全 文 ：王宝森，李 泉，刘贵阳，等． 高压消解 －原子吸收光谱法测定野生大草乌中矿质元素含量［J］． 江苏农业科学，2015，43(3) :277 － 278，313．
doi:10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2015． 03． 091
高压消解 －原子吸收光谱法测定野生
大草乌中矿质元素含量
王宝森1，李 泉2，刘贵阳1，陈甦蓉1，李奇凡1，唐明宇2
(1．红河学院理学院，云南蒙自 661100;2．云南锡业职业技术学院，云南个旧 661000)
摘要:采用高压消解处理样品，以原子吸收光谱法测定云南省个旧市野生大草乌中 Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cu、Co、Ni、
Pb、Cd等矿质元素的含量。方法的相关系数在 0． 998 7 ～ 1． 000 0 之间，相对标准偏差在 0． 54% ～ 1． 78%之间，回收率
在 96． 55% ～ 107． 40%之间，同一样品处理液可以连续测定多种矿质元素的含量。结果表明:大草乌中富含 Ca、Mg、
Fe、Cu、Zn、Mn等矿质元素，其含量顺序为:Ca ＞ Mg ＞ Fe ＞ Cu ＞ Zn ＞ Mn ＞ Ni ＞ Pb ＞ Co ＞ Cd。Cu 和 Pb 符合国家《药用
植物及制剂进出口绿色行业标准》，Cd略高于该标准。大草乌在药用的同时还可以补充人体必需的矿质元素 Ca、Mg、
Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Ni等，揭示了野生大草乌具有较高的营养价值。
关键词:高压消解;原子吸收光谱法;野生大草乌;矿质元素;营养价值
中图分类号:O657． 31;Ｒ284． 1 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2015)03 － 0277 － 02
收稿日期:2014 － 04 － 20
基金项目:国家自然科学基金(编号:51362012) ;云南省教育厅科学
研究基金(编号:2012Y567)。
作者简介:王宝森(1961—) ，男，云南建水人，教授，主要从事分析化
学与无机非金属材料研究。E － mail:wangbs9561@ 126． com。
大草乌为毛茛科植物黄草乌和膝瓣乌头的块根，生于海
拔 2 100 ～ 2 500 m的山地灌木丛中，或海拔 3 200 m 的山地
中，分布于四川会理、贵州西部和云南中部，具有祛风散寒、活
血止痛、解毒消肿的功效，主治风寒湿痹、手足厥冷、跌打损
伤、疮毒［1］。大草乌有毒且味苦，在云南种植及应用广泛，民
间常把它当菜兼药来食，且秋冬两季较多。本研究对野生大
草乌中矿质元素进行分析，为大草乌的推广应用提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 供试材料 野生大草乌购于云南省红河州个旧市集
市，产地为个旧市老厂镇。
1． 1． 2 试剂 Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cu、Co、Ni、Pb、Cd 标准溶
液均由购买自国家标准物质研究中心的标准储备液
(1 000 μg /mL)配制而成;浓硝酸为优级纯;30%过氧化氢;
试验用水为超纯水。
1． 1． 3 仪器设备 Varian SpectrAA － 220FS型原子吸收光谱
仪为美国瓦里安公司产品;空心阴极灯为威格拉斯仪器(北
京)有限公司产品;FA2004 型电子天平为上海精科天平厂产
品;钢衬聚四氟乙烯消解罐;恒温干燥箱。
1． 2 方法
1． 2． 1 样品处理 大草乌样品用超纯水冲洗干净，105 ℃烘
干，然后研细，准确称取 1． 000 0 g 试样于聚四氟乙烯罐内，加
浓硝酸 4 mL浸泡过夜，再加 30%过氧化氢 3 mL。盖好内盖，
旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，140 ℃持续 4 h，在箱内自
然冷却至室温，用滴管将消解液转移至 50 mL容量瓶中，用超
纯水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混
匀备用。每个样品取 3 个平行样进行消解处理，同时设空白
对照。
1． 2． 2 原子吸收分析条件 用 Varian SpectrAA － 220FS 型
原子吸收光谱仪，采用空气 －乙炔火焰测定，各元素最佳仪器
工作条件见表 1。
1． 2． 3 标准曲线的绘制 准确配制不同浓度的 Ca、Mg、Mn、
Zn、Fe、Cu、Co、Ni、Pb、Cd 等一系列标准溶液，依据上述工作
条件，使用原子吸收光谱仪进行测定，用计算机自动绘制工作
曲线，并计算回归方程及相关系数 r 值。标准浓度系列及相
关系数见表 2。
1． 2． 4 样品的测定 依据标准相同条件，用原子吸收光谱仪
直接测定大草乌样品中矿质元素 Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cu、Co、
Ni、Pb、Cd等含量(测 Ca、Mg含量需要将样品适当稀释，并加
入 La2O3 消除基体干扰
［2］)。
2 结果与分析
2． 1 测定结果
大草乌样品中矿质元素含量测定结果见表 3。由表 3 可
见，野生大草乌富含人体必需的矿质元素，且各种矿质元素含
量相差较大，在所分析的 10 种元素中，Ca 含量最高，高达
2 347． 500 mg /kg，其次是 Mg，为 815． 700 mg /kg，Cd 含量最
低，为 0． 575 mg /kg。Ca含量是Mg含量的 2． 9 倍，是 Cd含量
的 4 083 倍，Cu与 Zn含量相差不大。10 种元素含量顺序为:
Ca ＞ Mg ＞ Fe ＞ Cu ＞ Zn ＞ Mn ＞ Ni ＞ Pb ＞ Co ＞ Cd。表明野生大
草乌对不同矿质元素的富集能力有一定差异，其中对 Ca的富
集能力最强。
国家《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》［3］规定，绿
色安全的药材中:Cu ≤ 20． 0 mg /kg，Pb ≤ 5． 0 mg /kg，
Cd≤0． 3 mg /kg。参照该标准，野生大草乌中Cu和Pb符合
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表 1 元素测定工作条件
元素
波长
(nm)
狭缝
(nm)
灯电流
(mA)
空气
流量
(L /min)
乙炔气
流量
(L /min)
燃烧头
高度
(mm)
测量
时间
(s)
Ca 422． 7 0． 5 3． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Mg 285． 2 0． 5 2． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Mn 279． 5 0． 2 5． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Zn 213． 9 1． 0 5． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Fe 248． 3 0． 2 3． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Cu 324． 8 0． 5 3． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Co 240． 7 0． 2 4． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Ni 232． 0 0． 2 4． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Pb 271． 0 1． 0 2． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
Cd 228． 8 0． 5 2． 0 13． 50 2． 00 0． 0 10． 0
注:乙炔压力为 0． 075 MPa，空气压力为 0． 350 MPa。
表 2 标准溶液的浓度系列和相关系数
元素
标准溶液的浓度系列(mg /L)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
相关系数
Ca 0． 00 0． 50 1． 00 1． 50 2． 00 2． 50 0． 999 5
Mg 0． 00 0． 10 0． 20 0． 40 0． 80 1． 00 0． 999 8
Mn 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 0． 999 9
Zn 0． 00 0． 10 0． 50 1． 00 1． 50 2． 00 0． 999 9
Fe 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 1． 000 0
Cu 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 1． 000 0
Co 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 1． 000 0
Ni 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 0． 999 9
Pb 0． 00 1． 00 2． 00 3． 00 4． 00 5． 00 1． 000 0
Cd 0． 00 0． 50 1． 00 1． 50 2． 00 2． 50 0． 998 7
表 3 大草乌矿质元素含量测定结果
元素 含量(mg /kg)
Ca 2 347． 500
Mg 815． 700
Mn 3． 330
Zn 10． 730
Fe 341． 000
Cu 11． 270
Co 0． 925
Ni 2． 825
Pb 2． 528
Cd 0． 575
要求，Cd略高于标准，这与王宝森等研究的白及［4］、乔英等分
析的灵芝［5］中 Cd含量相似，其原因可能是植物药材对土壤
中的 Cd有富集作用，有待进一步调查分析。
与王宝森等研究的白及中矿质元素［4，6］相比，本研究中
野生大草乌 Ca、Fe、Cu、Co、Ni、Pb 含量均高于白及，Mg、Mn、
Cd均低于白及，Zn含量相近，表明不同植物药中矿质元素含
量有一定差异。
大草乌富含 Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Ni 等矿质元素，
药用的同时还可以补充人体必需的上述矿质元素。钙不仅是
构成骨骼等硬组织的重要成分，而且也是一些酶的激活剂和
一些激素分泌的调节剂，维持着所有细胞的生理状态，对血液
凝固、肌肉收缩、心肌功能正常、神经和肌肉的应激性，以及细
胞结合质和各种膜的完整性，都是必需的。人体缺钙易发生
佝偻病、骨质软化症和疏松症［7］。镁对维持肌肉起着重要作
用，人体摄入镁减少时易患高血压和心律不齐［8］。铜和铁是
人体必需的微量元素，它们参与造血，是红血球中血红素的重
要成分，在血红蛋白合成上起活化剂的作用。在人体内，铁是
血液中血红蛋白、肌红蛋白细胞色素体系和多种酶的组分，缺
铁会导致缺铁性贫血、高血脂症。铜参与造血过程，促进铁的
吸收、运送和利用，促进无机铁转化为有机铁，还能促进血红
蛋白 －卟啉的合成。缺铜会导致冠心病、心肌梗塞、动脉粥状
硬化、高血压等［9］。锌是动物和人体必需的微量元素，在生
物体内，锌既是多种锌酶的组分，又可以影响某些非酶的有机
分子配位基的构型。缺锌动物的性腺成熟期推迟，成熟动物
可发生性腺萎缩及纤维化，第二性征发育不全。缺锌还会影
响皮肤系统的发育，导致皮肤炎症［10］。锰是人体必需的微量
元素，是人体中精氨酸酶、超氧化物歧化酶(SOD)等多种酶
的组分，锰有抗化学致癌作用，缺锰时肿瘤的发生率高，会使
内分泌功能紊乱，表现出营养不良、性功能低下等不良症状。
锰在脑部分布较多，它在脑组织中能激活单磷酸腺苷，在脑神
经递质中起调节作用。老年人缺锰，会智力下降，反应迟
钝［11］。钴和镍对人体的造血和生理代谢具有良好作用［12］。
由此可见，大草乌具有药用性不仅因含有特殊成分，还与其含
有较高含量的各种矿质元素有关。
2． 2 回收率和精密度试验
为了考察试验的准确度和所测结果的可靠性，在大草乌
样品中加入一定量的标准溶液，进行大草乌样品的加标回收
率测定，根据测定值计算回收率，同时重复测定各种标准溶
液，重复进样 10 次，以 ＲSD值表示精密度，结果见表 4。
由表 4 可见，矿质元素回收率在 96． 55% ～ 107． 40%之
间。相对标准偏差 ＲSD值在 0． 54% ～1． 78%之间，表明测定
结果准确可靠，测定精密度符合要求。
表 4 回收率和精密度(n =10)
元素
样品含量
(mg /kg)
加标量
(mg /kg)
测定值
(mg /kg)
回收率
(%)
ＲSD
(%)
Ca 2 347． 500 2 000． 000 4 301． 200 97． 69 0． 94
Mg 815． 700 800． 000 1 588． 100 96． 55 0． 73
Mn 3． 330 4． 000 7． 202 96． 80 1． 32
Zn 10． 730 10． 000 21． 240 105． 10 1． 21
Fe 341． 000 300． 000 663． 200 107． 40 1． 78
Cu 11． 270 10． 000 21． 030 97． 60 0． 89
Co 0． 925 1． 000 1． 978 105． 30 0． 58
Ni 2． 825 3． 000 5． 899 102． 50 0． 54
Pb 2． 528 3． 000 5． 469 98． 03 0． 62
Cd 0． 575 1． 000 1． 554 97． 90 0． 91
3 结论与讨论
野生大草乌富含人体必需的 Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn 等矿
质元素，且各种矿质元素含量相差较大，其中 Ca含量最高，为
2 347． 5 mg /kg，其含量顺序为:Ca ＞ Mg ＞ Fe ＞ Cu ＞ Zn ＞ Mn ＞
Ni ＞ Pb ＞ Co ＞ Cd。野生大草乌中 Cu和 Pb符合国家《药用植
物及制剂进出口绿色行业标准》，Cd 略高于该标准。采用高
压消解处理样品，用原子吸收光谱法测定植物药大草乌中的
矿质元素含量，该方法简单、有效、快捷，且同一样品处理液可
以连续测定多种矿质元素的含量。
(下转第 313 页)
—872— 江苏农业科学 2015 年第 43 卷第 3 期
秆吸附剂表面吸附趋于饱和，去除率增幅逐渐降低。当吸附
时间为 50、80、120 min 时，改性玉米秸秆对 Cu2 +吸附量分别
为 8． 989、9． 005、9． 045 mg /g，可见 50 min后 Cu2 +去除率达到
95%以上，且其后去除率基本保持不变，可认为吸附剂对
Cu2 +的吸附在 50 min 即达到平衡，此时的平衡吸附量为
8. 989 mg /g。由表 1 可知，在准一级动力学模型、准二级动力
学模型、Elovich和双常数动力学模型中，准二级动力学模型
能较好的拟合试验数据［12］，相关系数在 0． 91 以上。
3 结论
(1)经过碱处理的玉米秸秆对 Cu2 +的去除效果明显提
表 1 动力学非线性拟合数据
准一级动力学模型方程 准二级动力学模型方程 Elovich方程 双常数动力学模型方程
k1 qe Ｒ2 k2 qe Ｒ2 a k Ｒ2 a k Ｒ2
0． 407 8． 844 0． 587 0． 1229 9． 102 0． 918 7． 322 0． 400 0． 840 2． 004 0． 046 0． 825
升，有助于含 Cu2 +废水的治理。(2)在吸附过程中，改性玉米
秸秆最佳添加量为 2 g /L;Cu2 +的去除率随温度升高而增加;
在改性玉米秸秆对 Cu2 +的吸附过程中，pH值的影响较大，当
pH值为 5 时，最有利于改性玉米秸秆对 Cu2 +的吸附。此时，
吸附剂对含 20 mg /L Cu2 +浓度的废水去除率为 89． 1%。(3)
在准一级动力学模型、准二级动力学模型、Elovich 和双常数
动力学模型中，准二级动力学模型能较好的拟合试验数据，其
相关系数达到 0． 918，最大吸附量为 8． 989 mg /g。
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