姚 虹，李领川

(郑州工程技术学院 分析测试中心，河南 郑州 450044)

山药为薯蓣科多年蔓生草本植物薯蓣的根茎，是一种传统的药食同源植物，其功效被记载于多本中医药名著之中[1]。山药不仅能健脾和胃、益肺固肾，还具有增强免疫力、抗衰老、抗血脂及抗突变等功能，在中医临床经常被用于肺虚咳嗽、肾虚精少等疾病的辅助治疗[2]。此外，山药中的微量元素含量也十分丰富[3-4]，其中所含的锰元素和锌元素均为人体必需的微量元素[5]。锰对蛋白质的生物合成起着非常重要的作用[6]，当人体内缺少锰元素时，会出现生长停滞、抽搐、运动失调等现象，显著影响人体机能的正常发挥。锌是人体内众多生物酶的组成成分和活性剂，现已知体内有200多种酶与锌有密切关系[7]，锌缺乏会导致人体生长发育迟缓，增加食物中锌的摄入可以降低人体对铅的吸收。近年来，由于工业和农业的快速发展，越来越多含有重金属元素的废物或副产物不断被排放到环境中，一定程度上造成了河流和农田的污染[8-10]。这些重金属元素通过富集作用[11]被植物吸收，对人类的健康造成了潜在的威胁。

山东、河南以及河北等地种植山药较多，是山药的主产地，其中河南是铁棍山药的传统产区。受遗传基因、土壤、气候以及施肥方式不同等因素的影响，不同品种山药中微量元素和重金属的含量存在差异[12]。本文采用微波消解方法，利用原子吸收光谱仪石墨炉原子化法对7种不同产地山药中的部分微量元素以及重金属元素进行检测。

1 材料与方法

1.1 原料

选取7种山药作为样品，分别为：山东新城细毛山药，山东泰安牛腿山药，山东菏泽水山药，河南温县铁棍山药，河北蠡县菜山药，河北保定小白嘴山药以及云南昆明金秤砣山药。

1.2 仪器与试剂

TAS-990原子吸收光谱仪：北京普析通用公司；MARS 6全自动微波消解仪：美国 CEM 公司；BHW-0920 赶酸电热板：美国 CEM 公司；ME204电子天平：瑞士 Mettler-Toledo公司；MillQ 超纯水装置：美国Millipore公司。

Mn，Zn，Pb，Cr，Cd，As标准储备液：1000μg/mL,来自国家标准物质研究中心；浓硝酸：优级纯；超纯水：电阻率为18.2MΩ·cm。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液的制备

准确吸取标准储备液, 用1% HNO3分别配制浓度为0，5，10，20，40，80 ng/mL 的Mn，Zn，Pb，Cd，As，Cr混合标准溶液。

1.3.2 样品处理

将7种山药洗净、去皮，然后进行烘干研磨处理：分别称取一定量试样，恒温80 ℃干燥8 h，研磨，过80目筛，密封保存备用。山药样品烘干前后质量变化见表1。

表1 不同品种山药烘干前后质量变化

分别准确称取上述山药粉0.5000 g(每个样品平行3份)，置于洗净的聚四氟乙烯消解罐中，加浓硝酸8 mL，盖好盖子，同时制作空白对照溶液，放置过夜。

将处理好的样品放入微波消解仪中，按表2中微波消解程序进行消解。消解完成后取出消解罐，小心打开盖子，将其放入赶酸仪中，于160 ℃赶酸至溶液近干，然后取出消解罐冷却至室温，用超纯水将溶液定容至50 mL容量瓶中备用。

表2 微波消解程序

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

在优化的实验条件下，对6种元素系列浓度标准溶液进行测定，以吸光度值为纵坐标，以浓度(ng/mL)为横坐标，进行线性回归，同时对样品空白溶液连续测定6次, 得到方法检出限。6种元素的线性回归方程及检出限见表3。表3显示各元素在线性范围内线性关系良好。

表3 6种元素的线性回归方程及检出限

2.2 精密度实验

取河南温县铁棍山药样品连续进样6次，记录其吸光度和浓度值。结果表明，RSD范围为0.76%～2.84%(其中Mn为2.54%，Zn为2.84%，Pb为1.66%，Cd为0.76%，As为2.21%，Cr为1.84%)，说明本次实验所用方法精密度良好。

2.3 加标回收率实验

取已知浓度的河南温县铁棍山药样品6份，分别加入6种不同元素不同浓度的标准溶液，然后检测加标后混合溶液的吸光度值，得到加标溶液对应元素的浓度，从而计算出其加标回收率，结果如表4所示。实验得出6种元素的加标回收率在95.7%到107.3%之间，表明本次实验所用方法准确度较高。

表4 样品加标回收率

2.4 样品测定

按照上述仪器条件分别对7种不同产地的山药进行6种金属元素的检测，其中每个样品做3组平行实验，计算出不同品种山药中所含金属元素的含量，结果如图1所示。

图1 不同品种干燥山药中6种金属元素含量对照图

根据表1中不同山药烘干前后其质量的比值，计算出6种金属元素在新鲜山药中的含量，结果如表5所示。

表5 新鲜山药中6种金属元素含量 单位：mg/kg，n=3

由表5数据可知，新鲜细毛山药和铁棍山药中的Mn含量分别为1.483 mg/kg和1.252 mg/kg，较奶及其制品(0.5 mg/kg)、蛋及其制品(0.65 mg/kg)、鱼类(0.95 mg/kg)、禽类(0.55 mg/kg)等的Mn含量高[13]。测定的7种山药中Zn含量均较丰富，细毛山药和铁棍山药中的Zn含量分别为2.332 mg/kg和2.824 mg/kg，较常见的蔬菜和水果中Zn含量高[14]。总体来说，7种山药中Zn和Mn两种微量元素的含量较丰富，说明山药可以成为人体Zn和Mn元素的日常补充来源之一，可以补充人体内的这两种微量元素。

根据国家农业行业标准(NY861-2004)中薯类中元素含量限量标准[15]，Pb，Cd，As和Cr的含量应分别小于0.4 mg/kg，0.2 mg/kg，0.2 mg/kg和0.5 mg/kg，本实验7种山药中的Cd和As两种金属元素含量均在规定范围内；菜山药和金秤砣山药中的Pb含量均超过规定标准，分别达到了规定限度的2.5倍和近5倍；金秤砣山药中的Cr也超过规定标准。从品种分析，细毛山药、小白嘴山药、铁棍山药、牛腿山药和水山药5个品种中重金属含量均在规定范围内，菜山药中Pb超标，金秤砣山药中Pb和Cr两种金属元素都严重超标，说明市售山药大部分合格，但是有少数山药存在重金属污染。

3 结论

采用石墨炉原子吸收光谱法测定7种不同产地山药中的6种金属元素含量，研究结果表明，不同产地山药中金属元素含量差异较大，分析原因主要有：不同品种山药基因遗传不同，造成其对金属离子有不同的富集能力；不同生长环境例如土壤、水源、空气等中金属元素含量有差异，造成山药生长条件不同；农药的不当使用以及施肥等其他因素也对山药中金属元素含量有影响。