崔海峰，朱傳翔，杜金鳳，程 琳，宋鑒達(dá)

(延邊朝鮮族自治州產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所·吉林 延吉·133000)

引言

功能農(nóng)業(yè)的概念首先是由趙其國(guó)在2009年提出的[1]。他認(rèn)為[2]，農(nóng)業(yè)分為4個(gè)階段，分別為農(nóng)業(yè)1.0階段、2.0階段、3.0階段和4.0階段。1.0階段的農(nóng)業(yè)為最基本的農(nóng)業(yè)，僅需吃飽即可，滿足人民對(duì)熱量的攝入；2.0階段的農(nóng)業(yè)狀態(tài)滿足人民吃的好，改善營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，提高蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入；3.0階段要吃的安全，減少農(nóng)藥、化肥的投入，降低污染物和抗生素的殘留，如綠色農(nóng)業(yè)；4.0階段為高級(jí)階段，吃的健康，調(diào)整并改善微量元素的合理攝入，而功能農(nóng)業(yè)即為農(nóng)業(yè)4.0階段。吃的健康已經(jīng)成為我國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

目前我國(guó)普遍存在鐵、鋅、鉀、鈣、鎂的缺乏[3]，大大阻礙了人口健康素質(zhì)的提升，導(dǎo)致我國(guó)每年損失3%～5%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值[4-5]，因此發(fā)展功能農(nóng)業(yè)，從農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中補(bǔ)充微量元素的攝入是當(dāng)前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，相應(yīng)的建立一種檢測(cè)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的方法顯得尤為重要[6-7]。

電感藕合等離子體-原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)就是檢測(cè)速度快[8]、靈敏度高[9]、線性范圍寬[10]、多元素同時(shí)測(cè)定等[11-13]，恰好滿足功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品在質(zhì)量控制方面的無(wú)機(jī)元素分析[14]。本研究致力于建立一種高效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的部分無(wú)機(jī)元素（鉀、鈣、鐵、鎂、鋅）分析法。

1 材料與方法

1.1 試劑及樣品

硝酸、鹽酸（優(yōu)級(jí)純，北京化工廠）；高氯酸（優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；30%過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；鉀、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）。

樣品為吉林大學(xué)功能農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地提供的大米、小米、藜麥、稻谷、黑米、玉米渣、黃豆、黑豆、綠豆、紅豆、花生、高粱米等60批次試驗(yàn)樣品。

1.2 儀器

7300DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICPOES）（美國(guó)鉑金埃爾默PE公司）；萬(wàn)分之一電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；超純水系統(tǒng)（北京祥順公司）；電加熱板（北京萊伯泰科儀器有限公司）和微波制樣（消解）系統(tǒng)（美國(guó)CEM公司）。

1.3 儀器工作條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀主要工作參數(shù)詳見(jiàn)表1。微波消解儀工作條件詳見(jiàn)表2。

表1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀主要工作參數(shù)Table 1 The main instrument parameters of inductively coupled plasma-optical emission spectrograph

表2 微波消解儀工作條件Table 2 Working conditions of microwave digester

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樣品前處理

樣品打粉后放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，設(shè)置40℃放置24h后，準(zhǔn)確稱取麥類、米類、花生以及稻谷0.500g于微波消解罐中，加入8ml濃硝酸和2ml高氯酸，過(guò)夜后進(jìn)入微波消解系統(tǒng)進(jìn)行消解；取0.500g豆類樣品于50ml燒杯中，加入12ml濃硝酸、3ml高氯酸和2ml30%過(guò)氧化氫進(jìn)行濕法消解。這兩種不同的消解過(guò)程均需過(guò)夜后再加熱充分消解至1ml以內(nèi)。完畢后用超純水定容至100ml容量瓶中，上機(jī)待測(cè)。

1.4.2 元素檢測(cè)波長(zhǎng)

實(shí)驗(yàn)中各元素的檢測(cè)波長(zhǎng)見(jiàn)表3。

表3 各元素檢測(cè)波長(zhǎng)Table 3 Detection wavelength of each element

2 結(jié)果

2.1 校準(zhǔn)曲線與線性范圍

將鉀、鈣以及多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液依次稀釋為0.100、0.200、1.000、2.000、10.00mg/L。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在上述儀器條件下，鉀、鈣、鐵、鎂、鋅校準(zhǔn)曲線在0.100mg/L至10.00mg/L濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性，標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)r見(jiàn)表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)Table 4 Standard curve and correlation coefficient

2.2 精密度、回收率與檢出限

為評(píng)價(jià)方法的可靠性，在質(zhì)控樣品大米（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10010a）中進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)各元素的平均回收率在97.5%～101.4%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在2.5%左右，檢出限在0.017～0.305mg/L之間。結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 方法精密度、回收率和檢出限Table 5 The precision,recovery and detection limit of the method

2.3 樣品測(cè)定結(jié)果

按照本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)6類共64批次功能農(nóng)業(yè)樣品進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 樣品測(cè)試結(jié)果Table 6 Sample test results *注：?jiǎn)挝粸閙g/kg

3 討論

3.1 樣品前處理

本實(shí)驗(yàn)選擇用了傳統(tǒng)濕法消解和微波消解，本人在多年的工作中較為習(xí)慣使用濕法消解，濕法消解的優(yōu)點(diǎn)是高效便捷[15]，缺點(diǎn)是需要投入一定的人力，再就是消解過(guò)程中易造成損失，影響測(cè)試結(jié)果[16]；而微波消解安全性和穩(wěn)定性較高，缺點(diǎn)是消化時(shí)間較長(zhǎng)[17]，且需要二次趕酸。兩者各有千秋，本實(shí)驗(yàn)在工作當(dāng)中也將質(zhì)控樣本分別采用不同的消解法進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)重合程度較高[18]，因此，兩種前處理方法均適用于功能農(nóng)業(yè)試驗(yàn)樣本。

3.2 實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)定

本實(shí)驗(yàn)在ICP工作時(shí)采用的功率、輔助氣流量和霧化氣流速這三大基本條件，并沒(méi)有按照國(guó)標(biāo)的方法進(jìn)行設(shè)定，原因是我們功率過(guò)大則易將矩管燒壞；輔助氣流速大小其實(shí)關(guān)系不算太大，只是考慮到人參樣品中含有機(jī)成分，燃燒后會(huì)破壞熱平衡；霧化器流速過(guò)低，不靈敏信號(hào)弱，流速過(guò)快一定程度后信背比會(huì)下降，綜合考慮，三大條件選擇1300W、0.2 L/min和0.8 L/min。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，豆類中的鉀、鈣含量較高；麥類和豆類的鎂、鐵、鋅含量較高。其中337黃豆樣本和7-4黃豆樣本中所檢測(cè)的5種元素含量都均衡高出其他樣本。

表7 樣品測(cè)試分析圖Table 7 Sample test analysis diagram

4 小結(jié)

發(fā)展功能農(nóng)業(yè)將是未來(lái)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要方向，其生產(chǎn)出來(lái)的功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品也必將覆蓋高端農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)，檢測(cè)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中無(wú)機(jī)元素的含量也會(huì)是產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)行業(yè)的工作重點(diǎn)。相信本研究建立的檢測(cè)方法能夠?qū)ξ磥?lái)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品在普及市場(chǎng)之時(shí)做出良好的質(zhì)量評(píng)價(jià)，希望也能為致力于無(wú)機(jī)元素分析的同行們提供一項(xiàng)參考。