香砂中金屬元素含量的測定

曹葉霞，李慧卿，尹愛萍

(忻州師范學院，山西 忻州 034000)

香砂為多年生姜科植物的果實或種子，主產于貴州羅甸，云南昭通、大理，四川宜賓、瀘州等地區，氣芳香而濃烈，味辛涼而微苦，在日常調味中的主要作用是去除各種烹飪原料所含的異味，賦予食品以香味，并具有殺菌和增進食欲的功效。烹調中有時單味使用，有時多味組合使用。現代醫學研究證明金屬元素與人體健康密切相關，攝入不足或過多都會引起生理異常甚至導致產生疾病[1]。

姜華軍等[2]采用微波消解-ICP-OES法同時測定魚露中的鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硒、鋁、鉛、砷、鎘、鉻、鎳13種元素，研究表明該方法操作簡單，分析速度快，結果準確可靠，適用于魚露中多種元素的同時測定。邢志霞[3]采用電感耦合等離子體質譜法測定香菜根、莖、葉中Fe、Mn、Zn、Mg、Ca、Cd、Cu、Pb 8種元素的含量，測定結果準確，該方法靈敏、可靠、快捷。馬杰等[4]用電感耦合等離子體發射光譜法測定土牛膝中13種微量元素，結果表明13種微量元素的線性相關系數為0.9978～0.9999，檢測限為0.04～1.21 mg/kg，重復性試驗結果的RSD在0.11%～3.86%范圍內，回收率為69.29%～103.11%，該方法簡便、準確。李常雄等[5]用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測定松茸中9種金屬元素。樣品用微波消解后測定，結果準確而且適合于上述元素的同時測定。到現在香砂的研究都停留在藥理方面[6]，未見對其中金屬元素的研究。因此，本文采用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法[7-11]探究了香砂的金屬元素含量。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

PerkinElmer Optima 8000電感耦合等離子體原子發射光譜儀；MDS-6G微波消解儀 上海新儀微波化學科技有限公司；SRJX-4-8高溫箱形電爐 上海三星電熱儀器廠；DL-1萬用電爐 北京中興偉業儀器有限公司。

硝酸(GR)：西隴科學股份有限公司；30%過氧化氫(AR)：天津政成化學制品有限公司；鉀、鈉、鐵、鋅、錳、銅、鈣、鎂、鉛、鎘、鉻、鍶元素標準溶液(1000 μg/mL)：國家鋼鐵材料測試中心；實驗用水為屈臣氏蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 探究香砂籽的最佳微波消解條件

1.2.1.1 消解試劑比例的實驗

準確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；3.50 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；4.00 mL硝酸和0.50 mL過氧化氫，在功率500 W的條件下以表1的消解程序進行消解，觀察消解是否完全。

表1 微波消解程序Table 1 The microwave digestion procedure

1.2.1.2 消解溫度的實驗

準確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫，將表1消解程序升溫依次更換為110，130，150 ℃；110，140，150 ℃；110，130，160 ℃；110，130，170 ℃；110，130，180 ℃；120，130，150 ℃；120，140，150 ℃；120，140，160 ℃，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.1.3 消解時間的實驗

準確稱量香砂籽0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫，將表1程序升溫的時間依次更換為5，5，20 min；5，10，20 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min；5，10，20 min，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2 探究香砂皮的最佳微波消解條件

1.2.2.1 消解試劑比例的實驗

準確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；5.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；6.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；4.00 mL硝酸和2.00 mL過氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫，以表1的消解程序進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2.2 消解溫度的實驗

準確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為6 mL硝酸和3 mL過氧化氫，將表1消解溫度更換為110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.2.3 消解時間的實驗

準確稱量香砂皮0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3 mL過氧化氫，將表1程序升溫的時間依次更換為5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；5，5，5 min；5，5，10 min；5，5，15 min；5，10，5 min；5，10，10 min；5，10，15 min，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3 探究香砂整果的最佳微波消解條件

1.2.3.1 消解試劑比例的實驗

準確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；5.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；6.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫；4.00 mL硝酸和2.00 mL過氧化氫；3.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫，以表1的消解程序進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3.2 消解溫度的實驗

準確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過氧化氫，將表1消解溫度更換為110，160，180 ℃；120，160，180 ℃；130，160，180 ℃；140，160，180 ℃；140，150，180 ℃；140，170，180 ℃；120，140，160 ℃；120，140，180 ℃，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.3.3 消解時間的試驗

準確稱量香砂0.5000 g，消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過氧化氫，將表1程序升溫的時間依次更換為5，15，20 min；10，15，20 min；10，5，20 min；10，10，20 min；10，15，5 min；10，15，10 min；10，15，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min；5，15，5 min；5，15，10 min；5，15，15 min；10，5，5 min；10，5，10 min；10，5，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；10，10，5 min；10，10，10 min；10，10，15 min；5，5，20 min；5，10，20 min，其他消解條件不變進行消解，觀察消解是否完全。

1.2.4 等離子發射光譜儀的工作條件

射頻功率1300 W；等離子氣流量15 L/min；霧化氣流量0.55 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；泵速1.5 r/min；積分時間5～20 s；讀數延遲時間30 s；重復次數2次，各待測元素分析譜線見表2。

表2 分析譜線的選擇Table 2 The selection of analytical spectral lines nm

1.2.5 標準溶液的配制

配制各元素的儲備液，Ca、Mg、K、Na 的濃度為 20 μg/mL，Zn、Cu、Sr的濃度為 2 μg/mL，Fe的濃度為10 μg/mL，Mn的濃度為5 μg/mL，Pb、Cr、Cd 的濃度為1 μg/mL，從儲備液中移取相應體積的標準溶液到50 mL容量瓶中，用超純水稀釋定容。將12種金屬元素配成5組系列混合標準溶液，第Ⅰ組：Ca、Mg、K、Na濃度梯度均為 1.0，5.0，10.0，15.0，20.0，25.0 μg/mL；第Ⅱ組：Zn、Cu、Sr的濃度梯度均為0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 μg/mL；第Ⅲ組：Fe的濃度為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 μg/mL；第Ⅳ組：Mn的濃度為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 μg/mL；第Ⅴ組：Cr、Cd、Pb的濃度梯度均為0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 μg/mL。以屈臣氏蒸餾水作為空白溶液，測定各元素標準曲線及檢出限。

1.2.6 樣品精密度的測定

分別稱取6份香砂籽、皮、果樣品各0.5000 g進行微波消解，然后用電感耦合等離子體發射光譜法分別測定其中各元素的含量，同時做試劑空白并計算各元素的含量及其RSD。

1.2.7 樣品加標回收率的測定

分別在已知含量的香砂籽、皮、果樣品中加入各元素一定量的標準溶液，測定各元素的加標回收率。

2 結果與討論

2.1 樣品最佳微波消解條件確定

不同的消解溶劑樣品的消解效果不同，經實驗后選用硝酸和過氧化氫溶劑對香砂各樣品進行消解，同時探究硝酸和過氧化氫適合完全消解的體積。香砂籽的最佳消解試劑為4.00 mL硝酸和1.00 mL過氧化氫，消解條件見表3。

表3 香砂籽的最佳微波消解條件Table 3 The optimal microwave digestion conditions of Xiangsha seed

香砂皮的最佳消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過氧化氫，消解條件見表4。

表4 香砂皮的最佳微波消解條件

香砂的最佳消解試劑為6.00 mL硝酸和3.00 mL過氧化氫，消解條件見表5。

表5 香砂的最佳微波消解條件Table 5 The optimal microwave digestion conditions of Xiangsha

2.2 標準工作曲線與儀器檢出限

由表6可知，各元素的相關系數為0.9958～0.9998，線性關系良好，檢出限均低于0.15 μg/mL。

表6 各元素的標準工作曲線與檢出限Table 6 The working curve and detection limit of each element

2.3 各樣品精密度試驗結果

由表7～表9可知，香砂果、皮、籽中鉀、鈉、鈣、鎂含量豐富，鐵、銅、鋅、錳、鍶次之，微量元素鉻很少，鉛的含量為1.85～2.40 mg/kg，小于3.0 mg/kg，符合《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[12]，各元素相對標準偏差都低于4.89%，測定結果準確。

表7 香砂皮精密度實驗結果Table 7 The precision test results of Xiangsha peel

表8 香砂籽精密度實驗結果Table 8 The precision test results of Xiangsha seed

表9 香砂精密度實驗結果Table 9 The precision test results of Xiangsha

2.4 樣品加標回收率實驗結果

由表10～表12可知，香砂果、皮、籽中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、鍶、鉻、鉛的回收率為93.3%～105.0%。

表10 香砂籽的加標回收率實驗結果Table 10 The test results of recovery rates of Xiangsha seed

表11 香砂皮的加標回收率實驗結果Table 11 The test results of recovery rates of Xiangsha peel

表12 香砂的加標回收率實驗結果Table 12 The test results of recovery rates of Xiangsha

3 結論

采用微波消解電感耦合等離子體原子發射光譜法測定香砂中金屬含量，得到香砂籽、皮及香砂的最佳微波消解條件，同時得到樣品中各元素含量，相對標準偏差在1.08%～4.89%，其中鉀、鎂、鈣、鈉含量較多，各元素回收率在93.3%～105.0%，測定結果準確、快捷，為其在食藥領域的應用提供了重要的理論依據。