綠豆中礦質(zhì)元素組成的測(cè)定與分析

寧堅(jiān)剛，魏永生

（1.青海師范大學(xué)民族師范學(xué)院化學(xué)系，青海西寧810008；2.咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000）

綠豆中礦質(zhì)元素組成的測(cè)定與分析

寧堅(jiān)剛1，魏永生2

（1.青海師范大學(xué)民族師范學(xué)院化學(xué)系，青海西寧810008；2.咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000）

經(jīng)HNO3/H2O2濕法微波消解制樣，利用全譜直讀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法（ICP-OES），全面詳細(xì)地分析測(cè)定了陜北地區(qū)產(chǎn)綠豆中的礦質(zhì)元素。測(cè)定結(jié)果顯示，綠豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15種礦質(zhì)元素。測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD值在0.48%～5.38%之間，分析方法回收率在91.9%～108.4%之間。測(cè)定方法可以多元素同時(shí)測(cè)定，且快速、簡(jiǎn)單、可靠，能滿足實(shí)際樣品分析要求，分析結(jié)果可為綠豆的相關(guān)研究提供參考。

綠豆，礦質(zhì)元素，微波消解，ICP-OES

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆 產(chǎn)自陜西省延安地區(qū)，購(gòu)自農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，洗凈、晾干后直接用于微波消解（綠豆壓碎后測(cè)得含水率11.15g/100g）；濃硝酸、雙氧水（30%） 均為國(guó)產(chǎn)分析純；高純氬氣 ≥99.999%；高純水 電阻率≥18MΩ· cm高純水；待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 GSB 04-1767-2004多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（鋁、硼、鋇、銅、鐵、錳、鍶、釩、鋅、鎂，質(zhì)量濃度100μg/mL，介質(zhì)2.5mol/L HNO3），國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；GBW（E）080973鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，介質(zhì)H2O）、080974鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，介質(zhì)H2O）、080976鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)5%HCl）、080977鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)5%HCl）、080983硅標(biāo)準(zhǔn)溶液（500μg/mL，介質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%Na2CO3）、080988磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，介質(zhì)H2O） 濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司。

ICP 715-ES全譜直讀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀 ICP ExpertTMⅡ中文操作軟件，美國(guó)VARIAN公司；MDS-6微波制樣系統(tǒng)、ECH-1電子控溫加熱板上海新儀微波化學(xué)科技公司；MA50紅外快速水分測(cè)定儀、arium 611UV超純水制備儀、CP225D電子天平德國(guó)sartorius公司；Finnpipette移液器 美國(guó)Thermo（上海）儀器有限公司。

1.2 儀器工作條件

垂直炬管，射頻RF頻率40.68MHz，發(fā)射功率1.00kW，霧化氣壓力200kPa，觀察高度10mm，等離子氣流量15.0L/min，輔助氣流量1.5L/min，儀器穩(wěn)定延時(shí)15s，一次讀數(shù)時(shí)間5s，快泵（50r/min）進(jìn)樣延時(shí)30s，快泵清洗時(shí)間10s，進(jìn)樣時(shí)蠕動(dòng)泵速15r/min，讀數(shù)次數(shù)3次。

1.3 樣品微波消解方法

分別取綠豆樣品約0.5g四份，精密稱定（總質(zhì)量2.0047g），分別放入四個(gè)聚四氟乙烯消解罐中；各加入濃硝酸5mL，雙氧水1mL，混勻，敞口，置于110℃電熱板上，等待黃煙基本冒完，時(shí)間約20min；冷卻后補(bǔ)加硝酸2mL，雙氧水1mL，加蓋、裝罐，將消解罐置于微波消解儀中進(jìn)行消解。消解程序?yàn)椋汗β?00W，壓力0.5MPa，2min；功率600W，壓力1.0MPa，2min；功率800W，壓力1.5MPa，4min；功率600W，壓力2.0MPa，4min。消解完畢后，將消解罐放入冷水浴中冷卻至常溫、常壓，開罐，再次放到120℃電熱板上，至無(wú)黃煙冒出，溶液清澈透明；用超純水洗至容量瓶中，合并四份樣品，定容50mL，用于ICP測(cè)定。同法制備試劑空白。

1.4 綠豆中礦質(zhì)元素的鑒定與定量分析

在ICP ExpertTMⅡ系統(tǒng)操作軟件中，有一個(gè)半定量分析程序SemiQuant Worksheet 715，它能夠同時(shí)測(cè)定69種元素，可對(duì)樣品中的礦質(zhì)元素進(jìn)行全面的檢測(cè)。本文首先應(yīng)用該程序?qū)G豆中所含的礦質(zhì)元素進(jìn)行一次全面的分析鑒定，依據(jù)測(cè)試結(jié)果中各元素相應(yīng)原子發(fā)射光譜圖中的譜線強(qiáng)度以及信背比等數(shù)據(jù)，可以直觀地確定綠豆中是否含有該元素。對(duì)于確認(rèn)存在的元素，再進(jìn)一步選擇合適濃度的標(biāo)準(zhǔn)品，以制備試劑空白為參比，外標(biāo)法定量。具體定量分析時(shí)，先在ICP ExpertTMⅡ操作軟件中選擇兩點(diǎn)外標(biāo)定量法，然后選定優(yōu)化好的儀器操作條件，最后由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成標(biāo)液、樣品的測(cè)試及結(jié)果分析等工作。

由于綠豆中所含各礦質(zhì)元素的量差別很大，因此先根據(jù)預(yù)分析結(jié)果，將待定量元素分為兩組，其中鉀、磷、鎂、鈣、硅等五種元素分為第一組，其余元素分為第二組。第一組元素稀釋10倍后測(cè)定，第二組元素直接用制備好的樣品試液分析定量。

1.5 元素的分析線和檢出限

采用ICP-OES法測(cè)定時(shí)，對(duì)每個(gè)元素都可以同時(shí)選擇多條特征譜線。在ICP ExpertTMⅡ系統(tǒng)操作軟件中對(duì)每一條譜線的強(qiáng)度及其潛在干擾等情況都有直觀的圖示分析，可以通過(guò)系統(tǒng)軟件綜合考慮綠豆試液中其他共存元素是否產(chǎn)生干擾，再結(jié)合每一個(gè)元素的實(shí)測(cè)發(fā)射光譜輪廓描記圖，選擇譜線干擾少、強(qiáng)度大、靈敏度高的一條譜線作為分析線。

在測(cè)定檢出限時(shí)，同法消解制備11個(gè)空白試液，按與樣品完全相同的實(shí)驗(yàn)條件同法測(cè)定，將測(cè)定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各元素的檢測(cè)限。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

對(duì)每個(gè)待測(cè)元素都配制兩個(gè)質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液?？紤]到所購(gòu)買的各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的溶劑介質(zhì)不同，任意混合有可能引發(fā)沉淀反應(yīng)，同時(shí)也考慮到要盡可能地減少操作步驟，因此我們將不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的儲(chǔ)備液混合在一起制成混合標(biāo)液，一共有4種標(biāo)準(zhǔn)溶液，每種2個(gè)質(zhì)量濃度，詳見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液

1.7 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

考慮到綠豆中礦質(zhì)元素的含量差異較大，依據(jù)測(cè)定結(jié)果，分兩批測(cè)定各元素的回收率。第一批測(cè)定K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Zn等8個(gè)元素，準(zhǔn)確稱取綠豆試樣0.9815g至消解罐中，分別加入鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液3mL、磷標(biāo)準(zhǔn)貯備液2mL、鎂標(biāo)準(zhǔn)貯備液1mL、硅和鈣標(biāo)準(zhǔn)貯備液各0.5mL、GSB 04-1767-2004多元素標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液0.2mL，先在120℃電熱板上濃縮盡干，然后按1.3節(jié)方法消解、定容50mL，按1.4節(jié)方法測(cè)定各元素含量，計(jì)算加標(biāo)回收率。第二批測(cè)定Na、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等7個(gè)元素的回收率，準(zhǔn)確稱取綠豆試樣1.1072g，加入2.5mL質(zhì)量濃度2mg/L的標(biāo)液D，同法操作。平行測(cè)定三次。

2 結(jié)果與討論

2.1 綠豆中所含的礦質(zhì)元素以及各元素的分析線和檢出限

按前述方法對(duì)綠豆樣品進(jìn)行69種元素鑒定分析后，通過(guò)ICP-OES法鑒定出綠豆中含有K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba等15種礦質(zhì)元素。各待測(cè)元素的分析線和檢出限見表2。

2.2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果見表3，數(shù)據(jù)顯示15種元素的加標(biāo)回收率在91.9%～108.4%之間，其中11種元素的回收率在100% ±5%以內(nèi)，說(shuō)明用ICP-OES法測(cè)定綠豆中礦質(zhì)元素的含量準(zhǔn)確度高。

2.3 綠豆樣品測(cè)定結(jié)果

分析測(cè)試結(jié)果見表4，結(jié)果顯示，綠豆中15種礦質(zhì)元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD值在0.48%～5.38%之間，說(shuō)明儀器的工作狀態(tài)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，所建立分析方法精密度高。綠豆所含常量元素中，鉀元素的含量最高，為7630mg/kg，其在綠豆中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.76%，此外磷元素的含量也較高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分為0.48%。在微量元素中，鐵元素含量最高，為49.77mg/kg；其次，鋁、鋅、硼元素的含量在綠豆中也很豐富。未檢出鎘、鉛、汞、砷等重金屬元素。

表2 ICP-OES法測(cè)定元素的分析線和檢出限

表4 綠豆樣品測(cè)定結(jié)果

表3 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=3）

3 結(jié)論

采用HNO3/H2O2微波消解綠豆樣品，快速、方便、消解完全徹底。方法檢出限、加標(biāo)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所建立的ICP-OES分析測(cè)定方法精密度高、結(jié)果可信。通過(guò)該法全面分析了陜北地區(qū)產(chǎn)綠豆所含的礦質(zhì)元素，結(jié)果顯示，其含有15種礦質(zhì)元素，含量由大到小依次為：K、P、Mg、Ca、Si、Fe、Al、Na、Zn、B、Mn、Cu、Sr、V、Ba。

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Determination and analysis of mineral elements of mung bean

NING Jian-gang1,WEI Yong-sheng2
（1.DepartmentofChemistry,NormalCollegeofNationalities,QinghaiNormalUniversity,Xining810008,China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Xianyang Normal University,Xianyang 712000,China）

By wet digestion procedure with HNO3/H2O2to prepare samples，the mineral elements in mung bean from north areas of Shaanxi were completely analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES).The results showed there were 15 mineral elements in mung bean.They were K，P，Mg，Ca，Si，F(xiàn)e，Al，Na，Zn，B，Mn，Cu，Sr，V and Ba.The RSD of the determining result was between 0.48%and 5.38%.The recovery rate was between 91.9%and 108.4%.The method can be used to analyze multi-elements in the same time，simple，rapid and credible so that fulfill the analysis of actual samples.These results provided some reference in relative research of mung bean.

mung bean；mineral element；microwave decomposition；ICP-OES

TS207.3

A

1002-0306（2011）10-0438-03

豆科、蝶形花亞科豇豆屬植物綠豆（Vigna radiate L.）是一種具有糧食、蔬菜、綠肥和醫(yī)藥等多種用途的傳統(tǒng)豆類食物。據(jù)《本草綱目》介紹：綠豆煮食，可消腫下氣，消熱解署，調(diào)和五臟，安精神，補(bǔ)元?dú)?，?rùn)皮膚，宜常食?，F(xiàn)代研究表明，綠豆富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、胡蘿卜素以及礦物質(zhì)鈣、磷、鐵等[1]。綠豆不但能作為食物具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)還具有抗菌抑菌、抗腫瘤、解毒、降血脂以及清熱解暑等作用，具有非常好的藥用價(jià)值[1-2]。就相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，國(guó)內(nèi)外對(duì)綠豆研究較多的是綠豆蛋白質(zhì)提取和功能特性、綠豆特有生物活性化學(xué)成分及功能等[3-4]。在有關(guān)綠豆礦質(zhì)元素組成研究方面，有不同的文獻(xiàn)分別對(duì)綠豆中的Al、Fe、Cu、Mg、Ca、Mn、Zn、Sr、Ba等總共9種元素的含量進(jìn)行了報(bào)道[5-7]；有文獻(xiàn)分析了綠豆在酶解過(guò)程中Cu、Zn、Fe、Mn等四種微量元素的形態(tài)分布[8]，也有文獻(xiàn)對(duì)綠豆在濕熱處理及酶解過(guò)程中Mg、Fe、Mn、Ca、Zn和Cu等六種微量元素的含量變化進(jìn)行了分析研究[9]，但未見綠豆中礦質(zhì)元素全面詳細(xì)的研究報(bào)道。在當(dāng)前的微量元素分析檢測(cè)領(lǐng)域，全譜直讀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）因其精密度高、線性范圍寬、結(jié)果可靠、可快速同時(shí)分析數(shù)十種元素而備受關(guān)注[10]。本文擬采用HNO3/H2O2濕法微波消解樣品-ICP-OES法全面詳細(xì)研究陜西延安產(chǎn)綠豆中的礦質(zhì)元素組成和含量，可為相關(guān)研究提供參考。

2011-08-02

寧堅(jiān)剛（1963-），男，理學(xué)士，教授，主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究。

陜西省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2010JK902）。