)果見表5。

表4 方法的精密度和檢出限Table4 Precision and detection limits of the method

從樣品測定結(jié)果來看，4種不同生長時期的木瓜都含有人體所需的微量元素，其中Mg、Fe、Ca含量較高，而Mn、Cr含量較低。不同生長時期的木瓜所含元素的含量也有差異，其中，Ni、Ba和Ca的含量隨著木瓜的生長而不斷增加，到成熟期時木瓜中已含有豐富的Ni、Ba和Ca等元素。元素Mg的含量隨著木瓜的生長反而不斷降低，但其含量較其他元素仍較高；微量元素Mn的含量在4種不同時期的木瓜中含量變化不大，且含量最低，僅介于24.500μg/g～30.250μg/g之間；Co的含量在剛結(jié)果的幼果時期時最高，并隨著木瓜的不斷生長其含量反而降低，但到成熟時期時Co的含量有所上漲，達(dá)到101.850μμg/g；微量元素Fe的生長變化情況與Co類似；而元素Cr剛開始隨著木瓜的生長而不斷增大，到快成熟時其含量已高達(dá)103.625μg/g，但隨后其含量反而有所下降，至成熟時元素Cr的含量僅為72.575μg/g。

表5 樣品分析結(jié)果Table5 Analytical results of the sample

3 結(jié)論

采用石墨消解法消解樣品，微波等離子體炬-原子發(fā)射光譜法對4個不同生長期的木瓜中的微量元素進(jìn)行測定，方法簡單實用，在嚴(yán)格控制消化溫度和時間的基礎(chǔ)上，在優(yōu)化的實驗條件下，可以得到準(zhǔn)確可靠的實驗結(jié)果。

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Determination of Trace Elements in Pawpaw by MPT-AES

XU Chun-xiu，CAI Long-fei，XIAO Cheng-xia
（Department of Chemistry，Hanshan Normal University，Chaozhou 521041，Guangdong，China）

Graphite digestion was used to digest the samples.The content of 8 trace elements（iron，magnesium，cobalt，chrome，manganese，calcium，nickel and barium）in four kinds of pawpaw at different period were measured by the microwave plasma torch-atomic emission spectrometry（called the MPT spectrographic methods）.The method could be used for the exploitation and the development of pawpaw.

pawpaw；atomic emission spectrometry；trace elements

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.03.020

2012-09-27

廣東省自然科學(xué)基金項目（S2011040002246）；韓山師范學(xué)院科研啟動基金項目（QD201106,QD201205）

徐春秀（1978—），女（漢），講師，博士，主要從事分析化學(xué)的教學(xué)與科研工作。