蔣金花，周安麗，徐新忠，張冉，魯建江*，呂新明*

1. 石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（石河子 832003）；2. 阿拉山口出入境檢驗(yàn)檢疫局（阿拉山口 833418）

枸杞（Lycium barbarum L.）又稱枸杞子、紅耳墜、雪蓮果等，為茄科枸杞屬多年生落葉灌木枸杞的成熟果實(shí)，產(chǎn)于我國寧夏、新疆、內(nèi)蒙、甘肅、河北等地[1-2]。枸杞在我國被用作一種傳統(tǒng)中藥和功能性食品已有2 500年的歷史[3]。枸杞中富含枸杞多糖、甜菜堿、類胡蘿卜素、多酚、類黃酮、不飽和脂肪酸、氨基酸、維生素等有機(jī)成分和多種對人體有益的礦物質(zhì)元素，具有益精明目、滋補(bǔ)肝腎、生津潤燥、增強(qiáng)免疫、延緩衰老、抗氧化、抗疲勞、抗腫瘤、抗癌、降血糖、降血脂、防止細(xì)胞凋亡等功效[4-6]。近年來，關(guān)于枸杞中活性組分的分離萃取、藥理作用、栽培育種和加工等領(lǐng)域已有深入的研究[7]，對于無機(jī)元素的研究相對較少?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)許多微量元素在防病治病方面發(fā)揮著不可替代的生理生化功能[8]，它們與體內(nèi)的蛋白質(zhì)和其它物質(zhì)相結(jié)合可以形成酶、激素、維生素等生物大分子，促進(jìn)機(jī)體代謝。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染加劇，農(nóng)藥化肥的濫用，食品污染問題也越來越嚴(yán)重。例如一些有害元素As、Pb、Hg，會(huì)殘留在下游產(chǎn)品中，通過食物鏈在人體中累積，從而對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、腎、肝臟等產(chǎn)生不可逆的損害，危害人體健康。因此，微量元素和重金屬元素的測定對于了解食品的營養(yǎng)價(jià)值和食用安全性具有重要的意義。

目前，食品中無機(jī)元素的檢測方法主要有紫外分光光度法[9]、原子吸收光譜法[10]、原子熒光光譜法[11]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法[12]、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）[13]等。近年來，ICP-MS由于其靈敏度高、精密度高、檢出限低、動(dòng)態(tài)范圍寬、樣品用量少、分析速度快、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)在元素分析技術(shù)中廣受歡迎，主要應(yīng)用于食品、環(huán)境、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、材料等領(lǐng)域[14]。試驗(yàn)采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法對枸杞中Fe，Cu、Zn、Mn、Se、P、As、Pb、Hg、Cd、Cr等22中元素進(jìn)行測定，并繪制不同產(chǎn)地枸杞中無機(jī)元素指紋圖譜，為更深入地研究枸杞中金屬元素對其要藥效的作用和進(jìn)一步開發(fā)利用枸杞提供了科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)蘋果GBW 10019（GSB-10）、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米GBW 10010（GSB-1）（國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所）；枸杞樣品分別購于新疆精河、青海、土耳其（進(jìn)口），液氮冷凍干燥粉碎成60粉末，放置于-18℃冰箱中備用。硝酸、過氧化氫（優(yōu)級純，成都市科龍化工試劑廠）；多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10 mg/L（上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院）；P單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 mg/L、Hg單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mg/L（國家鋼鐵材料測試中心）；內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10 μg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；調(diào)諧液1 μg/L（美國PerkinElmer公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，NexION 300X，PerkinElmer，USA）；微波消解儀（Speedwave SW-4，CEM Corporation，USA）；超純水處理系統(tǒng)（CascadaTM，PALL，USA）；電子分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司，BSA-CW）。

試驗(yàn)中所使用的器具酸浸泡于20%硝酸中至少1 d，使用前取出，用超純水反復(fù)沖洗，在室溫下晾干待用。

1.3 樣品前處理

稱取約0.4 g（精確到0.000 1 g）枸杞粉末于消解罐中，加入4 mL HNO3和2 mL 30% H2O2放置過夜，蓋上反應(yīng)蓋旋緊放入微波消解儀中，按以下程序進(jìn)行消解：10 min內(nèi)由室溫升至 140 ℃，保持5 min；5 min內(nèi)由130 ℃升至180 ℃，保持10 min；10 min內(nèi)由180 ℃降至室溫。待消解完成后，取出消解罐冷卻至室溫，緩慢打開消解罐，將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL的塑料容量瓶中，用水稀釋、定容、混勻，按ICP-MS的工作條件進(jìn)行測定分析。相同條件下處理樣品空白和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，每個(gè)樣品一式三份。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1.4.1 多元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

分別吸取1.0 mL，500 μL，100 μL，50 μL，10 μ L，5 μ L和0 μ L多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和P單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL的容量瓶中，用2%的硝酸定容，即得到系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4.2 Hg元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

精密吸取1.0 mL質(zhì)量濃度為1 000 μg/mL的Hg單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用2%硝酸溶液定容10 mL的容量瓶，配成Hg元素母液。隨后吸取0 μL，5 μL，10 μL，50 μL，100 μL，500 μL和1.0 mL母液分別置于100 mL的容量瓶，用2%硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻待用。

1.4.3 內(nèi)標(biāo)溶液的配制

吸取10 mL質(zhì)量濃度均為10 μg/mL的混合內(nèi)標(biāo)溶液，用1%硝酸溶液定容至100 mL，稀釋成濃度為1 μg/mL的混合內(nèi)標(biāo)溶液。以Li為內(nèi)標(biāo)物測定Be、Na、Mg、Al元素，以Sc為內(nèi)標(biāo)物測定P、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co元素，以Ge為內(nèi)標(biāo)物測定Ni、Cu、Zn、As、Se元素，以In為內(nèi)標(biāo)物測定Cd、Ba、Cs元素，以Bi為內(nèi)標(biāo)物測定Pb、Hg元素。

1.5 ICP-MS的工作條件

用調(diào)諧液對ICP-MS的工作參數(shù)進(jìn)行日常優(yōu)化，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳，儀器工作條件為：射頻功率1 200 W，霧化氣流量1.0 L/min，輔助氣流量1.0 L/min，等離子體氣流16.0 L/min，掃描方式為跳峰，積分時(shí)間0.5 s，采樣深度7 mm，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速20 r/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法學(xué)考察

在上述的儀器測定條件，采用在線內(nèi)標(biāo)法用三通閥將標(biāo)準(zhǔn)溶液與內(nèi)標(biāo)溶液混合后進(jìn)入ICP-MS，對7個(gè)濃度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定。以其質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X），3次測定的峰強(qiáng)度平均值為縱坐標(biāo)（Y），繪制22種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。各元素的檢出限為相同條件下重復(fù)測定樣品空白12次，以元素信號響應(yīng)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為檢出限。各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍、檢出限見表1。結(jié)果顯示，各元素的相關(guān)系數(shù)均在0.999 0以上，表明標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好。

2.2 準(zhǔn)確度和精密度

為評價(jià)方法的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)蘋果標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10019（GSB-10）和大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10010（GSB-1）作為參考，對其樣品消解液重復(fù)測定6次，計(jì)算各待測元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），分析結(jié)果見表2。結(jié)果表明，各待測元素的測定值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所提供的參考值吻合，RSD的范圍為0.51%～4.91%，表明該方法準(zhǔn)確可靠。取標(biāo)準(zhǔn)曲線第4個(gè)點(diǎn)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)進(jìn)樣6次，分別以各元素測定值計(jì)算RSD，各元素的RSD均小于3.0%，表明儀器的精密度良好。

2.3 穩(wěn)定性

隨機(jī)抽取一個(gè)枸杞樣品消解液，分別于0，1，3，6，12，18和24 h進(jìn)樣，測定22種元素的含量，平行測定3次，各元素的RSD值在0.13%～4.89%之間，結(jié)果表明在樣品制備24 h內(nèi)各元素的含量相對穩(wěn)定。

2.4 加標(biāo)回收率

取6份上述重復(fù)性試驗(yàn)所用的枸杞樣品，分別按低（50%）、中（100%）、高（150%）3種濃度水平加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定其元素的加標(biāo)回收率，平行測定3次，結(jié)果顯示方法的回收率為85%～110%，RSD在0.24%～2.58%之間，符合微量元素的測定要求。

2.5 枸杞中元素含量的直觀分析

應(yīng)用ICP-MS對24個(gè)枸杞樣品消解液中22種元素進(jìn)行全定量分析，測定結(jié)果見表3。常量元素中K、P占主導(dǎo)地位，其次Na、Mg、Ca、Fe的含量較高，均達(dá)到g/kg數(shù)量級。微量及痕量元素中Al含量最高，其次為Zn、Cu、Mn、Ni、Ba、Se、V，Be、Cs含量較低且值相差不大。根據(jù)《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定：重金屬總量應(yīng)≤20.0 mg/kg，Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，As≤2.0 mg/kg。所測樣品中，有害元素含量均未超過其限量。K、Ca、Mg離子能夠抗拮Na離子，舒張血管；Mg離子還具有抑制神經(jīng)興奮的作用[15]；Ca是骨骼和肌肉生長所必需的元素；Fe是細(xì)胞色素氧化酶的輔基，與機(jī)體造血功能關(guān)系密切[16]；Cu是多酚氧化酶的輔基，同時(shí)與傷口愈合、免疫功能和膠原蛋白合成有關(guān)；Se在治療癌癥、心血管病、糖尿病等疾病方面具有積極作用。上述元素可以補(bǔ)充人體必需的礦物質(zhì)元素，發(fā)揮抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、護(hù)肝明目等作用。雖然大多數(shù)金屬元素的含量有明顯的差異，但其元素分布規(guī)律卻呈現(xiàn)相似的分布態(tài)勢。

表3 枸杞中元素分析

接表3

2.6 金屬元素指紋圖譜的建立

根據(jù)試驗(yàn)測定的元素的含量，選取22種無機(jī)元素，為了繪制圖形的方便，把一些含量懸殊的元素同時(shí)縮小或擴(kuò)大相同倍數(shù)至同一數(shù)量級（Na、Mg、P、K、Ca、Fe縮小1 000倍，Hg、Be、Co、Cs擴(kuò)大100倍），取青海枸杞、新疆枸杞和進(jìn)口枸杞樣品無機(jī)元素含量的均值，繪制無機(jī)元素譜，見圖1。不同來源的枸杞樣品無機(jī)元素譜圖具有相似的峰形，只是含量多少的差別。

圖1 不同產(chǎn)地枸杞的無機(jī)元素指紋圖譜

3 結(jié)論

試驗(yàn)建立了ICP-MS同時(shí)測定枸杞中22種無機(jī)元素量的方法，該方法操作簡單、準(zhǔn)確度高、靈敏度好，適用于枸杞中無機(jī)元素圖譜的建立。許多微量元素參與生命體內(nèi)的生理生化過程，對人體的新陳代謝、生長發(fā)育和健康方面起著重要作用，試驗(yàn)的研究有助于全面了解枸杞的營養(yǎng)價(jià)值和使用的安全性，為其質(zhì)量控制和開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。