趙勇　朱建榮　刀靜梅

搞要：建立一種準(zhǔn)確、簡單易行且適合大批量檢測(cè)甘蔗蔗汁中鐵（Fe）和鋅（Zn）含量的方法，是篩選、培育和改良甘蔗新品種富鐵和富鋅的關(guān)鍵。試驗(yàn)基于原子吸收光譜法，經(jīng)改進(jìn)消化處理?xiàng)l件，形成了一種濕化-原子吸收光譜法檢測(cè)甘蔗蔗汁Fe和Zn含量，主要用于甘蔗雜交育種中Fe和Zn含量的檢測(cè)，用以開展“富鐵甘蔗”和“富鋅甘蔗”品種選育，旨在為甘蔗品質(zhì)育種提供檢測(cè)技術(shù)支撐。用體積比為7∶2的混合酸（硝酸∶高氯酸）作為消解劑、同時(shí)通過控制消化溫度等條件來消解處理甘蔗汁樣，然后進(jìn)行火焰原子吸收光譜法測(cè)定。結(jié)果表明，該方法的檢出限分別為0.08 g/kg和0.042 g/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.93%和4.41%，加標(biāo)回收率在98.8%～104.0%；此方法簡便、準(zhǔn)確、靈敏度高、重復(fù)性好、回收率高，適合于甘蔗汁中Fe和Zn的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：甘蔗蔗汁；消化處理；原子吸收光譜法（FAAS）；Fe；Zn

中圖分類號(hào)：O657.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）09-0100-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.09.024

Determination of Fe and Zn in Sugarcane Juice with Flame Atomic Absorption Spectromet

ZHAO Yong， ZHU Jian-rong， DAO Jing-mei， MA Juan， LI Fu-qin， LIU Jia-yong， YING Xiong-mei

（Sugarcane Research Institute， Yunnan Academy of Agricultural Sciences Yunnan/ Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement， Kaiyuan 661699， Yunnan，China）

Abstract： The significant characteristics of sugarcane cross-breeding are lots of materials and workload. The key work that screening，cultivation and improvement of sugarcane varieties which rich in Fe and Zn are the establishment of the methods，which could be an accurate and simple method and suitable for mass inspection. For the technical guidance of sugarcane quality breeding， a method of determining the Fe and Zn in the sugarcane juice with Flame Atomic Absorption Spectromet were developed. Under the optimized conditions， the detection limits of the method for Fe and Zn were 0.08 g/kg and 0.042 g/kg，resjpectively，and the spike recoveries in sugarcane juice were in the range of 98.8%～104.0% with relative standard deviations of 3.93% and 4.41%. This method was easy to get，accurate and higher sensitivity，good recovery and respeatability，and suitable for determining Fe and Zn in the sugarcane juice.

Key words： sugarcane juice； digestion； FAAS； Fe； Zn

鐵（Fe）是血紅蛋白的重要部分，缺Fe常發(fā)生在兒童和孕婦身上，常見癥狀表現(xiàn)為貧血，缺鐵還可損害兒童的認(rèn)知能力，嚴(yán)重時(shí)可增加兒童和母親死亡率，使機(jī)體工作能力明顯下降。鋅（Zn）同樣是人體不可缺少的微量元素，Zn可以促進(jìn)兒童身體及智力發(fā)育；同時(shí)對(duì)人體的免疫功能起著調(diào)節(jié)作用，Zn能維持男性的正常生理機(jī)能，促進(jìn)潰瘍的愈合，常用于厭食、營養(yǎng)不良、生長緩慢的兒童。楊一梅[1]對(duì)大同市兒童做了一次元素缺乏調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大同市兒童的微量元素水平中主要缺乏Fe和Zn。含F(xiàn)e和Zn的食物主要有動(dòng)物肝臟、腎臟、瘦肉、蛋黃、雞、魚、蝦、豆類和奶制類；從相關(guān)報(bào)道發(fā)現(xiàn)，牛奶中的Fe和Zn含量約為25 mg/kg和10 mg/kg[2]，豆制品的Fe和Zn含量約為130 mg/kg和60 mg/kg[3]。甘蔗是制糖的主要原料，且糖在國民生活中占有重要地位。紅糖是傳統(tǒng)的養(yǎng)生佳品，如果能通過食用紅糖來達(dá)到補(bǔ)Fe和Zn的效果，這對(duì)婦女兒童的健康和發(fā)展有重要意義。目前，測(cè)定樣品中Fe、Zn的方法主要有原子吸收光譜法[4-10]和原子熒光光譜法[11-14]，本方法基于原子吸收光譜法，經(jīng)改進(jìn)消化處理?xiàng)l件，形成了一種濕化-原子吸收光譜法檢測(cè)甘蔗汁鋅含量，主要用于甘蔗雜交育種中微量元素鋅含量的檢測(cè)，用以開展“富鋅甘蔗”品種選育，即品質(zhì)育種，旨在培育富Fe、Zn紅糖原料，從而達(dá)到補(bǔ)鐵和鋅的效果。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

材料：參試材料為新臺(tái)糖22號(hào)（ROC22），云蔗12-1202，云蔗11-1122，粵糖93-159，德蔗09-78。所有材料全部取自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所試驗(yàn)基地。

試劑：硝酸（HNO3）、高氯酸（HClO），以上試劑均為分析純；混合酸由硝酸（HNO3）和高氯酸（HClO4）體積比為7∶2配制；超純水（娃哈哈純凈水）；100 mg/L的Fe和Zn標(biāo)準(zhǔn)液（由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所分析測(cè)試中心配制，使用時(shí)逐級(jí)稀釋）；乙炔氣，純度>98%。

儀器：原子吸收光譜儀（型號(hào)為島津AA-6300，日本，火焰為光學(xué)雙光束，內(nèi)置Fe元素檢測(cè)烏極燈和Zn元素烏極檢測(cè)燈）；電熱消解儀（型號(hào)為ED400，APL儀器有限公司，40組消煮管）；甘蔗壓榨機(jī)（型號(hào)為TJ-305，壓轆轉(zhuǎn)數(shù)：9 r/min，潮州，1985年產(chǎn)）。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理 甘蔗成熟后，剝?nèi)~，砍去根部和頂端，保留甘蔗頂端第一節(jié)至根部第一節(jié)，清洗干凈，壓榨成汁，取原汁液，用濾紙過濾，收集并編號(hào)；準(zhǔn)確稱取 5 mL甘蔗汁樣（同時(shí)設(shè)置空白組）放入消煮管中，加入20 mL混合酸蓋上表面皿，靜置過夜；第2天置于電熱消解儀加熱消化（溫度150 ℃），加熱6 h；補(bǔ)加3 mL硝酸，繼續(xù)加熱，直至消化液無色透明為止；加3 mL超純水，加熱（溫度升至180 ℃）以除去多余的硝酸，待燒杯中的液體接近1～2 mL時(shí)，取下冷卻；用去離子水淋洗并轉(zhuǎn)移于刻度管中，定容至25 mL；以100 μg/mL Fe和Zn標(biāo)準(zhǔn)液（0.5 mol/L硝酸溶液配制）為母液，稀釋并配制0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μg/mL的Fe和Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)備上樣；按相應(yīng)濃度標(biāo)準(zhǔn)液做4組添加回收率試驗(yàn)，用原子吸收光譜儀按洗液、標(biāo)準(zhǔn)液、空白液、添加回收率樣品、甘蔗汁樣順序上樣、檢測(cè)。

1.2.2 原子吸收光譜儀參數(shù)設(shè)置 Fe的測(cè)定條件為：波長248.3 nm；燈電流12 mA；狹縫寬度0.2 nm；助燃O2氣流量：15.0 mL/min，燃?xì)庖胰矚饬髁?.2 mL/min。Zn的測(cè)定條件為：波長213.9 nm；燈電流8 mA；狹縫寬度0.7 nm；助燃O2氣流量：15.0 mL/min，燃?xì)庖胰矚饬髁?.0 mL/min（表1）。

1.3 結(jié)果計(jì)算

試樣中Fe和Zn含量按下式進(jìn)行計(jì)算。

X=■

式中，X為試樣中Fe、Zn的含量，mg/kg或mg/L；C1為測(cè)定用試樣液中鋅的含量，μg/mL；C2為試劑空白液中鋅的含量，μg/mL；V為試樣消化液定容體積，mL；m為試樣質(zhì)量或體積，g或mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

以0.5 mol/L硝酸溶液作為空白，100 μg/mL Fe和Zn標(biāo)準(zhǔn)液為母液，配制0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μg/mL的Fe和Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液并測(cè)定其吸光度（Y），以其吸光度相對(duì)應(yīng)的濃度（X，μg/mL）作圖得Fe的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Y=0.013 8X+0.000 7，R2=0.998 8；Zn的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Y=0.107 3X+0.013 1，R2=0.996 2。標(biāo)準(zhǔn)曲線如下圖1。

2.2 檢出限和精密度的測(cè)定

將空白平行測(cè)定10次，測(cè)得Fe元素標(biāo)準(zhǔn)偏差SD為0.000 7，以其標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對(duì)應(yīng)的濃度為檢出限，為0.16 μg/mL。Zn元素標(biāo)準(zhǔn)偏差SD為0.003，以其標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對(duì)應(yīng)的濃度為檢出限，為0.084 μg/mL。Fe的檢出限=儀器檢出限×定容體積/樣品質(zhì)量=0.08 g/kg，同理測(cè)得Zn的檢出限為0.042 g/kg。

準(zhǔn)確稱取待測(cè)樣品，進(jìn)行10次平行測(cè)定，得到Zn標(biāo)準(zhǔn)偏差SD=0.018，吸光度的平均值為0.458，根據(jù)計(jì)算公式RSD=（SD/平均值）×100%，測(cè)得RSD為3.93%；同理測(cè)得Fe的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.41%。由此可見，該方法的檢出限和精密度都較高。

2.3 回收率測(cè)定

取空白樣品和甘蔗汁樣分別加入一定濃度相應(yīng)的目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.1”方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表2。由表2可知，2種元素的回收率在98.8%～104.0%，說明該回收率高，方法可行。

2.4 樣品蔗法汁Fe、Zn含量測(cè)定結(jié)果

準(zhǔn)確稱取5 mL樣品，按“1.2.1”樣品處理方法對(duì)樣品進(jìn)行消化，最后定容至25 mL容量瓶中，用原子吸收光譜儀在選定的儀器條件下進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)做空白試驗(yàn)，扣除空白試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可知，不同品種甘蔗汁中Fe和Zn含量存在明顯差異，整體含量較高；同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（四川大米）GBW10043-GBW10052進(jìn)行了測(cè)定，由測(cè)定結(jié)果計(jì)算得到的Fe含量為15.32 g/kg，Zn含量為14.76 g/kg，測(cè)定值在推薦值[Fe（14.4±2.0）、Zn（14.6±0.6）]的允許誤差范圍內(nèi)，說明該方法的精確度比較高。

3 討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度的選擇

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度選擇在0～10 μg/mL，設(shè)置6個(gè)濃度梯度，用三組標(biāo)線同時(shí)檢測(cè)同批甘蔗汁樣，發(fā)現(xiàn)樣品濃度在1～5 μg/mL時(shí)樣品檢測(cè)誤差較低，故選擇標(biāo)準(zhǔn)曲線1梯度作為檢測(cè)曲線，且檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差值小，重復(fù)性好（表4）。

3.2 消解劑與消解溫度的確定

消解劑的選擇：參考國標(biāo)GB/T 5009.9-2003食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定方法及國標(biāo)GB/T5009.14-2003和食品中鋅的測(cè)定方法，選擇了以硝酸、硝酸和高氯酸混合酸、硝酸和雙氧水混合酸為消化液的消解劑，分別對(duì)5.0 mL甘蔗汁樣品進(jìn)行消化分解。結(jié)果表明，單純用濃硝酸（HNO3）作消化液，消化不完全，不宜采用；參考相關(guān)文獻(xiàn)[15，16]用10∶3硝酸∶雙氧水（HNO3-H2O2）混合酸消化，消化時(shí)反應(yīng)劇烈，溶液易飛濺，不好控制，也不宜采用；用硝酸∶高氯酸（HNO3-HClO4）混合酸20 mL做消化液時(shí)，樣品相對(duì)消化比較完全， 但兩種酸的比例不同時(shí)，其樣品的吸光度有差別，當(dāng)兩種酸體積比為7∶2時(shí)，吸光度較一致且明顯高于兩種酸比例為6∶1和5∶1時(shí)的吸光度，且當(dāng)二種酸體積為3∶1時(shí)，反應(yīng)劇烈，故采用硝酸∶高氯酸（HNO3-HClO4）體積比為7∶2混合酸做消化液。

溫度選擇：在加入混合酸對(duì)樣品進(jìn)行消化時(shí)，當(dāng)消解溫度為200 ℃時(shí)，樣品反應(yīng)劇烈，且極易飛濺，當(dāng)把溫度控制在150 ℃左右進(jìn)行樣品消化，反應(yīng)平穩(wěn)，容易控制，且效果較好；加水除酸過程中，樣品反應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定，為了加快前處理進(jìn)程，把溫度提高至180 ℃，提高了消化揮發(fā)時(shí)間，同時(shí)樣品反應(yīng)平穩(wěn)。

由以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘蔗品種間的Fe和Zn含量差異顯著，通過雜交甘蔗育種新材料（即品質(zhì)育種），可篩選富Fe和富Zn的甘蔗新品種。建立一種準(zhǔn)確、有效和方便的檢測(cè)技術(shù)，是篩選和培育高Fe和高Zn含量甘蔗新品種的關(guān)鍵。該方法基于原子吸收光譜法，經(jīng)改進(jìn)消化處理?xiàng)l件，用7∶2混合酸（硝酸：高氯酸）消化甘蔗汁樣品，通過控制消化條件，形成了一種濕化-原子吸收光譜法檢測(cè)甘蔗蔗汁Fe和Zn含量的方法。該方法具有測(cè)量精確、重復(fù)性好、檢出限高、回收率高，且適合大批量樣品同時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)，有效降低檢測(cè)成本和節(jié)約了時(shí)間，且該方法簡單有效，易于操作。

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