石墨爐原子吸收法測定山藥中6種金屬元素

姚 虹，李領川

(鄭州工程技術學院 分析測試中心，河南 鄭州 450044)

山藥為薯蕷科多年蔓生草本植物薯蕷的根莖，是一種傳統的藥食同源植物，其功效被記載于多本中醫藥名著之中[1]。山藥不僅能健脾和胃、益肺固腎，還具有增強免疫力、抗衰老、抗血脂及抗突變等功能，在中醫臨床經常被用于肺虛咳嗽、腎虛精少等疾病的輔助治療[2]。此外，山藥中的微量元素含量也十分豐富[3-4]，其中所含的錳元素和鋅元素均為人體必需的微量元素[5]。錳對蛋白質的生物合成起著非常重要的作用[6]，當人體內缺少錳元素時，會出現生長停滯、抽搐、運動失調等現象，顯著影響人體機能的正常發揮。鋅是人體內眾多生物酶的組成成分和活性劑，現已知體內有200多種酶與鋅有密切關系[7]，鋅缺乏會導致人體生長發育遲緩，增加食物中鋅的攝入可以降低人體對鉛的吸收。近年來，由于工業和農業的快速發展，越來越多含有重金屬元素的廢物或副產物不斷被排放到環境中，一定程度上造成了河流和農田的污染[8-10]。這些重金屬元素通過富集作用[11]被植物吸收，對人類的健康造成了潛在的威脅。

山東、河南以及河北等地種植山藥較多，是山藥的主產地，其中河南是鐵棍山藥的傳統產區。受遺傳基因、土壤、氣候以及施肥方式不同等因素的影響，不同品種山藥中微量元素和重金屬的含量存在差異[12]。本文采用微波消解方法，利用原子吸收光譜儀石墨爐原子化法對7種不同產地山藥中的部分微量元素以及重金屬元素進行檢測。

1 材料與方法

1.1 原料

選取7種山藥作為樣品，分別為：山東新城細毛山藥，山東泰安牛腿山藥，山東菏澤水山藥，河南溫縣鐵棍山藥，河北蠡縣菜山藥，河北保定小白嘴山藥以及云南昆明金秤砣山藥。

1.2 儀器與試劑

TAS-990原子吸收光譜儀：北京普析通用公司；MARS 6全自動微波消解儀：美國 CEM 公司；BHW-0920 趕酸電熱板：美國 CEM 公司；ME204電子天平：瑞士 Mettler-Toledo公司；MillQ 超純水裝置：美國Millipore公司。

Mn，Zn，Pb，Cr，Cd，As標準儲備液：1000μg/mL,來自國家標準物質研究中心；濃硝酸：優級純；超純水：電阻率為18.2MΩ·cm。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準溶液的制備

準確吸取標準儲備液, 用1% HNO3分別配制濃度為0，5，10，20，40，80 ng/mL 的Mn，Zn，Pb，Cd，As，Cr混合標準溶液。

1.3.2 樣品處理

將7種山藥洗凈、去皮，然后進行烘干研磨處理：分別稱取一定量試樣，恒溫80 ℃干燥8 h，研磨，過80目篩，密封保存備用。山藥樣品烘干前后質量變化見表1。

表1 不同品種山藥烘干前后質量變化

分別準確稱取上述山藥粉0.5000 g(每個樣品平行3份)，置于洗凈的聚四氟乙烯消解罐中，加濃硝酸8 mL，蓋好蓋子，同時制作空白對照溶液，放置過夜。

將處理好的樣品放入微波消解儀中，按表2中微波消解程序進行消解。消解完成后取出消解罐，小心打開蓋子，將其放入趕酸儀中，于160 ℃趕酸至溶液近干，然后取出消解罐冷卻至室溫，用超純水將溶液定容至50 mL容量瓶中備用。

表2 微波消解程序

2 結果與討論

2.1 標準曲線

在優化的實驗條件下，對6種元素系列濃度標準溶液進行測定，以吸光度值為縱坐標，以濃度(ng/mL)為橫坐標，進行線性回歸，同時對樣品空白溶液連續測定6次, 得到方法檢出限。6種元素的線性回歸方程及檢出限見表3。表3顯示各元素在線性范圍內線性關系良好。

表3 6種元素的線性回歸方程及檢出限

2.2 精密度實驗

取河南溫縣鐵棍山藥樣品連續進樣6次，記錄其吸光度和濃度值。結果表明，RSD范圍為0.76%～2.84%(其中Mn為2.54%，Zn為2.84%，Pb為1.66%，Cd為0.76%，As為2.21%，Cr為1.84%)，說明本次實驗所用方法精密度良好。

2.3 加標回收率實驗

取已知濃度的河南溫縣鐵棍山藥樣品6份，分別加入6種不同元素不同濃度的標準溶液，然后檢測加標后混合溶液的吸光度值，得到加標溶液對應元素的濃度，從而計算出其加標回收率，結果如表4所示。實驗得出6種元素的加標回收率在95.7%到107.3%之間，表明本次實驗所用方法準確度較高。

表4 樣品加標回收率

2.4 樣品測定

按照上述儀器條件分別對7種不同產地的山藥進行6種金屬元素的檢測，其中每個樣品做3組平行實驗，計算出不同品種山藥中所含金屬元素的含量，結果如圖1所示。

圖1 不同品種干燥山藥中6種金屬元素含量對照圖

根據表1中不同山藥烘干前后其質量的比值，計算出6種金屬元素在新鮮山藥中的含量，結果如表5所示。

表5 新鮮山藥中6種金屬元素含量 單位：mg/kg，n=3

由表5數據可知，新鮮細毛山藥和鐵棍山藥中的Mn含量分別為1.483 mg/kg和1.252 mg/kg，較奶及其制品(0.5 mg/kg)、蛋及其制品(0.65 mg/kg)、魚類(0.95 mg/kg)、禽類(0.55 mg/kg)等的Mn含量高[13]。測定的7種山藥中Zn含量均較豐富，細毛山藥和鐵棍山藥中的Zn含量分別為2.332 mg/kg和2.824 mg/kg，較常見的蔬菜和水果中Zn含量高[14]。總體來說，7種山藥中Zn和Mn兩種微量元素的含量較豐富，說明山藥可以成為人體Zn和Mn元素的日常補充來源之一，可以補充人體內的這兩種微量元素。

根據國家農業行業標準(NY861-2004)中薯類中元素含量限量標準[15]，Pb，Cd，As和Cr的含量應分別小于0.4 mg/kg，0.2 mg/kg，0.2 mg/kg和0.5 mg/kg，本實驗7種山藥中的Cd和As兩種金屬元素含量均在規定范圍內；菜山藥和金秤砣山藥中的Pb含量均超過規定標準，分別達到了規定限度的2.5倍和近5倍；金秤砣山藥中的Cr也超過規定標準。從品種分析，細毛山藥、小白嘴山藥、鐵棍山藥、牛腿山藥和水山藥5個品種中重金屬含量均在規定范圍內，菜山藥中Pb超標，金秤砣山藥中Pb和Cr兩種金屬元素都嚴重超標，說明市售山藥大部分合格，但是有少數山藥存在重金屬污染。

3 結論

采用石墨爐原子吸收光譜法測定7種不同產地山藥中的6種金屬元素含量，研究結果表明，不同產地山藥中金屬元素含量差異較大，分析原因主要有：不同品種山藥基因遺傳不同，造成其對金屬離子有不同的富集能力；不同生長環境例如土壤、水源、空氣等中金屬元素含量有差異，造成山藥生長條件不同；農藥的不當使用以及施肥等其他因素也對山藥中金屬元素含量有影響。