全 文 ：第 31 卷 第 4 期
2012 年 8 月
大 豆 科 学
SOYBEAN SCIENCE
Vol． 31 No． 4
Aug． 2012
不同预处理方法对黑大豆中微量元素含量测定的影响
孟 君1，谢银军2
(1．郑州轻工业学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450002;2．商丘职业技术学院 园林食品加工系，河南 商丘 476000)
摘 要:采用湿法消解和微波消解 2 种前处理方法，用原子吸收光谱法快速测定黑大豆中 Ca、Mg、Cu、Zn 含量。结果
表明:微波消解和湿法消解样品中 Ca、Mg、Zn、Cu 的含量分别为 220． 85、1834． 03、27． 09、8． 77 μg·g －1和 221． 08、
1914． 58、17． 88、11． 08 μg·g －1，说明黑大豆中含有丰富的 Ca、Mg 元素，其次是 Zn 和 Cu，样品的预处理方法不同，Ca、
Cu、Zn 的结果差别不大，Mg 元素测定结果差别较大。微波和湿法消解后 Ca、Cu、Zn 加标回收率分别为 83． 76%、
92． 86%、96． 54%和 89． 65%、87． 50%、88． 63%，各元素的精密度为 0． 2% ～ 1． 4%。Mg 元素由于基体干扰，2 种方法
回收结果均不理想。综合考虑，微波消解预处理后元素的回收率较高，测定结果更为准确。
关键词:微波消解;湿法消解;原子吸收光谱;黑大豆
中图分类号:O657． 32 文献标识码:A 文章编号:1000-9841(2012)04-0645-04
收稿日期:2012-03-22
基金项目:郑州轻工业学院科研基金项目(2011XJJ015)。
第一作者简介:孟君 (1971-) ，女，副教授，硕士，研究方向为光谱联用技术与食品分析。E-mail:mengjun528526@ 163． com。
Impact on Determination of Trace Element Using Different Pretreatment
Methods in Black Soybeans
MENG Jun1，XIE Yin-jun2
(1． School of Food and Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，Henan;2． Department of Garden and Food Processing，
Shangqiu Vocational and Technical College，Shangqiu 476000，Henan，China)
Abstract:In the paper，the contents of Ca，Mg，Cu，Zn in black soybean were determined by atomic absorption spectrometry
with wet and microwave assisted digestion，respectively． The results showed that，the Ca，Mg，Zn，Cu contents in the sample
were 220． 85，1834． 03，27． 09 and 8． 77 μg·g －1，respectively，with microwave assisted digestion;when digested by wet method
were 221． 08，1914． 58，17． 88 and 11． 08 μg·g －1，respectively． The black soybean contained rich inorganic trace elements of
Ca，Mg． The concentration of Ca，Zn，Cu have little difference in the black soybeans sample with two pretreatment methods，but
Mg elements varied greatly． The recovery of Ca，Cu and Zn using microwave digestion were 83． 76%，92． 86%，96． 54%，re-
spectively;the wet digestion were 89． 65%，87． 50%，88． 63%，respectively． The precision of the four elements were 0． 2% -
1． 4% ． The recovery of Mg was not satisfactory using the two methods，it may be due to matrix interference． So the results of de-
termination by the microwave pretreatment were more accurate than wet method．
Key words:Microwave digestion;Wet digestion;Atomic Absorption Spectrometry;Black soybean
黑大豆富含多种维生素和微量元素。除具有
普通大豆食用特点外，还有很高的药用价值，长期
食用可软化血管，预防和治疗多种疾病。黑大豆兼
黑色、绿色高营养保健品于一身，深受消费者青睐。
“黑色食品”的保健功效主要与其所含的三大营养
素、维生素以及微量元素有关，其中，微量元素的作
用越来越引起人们的重视［1］。微量元素是人体必
需的营养成分，也是作物获得高产优质的重要保
证［2］。目前对于大豆中的蛋白质和活性物质等成
分研究较多［3-6］，对无机微量元素研究鲜有报道。
因此，该文分别运用常见湿法消解和微波消解法对
黑大豆进行前处理，利用火焰原子吸收光谱法测定
黑大豆中微量元素 Ca、Mg、Cu、Zn 的含量，比较了 2
种消解方法对测定结果的影响，为大豆和其它粮食
作物中微量元素的测定提供参考。
1 材料与方法
1． 1 试剂及仪器
1． 1． 1 仪器 台式电炉(DL － 1-15，天津市泰斯特
仪器有限公司) ;电热恒温鼓风干燥箱(DHG-
9145A，上海一恒科技有限公司) ;微波消解仪
(Speedware MWS-3 +，德国 Berghof公司) ;Mg﹑ Zn
﹑ Cu﹑ Ca空心阴极灯(美国 Varian) ;火焰原子吸
收分光光度计(AA 240FS，美国 Varian) ;精密电子
天平(CP214，奥豪斯仪器(上海)有限公司)。
1． 1． 2 试剂 HNO3(优级纯，开封市芳晶化学试
剂有限公司) ;30% H2O2(分析纯，烟台市双双化工
有限公司) ;HClO4(优级纯，中国上海桃浦试剂) ;
Mg、Zn、Ca单元素标准溶液 (国家标准物质研究中
心，1 000 μg·mL －1) ;Cu 单元素标准溶液 (北京中
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冶京科标准样品有限公司，1 000 μg·mL －1) ;实验
用水为去离子水。
1． 2 样品预处理方法
1． 2． 1 样品制备 黑大豆为河南华裕黑色作物科
技开发有限公司提供。取黑大豆先自来水洗，再用
蒸馏水冲洗 2 ～ 3 次，最后用去离子水冲洗 2 ～ 3 次
后放入干燥箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎后过过
筛(100 目) ，备用。
1． 2． 2 微波消解 精密称取黑大豆 0． 2111 g 样品
置于聚四氟乙烯消解罐中，加入浓 HNO3放置过夜，
再加 30%的 H2O2，盖好盖子，放入提前预热 15 min
的微波消解仪中，完全消解至溶液澄清，消解程序
详见表 1。消解完成后，取出消解罐打开瓶盖(注意
排气口背对自己，转动罐身，罐盖保持不动，以免酸
雾排出伤及自身) ，待白烟消净后转入小烧杯中，去
离子水冲洗消解罐和罐盖 2 ～ 3 次，转移到 50 mL容
量瓶中，然后用去离子水定容，同时转移试剂空白
(不含样品) ，制备空白溶液作空白对照。
表 1 微波消解条件
Table 1 Conditions of microwave digestion
步骤
Step
升温时间
Heating time /min
保温时间
Holding time /min
温度
Temperature /℃
压力
Pressure /bar
功率
Power /% P总 = 1845W
1 3 4 150 5 25
2 3 15 170 11 35
3 3 15 200 11 40
4 1 10 100 1 10
5 1 10 100 1 10
1． 2． 3 湿法消解 精密称取 0． 2391 g 的样品置于
25 mL凯氏定氮瓶中，加入 10 mL 的混合酸(硝酸∶
高氯酸 = 4∶ 1) ，保鲜膜封口放置过夜。将凯氏定氮
瓶倾斜着固定在铁架台上后，在电炉上加热。刚开
始有棕红色烟雾冒出，继续加热一段时间后棕红色
烟雾消失，有白色烟雾冒出，加热至白色烟雾逸尽，
消解液呈无色透明或淡黄色。冷却后转移至 50 mL
容量瓶中，用去离子水定容，同样方法做试剂空白
(不含样品只含消解试剂) ，待测。
1． 3 元素测定方法
用 Mg、Zn、Cu、Ca 元素的国家标准溶液(Mg、
Zn、Cu、Ca元素的浓度均为 1 000 mg·L －1) ，采用逐
级稀释的方法配置各元素的一系列标准工作液(表
2) ，在原子吸收光谱测定的最佳条件下(表 3)测定
标准系列的吸光度得标准曲线及相应的线性方程，
同时测定待测溶液中相应元素的吸光度，根据所制
定各元素的工作曲线，得黑豆溶液中各自元素的含
量。为了考察方法的可靠性，对样液做加标回收实
验，验证所测结果的准确性。
表 2 各元素标准溶液系列
Table 2 Standard solution series of tested elements
元素 Element 质量浓度 Mass concentration /mg·L －1
Mg 0． 000 1． 000 2． 000 3． 000 4． 000 5． 000
Zn 0． 000 1． 000 2． 000 3． 000 4． 000 5． 000
Cu 0． 000 1． 000 3． 000 5． 000 7． 000 9． 000
Ca 0． 000 2． 000 4． 000 6． 000 8． 000 10． 000
表 3 原子吸收光谱工作参数
Table 3 Operation parameters of atomic absorption spectrometry
元素
Element
测定波长
Wavelength /nm
灯电流
Current /mA
狭缝
Slit /nm
乙炔流量
Acetylene flow rate /L·min －1
空气流量
Air flow rate /L·min －1
元素增益值
Gain value /%
Mg 285． 2 2． 0 0． 2 2． 00 13． 50 31
Zn 213． 9 10． 0 1． 0 2． 00 13． 50 39
Cu 324． 8 10． 0 0． 5 2． 00 13． 50 39
Ca 422． 7 3． 0 0． 5 2． 00 13． 50 34
4 期 孟 君等:不同预处理方法对黑大豆中微量元素含量测定的影响 647
2 结果与分析
2． 1 标准曲线的绘制
按表 2 原子吸收每个元素测定的最佳工作条
件，测定元素 Mg、Zn、Cu、Ca 的吸光度值。得 Mg、
Zn、Cu、Ca标准系列曲线方程及相关系数(表 4)。
由相关系数可知，各元素具有良好相关性。
表 4 各元素的线性回归方程及相关系数
Table 4 Linear regression equation and the
correlation coefficient of tested elements
微量元素
Element
线性回归方程
Linear regression equation
相关系数
correlation
coefficient
Mg
C = A
－ 0． 70472A2 + 0． 37889A + 0． 59599 0． 9996
Zn
C = A
－ 0． 15854A2 + 0． 01601A + 0． 31964 1． 0000
Cu
C = A
－ 0． 12421A2 + 0． 00962A + 0． 19413 1． 0000
Ca
C = A
－ 0． 03333A2 － 0． 01742A + 0． 05531 1． 0000
2． 2 样品微量元素含量
将前处理好的样品试液按照表 2 仪器工作条
件，在制定工作系列标准下，同时测定样品中相应
元素吸光度，由各元素回归方程所给浓度与吸光度
的关系得样品中所测相应元素的浓度，并计算实际
样品中微量元素的含量。由表 5 可知，黑豆中微量
元素 Mg和 Ca 的含量较为丰富。微波消解和湿法
消解测得的 Mg 元素含量差异显著，Ca、Cu、Zn 3 种
元素含量差异不显著。
表 5 两种消解方法处理后样品微量元素含量
Table 5 Elements content of samples treated
by two digestion method (μg·g － 1)
前处理
Pretreatment
Ca Mg Zn Cu
微波消解 220． 85a 1834． 03a 27． 09a 8． 77a
湿法消解 221． 08a 1914． 58b 17． 88a 11． 08a
同列数值后不同小写字母表示差异显著。
Values in a column followed by different lowercase letter are signifi-
cantly different．
2． 3 加标回收率与精度
在样品液中，根据样品溶液中所测元素的含量
及加标实验的一般原则［7］分别加入 1 ～ 10 倍的各
元素的标准溶液的量，对样品的 2 种处理方法分别
进行回收率试验。由表 6 可知，微波消解处理样品
Zn、Cu、Ca元素的回收率为 84% ～ 97%，湿法消解
Zn、Cu、Ca元素的回收率为 88% ～ 90%，测定的精
密度为 0． 2% ～ 1． 4%，精密度好，准确度较高，但
Mg回收率较低，可能是由标样与样品基体不匹配
引起干扰所致。
表 6 加标回收结果与精密度
Table 6 The recoveries and precision of sample
元素
Element
前处理
Pretreatment
测定值
Measured value /μg·mL －1
标准加入量
Standard solution addition /μg·mL －1
测定总量
Total measured value /μg·mL －1
回收率
Recovery /%
精密度
RSD%
Zn 微波消解 0． 1143 0． 35 0． 4522 96． 54 0． 7
湿法消解 0． 0855 0． 16 0． 2273 88． 63 0． 6
Ca 微波消解 0． 9320 1． 70 2． 3560 83． 76 0． 9
湿法消解 0． 5790 1． 70 2． 1030 89． 65 0． 7
Cu 微波消解 0． 0370 0． 28 0． 2970 92． 86 1． 4
湿法消解 0． 0530 0． 28 0． 2980 87． 50 1． 4
Mg 微波消解 3． 5196 4． 00 4． 9032 34． 59 0． 2
湿法消解 9． 1555 4． 00 4． 1548 － 0． 2
3 讨 论
3． 1 样品测定的干扰因素
Cu、Zn在空气-乙炔火焰中未见干扰。但当溶
液中 Zn /Cu比很高时，吸光度有所下降，将火焰调
整为贫焰可消除干扰。
Ca 在空气-乙炔火焰中有干扰产生，这种干扰
通过在溶液中加入释放剂如 5 000 mg·L －1的锶或
10 000 mg·L －1的镧来消除，但释放剂应在标样及样
品中都加入相同的量以使基体匹配。Mg 在空气-乙
炔火焰中大多数干扰可通过加入过量的释放剂
(1 000 ～ 5 000 mg·L －1的锶或 10 000 mg·L －1的镧)
来克服。
3． 2 消解对测定的影响
该实验采用 2 种消解方法对大豆进行前处理，
648 大 豆 科 学 4 期
火焰原子吸收光谱法测定了黑大豆中 Ca、Mg、Cu、
Zn的含量，发现不同消解法对测定结果有一定影
响。大豆样品含有较大量的油脂和蛋白质，因而较
难消解。用湿法消解需加入较多的混合酸且费时，
加热消解过程中产生的气体对身体有害，并且需要
在通风厨中进行实验。微波消解克服了传统样品
处理方法的缺点，具有节能、省时、污染少等优点，
已成为试样分解不可缺少的方法之一［8］。该实验
选用的以硝酸加双氧水为消解体系，在优化的消解
程序下(表 1) ，处理样品，样品处理完全，回收率高。
数据测定较为可靠。通过火焰原子吸收对黑豆的
中 Zn、Cu、Ca、Mg含量测定，结果表明:黑豆中微量
元素 Mg和 Ca 的含量较为丰富，其次是 Zn 和 Cu。
该法方便、快捷、结果准确可靠，为测定食品中的微
量金属元素提供了一个实用的方法，为研究黑大豆
微量元素含量，提供一定的参考数据。
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