ICP-AES法測定漿果中的常微量元素

陳亮，楊意詩，李曄，辛秀蘭，楊軍，許肇初

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京100176）

ICP-AES法測定漿果中的常微量元素

陳亮，楊意詩，李曄*，辛秀蘭，楊軍，許肇初

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京100176）

黑莓、藍(lán)莓、無花果等漿果中含有豐富的鉀、鐵、鋅、鈣等礦物質(zhì)元素，這些常微量的礦物質(zhì)元素不僅為人體正常發(fā)育所必需，而且對人體的其他生命活動發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。采用微波消解處理樣品，并優(yōu)化微波消解的條件，以電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（inductively coupled plasma emission spectrometer，ICP-AES）檢測漿果中的Zn、Ca、Na、K、P、Mn等6種元素的含量，結(jié)果表明：漿果中Ca、Na、K等元素的含量較高，測定元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01%～1.73%，回收率在91.07%～117.63%。

黑莓；藍(lán)莓；無花果；常微量元素；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）

Abstract：Blackberries，blueberries and figs are rich in potassium，iron，zinc，calcium and other mineral elements.These mineral elements not only are necessary for the normal development of the human body，but also play a vital role to the human body.The samples were handled by microwave digestion，the conditions of which were opitimized.The contents of Zn，Ca，Na，K，P and Mn in three berries were detected by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES）.The results showed that the contents of Ca，Na and K were higher in the berries.The relative standard deviations were 0.01%-1.73%，and the recoveries were 91.07%-117.63%.

Key words：blackberry；blueberry；fig；common and trace element；inductively coupled plasma emission spectrometer（ICP-AES）

藍(lán)莓（blueberry），意為藍(lán)色的漿果之意，人們視它為“超級水果”。一種是低灌木，矮腳野生，顆粒小，但花青素的含量很高；第二種是人工培育藍(lán)莓，能成長至240公分高，果實(shí)較大，水分較多，花青素含量相對偏低。全世界分布的越橘屬植物可達(dá)400余種，原產(chǎn)和主產(chǎn)于美國又被稱為美國藍(lán)莓。我國主要產(chǎn)在大興安嶺和小興安嶺林區(qū)尤其是大興安嶺中部，而且都是純野生的。藍(lán)莓果實(shí)中含有豐富的營養(yǎng)成分，具有防止腦神經(jīng)老化、保護(hù)視力、強(qiáng)心、抗癌、軟化血管、增強(qiáng)人機(jī)體免疫等功能，營養(yǎng)成分高。其中，由于藍(lán)莓富含花青素，具有活化視網(wǎng)膜功效，可以強(qiáng)化視力，防止眼球疲勞而備受注目。也是世界糧農(nóng)組織推薦的五大健康水果之一。

黑莓（blackberry），薔薇科（Rosaceae）懸鉤子屬（Rubus）灌木，主要原產(chǎn)于新舊大陸北溫帶，北美東部和太平洋沿岸尤為豐富，在不列顛群島和西歐為常見萌生林和綠籬植物。通常二年生，莖直立、半直立或攀緣，有刺，也有的栽培種無刺。葉為三出或掌狀復(fù)葉，小葉寬，橢圓形，有柄，葉緣粗齒裂，多數(shù)葉宿存越冬。花序頂生，花白色、粉紅色或紅色。果為聚合果，黑色或紅紫色小核果著生于多汁的花托上。懸鉤子屬一些蔓生的種類莖上無木質(zhì)纖維，稱為露莓（dewberry）。

無花果（fig），主要生長于一些熱帶和溫帶的地方，屬亞熱帶落葉小喬木。干皮灰褐色，平滑或不規(guī)則縱裂。小枝粗壯，托葉包被幼芽，托葉脫落后在枝上留有極為明顯的環(huán)狀托葉痕。無花果樹枝繁葉茂，樹態(tài)優(yōu)雅，具有較好的觀賞價值，是良好的園林及庭院綠化觀賞樹種。已知有八百個品種，絕大部分都是常綠品種，只有長于溫帶地方的才是落葉品種。果實(shí)呈球根狀，尾部有一小孔，花粉由黃蜂傳播。無花果除鮮食、藥用外，還可加工制干、制果脯、果醬、果汁、果茶、果酒、飲料、罐頭等。無花果汁、飲料具有獨(dú)特的清香味，生津止渴，老幼皆宜。

藍(lán)莓果實(shí)的花色苷對眼睛有良好的保健作用，能夠減輕眼的疲勞及提高夜間視力。藍(lán)莓的果膠含量很高，能有效降低膽固醇，防止動脈粥樣硬化，促進(jìn)心血管健康。富含維生素C，有增強(qiáng)心臟功能，預(yù)防癌癥和心臟病的功效，能防止腦神經(jīng)衰老、增進(jìn)腦力；具有保護(hù)毛細(xì)血管及抗氧化的作用。延緩腦神經(jīng)衰老，增強(qiáng)記憶力。具有抗癌作用。有助于維持健康的肌膚，緩和皮膚松弛下垂和眼袋。藍(lán)莓中的花青素，除了延緩衰老，還具有養(yǎng)顏美容的功效，在歐美，人們將花青素稱為“口服的皮膚化妝品”，因?yàn)榛ㄇ嗨啬軌蝾A(yù)防皮膚產(chǎn)生皺紋，讓肌膚保持水嫩有彈性，同時還能夠阻止紫外線侵害皮膚，女生常吃藍(lán)莓，可由內(nèi)而外地預(yù)防皺紋，收到到養(yǎng)顏美容的效果。

黑莓鮮果中糖、維生素C、維生素B1、維生素B2的含量與其它果樹相當(dāng)，有機(jī)酸、粗蛋白、維生素K和氨基酸含量高于其它栽培果樹，并發(fā)現(xiàn)維生素E含量是所有栽培和野生、半野生果樹中最高的，而硒含量在果樹中罕見。氨基酸共有18種，8種必需氨基酸都有，且含量較高，還富含γ-氨基丁酸。對人體至關(guān)重要的6種礦質(zhì)元素（鉀、鈣、鈉、鎂、鋅、鐵）含量也較高。其中，維生素K可促進(jìn)肝臟合成凝血物質(zhì)，對促進(jìn)血液凝固有良好作用；維生素E保護(hù)細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整，防止某些酶和細(xì)胞內(nèi)部成分遭到破壞，延緩衰老；硒能抗氧化、防衰老，提高免疫力，與維生素E共同起拮抗有毒物質(zhì)的保護(hù)劑作用；γ-氨基丁酸作為神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)，具有促進(jìn)腦代謝，降壓，降血脂和抗心律失常的作用。

無花果含有蘋果酸、檸檬酸、脂肪酶、蛋白酶、水解酶等，能幫助人體對食物的消化，促進(jìn)食欲，又因其含有多種脂類，故具有潤腸通便的效果；所含的脂肪酶、水解酶等有降低血脂和分解血脂的功能，可減少脂肪在血管內(nèi)的沉積，進(jìn)而起到降血壓、預(yù)防冠心病的作用；抗炎消腫之功，可利咽消腫的作用。

鋅對人體的重要作用：促進(jìn)人體的生長發(fā)育（處于生長發(fā)育期的兒童、青少年如果缺鋅，會導(dǎo)致發(fā)育不良。缺乏嚴(yán)重時，將會導(dǎo)致“侏儒癥”和智力發(fā)育不良）；維持人體正常食欲（缺鋅會導(dǎo)致味覺下降，出現(xiàn)厭食、偏食甚至異食）；增強(qiáng)人體免疫力（鋅元素是免疫器官胸腺發(fā)育的營養(yǎng)素，只有鋅量充足才能有效保證胸腺發(fā)育，正常分化T淋巴細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞免疫功能）；促進(jìn)傷口和創(chuàng)傷的愈合補(bǔ)鋅劑最早被應(yīng)用于臨床就是用來治療皮膚病；影響維生素A的代謝和正常視覺。

鈣是人體的生命之源，是人體含量最豐富的無機(jī)元素，總量超過1 kg，有人體“生命元素”的美譽(yù)。人體中的鈣99%沉積在骨骼和牙齒中，促進(jìn)其生長發(fā)育，維持其形態(tài)與硬度；1%存在于血液和軟組織細(xì)胞中，發(fā)揮調(diào)節(jié)生理功能的作用。鈣離子的生理作用決定了它對人類生命活動的重要性：鈣離子對血液凝固有重要作用；鈣離子對神經(jīng)、肌肉的興奮和神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)有重要作用；鈣離子對細(xì)胞的粘著、細(xì)胞膜功能的維持有重要作用；鈣離子對人體內(nèi)的酶反應(yīng)有激活作用；鈣離子對人體內(nèi)分泌腺激素的分泌有決定性作用，對維持循環(huán)、呼吸、消化、泌尿、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生殖等系統(tǒng)器官的功能至關(guān)重要。總之，鈣是人體不可或缺的微量元素，它既是身體的構(gòu)造者，又是身體的調(diào)節(jié)者，是我們?nèi)梭w的生命之源。

鉀可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)適宜的滲透壓和體液的酸堿平衡，參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)的代謝。鉀是人體生長必需的營養(yǎng)素。它占人體無機(jī)鹽的5%，對保持健全的神經(jīng)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)心臟節(jié)律非常重要。它能防止中風(fēng)，維持正常的肌肉收縮，與鈉共同維持體液平衡；是人體內(nèi)不可缺少的元素，一般成年人體內(nèi)的含鉀元素150 g左右，其作用主要是維持神經(jīng)、肌肉的正常功能。因此，人體一旦缺鉀，正常的運(yùn)動就會受到影響。

鈉是人體中一種重要無機(jī)元素，鈉對身體是必須的營養(yǎng)素，不同年齡需要鈉的量也不同的。它的作用是細(xì)胞外液中帶正電的主要離子，參于水的代謝，保證體內(nèi)水的平衡，調(diào)節(jié)體內(nèi)水分與滲透壓；維持體內(nèi)酸和堿的平衡；是胰汁、膽汁、汗和淚水的組成成分；鈉對ATP的生產(chǎn)和利用、肌肉運(yùn)動、心血管功能、能量代謝都有關(guān)系，此外，糖代謝、氧的利用也需有鈉的參與；維持血壓正常；增強(qiáng)神經(jīng)肌肉興奮性。

錳是人體內(nèi)必需的微量元素，對人體健康起著重要的作用。錳在人體內(nèi)起的作用是多方面的，具體可以歸納為以下幾點(diǎn)：可促進(jìn)骨骼的生長發(fā)育；保護(hù)細(xì)胞中細(xì)粒體的完整；保持正常的腦功能；可改善肌體的造血功能；維持正常的糖代謝和脂肪代謝；可改善肌體的造血功能。

磷是構(gòu)成骨骼、牙齒和神經(jīng)組織的重要成分，人體內(nèi)大部分的磷存在于骨骼和牙齒中。參與細(xì)胞內(nèi)碳水化合物、脂肪和核酸代謝，對維持神經(jīng)、肌肉的正常功能和體內(nèi)酸堿平衡起著重要的作用。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料及設(shè)備

1.1.1 原料及來源

藍(lán)莓、黑莓、無花果：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)冷庫；硝酸（優(yōu)級純）、過氧化氫（分析純）：北京化工廠。

1.1.2 主要試劑

硝酸（優(yōu)級純）、過氧化氫（分析純）、Zn標(biāo)準(zhǔn)儲備液、P標(biāo)準(zhǔn)儲備液、K標(biāo)準(zhǔn)儲備液、Ca標(biāo)準(zhǔn)儲備液、Na標(biāo)準(zhǔn)儲備液、Mn標(biāo)準(zhǔn)儲備液：北京化工廠。

1.1.3 試驗(yàn)設(shè)備

JOPITER-B微波消解儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；iCAP 7000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：賽莫飛世爾科技（中國）有限公司。

1.2 測定漿果中的常微量元素

1.2.1 儀器與工作條件

使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，水平觀測，觀察位置自動優(yōu)化，雙陣列背投式固態(tài)檢測器光學(xué)系統(tǒng)。RYTON材料霧化器，內(nèi)置式三通道蠕動泵，40.68MHz自激式固態(tài)高頻發(fā)生器空氣切割消除尾氣技術(shù)。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，樣品經(jīng)過微波消解儀高壓消化處理后，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICPAES）檢測所含常微量元素含量。考察了功率、載氣流量等主要因素對元素測定的影響。選擇儀器工作參數(shù)為儀器功率1.3 W，輔助氣流量0.2 L/min，冷卻氣流量15.0 L/min，載氣0.8 L/min。各樣品做3次平行測定。

1.2.2 各元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液

標(biāo)準(zhǔn)儲備液：Zn、Mn、Na、K、Ca、P 標(biāo)準(zhǔn)液均為1 000 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液。

1.2.3 樣品前處理

取一定量的藍(lán)莓、黑莓、無花果，用研缽研碎，稱取0.100 0 g后備用。

取藍(lán)莓、黑莓、無花果置于高壓消化罐中，再分別向各個（空白）消化罐中加入5 mL濃硝酸和1 mL過氧化氫，在一定條件下進(jìn)行消解。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解條件選擇

由于濃硝酸不僅是分解機(jī)體的反應(yīng)物，也是良好的微波吸收體。濃硝酸是最合適分解有機(jī)物的試劑。過氧化氫是一種弱酸性氧化劑，在較低溫下即可分解成高能態(tài)活化氧，與濃硝酸共用，可以大大提高混合液的氧化能力，完全破壞有機(jī)物。因?yàn)闈庀跛?過氧化氫系統(tǒng)發(fā)生了連鎖反應(yīng)，能大大提高混合液的氧化能力，消解效果更佳。所以本試驗(yàn)選擇了以濃硝酸-過氧化氫為消解體系可以達(dá)到理想的消解效果。用微波消解樣品時，在低溫條件下，樣品難以消解完全；而在高溫條件下長時間加熱，難免會引起酸氣泄露，而且損失部分易揮發(fā)的元素，故本試驗(yàn)采用梯度升溫方式。本試驗(yàn)中消解液選用2 mL濃硝酸和1 mL 30%過氧化氫。確定微波消解的最佳程序。微波消解參數(shù)見表1。

表1 微波消解參數(shù)Table 1 Selection of microwave digestion parameters

2.2 分析波長的選擇及背景校正

ICP-AES法對每種元素的測定都可以同時選擇多種特征譜線，且具有同步背景校正功能。因此，試驗(yàn)過程中對每種檢測元素同時選取2條～3條譜線進(jìn)行測定，綜合分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇譜線干擾少、精密度高的分析線。元素分析波長見表2。

表2 元素分析波長的選擇Table 2 Selection of analysis wavelength

2.3 精密度和回收率

把藍(lán)莓、黑莓、無花果平行測定3次，同時在檢測樣品中加入和相當(dāng)量的標(biāo)樣進(jìn)行加標(biāo)回收測定。各元素的精密度和回收率見表3。

微波消解法消化，用ICP-AES作為檢測儀器，測定結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度較高。各元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）0.01%～1.73%，各元素的回收率 91.07%～117.63%。表明該方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，并且微波消解法具有省時、省力、環(huán)保等特點(diǎn)。

表3 各元素的精密度和回收率Table 3 The precision and recovery of each element %

2.4 樣品測定結(jié)果

將微波消解法處理好的消化溶液用ICP-AES在最佳優(yōu)化試驗(yàn)條件下進(jìn)行測定。見表4所示。

表4 常微量元素含量Table 4 The comment and trace contents of each element mg/L

從結(jié)果中可以看出：3 中漿果中 P、K、Ca、Na、Mn元素含量較高；Zn元素含量在這3中漿果中都相對于較少。

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，藍(lán)莓、黑莓、無花果中 P、K、Ca、Na、Mn元素含量較高，Zn元素含量較少。微波消解法并用ICP-AES檢測藍(lán)莓、黑莓、無花果中常微量元素相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01%～1.73%；回收率為91.07%～117.63%。本文用微波消解技術(shù)處理樣品進(jìn)行試驗(yàn)，利用ICPAES 法對消解液中的 Zn、Mn、Na、K、Ca、P 等 6 種常微量元素進(jìn)行檢測，結(jié)果滿意。

研究表明：黑莓中鉀、鈣、鈉、鋅元素含量較高。其中，維生素E可促進(jìn)肝臟合成凝血物質(zhì)，對促進(jìn)血液凝固有良好作用；維生素E保護(hù)細(xì)胞核細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整，防止某些酶核細(xì)胞內(nèi)部成分遭到破壞，延緩衰老。藍(lán)莓富含較高的鉀、鐵、鋅、鈣等礦物質(zhì)元素，藍(lán)莓可以保護(hù)眼睛，增強(qiáng)視力，增強(qiáng)自身免疫力，抗氧化功能，減緩衰老，增強(qiáng)記憶力，以及抗癌功能等。無花果含酸量低，含有蘋果酸、檸檬酸、脂肪酸、蛋白酶、水解酶等，能幫助人體對食物的消化，促進(jìn)食欲。

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Determination of Common and Trace Elements in Berries by ICP-AES

CHEN Liang，YANG Yi-shi，LI Ye*，XIN Xiu-lan，YANG Jun，XU Zhao-chu
（College of Bioengineering，Beijing Polytechnic，Beijing 100176，China）

2017-01-03

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.034

北京電子科技職業(yè)學(xué)院學(xué)術(shù)帶頭人（DTR201601）；北京電子科技職業(yè)學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（TD201602）；北京電子科技職業(yè)學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)與學(xué)術(shù)帶頭人培養(yǎng)項(xiàng)目（DTR201703）

陳亮（1986—），男（漢），副教授，博士，研究方向：小漿果產(chǎn)品的研究與開發(fā)。

*通信作者：李曄（1982—），女（漢），副教授，博士，研究方向：生物化工。