電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定幼兒指甲中的微量元素*

李艷娟，楊惠程，李映苓

(昆明醫(yī)科大學(xué)海源學(xué)院，云南 昆明 650106)

微量元素是人體內(nèi)的重要組成部分，它與人體健康密切相關(guān)，在機(jī)體生理代謝和生長發(fā)育過程中發(fā)揮著十分重要的作用。醫(yī)學(xué)研究表明，微量元素是酶的必需成分，并且參與了人體內(nèi)多種酶的合成和激活[1]。此外，微量元素還參與了細(xì)胞分裂、內(nèi)分泌及免疫、遺傳等生理過程。當(dāng)微量元素在人體內(nèi)缺乏或過量時，都會引起生理功能障礙，現(xiàn)己有研究數(shù)據(jù)證實很多疾病與微量元素有關(guān)[2]。兒童正處于生長發(fā)育的快速時期，并且對外界環(huán)境比較敏感，相對于成年人更容易出現(xiàn)必需微量元素缺乏和有害微量元素過量的狀況，如今兒童體內(nèi)微量元素缺乏已是普遍現(xiàn)象。指甲中的微量元素含量能反映人體近期較長一段時間內(nèi)的營養(yǎng)水平，并且采樣方便，對身體無損害，特別是對于兒童而言，指甲采樣較末梢血采樣更容易接受。

微量元素檢測方法有很多種，其中應(yīng)用較廣泛的是原子吸收光譜法(AAS)，該方法簡便易行，可用于檢測70多種元素[3]，但每次只能檢測一種元素，檢測時間長，檢測限相對較高。隨著科研技術(shù)的發(fā)展，檢測手段不斷更新，電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)逐步取代AAS成為微量元素檢測的主要手段，其應(yīng)用范圍更是涵蓋了醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生、地球科學(xué)、生物科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域[4]。電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)是目前臨床檢測微量元素最為推薦的方法，它是以電感耦合等離子體為離子源，以質(zhì)譜進(jìn)行檢測多種元素的一種分析技術(shù)。該技術(shù)檢出限優(yōu)于AAS，可用于微量和痕量元素檢測，并且具有多種元素同時檢測分析的能力，能夠滿足臨床快速檢測的需求，早在2007年，加拿大健康部門就已經(jīng)連續(xù)四年采用ICP-MS對人口微量元素進(jìn)行普查[5]。本研究以昆明市某幼兒園兒童為研究對象，利用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)檢測學(xué)齡前兒童指甲中的微量元素鈣、鐵、鋅的含量水平，以評估其營養(yǎng)水平，為指導(dǎo)家長和兒童保健者預(yù)防微量元素缺乏提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

儀器：電感耦合等離子體-質(zhì)譜(ICP-MS)儀。

試劑：濃硝酸，分析純；高純水。鈣、鋅、鐵的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：500 mg/L(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供)。

1.2 研究對象

選擇昆明市某幼兒園年齡在3～5歲之間的60名兒童作為研究對象，分別采集指甲樣品在1 g左右。

1.3 方 法

1.3.1 樣品處理

將指甲樣品放人燒杯中，加入洗滌劑浸泡、攪拌、洗滌，然后用自來水和高純水洗滌干凈，并烘干至恒重，冷卻后待用。準(zhǔn)確稱取0.5 g(準(zhǔn)確稱量至0.0001 g)的樣品，加入3 mL濃硝酸在電爐上進(jìn)行消解，期間控制溫度直至溶液透明，并蒸發(fā)至近干，加10 mL水繼續(xù)加熱溶解消解產(chǎn)物，待樣品冷卻至室溫后，用去離子水定容至25 mL。

1.3.2 ICP-MS測定工作條件

RF功率1500 W，等離子氣流速17 L/min，輔助氣流速1.2 L/min，樣品深度水平0.43 mm，霧化器氣體流速0.87 L/min，樣品提升速度20 rpm，樣品提升量0.25 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線的線性關(guān)系

將配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以目標(biāo)元素濃度的響應(yīng)值與內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)信號值的比值為縱坐標(biāo)，相應(yīng)元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得到各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)，如圖1～圖3所示。各種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程及相關(guān)系數(shù)分別為Ca：y=0.0001964x+0.0083660，相關(guān)系數(shù)為0.9997；Fe：y=0.0006x+0.0617，相關(guān)系數(shù)為0.9985；Zn: y=0.0195x+0.0603，相關(guān)系數(shù)為0.9993。各元素測定后繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9985以上，檢測范圍為0～100 μg/L，符合實際要求，均可滿足準(zhǔn)確測定幼兒指甲中微量元素含量的需要。

圖1 Ca的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 Fe的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖3 Zn的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 方法的準(zhǔn)確度與精密度

為了考察所用方法的準(zhǔn)確度，進(jìn)行了加標(biāo)回收實驗。取一份指甲樣品，分成兩份。分別稱量后配制成溶液，其中一份溶液在配制過程中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定兩份溶液中各微量元素的含量，再由加標(biāo)前后樣品中各元素的含量計算回收率。從加標(biāo)回收實驗結(jié)果可以看出，3種微量元素的回收率在95.35%～100%之間，說明ICP-MS測試方法準(zhǔn)確度較高。結(jié)果見表1。

表1 加標(biāo)回收實驗結(jié)果

選取指甲樣品，按照本文處理方法和測試條件進(jìn)行精密度實驗，計算各元素測定值的RSD值，由表2數(shù)據(jù)可知，本實驗采用的測試方法精密度較高，重復(fù)性較好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1%以下。可見此方法測定微量元素結(jié)果準(zhǔn)確，誤差小，靈敏度高。

表2 精密度的測定結(jié)果

2.3 樣品測定

將指甲樣品按上述方法進(jìn)行處理，并利用ICP-MS儀進(jìn)行測定，得到元素含量測定結(jié)果見表3。

表3 不同年齡兒童指甲中Ca、Fe、Zn的含量

2.4 討 論

由以上實驗可以看出，利用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)測定幼兒指甲中鈣、鐵、鋅三種微量元素含量的方法是可行的。該方法線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9985以上，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.21%～0.83%，回收率為95.35%～100%，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，靈敏度高，線性范圍較寬，精密度和準(zhǔn)確度均符合要求，ICP-MS 技術(shù)可以作為臨床檢測微量元素的可靠方法。

測定結(jié)果顯示，兒童指甲內(nèi)鈣、鐵、鋅三種微量元素的含量均與年齡有關(guān)系。其中，鈣是人體內(nèi)的一種非常重要的常量元素，它是骨骼和牙齒的主要成分，鈣攝入不足會引發(fā)佝僂病、齲齒、身高發(fā)育遲緩等。由實驗數(shù)據(jù)分析可知，剛?cè)雸@的3歲兒童的鈣含量低于文獻(xiàn)值，但通過飲食、環(huán)境等相關(guān)因素的影響，鈣含量值趨于正常范圍。5歲兒童指甲內(nèi)鈣含量值低于4歲兒童，可能是隨著兒童的生長發(fā)育，鈣需求量增加的原因?qū)е?。所以，此年齡段的兒童應(yīng)加強(qiáng)飲食中鈣營養(yǎng)的補(bǔ)充，多進(jìn)行戶外運(yùn)動，以保證鈣元素的正常攝入和吸收。

鐵元素是人體內(nèi)重要的造血原料，兒童體內(nèi)缺鐵可能會造成缺鐵性貧血。該調(diào)查結(jié)果顯示，隨著年齡的增長兒童體內(nèi)鐵元素含量逐漸降低，5歲兒童指甲中鐵含量值略低于文獻(xiàn)參考值。建議多給兒童補(bǔ)充富含鐵的食物，如豬肝、菠菜、香菇等。同時減少膨化食品、方便食品等零食的攝入，以免影響兒童的正常飲食。

鋅元素是人體重要的必需微量元素之一，對兒童的蛋白質(zhì)代謝具有重要作用。兒童缺鋅可能會引起食欲不振，記憶力降低，甚至影響免疫功能。該調(diào)查結(jié)果顯示，各年齡段兒童指甲中鋅元素的含量普遍偏低，并且隨著年齡的增長鋅元素含量逐漸降低。因此，可以調(diào)整幼兒的膳食結(jié)構(gòu)，做到營養(yǎng)均衡，提高鋅元素的攝入。

3 結(jié) 論

微量元素對兒童的生理代謝、生長發(fā)育極為重要。由于學(xué)齡前兒童生長發(fā)育較快，對各種必需微量元素的需求量較大，較成年人更容易出現(xiàn)必需微量元素不足的情況。因此，應(yīng)注意培養(yǎng)兒童良好的飲食習(xí)慣，不挑食、不偏食，以保證兒童均衡營養(yǎng)，合理膳食。另外，由于各微量元素間存在競爭性抑制作用，家長在給兒童補(bǔ)充微量元素時，一定要在醫(yī)生的指導(dǎo)下進(jìn)行科學(xué)育兒。本實驗利用ICP-MS方法測定兒童指甲中鈣、鐵、鋅微量元素的含量，方法快捷簡便，從而能快速、及時地了解和掌握兒童的健康狀況，同時為兒童保健者及家長進(jìn)行合理營養(yǎng)膳食的搭配提供有價值的信息和參考，具有一定指導(dǎo)意義。