吉县苹果和庞泉沟山丁子金属元素含量的比较

2020-06-05杜京旗杨卫民张巧仙韩智慧

吕梁学院学报 2020年2期

杜京旗，杨卫民，张巧仙，韩智慧

(吕梁学院生命科学系，山西离石 033001)

金属元素在生物体内的作用引起了人们的广泛关注[1].生物体内的有些金属元素在一定的浓度范围内具有营养价值，而超过一定的浓度对生物体产生毒害作用；重金属元素，如铅、汞对生物体有毒害作用，甚至会致畸、致癌[2-7]；另外，一些金属元素与药效的有效发挥密切相关[8].

已有的研究对山西礼泉的红富士、市售的苹果以及一些国外苹果品种中的部分金属元素用不同的消解方法进行了测定[7，9-10]，然而，在这些研究中测定的金属元素的数量较少.测定吉县苹果和山丁子中的金属元素含量，不仅有利于人们选择合适的苹果品种，适当补充身体所需的各种金属元素，而且，可以评价一些重金属元素对人体健康的影响，对于保障食品安全、提高苹果质量和预防疾病均具有积极的意义.本试验用干法消解样品，采用原子吸收光谱法测定了3个品种吉县苹果、山定子中的8种金属元素含量.为苹果的营养价值的研究、金属元素在苹果药用价值中的协同作用提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要仪器

AA-7021型原子吸收分光光度计，RJX-4-9型高温电阻炉，FA2104N型电子天平，DS-T250型粉碎机等.

1.1.2 试验材料

红富士(片红)、红富士(条红)、红星(新红星)采摘于吉县生态果园.山丁子采摘于庞泉沟国家自然保护区.

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

(1)测定Ca、Mg的样品处理

称取样品0.200 0 g，放入高温电阻炉在300℃下预灰化1 h，然后，在550℃下预灰化3 h，样品呈白色即可，用1∶5盐酸5 ml将灰分溶解，定容于50 ml容量瓶，待测.

(2)Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Zn的处理

称取样品1.000 0 g，灰分用1:5盐酸2 ml溶解，并定容至20 ml，其余步骤与Ca、Mg的处理相同.

1.2.2 测量时仪器的最佳工作条件

Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn采用火焰原子吸收法，为得到符合实际样品的测定条件，在空气流量不变的条件下(5.5 L·min-1)，采用三因素三水平的正交试验，具体设计见表1；Co、Cr采用石墨炉原子吸收法，具体参数见表2.

1.2.3 标准曲线的绘制

在仪器的最佳工作条件下绘制标准曲线，标准溶液购自国家钢铁材料测试中心.

1.2.4 加标回收试验

称取样品1.000 0 g(或0.200 0 g)，按1.2.1步骤处理样品，并分别加入各金属元素的标准液，使之成为高、中、低(分别为已知浓度的120%、100%、80%)三个不同浓度的加标样品，每个浓度3次重复，测定其吸光值.

表1 正交试验设计表

表2 石墨炉原子吸收法的工作条件

2 结果

2.1 正交试验结果

结合表3、表4，根据吸光度，确定了Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn的最佳工作条件(表5).

表3 正交试验结果

表4 正交试验结果

表5 火焰原子吸收法的最佳工作条件

2.2 各金属元素的标准曲线

由表6可知，各金属元素的标准曲线具有较好的线性关系(r在0.990 70-0.999 60之间).

2.3 样品中的金属元素含量

红富士、新红星、山丁子中Fe、Mn、Zn的含量变化趋势一致：红富士>山丁子>新红星，且差异显著(p<0.05)(图1).山丁子中的Ca的含量显著高于红富士和新红星的，分别为红富士(片红)、红富士(条红)、新红星的6.96、7.27、5.17倍(图2)；红富士(片红)中的Cr含量显著高于其它苹果中的Cr含量(图2).山丁子中的Mg、Cu、Co含量显著高于其它苹果的(图3).

表6 各金属元素的标准曲线

图1 吉县苹果、山丁子中Fe、Mn、Zn的含量

图2 吉县苹果、山丁子中Ca、Cr的含量

图3 吉县苹果、山丁子中Mg、Cu、 Co的含量

2.4 加标回收试验结果

各金属元素的回收率在95.4%～101.5%之间，RSD<2%(表7)，说明结果可靠.

表7 8种元素的回收率试验结果

3 讨论

作为一种人们喜爱的水果，苹果兼有食用价值和药用价值.苹果中药用价值的高效发挥与其中金属元素的含量密切相关.人体必需的微量金属元素有10种，本试验测定了其中的6种，剩余的钒、锡、镍、钼将会在后续的实验中进行测定.与已有的研究相比，吉县苹果、山丁子中的Zn(新红星除外)，Cr含量均超过了国家限量标准[11-12]；Cu含量未超过国家限量标准，且均高于已有研究的苹果品种中的含量[13]；山丁子中Ca的含量至少为吉县苹果的5倍，而Ca的缺乏或摄入过多都不利于身体健康；吉县苹果中的红富士具有较高的Fe和Mn含量[14].通过对吉县苹果、山丁子中金属元素含量的比较，对人们日常生活中挑选适合自身需要的苹果品种有一定的指导意义，同时，对疾病的预防也起到重要的作用.

对于不同类型的试验样品、不同型号的原子吸收仪，同一元素的测定条件是不一样的[7-10，15-20].试验材料相同，不同型号的原子吸收仪测定同一元素的测定条件不同，如SP-3520AAPC、TAS-990、AA320N型原子吸收仪在测定苹果中的Zn时灯电流分别为3、3、8 mA，乙炔流量为1、1.5、0.7 L·min-1；测定Cu时灯电流分别为3、4、10 mA，乙炔流量为1.2、1.5、0.6 L·min-1；不同的组合代表了不同型号仪器的最佳工作条件[7，9-10].同一型号的原子吸收仪在测定同一类型的样品时，测试条件有可能会不同[15-16].另外，同一型号的原子吸收仪在测定不同种类的样品时，测试条件不同[10，18-19].因此，应当根据实际样品，优化原子吸收仪的工作条件.

本研究未采用流行的湿法消解和微波消解[15-16]，而是采用了干法消解样品.干法消解操作简单、安全系数高、污染少，加标回收率在95.4%～101.5%之间，RSD<2%，较好地达到了实验目的.不同的样品消解方法有各自的优缺点，应当根据实际情况选择合适的方法，同时达到试验要求.