连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn含量

摘要：建立高分辨率连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn方法。样品采用湿法消解处理样品，用连续光源原子吸收光谱仪对蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn的含量进行检测，并对方法的精密度、检出限和回收率进行分析。结果表明：方法测定出蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn含量分别为100.3、55.80、2.330、1.413 mg/kg，方法检出限分别为0.030、0.830、0.088、0.049 mg/L，相对标准偏差为1.9%～4.7%，回收率为94.6%～107.0%。本方法可对同时检测蓝莓等果蔬食品中多种金属元素的工作提供帮助，具有灵敏度高、效率高，稳定性好、操作简单的特点。

蓝莓，又称蓝浆果、越橘，属杜鹃花科越橘属丛生灌木，具有抗癌、抗氧化、保护视力、预防心脏病、美白皮肤、增强抵抗力、延缓神经衰老和改善循环系统机能等功能 [1]，由于其本身独特的营养价值和较高的经济效益，被誉为“水果中的皇后”，联合国粮农组织将其列为“人类五大健康食品之一” [2]。蓝莓经济价值高，现已广泛应用于果酱、奶制品以及保健和功能性食品。我国自1999年商业化栽培以来，国内工商企业和国际金融资本参与到蓝莓产业，使蓝莓成为我国目前发展最快的新兴产业之一 [3]。Ca和Mg是人体中的宏量元素，维持Ca和Mg平衡对人体多种生理功能起着重要作用；Fe和Zn是人体所必需的微量元素，与人的生长发育情况息息相关。因此，通过测定蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn 4 种元素的含量来研究其对人体生理功能的影响，对阐明蓝莓的作用机理很有意义。

目前分析食品中痕量元素方法主要是原子吸收光谱法 [4-12]、原子发射光谱法 [13]、原子荧光光谱法 [14]以及其他方法，如电化学法 [15]、离子色谱法 [16]等。传统的原子吸收光谱仪设备主要使用发射锐线光源的空心阴极灯，具有精确度高、选择性好、干扰少等优点，但当分析不同元素时，不仅要更换不同的空心阴极灯，而且也需要在工作站中重新建立不同的方法改变空心阴极灯工作电流、波长等参数，这样就增加了整个实验过程所需时间，从而影响检测效率。连续光源原子吸收光谱仪则采用高聚焦短氙灯连续光源，其中高分辨率的中阶梯光栅光谱仪，可以满足波长范围185～900 nm内所有元素的吸收测定，且无需预热，还能进行多元素连续测定。与传统的原子吸收分光光谱仪相比，能避免检测一个元素就要更换一个特定空心阴极灯的缺点，提高检测效率。连续光源原子吸收光谱仪原理如图1所示。

图1 contrAA300连续光源火焰原子吸收光谱仪原理
Fig.1 Principles of model contrAA300 continuum source fl ame atomic absorption spectrometer

连续光源原子吸收法与普通原子吸收相比，能更精确地校正背景，达到的检出限更低，大大地提高了检测效率和实验分析的灵敏度 [17]。目前，连续光源原子吸收光谱法已广泛应用于环境 [18]、冶金 [19-20]及食品安全检测等领域。本实验采用经典的湿法消解处理蓝莓样品，其原理是利用加入氧化性强酸，并同时加热消煮，使样品中有机物质分解氧化成二氧化碳、水和其他气体，为加速氧化进行，可同时加入各种催化剂，达到破坏食品中有机物质的目的，相较于微波消解 [21-22]等方法，湿法消解可以有更大的样品称样量，对于待测元素含量较低的样品较有优势，得到实验结果稳定可靠 [23-24]，具有试剂用量少、消化完全等优点，操作简便，是目前做元素分析的比较直接、有效、经济的一种样品前处理手段。

1 材料与方法

贵州麻江县蓝莓种植基地采取蓝莓；浓HNO 3、HClO 4、LaCl 3（均为优级纯）国药集团化学试剂有限公司；硝酸-高氯酸（4∶1，V/V）；Ca、Mg、Fe、Zn标准储备溶液（1 000 mg/L）国家有色金属及电子材料分析测试中心；超纯水实验室自制。

contraAA300连续光源火焰原子吸收光谱仪德国耶拿分析仪器股份公司。

连续光源火焰原子吸收光谱仪测定Ca、Mg、Fe、Zn元素的仪器条件及参数如表1所示。

表1 连续光源火焰原子吸收光谱仪工作条件
Table1 Working conditions of continuum source fl ame atomic absorption spectrometry

元素波长/nm燃烧器宽度/mm读数时间/s Ca422.672 81007803 Mg202.582 01006703 Fe248.327 01006603 Zn213.857 01006503燃烧头高度/mm乙炔流量/（L/h）

分别将1 000 mg/L Ca、Mg、Fe、Zn标准储备溶液用20 g/L LaCl 3溶液进行逐级稀释 [25]，配制成Ca、Mg、Fe、Zn质量浓度分别为1～20、1～20、0.25～3. 0、0.10～1.0 mg/L的混合标准溶液。

将样品磨碎打浆储存于食品级聚乙烯塑料包装袋中，采用湿法消解。称取4.0 g（精确至0.001 g）试样置于广口锥形瓶中，加入20 mL混合酸（硝酸-高氯酸（4∶1，V/V））后加盖浸泡过夜，置于电热板上，加热至160 ℃进行消解，直至样品在锥形瓶中冒白烟，消化液逐渐变为无色透明，170 ℃条件下赶酸直至消化液近干，消解完全。待冷却至室温后，用滴管将20 g/L LaCl 3溶液少量多次洗涤锥形瓶，把样品消化液洗入25 mL容量瓶中，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，摇匀，同时制备试剂空白。

样品待测元素与标准溶液在相同条件下进行测定，按下列公式计算出各待测元素的含量。

式中：ω为样品中金属元素含量/（mg/kg）；ρ为样品中待测元素质量浓度/（mg/L）；V为消解后样品定容体积/mL；m为所称取样品的质量/g。

2 结果与分析

在连续光源火焰原子吸收光谱仪工作站中优化好测定元素的顺序，将超纯水作为参比溶液，将1.3.2节中配制的混合标准溶液按顺序进行测定，得到Ca、Mg、Fe、Zn的标准曲线如表2所示。

表2 回归方程、相关系数和线性范围
Table2 Regression equations with correlation coeffi cients and linear rannggeess

元素回归线方程相关系数线性范围/（mg/L）Cay=0.017 0x＋0.016 60.998 50.030～20 Mgy=0.008 2x＋0.003 00.999 40.830～20 Fey=0.008 4x＋0.001 40.999 40.088～3.0 Zny=0.061 8x＋0.002 80.999 50.049～1.0

由表2可知，Ca、Mg、Fe和Zn分别在质量浓度范围0.030～20、0.830～20、0.088～3.0、0.049～1.0 mg/L呈良好线性关系，相关系数分别为0.998 5、0.999 4、0.999 4和0.999 5，结果较为理想。

得到各元素标准曲线后，相同条件下对样品进行测定，平行测定6 次，按1.3.3节中公式计算样品中各待测元素的含量，结果如表3所示。

表3 蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn含量
Table3 Contents of Ca, Mg, Fe, and Zn in blueberries

元素测定值/（mg/kg）平均值/（mg/kg）相对标准偏差/% 123456 Ca105.298.5799.6398.9598.38101.2100.32.6 Mg57.5355.0754.4855.1256.6356.4355.801.9 Fe2.3822.1852.2432.4632.3282.3802.3304.0 Zn1.4041.3091.4501.3831.5091.4251.4134.7

由表3可知，蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn含量分别为100.3、55.80、2.330、1.413 mg/kg；相对标准偏差为1.9%～4.7%，由此可见本法测定蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn稳定性较好。

按1.3.1节条件，对各待测元素空白进行平行11 次测定，按照3 倍标准偏差除以斜率计算，得到Ca、Mg、Fe、Zn的检出限分别为0.030、0. 830、0.088、0.049 mg/L，结果如表4所示。

表4 方法检出限结果
Table4 Limits of detection of the established method

元素吸光度平均吸光度标准偏差0.009 260.009 190.009 030.009 04 Ca 0.008 760.008 940.008 910.008 80 0.008 720.008 870.008 82 0.008 940.000 17 0.007 960.006 640.005 670.008 79 Mg 0.003 740.004 390.008 020.003 88 0.008 170.006 860.013 57 0.007 060.002 81 0.002 050.002 060.002 570.002 43 Fe 0.002 700.001 850.002 220.002 10 0.002 200.002 310.002 28 0.002 250.000 246 0.001 670.003 630.002 670.001 50 Zn 0.002 460.002 110.002 950.001 90 0.002 160.005 050.002 95 0.002 640.001 01

用本方法在质量浓度为0.1～5.0 mg/L范围内各自分别进行了3 个添加水平的回收率实验，由于样品中Ca、Mg含量较高，故进行较高含量添加水平的回收实验。消解完全后在1.3.1节条件下进行测定，用所得结果计算回收率，结果如表5所示。

表5 回收率实验结果
Table5 Results of recovery tests

元素样品质量浓度/（mg/L）加标质量浓度/（mg/L）加标测定质量浓度/（mg/L）加标回收率/% Ca15.60 1.0016.67107.0 3.0018.5498.0 5.0020.3394.6 Mg9.463 1.0010.4598.7 3.0012.3194.9 5.0014.4299.1 Fe0.475 3 0.100.572 997.6 0.501.005105.9 1.001.520104.5 Zn0.245 5 0.200.453 0103.8 0.400.652 9101.9 0.600.850 999.6

由表5可知，本方法测得Ca、Mg、Fe、Zn的回收率分别为94.6%～107.0%、94.9%～99.1%、97.6%～105.9%、99.6%～103.8%之间，满足分析检测要求，说明本方法准确可靠。

3 结论

本实验以蓝莓为样品，采用湿法消解，使用连续光源火焰原子吸收光谱仪同时测定蓝莓中Ca、Mg、Fe和Zn 4 种金属元素含量，实验结果得出6 次平行测定平均值分别为100.3、55.80、2.330 mg/kg和1.413 mg/kg，精密度为1.9%～4.7%，加标回收率为94.6%～107.0%。本实验的方法准确度和稳定性好，成本低廉，一次进样可同时测定多个元素，相较于普通原子吸收光谱法节约时间，提升效率，为蓝莓等果蔬食品中重金属元素的测定方法提供了参考。

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Simultaneous Determination of Micro Amounts Ca, Mg, Fe and Zn in Blueberry by Continuum Source Flame Atomic Absorption Spectrometry

LIANG Yixin, LIU Kangshu, CAI Qiu, LI Na
(Technology Center, Guizhou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Guiyang 550081, China)

Abstract：An effi cient method was established to simultaneously determinate metal elements such as Ca, Mg, Fe, and Zn in blueberries using high resolution-continuum source flame atomic absorption spectrometry.after wet digestion. Using the established method, the contents of Ca, Mg, Fe, and Zn in blue berries were determined to be 100.3, 55.80, 2.330 and 1.413 mg/kg, respectively. The limits of detection (LOD) were 0.030, 0.830, 0.088 and 0.049 mg/L, respectiv ely. The mean spiked recoveries for these metal elements ranged from 94.6% to 107.0% with relative standard deviations between 1.9% and 4.7%. This method was suitable for simultaneously determining several metals elements with the advantage of high effi ciency, good stability and easy operation.

Key words：continuum source; atomic absorption spectrometry; blueberry; metal elements

基金项目：国家质检总局科技计划项目（2014IK112）；贵州省科技厅科技计划项目（黔科合NZ字[2013]3006）

作者简介：梁艺馨（1990—），男，助理工程师，硕士，研究方向为食品、化妆品理化分析检测。E-mail：leungaku@163.com

连续光源火焰原子吸收光谱法同时测定蓝莓中Ca、Mg、Fe、Zn含量

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论