全 文 ：第 29卷 ,第 2期 光　谱　实　验　室 Vol . 2 9 , No . 2
2 0 1 2年 3月 Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory March , 2 0 1 2
微波消解样品 ICP-AES同时测定桄榔粉中的
锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠
① 联系人 ,电话: ( 0771) 5318385;传真: ( 0771) 5318312; E-mail: jt c3125@ sina. com
作者简介:吴霞 ( 1965— ) ,女 ,南宁市人 ,讲师 ,主要从事化学教学及科研工作。
收稿日期: 2011-07-21;接受日期: 2011-08-19
吴 霞　蒋天成① a
(南宁民族中等专业学校教务科　南宁市明秀东路 210号　 530001)
a (广西分析测试研究中心无机研究室　南宁市星湖路 32号　 530022)
摘　要　用硝酸 -过氧化氢 ( 3+ 2)混合溶液作为消解剂 ,微波消解法处理桄榔粉样品 ,采用电感耦合
等离子体 -原子发射光谱法 ( ICP-AES)同时测定所得样品溶液中锌、铁 、钙、镁、锰、铜、钾和钠的含量。 选择
谱线 ( nm ) Zn: 213. 8、 Fe: 239. 5、 Ca: 317. 9、Mg: 280. 2、 Mn: 257. 6、 Cu: 224. 7、 K: 766. 4、 Na: 589. 5等进行测
定。 所有元素校准曲线的相关系数均大于 0. 9997;该方法线性范围 (μg · m L- 1 ) Zn、 Cu: 0. 0— 2. 0, Fe:
0. 0— 10. 0, Ca: 0. 0— 60. 0, Mg: 0. 0— 40. 0, Mn: 0. 0— 5. 0, K: 0. 0— 80. 0、 Na: 0. 0— 20. 0;检出限 ( 3Sd,
μg· m L- 1 )为 Zn: 0. 001、 Fe: 0. 025、、 Ca: 0. 020 、Mg: 0. 001、 Mn: 0. 002、 Cu: 0. 006、 K: 0. 069、 Na: 0. 022;样
品测定的相对标准偏差 (n= 6)在 0. 45%— 9. 05%之间。 用本法测定 4个国家标准物质大米粉 GBW( E)
080684、小麦 GBW10011、玉米 GBW10012和苹果 GBW10019,测定值与标准值相吻合。
关键词　微波消解 ;电感耦合等离子体 -原子发射光谱法 ;桄榔粉 ;金属元素
中图分类号: TS207. 3; O657. 31　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1004-8138( 2012) 03-1365-05
1　引言
桄榔木是热带绿乔木 ,属椰子科 ,高三四丈 ,其树之髓所制之淀粉即为桄榔粉 ,为广西四大名粉
之一 [1 ] ,性凉 ,民间有悠久的食用历史。《本草纲目》记载: 桄榔粉气味甘平无毒 ,补益虚赢损 ,腰脚乏
力 ,久服轻身辟谷。桄榔粉无脂 ,低热能 ,高纤维 ,并含有铁、镁、铝、锌、钙、铜等多种微量元素 ,食疗
保健功能显著。微量元素铜、锰、锌、铁 ,能参与人体内多种酶的作用 [2 ] ,钙是一种生命的必需元
素 [3 ] ;钾和钠是人体必需的元素 ,它们共同维持人体内渗透压和酸碱度 ,细胞内由钾维持 ,细胞外由
钠维持 ,钾和钠也是肌肉以及神经细胞的应激性物质 ,在生理上都是重要的元素 [4 ]。近年来 ,已有学
者对桄榔粉进行了理化性质 [5 ]、级分及其凝胶色谱分析 [6 ]、金属元素成分的分析 [7 ]等研究 ,文献 [7 ]
用常规系统分析法对桄榔粉进行了常见金属元素成分的分析 ,结果表明桄榔粉中含有铁、镁、铝、
锌、钙、铜等金属元素成分 ,但其研究仅限于定性范畴 ,没有进行相关金属元素的定量分析 ,国内对
桄榔粉中金属元素的定量分析尚未见公开报道。
目前食品中锌、铁、钙、镁、锰、钾、钠、铜这几个金属元素的测定 ,按国家标准通常采用常规干灰
化法或湿法 HNO3+ HClO4消解 ,比色法 (测定铜 [ 8]、锌 [9 ] )、原子吸收光谱法 (测定铜 [ 8]、锌 [9 ]、铁 [10 ]、
镁 [10 ]、锰 [10 ] )、火焰发射光谱法 (测定钾、钠 ) [11 ]、而钙的测定采用原子吸收光谱法 [12 ]或 EDT A滴定
法 [12 ] ,常规消解前处理时间长 ,使用 HClO4若操作不慎易爆炸 ,使用试剂多对环境造成污染 ;原子
吸收光谱法和火焰发射光谱法 ,需要一个个元素分别测定 ,操作手续繁杂 ,劳动强度较大 ;比色法使
用有毒试剂萃取 ,环保性差 ,操作手续繁琐 ,检出限高 ,重复性差 ,结果容易偏低 ; EDTA滴定法使
用有毒试剂氰化钠 ,环保性差 ,操作手续繁杂 ,检出限高 ,滴定终点的判断需要一定的实际经验 ,否
则结果容易有偏差。
本工作拟采用硝酸-过氧化氢体系微波消解样品 ,电感耦合等离子体 -原子发射光谱法
( ICP-AES)同时测定桄榔粉中的锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠等金属元素 ,为这一来自大自然的森
林珍品——桄榔粉的研究开发提供科学实验依据。
2　实验部分
2. 1　仪器与试剂
IRIS int repidⅡ XSP电感耦合等离子体发射光谱仪 (美国 Thermo Elemental公司 ) ;
CEM MARS微波消解系统 (美国 CEM公司 ) ; Cascada AN纯水仪 (美国 PALL公司 )。
过氧化氢 ( 30% )、硝酸 ( 65% )均为优级纯。 实验用水为超纯水 ( 18. 2MΨ· cm)。
锌 ( GBW 08620)、铁 ( GSB 04-1726-2004)、钙 [GBW ( E) 080118 ]、镁 ( GSB04-1735-2004)、锰
( GSB 05-1127-2000)、铜 ( GBW 08615)、钾 ( GSBG 62011-90)、钠 ( GSBG 62004-90)等有证标准储备
液 ,含量均为 1000μg· mL- 1;大米粉成分分析标准物质 [ GBW ( E) 080684] (国家粮食局科学研究
院 )和小麦 ( GBW 10011)、玉米 ( GBW 10012)、苹果 ( GBW 10019) (中国地质科学院地球物理地球
化学勘查研究所 )等国家标准物质。
2. 2　实验方法
2. 2. 1　标准溶液的配制
用 5%的 HNO3介质将锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾、钠标准储备液逐级稀释 ,配制成混合标准系列
(μg· mL- 1 ) , Zn: 0. 1、 1. 0、 2. 0; Fe: 0. 1、 1. 0、 10; Ca: 1. 0、 6. 0、 60; Mg: 1. 0、 4. 0、 40; M n: 0. 1、 1. 0、
5. 0; Cu: 0. 1、 1. 0、 2. 0; K: 1. 0、 8. 0、 80; Na: 0. 5、 2. 0、 20,空白为 5%的 HNO3溶液。
2. 2. 2　仪器工作参数
中阶梯光栅 ,二维交叉色散系统 , CID38电荷注入固体检测器 ,光谱波长范围 165— 1000nm,高
频发生器频率 27. 12M Hz,玻璃同心雾化器 ,高度旋流雾化室 ;蠕动泵进样。
射频功率 1150W,冷却气流量: 14L· min- 1;辅助气流量: 0. 5 L· min- 1 ;载气 (雾化气 )压力:
172k Pa;观测高度: 感应线圈上方 14mm ,溶液提升量 1. 8L· min- 1 ,积分时间 15s。
2. 2. 3　样品微波前处理方法
称取样品 1g(准确到 0. 0001g )置于微波消解罐中 ,用少量水润湿 ,加入 3mL硝酸、 2mL过氧化
氢 ,设定合适的微波消解条件 (使用微波最大功率 1500W,设定压力 5516kPa,其他条件见表 1)进
行消解 ,消解完毕冷却后 ,消解液转移至 25mL比色管中 ,用水少量多次洗消解罐内壁 ,洗液合并于
比色管中并定容至刻度 ,摇匀备测。 同时做空白实验。
表 1　微波消解条件
步骤 升温时间 ( min) 升至温度 (℃ ) 保温时间 ( min) 使用最大功率 (% )
1 10 120 10 80
2 10 150 15 100
3 5 170 10 100
3　结果与讨论
3. 1　样品前处理方法及消解体系的确定
硝酸、盐酸及高氯酸被广泛用于分析化学的样品制备中 ,硝酸广泛用来释放生物和植物样品中
1366 光谱实验室 第 29卷
的痕量元素 [ 13] , ICP-AES测定含相当多有机物的植物样品如植物样品中硫含量的前处理方法 ,通
常采用硝酸 -高氯酸 ( 10+ 1) [14 ]湿法消解 ,有机物消解彻底 ;经实验对于添加一定糖分的市售桄榔
粉产品 ,使用硝酸 -高氯酸 ( 10+ 1)体系 ,一份混酸 ,有机物消解不彻底 ,需反复添加二至三次混酸 ,
消解时间长 ,空白值高 ,操作不慎易爆炸 ;而微波消解单独使用硝酸前处理桄榔粉样品消解不好 ,需
加入另一种氧化剂来改善消解效果 ,若使用强氧化剂高氯酸效果最好 ,但高氯酸在密闭容器中使用
有很大的危险性 ,在微波制样中不应使用高氯酸 [13 ] ,加入氧化剂过氧化氢既能加速破坏有机物 ,而
且空白值低 ,经实验采用硝酸 -过氧化氢 ( 3+ 2)体系按表 1所示微波消解条件消解桄榔粉样品 ,效
果满意。
3. 2　干扰实验结果比较
桄榔粉样品按实验方法消解后 ,溶液中主要的大量元素含量从高到低依次为钙
( 286— 630mg· kg- 1 )、钾 ( 143— 261mg· kg- 1 )、磷 ( 70— 135mg· kg- 1 )、镁 ( 39— 101 mg· kg- 1 ) ,
除磷外其余为测定元素 ,实验考察了磷对锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾、钠的影响 ,经采用在校准曲线中
匹配加入磷元素的校准曲线和未加入磷元素的校准曲线测定同一样品 ,结果表明两种方法测定结
果无差异。
3. 3　分析谱线的选择
使用全谱直读电感耦合等离子体 -原子发射光谱仪时 ,仪器操作软件谱库中各元素均提供灵敏
度不同的几条谱线 ,测定时对每个元素选择几条谱线以比较其光谱干扰情况及各谱线检测结果的
相吻合程度 ;通过测定混合标准溶液比较被测元素各谱线的灵敏度及光谱干扰情况 ,选择干扰小、
信背比高、相关系数好的谱线 ,同时测定国家标准物质 ,确定本方法谱线为 Zn: 213. 8nm、
Fe: 239. 5nm、 Ca: 317. 9nm 、 Mg: 280. 2nm、 Mn: 257. 6nm、 Cu: 224. 7nm、 K: 766. 4nm、
Na: 589. 5nm。
3. 4　校准曲线与检出限
在选定的分析谱线和仪器工作条件下 ,以谱线强度对混合标准溶液浓度作曲线 ,得校准曲线线
性回归方程 ;对 10份样品空白溶液平行测定 ,以 3倍标准偏差计算出方法的检出限见表 2。由表可
见各测定元素其相关系数均大于或等于 0. 9997。
表 2　校准曲线、线性范围及检出限
元素 分析线
( nm)
回归方程 相关系数 线性范围
(μg· mL- 1 )
检出限
(μg· mL- 1)
Zn 213. 8 y= 270. 25x+ 3. 21 0. 9997 0. 0— 2. 0 0. 001
Fe 239. 5 y= 3. 83x+ 0. 0085 0. 9999 0. 0— 10. 0 0. 025
Ca 317. 9 y= 19. 09x - 2. 45 0. 9999 0. 0— 60. 0 0. 020
Mg 280. 2 y= 240. 38x+ 78. 47 0. 9998 0. 0— 40. 0 0. 001
Mn 257. 6 y= 117. 02x - 0. 201 0. 9999 0. 0— 5. 0 0. 002
Cu 224. 7 y= 102. 44x+ 0. 47 0. 9999 0. 0— 2. 0 0. 006
K 766. 4 y= 10. 59x+ 4. 05 0. 9999 0. 0— 80. 0 0. 069
Na 589. 5 y= 42. 43x+ 0. 5117 0. 9999 0. 0— 20. 0 0. 022
3. 5　方法的准确度
按实验方法对大米粉成分分析标准物质 [ GBW ( E) 080684 ]、小麦 ( GBW10011)、玉米
( GBW10012)、苹果 ( GBW10019)等国家标准物质进行消解测定 ,其测定结果见表 3,由表可见测定
结果满意。
1367第 2期 吴 霞等:微波消解样品 IC P-AES同时测定桄榔粉中的锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠
表 3　国家标准物质 ( 4种 )中 Zn、 Fe、Ca、Mg、Mn、 Cu、K、Na的测定结果 (n= 3)
样品 元素 标准值
10- 6 ( mg· kg- 1 )
测定值
10- 6 (mg· kg- 1 ) 样品 元素
标准值
10- 6( mg· kg- 1)
测定值
10- 6( mg· kg- 1)
大米粉 Zn 13± 1. 3 12. 6 玉米 Zn 2. 9± 0. 3 2. 52
Fe 4. 7± 0. 6 4. 1 Fe 13. 3± 1. 5 11. 5
Ca 67. 3± 8. 4 71. 3 Ca* 0. 0055± 0. 0008 0. 0045
Mn 12. 4± 0. 7 11. 7 Mn 1. 55± 0. 08 1. 36
Mg* 0. 0525± 0. 0023 0. 026 Mg* 0. 018± 0. 002 0. 018
Cu 1. 97± 0. 23 1. 96 Cu 0. 66± 0. 08 0. 61
K* 0. 106± 0. 007 0. 101 K* 0. 129± 0. 007 0. 125
Na 8. 0± 1. 0 9. 4 Na ( 10) 5. 9
小麦 Zn 11. 6± 0. 7 10. 3 苹果 Zn 2. 1± 0. 4 2. 03
Fe 18. 5± 3. 1 15. 0 Fe 16± 2 14. 1
Ca* 0. 034± 0. 002 0. 032 Ca* 0. 049± 0. 001 0. 049
Mn 5. 4± 0. 3 4. 9 Mn 2. 7± 0. 2 2. 3
Mg* 0. 045± 0. 007 0. 042 Mg* 0. 039± 0. 006 0. 036
Cu 2. 7± 0. 2 2. 67 Cu 2. 5± 0. 2 2. 49
K* 0. 140± 0. 006 0. 130 K* 0. 77± 0. 04 0. 73
Na 17± 5 12 Na* 0. 116± 0. 009 0. 114
　　* :成分为% ,括号内的数值为参考值。
3. 6　样品测试结果的精密度
称取 1# 桄榔粉样品 6份 ,按实验方法处理后测定 ,计算其锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾、钠各元素
的相对标准偏差 (n= 6)在 0. 38%— 9. 05%之间 ,具体见表 4。
表 4　 1# 桄榔粉样品中 Zn、 Fe、 Ca、Mg、Mn、 Cu、K、Na的测定结果的精密度
元素 测定值 ( mg· kg- 1) 平均值
( mg· kg- 1)
RSD
(% )
Zn 3. 17 3. 47 3. 69 3. 60 3. 59 3. 72 3. 54 5. 69
Fe 25. 59 25. 47 25. 28 27. 07 24. 50 25. 37 25. 55 3. 29
Ca 622. 1 629. 5 628. 5 629. 4 634. 3 637. 8 630. 3 0. 85
Mg 107. 7 107. 5 107. 6 106. 9 107. 1 106. 7 107. 3 0. 38
Mn 1. 31 1. 57 1. 40 1. 40 1. 42 1. 24 1. 38 8. 04
Cu 0. 313 0. 299 0. 374 0. 329 0. 301 0. 350 0. 328 9. 05
K 261. 8 262. 0 261. 1 260. 4 260. 2 263. 4 261. 5 0. 45
Na 5. 25 5. 54 4. 76 5. 27 5. 22 5. 21 5. 21 4. 83
3. 7　样品测试结果
在市场上采集 3种产自广西龙州的均通过食品 Q S认证的桄榔粉产品作为样品 ,其配料表为:
桄榔粉、木糖醇、甜菊糖 ( 1# )或桄榔粉、白砂糖 ( 2# 、 3# ) , 1# 6份平行样 , 2# 、 3# 均为 3份平行样 ,按
实验方法处理后测定 ,结果见表 5。
表 5　实际样品分析 (mg· kg- 1 )
样品 Zn Fe Ca Mg Mn Cu K Na
1# 3. 54 25. 6 630 107 1. 38 0. 33 261 5. 21
2# 1. 90 20. 1 286 49. 1 2. 41 0. 23 186 3. 57
3# 3. 01 12. 5 369 39. 1 1. 48 0. 32 143 12. 7
4　结论
采用硝酸 -过氧化氢体系微波消解样品 , ICP-AES同时测定桄榔粉中的锌、铁、钙、镁、锰、铜、
钾、钠金属元素的含量 ,是一种操作简单方便、准确度好的快速测定桄榔粉中多种金属元素的方法。
1368 光谱实验室 第 29卷
参考文献
[1 ]仇尼 .中国风味食品大全 [M ] .北京:中国轻工出版社 , 2003. 727.
[2 ]王夔 .生命科学中的微量元素 [M ] .北京:中国计量出版社 , 1991. 30.
[3 ]李青仁 ,蒋君辉 .钙与人体健康 [ J] .世界元素医学 , 2008, 15( 3): 16— 20.
[4 ]杨振宇 ,王培梁 .水果制品中的钾钠测定 [ J].检验检疫科学 , 1998, 8( 6): 14— 16.
[5 ]沈钟苏、陈全斌、陈定奔等 .桄榔粉的理化性质研究 [ J ].食品科学 , 2004, 25( 9): 46— 48.
[6 ]沈钟苏、陈全斌、湛志华等 .桄榔粉的级分及其凝胶色谱分析 [ J] .广西科学 , 2005, 12( 2): 130— 132.
[7 ]赵汉民 ,梁春英 ,黄艳玲等 .桄榔粉中金属元素成分研究 [ J ].南宁师范高等专科学校学报 , 2003, 20( 3): 79— 80.
[8 ]中华人民共和国国家标准 .食品中铜的测定 [S ]. GB /T 5009. 13.北京:中国标准出版社 , 2004.
[9 ]中华人民共和国国家标准 .食品中锌的测定 [S ]. GB /T 5009. 14.北京:中国标准出版社 , 2004.
[10 ]中华人民共和国国家标准 .食品中铁、镁、锰的测定 [ S ]. GB / T 5009. 90.北京:中国标准出版社 , 2004.
[11 ]中华人民共和国国家标准 .食品中钾、钠的测定 [ S ]. GB /T 5009. 91.北京:中国标准出版社 , 2004.
[12 ]中华人民共和国国家标准 .食品中钙的测定 [S ]. GB /T 5009. 92.北京:中国标准出版社 , 2004.
[13 ] Kings ton HM , Jassie L B.分析化学中的微波制样技术—— 原理及应用 [M ].郭振库 ,卜玉兰 ,刘正阳译 .北京: 气象出版社 ,
1992. 109.
[14 ]蒋天成 .电感耦合等离子体发射光谱法测定植物中硫含量 [ J] .化学分析计量 , 2007, 16( 2): 51— 52.
Simultaneous Determination of Zinc, Iron,Calcium,Magnesium,
Manganese, Coppe, Potassium and Sodium in Gomuti Palm Powders
by ICP- AES with Microwave Digestion
WU Xia　 JIANG Tian-Chenga
( Teaching A f fairs Of f ice Nanning N ational ity Secondary Vocational School , Nanning 530001,P . R.Ch ina )
a ( Inorganic Staf f Room Guangx i Center of Analysis and Test Research ,Nanning 530022, P. R. China )
Abstract　 The gomuti palm powder sample w as dissolv ed with the mixed solution of HNO3-H2O2
( 3+ 2) by microwave dig estion, and the contents of Zn, Fe, Ca, Mg , M n, Cu, K, Na in the sample
solution w ere determined by inductiv ely coupled plasma atomic emission spect rometry ( ICP-AES) .
Wavelength ( nm ) of Zn: 213. 8, Fe: 239. 5, Ca: 317. 9, Mg: 280. 2, M n: 257. 6, Cu: 224. 7, K: 766. 4,
Na: 589. 5 was selected as analy tical spectral line. The liner calibration curv es of this method w ere
(μg· mL- 1 ) 0. 0— 2. 0 for Zn and Cu, 0. 0— 10. 0 for Fe, 0. 0— 60. 0 fo r Ca, 0. 0— 5. 0 for M n,
0. 0— 80. 0 fo r K, 0. 0— 20. 0 for Na, with all reg ression coefficients not less than 0. 9997,
respectiv ely. Detection limits( 3Sd) (μg · mL- 1 ) of the method was Zn of 0. 001, Fe of 0. 025, Ca of
0. 020, M g of 0. 001, Mn of 0. 002, Cu of 0. 006, K of 0. 069, Na of 0. 022, and the relativ e standard
deviations ( n = 6 ) was in the range of 0. 45%— 9. 05% . The proposed method was used to
determination of 4 national standard samples [ Rice GBW ( E) 080684, Wheat GBW 10011, Corn GBW
10012, Apple GBW 10019 ] , and the obtained results were in conformity wi th standard values.
Key words　 Microw ave Digestion; ICP- AES; Gomuti Palm Powder; M etal Element
1369第 2期 吴 霞等:微波消解样品 IC P-AES同时测定桄榔粉中的锌、铁、钙、镁、锰、铜、钾和钠