自動(dòng)石墨消解-ICP/AES法同時(shí)測(cè)定苦水玫瑰中的6種重金屬元素

閆世芳，劉文卓，鮑玉花，肖明，*，崔明明，孫小鳳

（1.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810016；2.青海大學(xué) 農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016）

苦水玫瑰（R.setate×R.rugosa）是薔薇科薔薇屬植物，不僅可以作為觀賞性植物，而且還具有很高的藥用和食用價(jià)值[1]，同時(shí)也是一種防風(fēng)固沙植物，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。玫瑰花瓣和花蕾常被用于生產(chǎn)玫瑰花茶、果汁、蛋糕和葡萄酒[2-3]，玫瑰精油被應(yīng)用于化妝品行業(yè)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過對(duì)玫瑰植株的研究，發(fā)現(xiàn)玫瑰花瓣、葉與花蕾都含有生物活性物質(zhì)[4-5]，具有抗炎[6]、抑制細(xì)菌生長(zhǎng)[7]、抗糖尿病[8]、抗氧化[9]等生理功能。隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)玫瑰的深入研究，玫瑰產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，其市場(chǎng)前景廣闊。

隨著人們對(duì)花茶保健作用的認(rèn)識(shí)，其安全問題也受到人們的關(guān)注[10]。土壤中的重金屬含量對(duì)于植物生長(zhǎng)具有重要的作用，重金屬含量過多積累會(huì)對(duì)植物造成脅迫，影響其生長(zhǎng)發(fā)育[11]。目前，在可食用植物的重金屬安全性評(píng)估方面，現(xiàn)有的研究不足[12]。對(duì)于藥食兩用植物來說，已有研究[13]證明苦水玫瑰中的重金屬含量對(duì)于人體健康具有一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)前重金屬元素的測(cè)定方法有光電化學(xué)傳感器檢測(cè)法[14]、原子熒光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法[15]、火焰原子吸收分光光度法[16]等，其中石墨爐原子吸收分光光度法因具有快速檢測(cè)、高靈敏度等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。目前有學(xué)者使用原子熒光光譜法測(cè)定食用玫瑰中的重金屬元素[17]，本文采用自動(dòng)石墨消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定苦水玫瑰中的鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鋅（Zn）含量，分析其方法的可行性，為苦水玫瑰重金屬元素測(cè)定提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦水玫瑰：采自青海省樂都縣杜家洼村，曬干備用；苦水玫瑰花茶：市售。

硝酸、高氯酸（均為優(yōu)級(jí)純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鋅（Zn）標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度均為 1 000 μg/mL）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。

1.2 儀器與設(shè)備

XS104分析天平：瑞士梅特勒-托利多公司；FLBP-200型萬能高速粉碎機(jī)：上海菲力博食品機(jī)械有限公司；Milli-Q超純水儀：法國(guó)默克密理博公司；ICPE-9000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：日本島津有限公司；DEENA-m型Thomas Cain全自動(dòng)石墨消解及前處理系統(tǒng)：美國(guó)Thomas Cain公司；聚四氟乙烯消解罐：深圳市白鰭豚生物科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 前處理?xiàng)l件的選擇

樣品前處理常用的方法有濕式分解法、高壓密封罐消解和微波消解，但濕式分解法操作難度大，消解周期長(zhǎng)；高壓密封罐消解加熱較慢，分解周期長(zhǎng)；微波消解試樣處理能力較弱。因此，選擇石墨爐進(jìn)行消解，前處理過程為自動(dòng)化操作，有效提高試驗(yàn)效率。

1.3.2 消解酸體系的選擇

元素測(cè)定中前處理方法體系對(duì)于樣品消解及元素測(cè)定有著重要的影響，試驗(yàn)對(duì)比了3種類型的酸體系對(duì)樣品消解結(jié)果的影響。硝酸-高氯酸體系中，選擇硝酸作為主要的消解液，再加入1 mL的高氯酸，消解液呈淡黃色；加入2 mL高氯酸，樣品消解至無色澄清狀。硝酸-高氯酸-氫氟酸體系中，消解液呈淡黃色，較為澄清，但其重金屬含量結(jié)果不理想。硝酸-過氧化氫酸體系中，消解時(shí)間縮短，但消解液顏色較深。綜上所述，選擇硝酸-高氯酸體系作為本試驗(yàn)的消解體系。

1.3.3 樣品預(yù)處理

將苦水玫瑰樣品粉碎，精準(zhǔn)稱?。?.500 0±0.000 5）g置于50 mL帶蓋聚四氟乙烯消解罐，加入1mL水潤(rùn)濕，室溫（25℃）條件下加入8 mL硝酸與2 mL高氯酸，冷消解。設(shè)定全自動(dòng)石墨消解及前處理系統(tǒng)程序見表1，待消解結(jié)束，樣品冷卻至室溫（25℃），打開消解罐，加入1.5 mL硝酸溶液（硝酸 ∶水=1∶5，體積比），用超純水定容至50 mL，用石墨消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）上機(jī)測(cè)定。消解過程中同時(shí)制備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品與空白樣品。

表1 石墨爐消解條件Table 1 Condition of the graphite furnace digestion

1.3.4 ICP-AES儀器測(cè)定條件

采用內(nèi)標(biāo)法對(duì)儀器測(cè)定進(jìn)行校正，使用調(diào)諧液調(diào)整儀器，使儀器靈敏度、分辨率、氧化物、矩管位置等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)條件。將進(jìn)樣管依次插入按從小到大的濃度排列的標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液和待測(cè)苦水玫瑰樣品溶液中進(jìn)行ICP-AES測(cè)定。為避免樣品交叉污染，每次測(cè)定都使用超純水對(duì)管路進(jìn)行沖洗。儀器具體工作參數(shù)見表2。

表2 ICP-ACE工作參數(shù)Table 2 Working parameters of ICP-ACE

1.3.5 分析線的選擇

ICP-AES法分析線的選擇直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，根據(jù)本試驗(yàn)綜合分析強(qiáng)度與干擾情況以及穩(wěn)定性，選擇譜線干擾小、精密度好的分析線，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 元素波長(zhǎng)分別為 214.438、267.716、324.754、213.604、220.353、213.856 nm。

1.3.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1.3.6.1 混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液的配制

精密吸取鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL，置于10 mL容量瓶中，加入1%硝酸溶液定容至刻度線，混勻。

1.3.6.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液

精準(zhǔn)吸取適量的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，分別置于13支10 mL的容量瓶中，分別加入1%硝酸溶液定容至刻度線，混勻，配成鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅的質(zhì)量濃度均分別為 0.001、0.002、0.005、0.010、0.025、0.050、0.075、0.100、0.200、0.400、0.600、0.800、1.000 mg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3.7 方法的檢出限與精密度

根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（International U－nion of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）的規(guī)定，按照ICP-AES法對(duì)空白樣品連續(xù)進(jìn)行11次測(cè)定，以測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍對(duì)應(yīng)的濃度值，計(jì)算相應(yīng)元素的檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度值作為方法的定量下限。

平行稱取苦水玫瑰8份，按照樣品處理方法與檢測(cè)方法分別測(cè)定樣品中6種重金屬含量，計(jì)算苦水玫瑰中各元素的含量及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD），以此評(píng)價(jià)方法的重復(fù)性與精密度。

1.3.8 回收率測(cè)定

精準(zhǔn)稱取0.500 0 g的苦水玫瑰樣品做一組平行，重復(fù)6次，置于消解罐中，按照1.3.3法進(jìn)行消解，完成后，分別加入0.01、0.10、1.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，于ICP-AES上進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。

1.3.9 市售玫瑰花茶重金屬測(cè)定

按照1.3.3法進(jìn)行玫瑰花茶中重金屬的測(cè)定。

1.4 實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制

樣品分析過程為防止引入干擾離子，造成偶然誤差，避免樣品與金屬器皿直接接觸，所用聚四氟乙烯和玻璃容器、量具均先用1∶3的HNO3溶液（硝酸∶水=1∶3，體積比）浸泡，并用去離子水沖洗后低溫干燥。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理，用SPSS 22.0分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分析方法的評(píng)估

2.1.1 6種重金屬元素的線性方程及檢出限

經(jīng)過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定，各個(gè)重金屬元素的線性回歸方程見表3。

表3 重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限與定量下限Table 3 The standard curve equation，correlation coefficient，detecting lines and the lower limit of quantitation of heavy metal elements

由表3可知，在0～1 mg/L的線性范圍內(nèi)，各重金屬元素呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.999 5，檢出限在0.009 mg/L～0.737 mg/L，定量下限在0.031 mg/L～2.456 mg/L。

2.1.2 方法重復(fù)性與精密度試驗(yàn)

平行稱取苦水玫瑰8份，按照樣品處理方法與檢測(cè)方法分別測(cè)定樣品中6種重金屬含量，測(cè)得結(jié)果見表4。

表4 方法的重復(fù)性試驗(yàn)（n=6）Table 4 Repeatability of the test method（n=6）mg/L

由表4可知，各重金屬元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的RSD分別為4.021%、3.273%、6.667%、5.640%、4.563%、6.582%，6種重金屬元素的重復(fù)性均在10%以內(nèi)，結(jié)果表明，本方法具有較好的重現(xiàn)性。

精密度試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表 5 可知，Cd 、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 的 RSD 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.943%、1.062%、0.998%、1.423%、2.906%、3.722%，測(cè)得結(jié)果RSD均小于5.0%，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，方法的精密度較好，符合理化檢驗(yàn)方法精密度控制的要求[18]。

表5 方法的精密度試驗(yàn)（n=6）Table 5 The precision of the test method（n=6）μg/L

2.1.3 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表 6 可知，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 樣品中各個(gè)重金屬元素的回收率為 115.42、108.80、88.60、95.03、104.16、106.32%，滿足分析檢測(cè)質(zhì)量控制要求。

表6 加標(biāo)回收試驗(yàn)（n=6）Table 6 Recovery test of the method（n=6）

2.2 市售苦水玫瑰花茶中重金屬含量的測(cè)定

隨機(jī)選擇2種市售苦水玫瑰花茶，按照試驗(yàn)方法對(duì)其重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表7。

表7 樣品重金屬含量（n=6）Table 7 Heavy metal content of the sample（n=6）

由表7可知，依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19-20]，所測(cè)得的2 種苦水玫瑰花茶的 Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 含量均未超標(biāo)，與國(guó)內(nèi)學(xué)者測(cè)定含量相近[21]，測(cè)得重金屬含量的RSD值的范圍在0.22%～5.52%，方法較為準(zhǔn)確。

3 結(jié)論

試驗(yàn)建立了石墨消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定苦水玫瑰中的鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅6種重金屬元素的方法。通過對(duì)方法的重復(fù)性、精密度與加標(biāo)回收試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明該方法具有良好的重現(xiàn)性以及前處理操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)2種市售玫瑰花茶中重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，該方法大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，能夠滿足苦水玫瑰中重金屬元素的檢測(cè)要求，可用于測(cè)定藥食兩用植物中的重金屬元素。