陳 英，楊葵華, 劉棕楊

(綿陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621000)

0 引言

隨著人民生活水平和科學(xué)技術(shù)的提高，人們?cè)絹?lái)越重視健康生活方式，也很重視天然食物攝取物和人類身體健康的關(guān)系.因此，食物中營(yíng)養(yǎng)元素的作用已成為全人類關(guān)注的焦點(diǎn)，在人類生長(zhǎng)，發(fā)育，衰老，疾病和生命過(guò)程中，它已成為食品和生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1].微量元素雖然在人體中含量不高，卻是人體新陳代謝過(guò)程中不可缺乏的元素，研究表明微量元素在多種生理過(guò)程中有著重要作用，其含量的多少可反映人體的健康程度[2].與此同時(shí)，科研結(jié)論表明，天然食物是人體攝入微量元素的最佳方式，同時(shí)天然食物的攝入對(duì)補(bǔ)充人體所需的微量元素具有保健作用[3].對(duì)保健性食品的研究一直是食品市場(chǎng)發(fā)展的重要區(qū)域.

雪燕是一種名貴的植物木髓分泌物，其產(chǎn)地為地中海東部以及亞洲西南部和北部的高原和沙漠地區(qū)，它是一種新型的補(bǔ)養(yǎng)產(chǎn)品.雪燕因其用水浸泡后剔透晶瑩和燕窩類似而被人們稱為雪燕.雖然不是燕窩，雪燕同樣具有珍貴的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以補(bǔ)水保濕，減少脂肪和滋潤(rùn)腸道，改善身體的免疫調(diào)節(jié).有研究報(bào)道雪燕還能抑制癌癥的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)人體膠原蛋白的生長(zhǎng)，使皮膚飽滿、緊致和富有彈性；雪燕還能抑遏蔗糖吸收，通過(guò)降低血糖來(lái)改善糖尿病，預(yù)防肥胖、高血壓和高血脂.

因此，本文選用火焰原子吸收光譜法測(cè)定雪燕中的鋅、錳、鉛、鈷、鎘等5種微量元素的含量，進(jìn)一步了解雪燕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值.

1 測(cè)量方法

在溫度、吸收光程和進(jìn)樣方式等實(shí)驗(yàn)條件固定時(shí)，樣品產(chǎn)生的待測(cè)元素相基態(tài)原子對(duì)作為銳線光源的該元素的空心陰極燈所輻射的單色光產(chǎn)生吸收，其吸光度A與樣品中該元素的濃度C成正比.即郎伯比爾定律：

A=KC

因此，通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的吸光度，并且知道標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，可作標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得未知液中待測(cè)元素濃度.

1.1 火焰原子吸收光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：(1) 選擇性強(qiáng)，精準(zhǔn)度高；(2) 分析范圍廣；(3) 抗干擾能力強(qiáng).

缺點(diǎn)：原子吸收光譜法的主要局限在于分析過(guò)程較單一，不能同時(shí)分析多種元素，對(duì)一些難溶元素的測(cè)定時(shí)，靈敏度較低，同時(shí)對(duì)一些復(fù)雜樣品的分析上容易受到干擾[4].

1.2 測(cè)定原理

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線法 標(biāo)準(zhǔn)曲線法是一種方便、迅速的定量方法，是原子吸收光譜分析中最常用方法之一[4].通過(guò)用標(biāo)準(zhǔn)樣品配制不同濃度的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的波長(zhǎng)下，分別測(cè)定其吸光度.然后以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線.試樣經(jīng)適當(dāng)處理后，在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)量其吸光度.據(jù)此在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出樣液中被測(cè)元素的含量[5].

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)加入法 標(biāo)準(zhǔn)加入法是用來(lái)檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確度.該法適用于檢驗(yàn)樣品中是否存在干擾物質(zhì)，當(dāng)樣品中基體不明或基體濃度高、變化大，難以配制相類似的標(biāo)準(zhǔn)溶液往往可以采取此方法.這種方法是將不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入數(shù)份等體積的試樣溶液之中，其中一份試樣不加標(biāo)準(zhǔn)液，均稀釋至相同體積后測(cè)定.如果樣品中存在干擾物質(zhì)，則濃度的增加值將大于或小于理論值.

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器

原子吸收分光光度計(jì)(TAS-990 北京普析通用儀器有限公司)；Zn、Mn、Pb、Co、Cd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(biāo)儀儀器有限公司)；恒溫干燥箱(101-2A上海瀘南電爐烘箱廠).

2.2 試劑

鋅粉、鎘粉、鈷粉、硫酸、硝酸、30%過(guò)氧化氫(優(yōu)級(jí)純，成都科龍?jiān)噭S)；錳粉、鉛粉、鹽酸(優(yōu)級(jí)純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)；高氯酸(優(yōu)級(jí)純，天津鑫源化工有限公司)；雪燕(實(shí)驗(yàn)所用雪燕于綿陽(yáng)商場(chǎng)購(gòu)買).

二次蒸餾水(實(shí)驗(yàn)所用水為去離子水)；鈷(Co)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1.00 mg·mL-1)、錳(Mn)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1.00 mg·mL-1)鉛(Pb)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1.00 mg·mL-1)、鋅(Zn)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1.00 mg·mL-1)、鎘(Cd)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1.00 mg·mL-1)均為自制.

2.3 樣品預(yù)處理

先用自來(lái)水將樣品多次洗滌，到樣品表面無(wú)污染物，再用去離子水清洗，去除樣品表面上的雜質(zhì)和金屬離子.然后將樣品放入潔凈的瓷盤中，置于烘箱里，溫度調(diào)到70～80 ℃，烘干15 h至樣品恒重.用研缽將樣品研磨粉碎完全，再過(guò)篩，保存于試劑瓶中，放入干燥器中以待使用.

用分析天平準(zhǔn)確稱取2.0000 g雪燕樣品于潔凈干燥的小燒杯中，并加入20 mL混合酸{ HNO3- H2SO4(VHNO3:VH2SO4=3:1)}，在小燒杯上蓋上表面皿，靜置15 h.然后，通過(guò)在電熱板上低溫加熱6 h使樣品消解，整個(gè)過(guò)程以保持輕微沸騰為準(zhǔn).若過(guò)程中消解液不足，則適當(dāng)補(bǔ)加一些混合酸，直到大量白煙冒盡，溶液變得澄清透明為止，可滴加幾滴雙氧水除去溶液中的有色氮化物.將溶液移至通風(fēng)櫥內(nèi)，冷卻到室溫，用去離子水沖洗表面皿，最后將溶液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度.

2.4 儀器的工作條件

鎘、錳、鉛、鈷和鋅使用空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法，空氣壓力調(diào)到0.2 MPa，其他測(cè)定條件見表1.

表1 各元素測(cè)定條件表Tab.1 The determination conditions of five trace elements

2.5 各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線

通過(guò)火焰原子吸收光譜儀精確測(cè)定樣品的吸光度值.在橫坐標(biāo)上繪制元素濃度，在縱坐標(biāo)上繪制吸光度.繪制出所需元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1～圖5.標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表2.從圖中可以看出，五種元素的濃度與其吸光度均成良好的線性關(guān)系.

圖1 Cd標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.1 The standard curve of the trace element Cd圖2 Co標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.2 The standard curve of the trace element Co圖3 Zn的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.3 The standard curve of the trace element Zn圖4 Mn標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.4 The standard curve of the trace element Mn圖5 Pb的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.5 The standard curve of the trace element Pb

圖6 測(cè)定結(jié)果對(duì)比圖Fig.6 Comparison chart of measure mentresults

2.6 雪燕樣品測(cè)定

測(cè)量結(jié)果如圖6所示.從圖中看出，雪燕中含有豐富的錳元素，含有少量的鉛、鋅、鈷元素，而有害的鎘元素未檢測(cè)出.

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品處理方法的選擇

食物中的大多數(shù)微量元素以結(jié)合狀態(tài)的形式存在于有機(jī)物中，檢測(cè)這些元素時(shí)需要將元素從有機(jī)物中游離出來(lái)，或者將有機(jī)物盡可能的破壞之后，才能準(zhǔn)確的測(cè)定這些元素.樣品處理通常采用消解的方法.

樣品的消解方法主要包含兩類，分別為干法灰化消解法和濕法消解法.

干法灰化消解法是在坩堝容器里放入樣品，先炭化然后再高溫灼燒 (450～600 ℃)，將其中有機(jī)物灼燒分解使之轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)形態(tài).干法灰化消解法的優(yōu)點(diǎn)：能處理大量樣品，方法簡(jiǎn)單，無(wú)試劑污染，具有空白值低、靈敏度高.缺點(diǎn)：與濕法消解法相比，該方法操作時(shí)間長(zhǎng)、操作復(fù)雜，回收率低，會(huì)導(dǎo)致某些元素測(cè)定結(jié)果偏低，并不適用于所有金屬元素的測(cè)定[6].

濕法消解法指的是通過(guò)加入強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑，在高溫條件下，將有機(jī)物分解，而無(wú)機(jī)鹽及金屬離子留在溶液中，從而達(dá)到消解食品的目的.濕法消解法常用的強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化劑有硫酸、硝酸、高氯酸、過(guò)氧化氫等，或是其中幾種試劑的混合溶液.濕法消解法的優(yōu)點(diǎn)：具有加熱溫度較低、有機(jī)物分解速度快、回收率高等.缺點(diǎn)：該方法試劑耗用較多[7].

本文采用了濕法消解法處理樣品.在樣品中加入適量的氧化性的強(qiáng)酸，并對(duì)其進(jìn)行加熱消煮，使樣品中的有機(jī)成分都氧化分解成為水、CO2以及其他各種氣體.采用濕法消解法，可以將食品中的元素從有機(jī)物中游離出來(lái)；還可以避免因干法灰化消解法經(jīng)過(guò)高溫或坩堝吸附導(dǎo)致加標(biāo)回收率偏低.

3.2 消解液的選擇

本文選用了(1) HNO3-HClO4(1∶1)和(2) HNO3-HClO4(3∶1) 這2種混酸消解體系進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，HNO3-HClO4(3∶1)體系的消解效，消解時(shí)間較快短，消解速度較快，消解能力較強(qiáng)，消解較完全，并且實(shí)驗(yàn)中加入的過(guò)量試劑去除較方便，測(cè)得的結(jié)果空白值低.故在本次實(shí)驗(yàn)中選擇HNO3-HClO4(3∶1)對(duì)樣品進(jìn)行消解.

3.3 回收率與精密度

本文采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，做了結(jié)果加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，操作步驟和實(shí)驗(yàn)基本一致，只是在樣品測(cè)試過(guò)程中，需要加入待測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其余操作同樣品測(cè)定.

Co加標(biāo)測(cè)定：在編號(hào)為1的比色管中加入5 mL試樣，取2.00 mL 2.50 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到比色管中，定容到25 mL，搖勻后，等待測(cè)定.

Mn加標(biāo)測(cè)定：在編號(hào)為2的比色管中加入5 mL試樣，取3.80 mL 2.50 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到比色管中，定容到25 mL，搖勻后，等待測(cè)定.

Zn加標(biāo)測(cè)定：在編號(hào)3的比色管中加入5 mL試樣，取0.80 mL 2.50 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到比色管中，定容到25 mL，搖勻后，等待測(cè)定.

Pb加標(biāo)測(cè)定：在編號(hào)為4的比色管中加入5 mL試樣，取0.80 mL 2.50μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到比色管中，定容到25 mL，搖勻后，等待測(cè)定.

Cd加標(biāo)測(cè)定：在編號(hào)為5的比色管中加入5 mL試樣，取0.16 mL 2.50 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到比色管中，定容到25 mL升，搖勻后，等待測(cè)定.

實(shí)驗(yàn)測(cè)得結(jié)果為，結(jié)果加標(biāo)的平均回收率在101.0%～106.0%之間，RSD值在0.5%～3.0%之間，說(shuō)明本論文中所采取的測(cè)定方法準(zhǔn)確可靠.測(cè)定結(jié)果見表3.

表3 結(jié)果加標(biāo)回收率及精密度表(n=5)Tab. 3 The recovery and precision of the method

4 結(jié)論

本文采用了火焰原子分光光度法測(cè)定雪燕中五種常見微量元素的含量.測(cè)定結(jié)果為，其平均值為：Mn為32.19 μg·g-1，Co為2.75 μg·g-1，Zn為5.63 μg·g-1，Cd為0.00 μg·g-1，Pb為2.88 μg·g-1.結(jié)果加標(biāo)的平均回收率在101.0%～106.0%之間，RSD值在0.5%～3.0%之間，表明本論文中的測(cè)定方法準(zhǔn)確可靠.雪燕中微量元素較豐富且對(duì)人體有利，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究表明，微量元素在對(duì)疾病的治療和人體免疫機(jī)制的增強(qiáng)等方面有著非常重要的作用，因此雪燕是一種有益于人身體健康的營(yíng)養(yǎng)性食品.此外，該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為進(jìn)一步探索食物與微量元素之間的關(guān)系提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).