微波消解ICP-OES法同時(shí)測(cè)定雨生紅球藻中20種無(wú)機(jī)元素的含量*1

周　彬，楊麗娜，肖麗恒，謝啟明

（1.楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南楚雄675000）

微波消解ICP-OES法同時(shí)測(cè)定雨生紅球藻中20種無(wú)機(jī)元素的含量*1

周彬1，楊麗娜1，肖麗恒1，謝啟明2

（1.楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南 楚雄 675000；2.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南楚雄675000）

目的本試驗(yàn)以雨生紅球藻為試樣，建立微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜 （ICP-OES）法，同時(shí)測(cè)定雨生紅球藻中20種無(wú)機(jī)元素 （Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se）的分析方法。方法雨生紅球藻使用微波消解儀進(jìn)行樣品前處理，采用ICP -OES測(cè)定并采用外標(biāo)法定量。結(jié)果本方法測(cè)定20種無(wú)機(jī)元素的線性范圍寬，線性關(guān)系良好，檢出限低，各元素的加標(biāo)回收率在94.0%～108.0%之間。結(jié)論本方法具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度好、回收率高等特點(diǎn)，能夠同時(shí)對(duì)雨生紅球藻中20種元素進(jìn)行分析，通過(guò)測(cè)定雨生紅球藻中各種元素的含量，為雨生紅球藻資源的合理開(kāi)發(fā)和綜合利用、質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測(cè)提供一定的參考依據(jù)。

雨生紅球藻；微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜；無(wú)機(jī)元素

雨生紅球藻 （haematococcus pluvialis）是一種廣泛分布于自然界淡水中的單細(xì)胞綠藻，屬于團(tuán)藻目，紅球藻科。此藻能累積蝦青素而呈現(xiàn)紅色，于是命名為紅球藻，因?yàn)槭蔷G藻中的雨生種，又名雨生紅球藻［1］。因?yàn)檠趸鶎?dǎo)致的系統(tǒng)性的疾病，例如癌癥、炎癥、糖尿病、心血管疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及血液疾病和呼吸系統(tǒng)疾病等，雨生紅球藻有著非常好的預(yù)防或治療作用［2］。主要是因?yàn)樵谝欢l件下，雨生紅球藻積聚的類(lèi)胡蘿卜素可占細(xì)胞干重的2%～5%，其中80%左右為蝦青素 （astaxanthin）及其酯類(lèi)［3］。蝦青素，又名蝦黃質(zhì)、龍蝦殼色素，其化學(xué)名為3，3'-二羥基-4，4'-二酮基-β，β'-胡蘿卜素，分子式為C40H52O4，相對(duì)分子質(zhì)量為596.86。近年來(lái)許多研究表明，蝦青素具有許多重要的生物學(xué)功能，如抑制多不飽和脂肪酸的氧化、抵御紫外線的作用、維生素A樣活性、改善視力、提高免疫力、促進(jìn)色素形成、改善生育以及抗腫瘤等［4］。目前，蝦青素在水產(chǎn)養(yǎng)殖（如紅鱒魚(yú)、鮭魚(yú)、蝦和觀賞魚(yú)類(lèi)等的人工養(yǎng)殖）中較廣泛地用作飼料添加劑，取得了滿(mǎn)意的著色及改善動(dòng)物機(jī)體健康狀況的效果［7］。

雨生紅球藻中礦物元素參與其體內(nèi)酶、激素和維生素的生理活性反應(yīng)，對(duì)機(jī)體的正常代謝有重要作用；另外，對(duì)雨生紅球藻所含有的礦物元素的安全性評(píng)價(jià)研究，也成為毒理學(xué)、藥理學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)的研究方向。同時(shí)，也反應(yīng)雨生紅球藻人工養(yǎng)殖環(huán)境中水質(zhì)等方面的質(zhì)量狀況，因此對(duì)雨生紅球藻的質(zhì)量研究包括礦物元素的研究就顯得非常重要。目前，雨生紅球藻主要應(yīng)用于食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)和飼料添加劑中的養(yǎng)殖行業(yè)［4—7］。

雨生紅球藻干樣含有70% 碳水化合物，少量蛋白質(zhì)、脂肪及色素等，還含有較多的無(wú)機(jī)元素。之前，對(duì)雨生紅球藻無(wú)機(jī)元素的研究也有少量報(bào)道［8］，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectroscopy，ICP-OES）以其低檢出限、高精密度，基體效應(yīng)較小、線性范圍較寬和多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于食品、藥品中的微量元素分析［9］。本實(shí)驗(yàn)采用微波消解，應(yīng)用ICP-OES檢測(cè)雨生紅球藻中22種無(wú)機(jī)元素的含量，為雨生紅球藻資源的綜合利用與質(zhì)量控制提供了參考依據(jù)。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與設(shè)備

微波消解儀 （美國(guó)CEM公司，型號(hào)：MARS6）、55mL TFM消解罐、趕酸電熱板、電感耦合等離子體光譜儀 （美國(guó)PE公司，型號(hào)：8000），粉碎機(jī)、樣品均質(zhì)器、電子天平、精密移液器、EasyDI8超純水機(jī)、玻璃器皿 （于20%硝酸溶液中浸泡過(guò)夜，再用去離子水清洗干凈）。

1.2試劑

65%濃硝酸 （優(yōu)級(jí)純），30%過(guò)氧化氫 （分析純），去離子水，氬氣。測(cè)定時(shí)所使用的各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供。

1.3ICP-OES儀器工作參數(shù)

高頻輸出功率：1.3 KW；等離子氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.2 L/min；霧化氣流量：0.6 L/min；泵流量：1.5m l/min；吹掃氣流：正常；讀數(shù)延遲：45秒；重復(fù)測(cè)量次數(shù)：3次；觀測(cè)位置：軸向觀測(cè)；觀測(cè)距離：15.0；每個(gè)譜峰點(diǎn)數(shù)：5點(diǎn)；霧化器清洗時(shí)間：10秒。

1.4樣品處理

取處理好的雨生紅球藻樣品約0.25 g置于干凈的聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸6 mL浸泡過(guò)夜，再加入30%過(guò)氧化氫2 mL，輕輕搖晃消解罐雨生紅球藻樣品被酸浸潤(rùn)，蓋好密封內(nèi)蓋，套好保護(hù)筒后，依次安裝在微波消解儀旋轉(zhuǎn)架盤(pán)上并將架盤(pán)放入微波消解儀中，然后按照微波消解程序步驟進(jìn)行消解，微波消解程序步驟如表1。消解完全后，冷卻，取出。將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL量瓶中，用超純水定容至刻度，用于檢測(cè)樣品含量較低元素；從上述溶液精密取0.5 mL置于25 mL量瓶中，用5%硝酸稀釋至刻度，用于檢測(cè)含量較高的元素 （Al、Ca、Mg、Mn、K）。

表1　微波消解程序

消解結(jié)束后，趕酸，待殘液剩約1.0-1.5m l左右將樣品定容至50mL。同時(shí)做樣品空白。

2.結(jié)果與分析

2.1分析波長(zhǎng)的選擇及背景的校正

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜對(duì)每種元素的測(cè)定都可以同時(shí)選擇多條不同特征譜線進(jìn)行應(yīng)用，而且具有同步背景校正功能。因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)每種檢測(cè)元素同時(shí)選取2—3條譜線進(jìn)行檢測(cè)分析，綜合分析了光譜圖的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和干擾情況選擇了較好的譜線作為分析譜線。選擇的檢測(cè)波長(zhǎng)結(jié)果如表2所示。

表2　元素測(cè)定波長(zhǎng)

2.2各種元素的線性關(guān)系

將各種元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，濃度系列分別為0.1、1.0、5.0、10.0、100mg/mL。用5%硝酸稀釋標(biāo)準(zhǔn)品制得不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)使用液。Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Mn、Ba、Zn的標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/L，、Sr、Cu、Ti、Co、Cr、Ni、Pb、Li、Cd、Ag、Se的標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度分別為0.01、0.1、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0g/L。在選定的儀器操作條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行測(cè)試，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作站自動(dòng)繪制校準(zhǔn)曲線，其線性相關(guān)系數(shù)在0.9993—1.0000之間。

2.3方法檢出限

在本實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，對(duì)空白溶液連續(xù)進(jìn)行6次測(cè)定，取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的濃度含量為各元素的檢出限，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　方法檢出限 （n=6）

2.4加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

紅球藻1樣品分成2份，一份樣品中加入配置成一定濃度的混合標(biāo)液，另一份為樣本液，測(cè)定各元素的加標(biāo)回收率。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，方法的回收率均在94.0%～108.0%之間，方法的準(zhǔn)確度較高，能滿(mǎn)足本實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)要求。

表4　測(cè)定方法加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)（mg/kg）

2.5樣品測(cè)定結(jié)果

按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行消解，以5%硝酸作溶劑空白，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行平行測(cè)定3次，樣品中各種元素取平均值，其結(jié)果如表5。

表5　樣品分析結(jié)果（mg/kg）

元素　紅球藻1　紅球藻2　紅球藻3　紅球藻4　紅球藻5 Ti　4.99　3.99　2.93　1.47　2.66 Co　2.44　2.15　1.96　1.14　1.82 Cr　2.39　2.23　2.02　0.97　1.94 Ni　0.27　0.44　0.35　0.19　0.26 Pb　0.23　0.16　0.18　0.068　0.51 Li　0.014　0.022　0.041　0.016　0.018 Cd　0.0081　0.031　未檢出　0.013　0.034 Se　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出Ag 未檢出　未檢出　未檢出　未檢出　未檢出

由檢測(cè)結(jié)果表5可知：雨生紅球藻中含有Ca、Mg、K、Na等常量元素，含量高低順序?yàn)椋篊a ＞Mg＞K＞Na，含量最高的是Ca。微量和半微量元素含量從高到低的順序?yàn)椋篎e＞Al＞Mn＞Ba ＞Zn＞Sr＞Cu＞Ti＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Li＞Cd。Ag、Se沒(méi)有檢出。從分析結(jié)果來(lái)看，雨生紅球藻含有非常豐富的礦物元素，檢測(cè)的20種元素中含有18種元素。

3.結(jié)論

利用微波消解，應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測(cè)定雨生紅球藻中多種無(wú)機(jī)元素的方法，操作簡(jiǎn)便、分析速度快、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確性高。雨生紅球藻中含有18種常微量元素，Ag、Se沒(méi)有檢出。各元素含量高低順序?yàn)椋篊a＞Mg＞K＞Na＞Fe＞Al＞Mn＞Ba＞Zn＞Sr＞Ti＞Cu＞Co＞Cr＞Ni＞Pb＞Mo＞Cd。Ag、Se沒(méi)有檢出。通過(guò)測(cè)定雨生紅球藻中多種無(wú)機(jī)元素含量，為雨生紅球藻資源的合理開(kāi)發(fā)和綜合利用、質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測(cè)提供一定的參考依據(jù)。

［1］Lorenz R T，Cysewski G R.Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxant hin［J］.Tibtech，2000，18：160—167.

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（責(zé)任編輯徐成東）

Simultaneous Determination of 20 Inorganic Elements in Haematococcus Pluvialis by Microwave Digestion-ICP-OES

ZHOU Bin1，YANG Lina1，XIAO Liheng1&XIE Qiming2
（1.Prefectural Quality Technology Supervision and Comprehensive Inspection Center of Chuxiong，Chuxiong，675000，Yunnan Province；2.School of Chemistry and Life Science，Chuxiong Normal University，Chuxiong，675000，Yunnan Province）

Objective In this experiment，Haematococcus pluvialis as sample has been studied，establishing themethods by microwave digestion-inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP -OES），that's the analysismethods of simultaneous determination about Haematococcus pluvialis in 20 kinds of inorganic elements（CA，Mg，K，Na，F(xiàn)e，Al，Mn，Ba，Zn，Sr，Cu，Ti，Co，Cr，Ni，Pb，Li，CD，Ag，Se）.Methods Haematococcus pluvialis samples were treated using microwave digestion instrument，determined by ICP-OES and quantified by external standard method.Results The method developed for the determination of20 kinds of inorganic elements has awide linear range，good linearity and low detection limit，and the recovery rate of each element is between 94.0% ～108.0%.Conclusion This method has the advantages of simple operation，fast analysis speed，high sensitivity，good accuracy，higher recovery rate，etc，20 kinds of elements in Haematococcus pluvialis can be analyzed at the same time. Through the determination of Haematococcus pluvialis in various elements of the content，the reference for the Haematococcus pluvialis resources in rational development and comprehensive utilization，quality control and quality detection can be provided.

Haematococcus pluvialis；microwave digestion；ICP-OES；inorganic elements

Q949.212

A

1671-7406（2016）03-0028-04

2016-01-16

周彬 （1965—），男，工程師，學(xué)士，研究方向：食品安全。