全 文 ：第 30卷 ,第 3期 光　谱　实　验　室 Vol . 3 0 , No . 3
2 0 1 3年 5月 Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory May , 2 0 1 3
微波消解-火焰原子吸收光谱法
测定蒌叶中的微量元素①
① 海南省重大科研项目 ( ZDZX20100007)
② 联系人 ,手机: ( 0) 18789256084; E-mail: jimh66@ 163. com; 68380967@ qq. com
作者简介:王呈文 ( 1984— ) ,女 ,在读硕士 ,研究方向:天然产物化学。
纪明慧 ( 1968— ) ,女 ,副研究员 ,研究方向:天然产物化学。
收稿日期: 2012-09-11;接受日期: 2012-09-26
王呈文a　纪明慧② a　舒火明a ,b　陈光英a　何猛雄a　邓祥艳a　韩彩密a
a (海南师范大学化学与化工学院　海口市龙昆南路 99号　 571158)
b(海南经贸职业技术学院　海口市美兰区桂林洋高校区校际一号路　 571127)
摘　要　用浓硝酸微波消解处理样品 ,火焰原子吸收光谱法测定蒌叶中 Mg、 Ca、 K、 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、
Zn、 Mn和 Ni 10种微量元素的含量。测定结果表明 ,所测的各微量元素的校准曲线的相关系数为 0. 9990—
0. 9998,回收率为 97. 10%— 101. 01% ,方法检出限为 0. 0036— 0. 0429mg / L,相对标准偏差小于 2. 0%。该
方法操作简便、快速 ,结果准确 ,是蒌叶中微量元素含量测定的理想方法。
关键词　蒌叶 ;微量元素 ;火焰原子吸收光谱法 ;微波消解
中图分类号: O657. 31　　　文献标识码: B　　　文章编号: 1004-8138( 2013) 03-1326-05
1　引言
蒌叶 ( Piper betle L. ) ,别名青 、槟榔 等 ,是一种多年生胡椒科胡椒属藤蔓植物。我国主要分
布于云南、广西、海南、台湾等地。蒌叶具有很高的利用价值 ,在我国海南南部地区蒌叶被广泛来和
槟榔一起嚼食和做调味品使用 [ 1, 2 ]。蒌叶粗提取物及其成分有很好的生物活性 ,国内外对蒌叶提取
物的活性和其挥发油的提取进行了研究 [3— 5 ] ,但有关蒌叶微量元素含量测定的文献相对较少 ,限制
蒌叶的进一步开发利用。本工作以微波消解法对蒌叶进行处理 ,并利用火焰原子吸收光谱法测定样
品中钾、钙、镁、铜、锌、锰、铅、镉、铬和镍 10种元素的含量 [6— 10 ]。为蒌叶资源的合理利用提供科学依
据。
2　实验部分
2. 1　试剂与仪器
X T-9900A型智能微波消解 /萃取仪 (上海新拓分析仪器科技有限公司 ) ; X T-9800型多用预处
理加热仪 (上海新拓分析仪器科技有限公司 ) ; AA-7003M型火焰原子吸收分光光度仪 (北京东西
仪器有限公司 ) ; TD-214型电子天平 (北京丹弗仪器有限公司 ) ; 2001型马弗炉 (上海浦东荣丰科学
仪器有限公司 )。
钾、钙、镁、铜、锌、锰、铅、镉、铬和镍标准溶液均为国家标准液 ,浓度均为 1000μg /mL(国家钢
铁材料测试中心钢铁研究总院 )。按标准方法配制标准稀释液 ,硝酸、高氯酸、盐酸均为分析纯。 试
验用水为二次蒸馏水。
　　蒌叶采撷于海南万宁 ,经海南师范大学生命科学学院钟琼芯高级实验师鉴定为胡椒科胡椒属
植物蒌叶 (Piper betle L. )。
实验中所用的容量瓶等玻璃仪器 ,使用前均用硝酸 ( 1∶ 3)浸泡 24h,然后用自来水、蒸馏水、二
次蒸馏水冲洗干净 ,防尘贮藏备用。
2. 2　仪器工作条件
火焰原子吸收光谱仪测定条件:燃烧器高度为 8mm,空气流量为 9L /min,氘灯扣背景 ,其他条
件见表 1。
表 1　仪器工作条件
元素 工作灯电流 ( m A) 光谱通带 ( nm) 燃气流量 ( L /min) 波长 ( nm )
Mg 2 0. 2 1. 3 285. 2
Ca 3 0. 2 1. 3 422. 7
K 3 0. 4 1. 3 766. 5
Cu 2 0. 2 1. 3 324. 7
Pb 2 0. 2 1. 3 217. 0
Cr 3 0. 2 1. 3 357. 9
Cd 3 0. 2 1. 3 228. 8
Zn 3 0. 2 1. 3 213. 9
Mn 3 0. 2 1. 3 279. 5
Ni 3 0. 2 1. 3 232. 0
2. 3　实验方法
2. 3. 1　蒌叶的预处理
将蒌叶先用自来水冲洗 3次 ,去尘土 ,再用二次蒸馏水冲洗 4次 ,以达到除去自来水中金属离
子对实验结果的干扰。洗净的蒌叶放入干净的托盘中 ,于 60℃烘箱中恒温干燥。烘干后取出粉碎 ,
备用。
2. 3. 2　微波消解
准确称取 0. 2500g的蒌叶粉末 ,置于聚四氟乙烯溶样杯中 ,加入 10. 0mL浓硝酸 ,摇均 ,放入
X T-9800型多用预处理加热仪中 ,以 85℃进行预处理 30min,取出冷却。旋紧罐盖 ,放入微波消解仪
中 ,按表 2设置的条件进行消解。 消解完全 ,将溶样杯置于加热仪中以 85℃进行加热赶酸 4h ,直至
样品成澄清液体 ,冷却 ,用二次蒸馏水定容至 50mL的容量瓶中 ,按同方法制备样品空白溶液 ,待
测。
表 2　微波消解参数设置
序号 消解阶段 功率 ( W ) 压力 ( M Pa) 消解时间 ( min )
1 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 6 2
3 900 0. 8 3
4 900 1. 0 4
2 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 6 2
3 900 0. 8 3
4 900 1. 0 3
3 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 5 2
3 900 0. 7 3
4 900 0. 8 4
2. 3. 3　湿法消解
准确称取 0. 5003g的蒌叶粉末 ,置于锥形瓶中。 加入 20mL混酸 (V硝酸∶V高氯酸 = 3∶ 1)进行湿
法混酸消解 48h。待消解完毕后 ,把锥形瓶放在通风橱中去塞 ,在 98℃的油浴中加热赶酸 ,样品开始
为红棕色 ,有大量红棕色气体产生 ,加热至淡黄色澄清液体 ,冷却 ,用二次蒸馏水定容至 50mL的容
1327第 3期 王呈文等:微波消解 -火焰原子吸收光谱法测定蒌叶中的微量元素
量瓶中 ,按同方法制备样品空白溶液 ,待测。
2. 3. 4　干法灰化消解
准确称取 0. 5005g的蒌叶粉末 ,置于坩埚中 ,放在电炉上加热至样品不冒白烟 ,移入马弗炉中 ,
以 500℃灰化 4h,取出冷却至室温 ,加入 20mL盐酸 ( 50+ 50)溶液溶解 ,用二次蒸馏水定容至 50mL
的容量瓶中 ,按同方法制备样品空白溶液 ,待测。
2. 3. 5　标准溶液配制
将标准储备液用相应的稀释剂溶液按照表 3所示的浓度梯度逐级稀释 ,在表 1的仪器工作条
件下 ,将配置好的标准工作液 ,依次由低到高浓度导入原子吸收分光光度计中 ,测定各元素标准系
列的吸光度 ,做出校准曲线。
表 3　各元素做标准曲线时的浓度 (μg /mL)
元素 0 1 2 3 4 5 6 7
Mg 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2
Ca 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5
K 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 6. 0 7. 0 8. 0
Cu 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2
Pb 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2
Cr 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 1. 2
Cd 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7
Zn 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2
Mn 0 0. 2 0. 4 0. 8 1. 2 1. 6 2. 0 2. 4
Ni 0 0. 1 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2
　　在仪器工作条件下 ,测量样品溶液、标准溶液系列、空白溶液的吸光度 ,根据标准曲线计算样品
中钾、钙、镁、铜、锌、锰、铅、镉、铬和镍的含量。在测试过程中 ,如果某种元素的吸光度比较高 , ,高于
线性范围时 ,采取加稀释液稀释的办法。采用上述方法 ,将检测样品中微量元素的总量除以所称量
的样品重量 ,得每克样品中所含微量元素的量。
3　结果与讨论
3. 1　微波消解程序的选择
采用程序控温、控压的分步微波消解方式消解样品 ,对消解过程中的消解程序进行了优化选
择。结果表明:压力和时间为重要的参数 ,当消解时间小于 10min,压力小于 2. 8M Pa时样品消解不
完全 ,消解时间大于 10min,压力大于 2. 8M Pa时样品中待测元素的含量有很大的损失 ,测量结果
偏差过大 ,且对消解仪和消解罐的使用寿命有影响 ,故按表 4程序微波消解样品 ,样品消解效果较
理想。
表 4　微波消解程序的选择
序号 消解阶段 功率 ( W) 压力 ( MPa) 消解时间 ( min) 消解程度
1 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 6 2 消解完全
3 900 0. 8 3
4 900 1. 0 4
2 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 6 2 未消解完全
3 900 0. 8 3
4 900 1. 0 3
3 1 1000 0. 4 1
2 900 0. 5 2 未消解完全
3 900 0. 7 3
4 900 0. 8 4
1328 光谱实验室 第 30卷
3. 2　校准曲线与检出限
按表 1仪器工作条件 ,分别测定 Mg、 Ca、 K、 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、 Zn、 Mn和 Ni标准溶液吸光度。 线
性回归方程见表 5。在确定的浓度范围内 ,各元素浓度与吸光度均成良好线性关系。对空白溶液进
行 11次测定 ,计算检出限 ( 3e) ,结果见表 5。
表 5　线性回归方程、相关系数和检出限
元素 线性范围 (μg /mL) 线性回归方程 相关系数 检出限 (μg /m L)
Mg 0. 1— 1. 2 A= 0. 02035C+ 0. 25320 0. 9992 0. 0429
Ca 0. 5— 3. 5 A= 0. 01559C+ 0. 01903 0. 9995 0. 0221
K 2. 0— 8. 0 A= 0. 04255C+ 0. 00645 0. 9994 0. 0074
Cu 0. 1— 1. 2 A= 0. 07994C+ 0. 00259 0. 9998 0. 0036
Pb 0. 1— 1. 2 A= 0. 08390C+ 0. 00174 0. 9992 0. 0072
Cr 0. 1— 1. 2 A= 0. 01369C- 0. 00331 0. 9996 0. 0045
Cd 0. 1— 0. 7 A= 0. 09379C+ 0. 00087 0. 9991 0. 0098
Zn 0. 1— 1. 2 A= 0. 11647C+ 0. 00382 0. 9996 0. 0056
Mn 0. 1— 1. 2 A= 0. 23738C+ 0. 00273 0. 9993 0. 0051
Ni 0. 1— 1. 2 A= 0. 09232C+ 0. 00218 0. 9990 0. 0052
3. 3　回收率和精密度测定
在已知含量的样品中加入一定量的标准溶液 ,按照前述样品测定过程条件 ,进行加标回收率测
定 ,重复测定 5次 ,结果见表 6。通过测定结果可以看出本实验测定结果具有可信度 ,该法可用于蒌
叶中微量元素的准确测定。
表 6　各元素的回收率和精密度
元素 加标前 (μg) 加标量 (μg) 加标后 (μg) 回收率 (% ) RSD(% )
Mg 2. 034 4. 000 5. 926 97. 56 0. 36
Ca 1. 822 2. 800 4. 628 100. 20 0. 34
K 2. 481 4. 000 6. 433 98. 80 0. 71
Cu 2. 225 4. 000 6. 085 99. 50 0. 38
Pb 1. 237 1. 600 2. 853 101. 01 1. 68
Cr 0. 117 1. 600 1. 721 100. 23 1. 61
Cd 1. 041 1. 600 2. 619 98. 63 1. 05
Zn 1. 683 2. 400 4. 013 97. 10 0. 56
Mn 1. 768 4. 000 5. 732 99. 37 0. 24
Ni 0. 960 1. 600 2. 541 99. 25 0. 49
3. 4　样品测定结果
按表 1仪器工作条件 ,逐一测定样品和空白的吸光度值 ,由回归方程计算出各样品中各元素的
含量 ,减去空白中各元素的含量 ,得所测样品中各微量元素的含量。所测样品中微量元素的含量乘
以稀释倍数再除以样品重 ,得每克样品中所含微量元素的质量。 样品中 10种微量元素的含量
(μg /g )见表 6。
表 7　不同消解方法测定结果 (μg /g)
元素 Mg Ca K Cu Pb Cr Cd Zn Mn Ni
微波消解 16157. 80 7725. 00 8146. 76 14. 76 40. 84 23. 78 11. 08 61. 16 282. 40 17. 11
湿法消解 9268. 12 4994. 20 4109. 73 9. 38 45. 04 21. 90 8. 52 59. 02 233. 87 16. 62
干法消解 8927. 91 3751. 75 3719. 66 13. 38 10. 55 18. 23 4. 90 50. 68 251. 85 15. 23
　　由表 7结果可知 ,蒌叶样品中富含人体必须的微量元素镁、钙、钾、锰、锌 ,这些微量元素对人体
的健康有着重要的作用 ,一旦缺乏就会降低机体的免疫功能 ,内分泌和神经系统结构和功能遭到破
坏从而产生各种疾病 [9, 10 ]。蒌叶样品中 Pb元素含量偏高 ,可能与野生蒌叶的生长背景土壤中 Pb含
1329第 3期 王呈文等:微波消解 -火焰原子吸收光谱法测定蒌叶中的微量元素
量过高有关系 ,有待进一步研究。微波消解、湿法消解、干法灰化消解三种消解方法都能较好地消解
蒌叶样品 ,从检测结果可知 ,微波消解法优于湿法消解和干法灰化消解法 ;湿法耗时长 ,酸消耗量
大 ,造成的环境污染较严重 ;干法灰化法操作简便 ,但灰化温度低 ,有机物干扰测定 ,高温下挥发性
元素铅、锌等元素易损失。 使用微波消解可在较短的时间内使样品消解完全 ,并能有效降低试样中
元素的损失和减少酸的消耗量 ,所以本实验采用微波消解法为合适的消解方法。
4　结论
蒌叶是海南大量生长和民间广泛使用的一种具有特殊芳香气味的药用和保健食用植物资源。
但目前蒌叶更多的只是被用来和槟榔一起嚼食和做调味品使用 ,需求量较小 ,大多数处于野生状
态 ,没有得到更多的研究和开发利用。所以 ,增加人们对它的认识 ,开发它的潜在的医疗保健功能 ,
进行深加工 ,对于有效利用蒌叶丰富的天然资源 ,增加经济收入都有积极促进作用和重要意义。 通
过以上实验结果可知 ,蒌叶中富含有人们必须的微量元素: K、 Ca、 Mg、 Zn、 Mn。 这将为综合开发利
用蒌叶资源提供很好的科学依据。
参考文献
[1 ]中国科学院华南植物研究所 .海南植物志 [M ].北京:科学出版社 , 1964. 331.
[2 ]郭声波 . 酱萎叶的历史与开发 [ J].中国农史 , 2007, ( 1): 8— 17.
[3 ]尹燕 ,黄相中 ,王炯等 .蒌叶茎化学成分研究 [ J ].中药材 , 2009, 32( 6) : 887— 888.
[4 ]黄相中 ,尹燕 ,黄文全等 .蒌叶茎中生物碱和木脂素类化学成分研究 [ J] .中国中药杂志 , 2010, 35( 17): 2285— 2288.
[5 ]梁辉 ,尹燕 ,杨青睐等 .蒌叶提取物的抗氧化与抑菌活性研究 [ J] .云南中医中药杂志 , 2011, 32( 5): 57— 59.
[6 ]尹计秋 ,燕小梅 ,牛奔 .微波消解 -火焰原子吸收光谱测定海藻中的微量元素 [ J] .光谱实验室 , 2011, 28( 1): 119— 120.
[7 ]张修景 .微波消解样品 -火焰原子吸收光谱法测定人发中 10种微量元素 [ J] .理化检验 (化学分册 ) , 2012, 48( 6): 653— 655.
[8 ]刘彦明 .原子吸收光谱法测定中成药中微量元素 [ J ].光谱学与光谱分析 , 2000, 3( 20): 373— 375.
[9 ]张建强 ,李继祥 ,王元忠等 . AAS测定紫皮石斛中 5种重金属元素的含量 [ J] .光谱实验室 , 2012, 29( 1): 61— 64.
[ 10 ]刘明家 ,周志强 ,祖元刚等 .湿法消解火焰原子吸收法测定动物样品中六种金属元素 [ J] .光谱学与光谱分析 , 2012, 32( 7):
1961— 1964.
Determination of Microel ements in the Leaf of Piper betle
by Flame Atomic Absorption Spectroscopy with Microwave Digestion
W ANG Cheng-Wen
a　 JI Ming-Huia　 SHU Huo-mIN Ga,b　 CHEN Guang-Yinga　 HE Meng-Xionga
DENG Xiang-Yan
a　 HAN Cai-Mia
a (College o f Chemistr y and Chemical Engineering , Hainan Normal University, Haikou 571158, P. R. China )
b ( Hainan College of Economics and Business, Haikou , 571127, P. R.China)
Abstract　 The contents of ten microelements in the leaf of Piper betle, including Mg , Ca, K, Cu,
Pb, Cr, Cd, Zn, Mn and Ni w ere analy zed by f lame atomic absorption spect roscopy wi th microwave
dig ested by HNO3. The correla tion coefficient of the calibration curve, recovery range and detection
limi t of each microelement was 0. 9990— 0. 9998, 97. 10%— 101. 01% , 0. 0036— 0. 0429mg /L ,
respectiv ely. The relativ e standard deviation of each microelement w as less than 2. 0% . The method is
simple, rapid and accurate results, w hich is the ideal method for determination of contents of
microelements in the leaf of Piper betle.
Key words　 Piper Betle; Microelement; Flame Atomic Absorption Spectrophotometry;
Microwave Digestion
1330 光谱实验室 第 30卷