魔芋及其土壤中23種礦質元素的測定及分析

董 坤，張曉楠，毛云宏，李云飛，游 燕

(1.云南省農科院富源魔芋研究所，云南 富源 655500；2.云南省藥物研究所，云南 昆明 650500；3.富源縣農業局植保站，云南 富源 655500）

魔芋為天南星科魔芋屬多年生草本植物，主要成分為葡甘露聚糖（gluco-mannan）[1]，另含有少量的蛋白質、多種氨基酸、維生素以及鉀、鈣、鎂、鈉、鐵、錳、銅等微量元素[2]。是食品工業、醫藥工業、化學工業、石油鉆探、建筑業、環保、農業等方面的重要原料，目前魔芋主要應用在食品上。目前對魔芋中葡甘露聚糖的研究比較多，對其所含微量元素的研究比較少，微量元素與人息息相關，目前已被確認與人的健康和生命有關的必需微量元素有20種，即鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、錫、硅、鍶、硼、銣、砷、鍺、鋰[3]。魔芋也含有多種人體所需的微量元素，嚴睿文等[4]利用ICP-AES對魔芋粉中微量元素進行測定，表明魔芋中含有Mg、Mo、Pb、Cu、Ba、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr、Mn、Fe等微量元素。本文利用ICP-MS儀器對魔芋中的23種元素進行測定，并對魔芋中各種元素進行分析，檢測魔芋中對人體有益的元素含量是否適宜。并對魔芋中礦質元素與其栽培土壤中元素進行比較分析，揭示兩者之間的關系。

1 材料和方法

1.1 材料

樣品1：用珍珠巖栽培的花魔芋，來自云南省富源縣；樣品2：白魔芋，來自云南省富源縣；樣品3：為連作地栽培的花魔芋，來自云南省富源縣；樣品4：常規栽培的花魔芋，來自云南省富源縣；樣品5：花魔芋，來自云南省楚雄市；樣品6：土壤，來自云南省富源縣，取自種植樣品3的地塊。

1.2 儀器與主要試劑

儀器：7700X 電感耦合等離子質譜儀（ICPMS），美國安捷倫公司

聚四氟乙烯罐

Speedwave 4 微波消解系統（Berghof，Inc.），德國

FA2004N 電子天平，上海精密科學儀器有限公司

ML-3-4 可調式電熱板，北京市永光明醫療儀器廠

Milli-Q 超純水發生器，美國密理博公司

試劑：硝酸（優級純）；鹽酸（優級純）；氫氧化鈉（分析純）；硼氫化鈉（分析純）；去離子水（超純水）；鉛（Pb）標準液；鎘（Cd）標準液；銅（Cu）標準液；砷(As) 標準液；汞（Hg）標準液；鋁（Al）標準液。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品消解

取魔芋粉0.3 g或土壤0.2 g，精密稱定，置聚四氟乙烯消解罐內，加硝酸7 mL，混勻，蓋好內蓋，旋緊外套，置微波消解爐內，進行消解。消解完全后，藥液倒入50 mL量瓶中，用少量超純水洗滌消解罐3次，洗液并入量瓶中，加入單元素標準溶液（1 μg/mL）200 μL，用水稀釋至刻度，搖勻，必要時離心，取上清液，即得。同法同時制備空白樣品溶液。

1.3.2 標準品儲備液的制備

分別精密量取鉛、砷、鎘、汞、銅單元素標準溶液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每毫升分別含鉛、砷、鎘、汞、銅為1、0.5、1、1、10 μg的單元素溶液。

1.3.3 標準溶液的制備

精密量取鉛、砷、鎘、銅標準品儲備液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每毫升分別含鉛、砷0、1、5、10、20 ng，含鎘0、0.5、2.5、5、10 ng，含銅0、50、100、200、500 ng的系列濃度混合溶液。另精密量取汞標準品儲備液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每毫升分別含汞0、0.2、0.5、1、2、5 ng的溶液，本液應現用現配。

1.3.4 內標溶液的制備

精密量取鍺、銦、鉍單元素標準溶液適量，用水稀釋制成每毫升各含1μg的混合溶液，即得。

1.3.5 測定

測定時選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb，其中63Cu、75As以72Ge作為內標，114Cd以115In作為內標，202Hg、208Pb以209Bi作為內標，校正方法ROHs（7700X）。儀器的內標進樣管在儀器分析工作過程中始終插入內標溶液中，依次將儀器的樣品管插入各個濃度的標準品溶液中進行測定（濃度依次遞增），以測量值3次讀數的平均值為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。將儀器的樣品管插入供試品溶液中，測定，取3次讀數的平均值。從標準曲線上計算得相應的濃度。在同樣的分析條件下進行空白試驗，扣除空白干擾。

2 結果與分析

2.1 魔芋中的各元素含量

魔芋中含有多種元素，很多是人體必需的微量元素，從表1可以看出，魔芋中含有大量的Na、Mg、Fe、K、Ca、Al、Zn，含有少量的Be、V、Mn、Co、Ni、Cu、As、Mo、Cd、Sb、Ba、TI、Pb、Th、U等元素，魔芋中不含Cr和Ag元素。不同品種、不同種植地方的魔芋中各元素含量不一致，采用珍珠巖作為基質栽培的魔芋中的各元素含量都高于其他樣品中的含量，來自楚雄的魔芋不含Fe、Be、V、Cr、Co、Se、Ag、TI等元素。

2.2 土壤中的各元素含量

土壤，是由一層層厚度各異的含有各種元素的礦物質所組成，為作物提供必需的生活條件，從表1可以看出，土壤中含有大量的Na、Mg、Fe、K、Ca、Al、Zn、Mn、V、Cu、Ba，含有少量的Be、Co、Ni、As、Mo、Cd、Sb、TI、Pb、Th、U，不含Cr、Se、Ag等元素。

2.3 魔芋中的元素與土壤中元素的關系

魔芋中的元素來源于土壤，土壤中有的魔芋中就有，土壤中沒有的魔芋中就沒有，樣品3是種植于取樣土壤中的地塊，它們之間存在直接相關性，由表1可見土壤中不含Cr、Ag，樣品3的魔芋中也就不含Cr、Ag。K在魔芋粉中的含量明顯高于土壤中的含量，說明魔芋需要大量鉀元素。Fe、Al、V、Mn在魔芋粉中含量較低，在土壤中含量高，表明魔芋只需要少量的Fe、Al、V、Mn。

3 討論

某種特定的作物對土壤中礦質營養元素的需求種類及吸收的比例是有特定的規律的，尤其是對某種微量元素更有特殊的需求，體現了作物對土壤養分的選擇性吸收。魔芋中的微量元素來源于其生長的土壤，不同地方的土壤中微量元素種類含量不一致，導致魔芋中的微量元素種類含量也不一致。李彥軍[4]利用紫外可見分光光度計測陜西紫陽地區魔芋中微量元素硒的含量約為1.2 mg/kg，而從中提取的富硒魔芋葡甘露聚糖中硒含量約為0.9 mg/kg，推斷出富硒魔芋中的硒元素主要以有機硒，亦即硒多糖的形式存在，約占總硒量的75%。中國富含硒的土壤主要分布在陜西紫陽和湖北恩施，本研究中只有用珍珠巖栽培的樣品中檢測出硒，土壤和其他樣品都沒檢測出硒，也說明了魔芋所含微量元素來源于其生長的土壤。元素TI在用珍珠巖作為基質栽培的魔芋粉中含量很高，在其他栽培的魔芋中含量低，在土壤中的含量低，說明珍珠巖里含有大量的TI元素。TI在地殼中的含量約為十萬分之三，以低濃度分布在長石、云母和鐵、銅的硫化物礦中[6]。鉈有劇毒，為強烈的神經毒物，對肝、腎有損害作用，吸入、口服可引起急性中毒，可經皮膚吸收，1 g無色無味水溶性鉈就能讓人死亡[7]，因此不能用珍珠巖栽培魔芋。王虎等[8]研究表明：魔芋中礦物質元素的含量由品種、生長時間以及土壤等綜合條件決定。試驗所采用的魔芋樣品都是同一品種且生長時間基本相同，由此可見本試驗影響魔芋礦物質含量最主要的因素是土壤。

表1 各樣品中的元素及含量 mg/kg