微波消解-ICP-MS法測定桄榔粉中多種元素

韋燕燕，蒙舒婷，張海霞

南寧市疾病預(yù)防控制中心（南寧 530023）

桄榔（Gomuti palm）是熱帶和南亞熱帶一種常見的常綠喬木，別名南椰、莎木、砂糖椰子、糖樹，主要分布于我國廣西、云南、廣東、臺灣等地[1-2]。桄榔粉是廣西的特產(chǎn)之一，尤其是以龍州縣為最佳。桄榔粉除含豐富的碳水化合物外，還富含人體所需微量元素、膳食纖維，豐富的B族維生素[3-4]。長期食用桄榔粉可以增強(qiáng)食欲，同時可以明顯地對抗人機(jī)體的自由基損害，提高人機(jī)體耐力、抗寒能力和抗缺氧能力，增加皮膚彈性，延緩機(jī)體衰老的進(jìn)程[5-6]。

目前，關(guān)于桄榔粉中元素的研究已有報道。趙漢民等[4]用化學(xué)法對桄榔粉中金屬元素成分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，證實(shí)桄榔粉中含有鐵、鎂、鋁、鋅、鈣、銅等多種金屬元素成分。彭金云等[7]采用干法灰化消化樣品，用石墨爐原子吸收光譜法檢測桄榔粉中痕量鎘，并對石墨爐原子吸收光譜法的測定條件進(jìn)行優(yōu)化。吳霞等[8]用硝酸-過氧化氫（3+2）混合溶液作為消解劑，微波消解法處理桄榔粉樣品，用電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜（ICP-AES）同時測定桄榔粉中鋅、鐵、鈣、鎂、錳、銅、鉀和鈉的含量。目前仍鮮見有用ICP-MS技術(shù)測定桄榔粉中多種元素含量的文獻(xiàn)報道。ICP-MS法具有線性范圍寬、檢出限低、靈敏度高、精密度好、分析速度快、可同時分析多種元素等優(yōu)點(diǎn)[9-10]，能克服分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法存在的一些缺點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、食品、材料等諸多領(lǐng)域[11-14]。試驗(yàn)用微波消解法處理廣西龍州縣桄榔粉，采用ICP-MS技術(shù)同時測定桄榔粉中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量，建立快速、簡便、可靠的同時測定桄榔粉中多種元素含量的ICP-MS法，為桄榔樹的種植、產(chǎn)品深加工以及桄榔粉的質(zhì)量控制提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（iCAP Q，賽默飛世爾科技有限公司，德國）；艾柯超純水機(jī)（中國/成都康寧實(shí)驗(yàn)專用純水設(shè)備廠）；電子天平（MSA1203SOCE-DE，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司，北京）；微波消解儀（MARS6，美國CEM公司）。

1.2 主要試劑

硝酸（濃度68%～70%，賽默飛世爾科技有限公司，中國）；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（24種元素，100 μg/mL，GSB04-1767-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（7種元素，10 μg/mL，GSB04-2826-2011，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；硒標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1751-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；調(diào)諧溶液TUNE B；國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)綠茶GBW 10052（GSB-30）。

1.3 樣品來源

廣西龍州縣散裝桄榔粉。

1.4 樣品制備方法

稱取0.6 g（精確至0.001 g）樣品于微波消解內(nèi)罐，加入8 mL硝酸，低溫加熱1 h預(yù)消解，自然冷卻后加蓋旋緊罐蓋，按照設(shè)定好的程序進(jìn)行消解，微波消解儀工作參數(shù)見表1。冷卻后取出，打開罐蓋排氣，再將消解罐放在控溫電熱板上于140 ℃加熱趕酸至消解液剩余0.5 mL，用蒸餾水定容至25 mL，待檢測，同時做試劑空白試驗(yàn)。

表1 微波消解儀工作參數(shù)

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

1.5.1 內(nèi)標(biāo)溶液

準(zhǔn)確移取適量多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-2826-2011）于聚乙烯塑料容量瓶，用體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸溶液定容至刻度，搖勻，得0.02 μg/mL內(nèi)標(biāo)溶液。

1.5.2 多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液

準(zhǔn)確移取適量多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-1767-2004）和硒標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-1751-2004）于聚乙烯塑料容量瓶，用體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸溶液定容至刻度，搖勻，得各元素質(zhì)量濃度為1 μg/mL的多元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液。再準(zhǔn)確移取適量的多元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸溶液配制成質(zhì)量濃度范圍為0～1 000 ng/mL的多元素標(biāo)準(zhǔn)系列。

1.6 ICP-MS工作參數(shù)

根據(jù)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀iCAP Q操作步驟，用調(diào)諧溶液TUNE B進(jìn)行儀器調(diào)諧，經(jīng)調(diào)諧后ICP-MS工作參數(shù)見表2。

表2 ICP-MS工作參數(shù)

1.7 試驗(yàn)方法

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀iCAP Q經(jīng)調(diào)諧達(dá)到表2參數(shù)后，依次測定試劑空白、多元素標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品消解液，同時在線加入內(nèi)標(biāo)溶液，儀器會自動繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)樣品消解液中的信號響應(yīng)值計(jì)算其中各元素的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

內(nèi)標(biāo)元素的選擇應(yīng)滿足兩個條件：一是樣品中不含該元素，二是與待測元素有相近的質(zhì)量數(shù)。試驗(yàn)測定了24Mg、27Al、48Ti、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co、60Ni、65Cu、66Zn、75As、78Se、88Sr、114Cd、118Sn、137Ba、208Pb共18種元素，質(zhì)量數(shù)在24～208之間。為滿足不同元素的測定需要，試驗(yàn)選擇了209Bi、72Ge、115In、103Rh、45Sc、159Tb和89Y作為內(nèi)標(biāo)元素。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

在“1.6”試驗(yàn)條件下，測得各元素的線性回歸方程、線性范圍和線性相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表3。線性相關(guān)系數(shù)在0.999 3～1.000 0之間；各元素檢出限（LOD）為0.000 0～1.19 ng/mL。根據(jù)取樣量（0.6 g）和定容體積（25 mL）計(jì)算各元素的檢出限，為0.000 00～0.049 6 mg/kg，該方法線性范圍寬、線性相關(guān)性好、檢出限低，能滿足試驗(yàn)要求。

表3 各元素的回歸方程、線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.3 精密度和重復(fù)性試驗(yàn)

按照“1.4”樣品制備方法，準(zhǔn)確稱取6份桄榔粉樣品，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數(shù)和“1.7”試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。多元素標(biāo)準(zhǔn)系列和各樣品消解液均重復(fù)進(jìn)樣測定3次，3次平行測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于5%，6份樣品各元素結(jié)果的RSD為0.00%～9.69%，表明該方法具有良好的精密度和重復(fù)性。

表4 精密度和重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果 %

2.4 質(zhì)控樣品的測定

選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)綠茶GBW 10052（GSB-30）作為質(zhì)控樣品，與樣品按照相同方法同時進(jìn)行消解和測定，質(zhì)控樣品中各元素測定結(jié)果值和標(biāo)準(zhǔn)值見表5。質(zhì)控樣品中除Ti元素測定結(jié)果值略高于參考值以及Sn元素測定結(jié)果值略低于參考值以外，其余元素的測定結(jié)果值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)，表明該方法的準(zhǔn)確度良好，能滿足試驗(yàn)要求。

表5 質(zhì)控樣品的測定結(jié)果 mg/kg

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

按照“1.4”樣品制備方法，準(zhǔn)確稱取9份桄榔粉樣品，分別加入不同量的多元素標(biāo)準(zhǔn)，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數(shù)和“1.7”試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。桄榔粉樣品中各元素不同加標(biāo)量的平均回收率見表6。各元素的平均回收率為84.0%～104.9%，能滿足試驗(yàn)要求。

2.6 樣品中元素的含量

按照“1.4”樣品制備方法，準(zhǔn)確稱取6份桄榔粉樣品，制備樣品消解液，按“1.6”ICP-MS工作參數(shù)和“1.7”試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。桄榔粉中各元素的含量見表6，結(jié)果的RSD（n=6）見表4。結(jié)果表明，此次試驗(yàn)的桄榔粉樣品中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量略有差異；鎂、鐵、鋁、鈦、鋅5種元素的含量大于1.0 mg/kg；鉻、錳、銅、鍶、鋇5種元素的含量大于0.1 mg/kg且小于1.0 mg/kg；釩、鈷、鎳、砷、硒、鎘、錫、鉛8種元素含量小于0.1 mg/kg；各元素結(jié)果的RSD為0.00%～9.69%，能滿足試驗(yàn)要求。

表6 桄榔粉中各元素含量和加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論與討論

此次試驗(yàn)用微波消解法處理廣西龍州縣桄榔粉，采用ICP-MS技術(shù)同時測定桄榔粉中鐵、錳、銅、鋅、硒、鉛、鎘、砷、鎂、鋁、鎳等18種元素含量，建立的同時測定桄榔粉中多種元素含量的微波消解ICP-MS法是穩(wěn)定的、可行的。相比文獻(xiàn)[9]中干法灰化-石墨爐原子吸收光譜法測痕量鎘，該方法可同時測定不同的元素含量且不需每測一種元素?fù)Q一種元素?zé)簦幌啾任墨I(xiàn)[10]中微波消解-ICP-AES法同時測定鋅、鐵、鈣、鎂、錳、銅、鉀和鈉的含量，該方法微波消解只需加入硝酸處理樣品且同時測定18種元素含量。該方法快速、簡便、可靠，可為桄榔樹的種植、產(chǎn)品深加工以及桄榔粉的質(zhì)量控制提供試驗(yàn)參考依據(jù)。