微波消解-ICP-OES法测定油菜蜂花粉矿物元素

耿薇，曹蕾，古元梓，魏永生

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西 咸阳 712000)

摘 要：采用HNO₃/H₂O₂湿法微波消解制样，利用全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-OES），全面详细地分析测定了油菜蜂花粉中的矿物元素，共检出等17种矿物元素。分析结果的RSD值在0.85% ~ 6.97%之间，其中14种元素在5%以内。油菜蜂花粉中所含S、P、K、Ca、Mg、Na等常量元素的质量分数分别为0.74%、0.59%、0.35%、0.23%、0.13%、0.0064%；微量元素Fe、B、Zn、Mn、Se、Cu、Sr、Ba、Ti、Si、Al等的含量分别为14.3、6.41、2.40、1.64、1.23、0.69、0.54、0.44、0.10、50.7、25.8 mg/kg。

关键词：油菜蜂花粉；矿物元素；ICP-OES；微波消解

中图分类号：TQ 041+.7 文献标识码：A 文章编号：

Determination of Mineral Elements of bee-pollen of Brassica campestris L. by Microwave Digestion-ICP-OES

GENG Wei, CAO Lei, GU Yuan-zi, WEI Yong-sheng

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China)

Abstract: By wet microwave digestion procedure with HNO₃/H₂O₂ to prepare samples，the mineral elements in bee-pollen of Brassica campestris L. were completely analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES). The results showed there were 17 mineral elements in it. The RSD of results were between 0.85% and 6.97%. Among them, that of 14 elements was within 5%. The mass fractions of such necessary macroelements in the human body as S, P, K, Ca, Mg and Na were 0.74%, 0.59%, 0.35%, 0.23%, 0.13% and 0.0064%, respectively. The contents of such microelements as Fe, B, Zn, Mn, Se, Cu, Sr, Ba, Ti, Si and Al were 14.3, 6.41, 2.40, 1.64, 1.23, 0.69, 0.54, 0.44, 0.10, 50.7 and 25.8 mg/100g, respectively.

Key words: bee-pollen of Brassica campestris L; mineral element; microwave decomposition; ICP-OES

收稿日期：

基金项目：陕西省科技厅自然科学基础研究计划资助(2010JM2009) (Tel: 13700201583)

作者简介：耿薇(1984-)，女，陕西铜川人，工程师，主要从事天然产物化学研究。E-mail：wys420@126.com

花粉是植物有性繁殖的雄性配子体，是植物繁衍后代的“精子”，蜂花粉是经过蜜蜂采集植物的花粉、且在采集过程中加入一些花蜜和分泌物、再经蜜蜂加工而成的花粉团状物。油菜是我国大面积种植的经济农作物，粉源广泛，占我国花粉总体贸易量的1/3^[1]。现代科学研究表明，蜂花粉内含有诸如黄酮类、酚类^[2]、多糖类^[3]、蛋白质氨基酸类、脂类^[4]、维生素类以及微量元素^[5]等多种生物活性物质，具有抗氧化和清除自由基、抗衰老、保肝利肝、提高免疫力等功效^[6]。蜂花粉作为功能性食品并应用于医药领域已备受人们关注。

就天然产物而言，矿物元素的组成与含量是其一项重要的基础数据，与人类健康密切相关。矿物元素在人体中通过参与酶、激素、维生素的合成与转化，从而在维持机体正常的能量转换和新陈代谢等方面发挥着极其重要的作用^[7]。当前，在矿物元素分析测定领域，HNO₃/H₂O₂湿法密封高压微波消解制样技术和全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-OES）备受关注，前者具有高效、节能、省时、污染少和分解完全等优点^[8]，而后者则具有精密度高、线性范围宽、结果可靠、可快速同时分析数十种元素的优势^[9]。本文拟采用微波消解-ICP-OES法对油菜蜂花粉中的矿物元素进行全面详细的测定与分析，可为油菜蜂花粉的应用研究提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

产自青海省门源县油菜蜂花粉三批，经红外快速水分测定仪测试含水率9.94 g/100g，家用食品粉碎机粉碎后备用。

过氧化氢（质量分数30%），浓硝酸均为国产分析纯；自制电阻率≥18 MΩ.cm超纯水；≥99.999％高纯氩气；待测元素标准储备液：济南众标科技有限公司080977钙标准溶液（1.000 mg/mL，介质 体积分数5 % HCl）、080994硫标准溶液（1.000 μg/mL，介质 H₂O）、080988磷标准溶液（1.000 μg/mL，介质 H₂O）、GBW(E) 080976镁标准溶液（1.000 mg/mL，介质 体积分数5 % HCl）、GBW(E) 080995硒标准溶液（1.000 mg/mL，介质 体积分数10 % HCl）、GBW(E)080983硅标准溶液（0.500 mg/mL，介质 质量分数0.5% Na₂CO₃）、080974钾标准溶液（1.000 μg/mL，介质 H₂O）、080973钠标准溶液（1.000 μg/mL，介质 H₂O）；国家有色金属及电子材料分析测试中心GSB 04-1767-2004铝、铁、硼、锌、锰、铜、锶、钡、钛等多元素标准溶液（质量浓度：100 μg/mL，介质：2.5 mol/L HNO₃）。

1.2 仪器与设备

美国VARIAN公司ICP 715-ES全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱仪；上海新仪微波化学科技公司MA50红外快速水分测定仪、ECH-1电子控温加热、MDS-6微波制样系统板；德国Sartorius公司CP225D电子天平、arium 611UV超纯水制备仪；美国Thermo（上海）仪器有限公司Finnpipette移液器；

1.3 仪器工作条件

ICP Expert™ II中文操作软件；垂直炬管，发射功率1.00 kW，射频RF频率40.68 MHz，观察高度10 mm；等离子气流量15.0 L/min，雾化气压力200 kPa，辅助气流量1.5 L/min；一次读数时间5 s，仪器稳定延时15 s，读数次数3次，进样时蠕动泵速15 rpm，快泵（50 rpm）进样延时30 s，快泵清洗时间10s。

1.4 样品微波消解方法

分别取花粉样品约0.5 g两份，精密称定（总质量0.9997 g），分别放入两个聚四氟乙烯消解罐中；各加入双氧水1 mL、浓硝酸5 mL，混匀，置于120 ℃电热板上预处理20 min；冷却后补加双氧水1 mL、硝酸2 mL，加盖后将消解罐置于微波消解仪中进行消解。消解程序为：①压力0.5 MPa，功率400 W，时间2 min；②压力1.0 MPa，功率400 W，时间2 min；③压力1.5 MPa，功率600 W，时间4 min；④压力2.0 MPa，功率600 W，时间6 min。消解完毕后，用冷水浴冷却消解罐至常温、常压，开罐后将聚四氟乙烯消解罐再次放到120℃电热板上，至无黄烟冒出；若溶液透明、清澈无任何杂质，说明消解完全；用超纯水洗至聚丙烯容量瓶中，合并两份样品，定容50 mL用于ICP测定。同法制备试剂空白。

1.5 花粉中矿物元素的鉴定与定量分析

在VARIAN ICP Expert™ II系统操作软件中，有一个半定量分析程序SemiQuant Worksheet 715，它能够同时分析测定69种元素。本文首先应用该程序对花粉中所含的矿物元素进行一次全面的分析鉴定，以确定采用ICP-OES法能检测出花粉中含有哪些矿物元素。方法为：先通过上述程序测定样品69种元素相应原子发射光谱图，同时可得谱线强度以及信背比等数据；然后通过分析原子发射光谱图以及相关数据，可以直观地确定花粉中是否含有该元素。对于确认存在的元素，再进一步选择合适浓度的标准溶液、以制备试剂空白为参比，外标法定量。具体定量分析时，通过系统操作软件，先输入优化好的仪器操作条件，然后选择两点外标定量方法，由系统软件自动完成标液、样品的测试及结果分析等工作。

在定量分析时，由于花粉中矿物元素的含量差别较大，所以先根据预分析结果，将花粉中经过前述方法鉴定确认存在的待定量元素分为两组进行测定。第一组，直接用制备好的样品试液测定Si、Al、Fe、Na、B、Zn、Mn、Se、Cu、Sr、Ba、Ti等12种元素；第二组，将制备好的样品试液稀释10倍后、定量S、P、K、Ca、Mg等5种元素。

1.6 定量元素的分析线与检出限

在采用ICP-OES法测定时，对每个元素都能够选择多条特征分析谱线。在ICP Expert™ II系统操作软件中，对每一条谱线的强度及其潜在干扰等情况都有直观的图示分析，可以通过系统软件、综合考虑花粉试液中其它共存元素是否会产生干扰来选择分析线；另外，通过预先分析，系统软件可以对每一个元素都给出实测的发射光谱轮廓描记图、干扰情况以及信背比等数据。根据这些信息，最终选取谱线灵敏度高、干扰少、强度大的一条谱线作为分析线。

在测定检出限时，同法消解制备11个空白试液，按与测样品完全相同的实验条件同法测定，将测定结果的3倍标准偏差作为各元素的检测限。

1.7 标准工作曲线

采用两点外标定量法，对每个待测元素都配制两个质量浓度的标准溶液。由于所购买的各元素标准贮备液的溶剂介质不同，任意混合有可能引发