皂角米中六種礦質元素含量的測定

張 彤，羅登琴

(1.綿陽市安州生態環境監測站，四川綿陽 622651；2.綿陽師范學院化學與化學工程學院，四川綿陽 621000)

0 引言

皂角米俗稱雪蓮子，是皂莢種子的胚乳.它的成分主要是由半乳甘露聚糖構成，屬低蛋白、低脂肪食物、高能量、高碳水化合物，具有補腎潤肺、提神補氣、祛痰開竅、養心通脈、清肝明目等功能[1].在我國皂角米主要分布在云南、河南山東地區，四川及華南部分地區也有少量分布.據《本草綱目》中記載，皂角米具有辛溫、祛痰、降血壓、抗菌活血、養心性、美容養顏、保肝潤肺、調和人體臟腑功能的功效.除此之外，皂角米中含有K、P、Ca、Mg、Na、Fe、Zn、Mn、Cu 等礦質元素[2].人類逐步認識到必需微量元素在維持人體健康中的基礎性作用.有些元素不僅僅可以抗感染，而且與許多慢性、地方性、流行性、甚至是惡性病變有關聯[3].目前國內對于皂角米的研究比較少，對皂角米種各種微量元素含量的測定更少，所以測定皂角米中微量金屬元素的含量將為人們科學合理的食用皂角米提供依據，對進一步開發和應用皂角米也具有重要的價值和科學意義.

1 實驗原理

1.1 濕法消解原理

濕法消解[4]是指在加熱的狀態下，向固體的樣品中加入酸、過氧化氫等氧化劑或氧化劑的混合物液體，通過化學反應將其轉化為可以直接進行測定的形態[5].目前做元素分析最直接、最有效、最經濟的一種樣品前處理手段就是濕法消解[6].濕法消解具有消解速度快、消解時間短、加熱溫度低、樣品損失少等優點.常用的消解液有濃硫酸、濃硝酸、高氯酸、高錳酸鉀、過氧化氫等.

1.2 火焰原子吸收測定原理

原子吸收光譜法[7](Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)是利用一定波長的光輻射可以被氣態原子吸收，原子吸收光輻射后中外層的電子就會從基態躍遷到激發態.由于各種原子中電子的能級不同，將有選擇性地共振吸收一定波長的輻射光，這個共振吸收波長恰好等于該原子受激發后發射光譜的波長，由此可作為元素定性的依據，而吸收輻射的強度可作為定量的依據[8].

原子吸收光譜法應用最為普遍，它適用于測定易原子化的元素，對大多數元素有較高的靈敏度和檢測極限，且重現性好，易于操作[9].

本論文采用標準曲線法作為定量方法.標準曲線法是指待測量和被測組分濃度之間有函數關系，則可配制一系列具有濃度梯度的含被測組分的標準溶液，在相同的測定條件下，測出標準物質的各個濃度對應的吸光度值，以各標準物質的濃度值為橫坐標，對應的吸光度值為縱坐標，得到一條標準曲線[10].再在同樣條件下，測定出樣品的吸光度值，根據標準曲線得到的線性關系和樣品的吸光度值計算得出樣品含量.

2 實驗部分

2.1 實驗藥品

硝酸鉛、鈷粉、鋅粉、鎘粉、錳粉、銅粉(優級純、成都市科龍化工試劑廠)；硝酸(分析純、成都市科龍化工試劑廠)；高氯酸(分析純、天津市鑫源化工有限公司).

2.2 實驗儀器

火焰原子分光光度計(TAS-990、北京普析通用儀器有限公司)；鈷、鎘、鉛、鋅、錳、銅空心陰極燈(KY-1、北京有色金屬研究總院)；電子分析天平(AUY120、上海標儀儀器有限公司).

2.3 元素測定條件

各元素的測定條件如表1所示：

表1 各元素測定條件表Tab.1 Determination conditionsof each element

2.4 實驗步驟

2.4.1 樣品處理 樣品用去離子水沖洗干凈，晾干后放入干凈、干燥的蒸發皿中，在80 ℃的溫度下干燥16 h，干燥后轉入研缽中研磨成細小顆粒.

準確稱取4.500 0 g的樣品于燒杯中，加入25 mL V硝酸∶V高氯酸=3∶1的混酸，靜置16 h，在電熱板上低溫加熱消解，保持微沸，直到大量白煙冒盡為止，加適量30%過氧化氫，取出消化液，冷卻后用二次蒸餾水沖洗表面皿，定容至50.00 mL的容量瓶中混勻備用[11,12].平行做空白實驗.

2.4.2 試劑的配制

(1) 鈷標準溶液的配制

準確稱取1.000 0 g金屬鈷(99.98%)置于250.0 mL燒杯中，加少量蒸餾水潤濕，蓋上表面皿，緩慢加入20 mL硝酸，加熱溶解完全后，洗表面皿及燒杯壁于燒杯中，轉移到1 000.0 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Co的貯備液.

準確移取2.00 mL 濃度為1.000 g·L-1的Co的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成4.00 ug·mL-1的Co的標準使用液.

(2) 鎘標準溶液的配制

準確稱取高純鎘(99.9%)0.100 0 g，置于250.0 mL燒杯中，加入10 mL鹽酸，在低溫電熱板上加熱溶解.轉移到100.0 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Cd的貯備液.

準確移取0.80 mL濃度為1.000 g·L-1的Cd的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成1.60 ug·mL-1的Cd的標準使用液.

(3) 鋅標準溶液的配制

準確稱取鋅粉0.500 0 g于燒杯中，加入15 mL鹽酸(1∶1)，蓋上表面皿后進行加熱，使其溶解，冷卻至室溫后轉移到500.0 mL的容量瓶中.用蒸餾水定容，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Zn的貯備液.

準確移取0.80 mL濃度為1.000 g·L-1的Zn的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成1.60 ug·mL-1的Zn的標準使用液.

(4) 鉛標準溶液液的配制

準確稱量0.324 8 g的硝酸鉛于燒杯中，向其中加入10 mL 1.0 mol·L-1的硝酸溶液，加熱溶解，冷卻至室溫后，移入250.0 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Pb貯備液.

準確移取2.00 mL濃度為1.000 g·L-1的Pb的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成4.00 ug·mL-1的Pb的標準使用液.

(5) 錳標準溶液的配制

準確稱取1.000 0 g的錳粉于燒杯中，加入一定量的硝酸使其溶解，冷卻后轉移至500.0 mL的容量瓶中，用(1+99)硝酸溶液定容，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Mn貯備液.

準確移取0.80 mL濃度為1.000 g·L-1的Mn的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成1.60 ug·mL-1的Mn的標準使用液.

(6) 銅標準溶液的配制

準確稱取銅粉1.000 0 g于燒杯中，加入一定量的硝酸(1+1)溶解，冷卻至后轉移至1000.0 mL的容量瓶中.用蒸餾水定容，搖勻，配制成1.000 g·L-1的Cu的貯備液.

準確移取2.00 mL濃度為1.000 g·L-1的Cu的貯備液于500.0 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度線，配制成4.00 ug·mL-1的Cu的標準使用液.

3.5 標準曲線

配制一系列具有濃度梯度的標準溶液，以各標準溶液的濃度值為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制的標準曲線如下圖1-圖6

2.6 各元素標準曲線方程和相關系數

根據選定的測定條件，測得6種微量元素在系列濃度范圍內的標準曲線的回歸方程和相關系數如表2.

3 結果與討論

3.1 消解液的選擇

本實驗采用濕法消解對樣品進行前處理，依據樣品選擇 (1) HNO3-H2ClO4(1∶1)、(2) HNO3-H2ClO4(2∶1)、(3)HNO3-H2ClO4(3∶1)、(4)HNO3-H2ClO4(4∶1)、(5)HNO3-H2ClO4(5∶1) 這5種不同比例的混酸對樣品進行消解，并比較這五種混酸的消解效果.通過實驗現象的觀察，發現HNO3- H2ClO4(3∶1)于其余四種混酸相比，消解效果最佳，消解比較完全，且消解時間短.在整個消解過程中沒有出現炭化現象，加入的過量消解液比較容易除去，測得的結果空白值低.故在本次實驗中選擇HNO3- H2ClO4(3∶1)的混酸對樣品進行消解.

3.2 皂角米中微量元素的測定結果

取3.1處理好的樣品液，用去離子水把樣品液稀釋5倍，按照表1所示的各元素測定條件，測定樣品稀釋液的吸光度，平行測定五次，取其平均值.測定結果如表4-8所示：

3.3 回收率與精密度

本文采用標準加入法做結果加標回收實驗.根據樣品的濃度值、加標后樣品的濃度值、樣品量、加標量、標準溶液的濃度等參數，按照回收率的計算公式求出樣品濃度.

加標回收實驗的操作步驟如下：

取30只10 mL的比色管，每5只為一組，每組都將其進行編號.

向各組比色管中分別加入5.00 mL樣品原液，再各組加入所需測的元素(0.25 mL的Co、0.20 mL 的Cd、1.20 mL的Zn、0.50 mL的Pb、0.55 mL的Mn、1.00 mL的Cu)4.00 μg·mL-1的標準溶液，定容至10 mL，混勻后，在與樣品測定條件相同的情況下上機測定.

結果加標回收實驗的測定結果如表4所示：

加標回收實驗結果：結果加標的平均回收率在101.2%～107.5%之間，RSD值在0.6%～3.6%之間.本實驗要求回收率應在90%～110%之間，實驗得出的實驗數據符合要求，說明本論文選用的分析方法準確可靠.

4 結論

本文采用濕法消解(硝酸+高氯酸)對皂角米進行前處理，再用原子吸收分光光度計測定皂角米中Co、Cd、Zn、Pb、Mn、Cu六種礦質元素的含量.得出了皂角米中的Zn的含量最高，Zn的含量為10.55 ug·g-1，其次皂角米中Cu的含量為8.72 ug·g-1， Mn的含量為5.00 ug·g-1，Pb的含量為4.72 ug·g-1，Co的含量為2.22 ug·g-1，Cd的含量為1.54 ug·g-1.

由實驗數據可知，皂角米中鋅的含量最高，鉻的含量最低.皂角米中含有少量對人體有害的有毒元素[13].根據《食品安全國家標準食品中污染物限量》[14]Pb的限量指標為0.2 ug·g-1，Cd的限量指標為0.5 ug·g-1，實驗測定出Pb、Cd的含量超過國家限定指標.有毒元素超標可能是由皂角米生長的土壤、水質等環境因素造成的，所以皂角米在作為食品或保健品銷售前，應嚴格按國家標準對其污染物含量進行檢測，否則將會危害人體健康.

除此之外，皂角米中還含有Co、Zn、Mn、Cu等對人體有利的微量元素.根據科學研究證實，這些微量元素對人體免疫機制的增強和疾病治療等方面都有著非常重要的作用.本實驗的結果為皂角米實現其營養保健和疾病治療等作用提供了相關的依據，也對進一步探究開發皂角米具有重要的科學意義.