曾艷霞，李樹安，孫 凡，張 帆，陳 麗，沙 鷗

(1.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院，江蘇 連云港 524025；2.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 524025)

草莓(Fragaia ananassa Duchesne)，又名洋莓、地果、士多啤梨等，為薔薇科(Rosaceae)，草莓屬(Fragaria)，屬漿果類果樹。草莓具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和療效，據(jù)測(cè)定草莓鮮果中含氨基酸0.4%～0.6%、糖5%～12%、有機(jī)酸1%～1.5%，每100g果肉含VB1、VB2各0.02mg、胡蘿卜素0.01mg、VC達(dá)60mg以上，富含人體必需的鈣、磷、鐵等礦物元素，享有“水果皇后”的美稱。目前對(duì)草莓的研究很多，但主要集中在種植噴施微肥及微肥對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素含量的增加效應(yīng)方向的研究[1-4]。在連云港地區(qū)，每年4～6月、7～8月、9～10月是草莓根系的3次生長(zhǎng)高峰，在草莓體內(nèi)的微量元素，主要來源于土壤。關(guān)于連云港地區(qū)草莓生長(zhǎng)期中微量重金屬元素的狀況至今未見報(bào)道，本研究目的是獲得采集時(shí)間為4～6月份的本地產(chǎn)草莓中的微量金屬元素。本實(shí)驗(yàn)以近年連云港本地大棚養(yǎng)殖的5個(gè)草莓品種為試材，采用全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES)法測(cè)定其鉛、鉻、鎘、銅微量含量，以期了解連云港草莓果品微量重金屬安全狀況，并為其營(yíng)養(yǎng)功能的進(jìn)一步開發(fā)研究提供參考依據(jù)[5]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草莓購于連云港東?？h黃川草莓種植基地，共5個(gè)品種，見表1。

表 1 供試草莓品種Table 1 The strawberry cultivars used in the experiment

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(20mg/L)：22種元素混標(biāo)GBW(E)060671為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液(NCS)。高氯酸、濃硝酸(均為優(yōu)級(jí)純) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；水為實(shí)驗(yàn)室自制的超純水(Millore-Q裝置處理)。

1.2 儀器與設(shè)備

iCAP 6300型全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀 美國(guó)Thermo Fisher公司。BS323S型萬分之一分析天平 美國(guó)Sartorius公司；Multiwave 3000型微波消解儀 奧地利Anton Paar公司；TXBS9型馬弗爐 北京皮爾美特科技有限公司；GG59-EH35B型電加熱板 北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司。

1.3 樣品處理及上機(jī)

1.3.1 樣品取樣

按等距抽樣法選擇種植基地內(nèi)的草莓植株抽樣，選擇成熟未損傷的草莓果，進(jìn)一步制樣后，經(jīng)勻漿機(jī)混合均勻后取樣。

1.3.2 樣品預(yù)處理

樣品用超純水洗凈，切成小塊絞碎均勻，于105℃的恒溫烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，研缽成粉末干品備用。

1.3.3 干法消解

表 2 馬弗爐儀器工作條件Table 2 Operational parameters of Muffle furnace

平行稱取3份草莓樣品，移入馬弗爐中，按設(shè)置條件(表2)，炭化至無煙并升溫灰化，若個(gè)別試樣灰化不徹底，則可在樣品冷卻后滴加數(shù)滴硝酸，重新置入馬弗爐中灰化，直至樣品變成灰白色為止，放冷。用少量(1+20)稀硝酸將灰分洗入100mL三角瓶中，加2mL硝酸-高氯酸混合酸溶液(9：1，V/V)于電熱板上消解至冒白煙，取下放冷，補(bǔ)加少量硝酸(1：1，V/V)，用少量水沖洗瓶壁，置于電加熱板上微熱溶解樣品，放冷過濾，濾液移至比色管中定容至25.00mL。同時(shí)制作分析空白。

1.3.4 濕法消解

聚四氟乙烯燒杯稀酸浸泡超純水清洗烘干備用。平行稱取3份草莓樣品，加入硝酸-高氯酸混合酸溶液(9：1，V/V)靜置過夜預(yù)消解，翌日置于電加熱板上160℃消解，至溶液由黃色變成深黑色，補(bǔ)加少許硝酸至溶液黃色清亮透明，溶液剩余2～3mL為消化完全。消化液轉(zhuǎn)入比色管，定容至50.00mL。同時(shí)制作分析空白。

1.3.5 微波消解

準(zhǔn)確稱取干品0.2000g，加入濃硝酸6mL，蓋好內(nèi)管蓋過夜進(jìn)行預(yù)消化，翌日于消解罐中根據(jù)設(shè)定程序進(jìn)行消解，消解完成后趕酸1h，1% HNO3溶液定容到50.00mL。平行消化3份樣品，同時(shí)制備分析空白液。消解程序見表3。

表 3 微波消解程序Table 3 Digestion programs by microwave

1.3.6 上機(jī)測(cè)樣

消解后的樣品溶液按ICP-AES的儀器設(shè)置參數(shù)依次上機(jī)測(cè)樣(表4)。

表 4 光譜儀器工作參數(shù)Table 4 Operational parameters of the spectroscope

2 結(jié)果與分析

2.1 譜線選擇

ICP-AES對(duì)每個(gè)元素測(cè)定可以選擇多條特征譜線，并具有同步自動(dòng)背景校正功能。本實(shí)驗(yàn)選擇2～3條譜線，根據(jù)干擾少、精密度好、信噪比高、信號(hào)強(qiáng)度高的原則確定最適合譜線，選擇的譜線波長(zhǎng)及級(jí)次如下：Cd 214.438{457}；Cr 267.716{126}；Cu 327.396{103}；Pb 220.353{453}。

2.2 方法檢出限

表 5 方法檢測(cè)限(n=11)Table 5 The limit of detection of the method (n=11) mg/kg

空白測(cè)定11次，確定方法檢出限，以3倍信噪比(RSN=3)確定方法檢測(cè)限(表5)。

2.3 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

以濕法消解的樣品處理溶液為例，以1個(gè)樣品溶液上機(jī)測(cè)定，以甜寶樣品為例，取制備好的樣品溶液分別在0、2、4、8、16、24h進(jìn)行測(cè)定元素含量，結(jié)果如表6。發(fā)現(xiàn)6次測(cè)定結(jié)果的RSD值分別為0.32%～3.91%。表明該方法的穩(wěn)定性較好。

表 6 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of stability test

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性方程

以混標(biāo)使用液為母液，1% HNO3溶液配制0.01、0.05、0.1、0.2、1mg/kg工作液。并以1% HNO3為標(biāo)準(zhǔn)空白。按表1的儀器工作條件分別測(cè)定各元素標(biāo)準(zhǔn)系列工作液的曝光值。以質(zhì)量濃度C/(mg/L)為橫坐標(biāo)，曝光值A(chǔ)(Cts/s)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，得出回歸方程和相關(guān)系數(shù)，見表7。

表 7 測(cè)定重金屬含量工作曲線Table 7 Standard curves of heavy metals

由表7可知，各元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線相關(guān)系數(shù)分別均為0.999以上，說明工作曲線的線性關(guān)系較好，該測(cè)定方法符合0.998以上的精度要求。

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

表 8 重金屬含量加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 8 Recovery tests of heavy metals

以微波消解為例，以0.1mg/kg混標(biāo)為加標(biāo)液，準(zhǔn)確量取待測(cè)液5.00mL于50.00mL比色管中，加入5.00mL加標(biāo)液，充分混勻后上機(jī)測(cè)定。測(cè)定結(jié)果見表8。

由表8可知，實(shí)驗(yàn)所測(cè)回收率在85.3%～106.3%之間，符合GB/T 23942—2009《化學(xué)試劑：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則》要求，表明本法準(zhǔn)確度高。

2.6 樣品測(cè)定結(jié)果及精密度

干法、濕法及微波消解處理樣品后，同時(shí)測(cè)定5種品種中4種微量元素，測(cè)定結(jié)果見表9。

表 9 微量元素含量測(cè)定結(jié)果(n=3)Table 9 Determination of trace heavy metals in strawberry samples (n=3)

從表9可以看出，除個(gè)別值(*)外，各元素測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于20.0%，表明結(jié)果精密度好。

3 討論與結(jié)論

食品的重金屬污染是食品監(jiān)測(cè)最重要的方面之一[7]。建立快速測(cè)定草莓中銅、鉛、鎘、鉻的方法，對(duì)于水果的重金屬安全檢測(cè)及分析具有重要意義[8]。國(guó)內(nèi)外規(guī)定的食品質(zhì)量已經(jīng)降低了食物中有毒金屬的最大允許程度，這是由于造成食物鏈污染的這些金屬劑量的危險(xiǎn)性在加強(qiáng)[9]。

食品中鉻通常用原子吸收火焰法測(cè)定，但鉻需要的激發(fā)溫度高，而原子吸收的原子溫度低，導(dǎo)致原子化不完全，使得結(jié)果偏低。而ICP由于激發(fā)溫度高，是測(cè)定鉻、鋇等高溫元素的好方法。ICP-AES的優(yōu)勢(shì)在于可以同時(shí)測(cè)定多種元素[10-12]。本實(shí)驗(yàn)采用ICP檢測(cè)了微量鉻含量，選擇的譜線波長(zhǎng)及級(jí)次為Cr 267.716{126}，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，精密度好。

采用干法、濕法及微波消解處理樣品后，ICP上機(jī)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，3種處理樣品的方法均能夠同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定樣品中微量重金屬——銅、鉛、鎘、鉻的含量，但本實(shí)驗(yàn)不進(jìn)行3種處理方法顯著性差異的比較。干法灰化具有快速簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但易造成揮發(fā)元素的損失，不適用揮發(fā)元素如砷、汞的檢測(cè)[13]。濕法消解需要消耗酸試劑，易帶來輕微的環(huán)境酸污染。微波消解與濕法消解法相比，具有快速、試劑用量少、空白值低、對(duì)易揮發(fā)物質(zhì)回收率高，環(huán)保，對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，其用酸少，消解速度快，可減少易揮發(fā)元素的損失，非常適用該樣品的前處理[14-15]。樣品前處理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，HNO3-H2O2的消解體系[12]與純硝酸體系都能夠消解完全樣品至澄清液，為避免引入更多的雜質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)最終選擇只加硝酸消化。最終測(cè)試結(jié)果表明，5種草莓樣品的微量重金屬含量——銅、鉛、鎘、鉻均在食品污染物限量值以內(nèi)，提示連云港地區(qū)4～6月份采集草莓的食用安全。本實(shí)驗(yàn)可為同時(shí)快速檢測(cè)其他水果中微量元素含量提供思路。

[1] 張海英, 韓濤, 田磊, 等. 草莓葉面施硒對(duì)其重金屬鎘和鉛積累的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2011, 38(3)： 409-416.

[2] 王鳳文. 微量元素Ca、Zn、Fe對(duì)草莓產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 白城師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 23(3)： 66-70.

[3] 陳麗璇, 湯惠華, 陳麗虹, 等. 外源鈣與草莓葉果營(yíng)養(yǎng)元素含量的相關(guān)性[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2008, 29(6)： 720-724.

[4] 李青云, 陶秀娟, 黃瑞虹, 等. 不同栽培基質(zhì)對(duì)草莓植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)： 溫室園藝, 2007(6)： 122-128.

[5] 曾憲津, 李秋堂, 劉春蘭, 等. 生物樣品中的微波-消解電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜多元素同時(shí)分析[J]. 分析化學(xué), 1991, 19(5)： 605-608.

[6] GB 2762—2005 食品中污染物限量[S].

[7] KHAN S, CAO Q, ZHENG Y M, HUANG Y Z, et al. Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing, China[J]. Environmental Pollution, 2008, 152(3)： 686-692.

[8] SNE?ANA S, MITI? MIRJANA V, OBRADOVI? MILAN N, et al. Elemental composition of various sour cherry and table grape cultivars using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry method (ICP-AES)[J]. Food Analytical Methods, 2012, 5(2)： 279-286.

[9] YAN Qing-hua, YANG li, WANG Qing, et al. Determination of major and trace elements in six herbal drugs for relieving heat and toxic by ICP-AES with microwave digestion[J]. Journal of Saudi Chemical Society, 2012, 16(3)： 287-290.

[10] 陽文瓊, 鄧振平. 微波消解-ICP-AES法測(cè)定代用茶桂花產(chǎn)品中的鐵鋅銅錳[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(10)： 228-230.

[11] 叢俏, 蔡艷榮. 微波消解-ICP-AES 法測(cè)定蔬菜中重金屬含量[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(20)： 290-292.

[12] 陳美芬, 熊賢友, 萬益群. 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定江西臍橙中多種微量元素[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(11)： 559-561.

[13] SAHAYAM A C, CHAURASIA S C, VENKATESWARLU G. Dry ashing of organic rich matrices with palladium for the determination of arsenic using inductively coupled plasma-mass spectrometry[J]. Analytica Chimica Acta, 2010, 661(1)： 17-19.

[14] BAKIRCIOGLU D, BAKIRCIOGLU KURTULUS Y, UCAR G. Determination of some traces metal levels in cheese samples packaged in plastic and tin containers by ICP-OES after dry, wet and microwave digestion[J]. Food and Chemical Toxicology, 2011, 49(1)： 202-207.

[15] CINDRI? I J, ZEINER M, KRPETI? M, et al. ICP-AES determination of minor and major elements in Cornelian cherry (Cornus mas L.) after microwave assisted digestion[J]. Microchemical Journal, 2012, 105： 72-76.