微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定湿基草莓中15种微量稀土元素

杨 威

（国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心，辽宁 沈阳 110032）



微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定湿基草莓中15种微量稀土元素

杨 威

（国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心，辽宁 沈阳 110032）

摘 要：应用微波消解进行样品前处理，电感耦合等离子体质谱法测定湿基草莓中的15种微量稀土元素。试验结果表明，该方法相关系数（r）在0.999 5～1.000 0之间，方法回收率在94.2%～106.4%之间，方法精密度（RSD%）低于6.92%。该方法具有前处理过程简单、引入干扰少、准确度、精密度、检出限满足要求，同时具有线性范围广、测试速度快等特点，适合湿基草莓样品中微量稀土元素的测定。

关 键 词：湿基草莓；稀土元素；微波消解；电感耦合等离子体质谱法

草莓因其色泽艳丽、美味可口且营养价值丰富是人们喜欢食用的水果之一［1］，且营养价值及药用价值极高，含有丰富的维生素C、氨基酸、果糖、蔗糖、果胶、烟酸及无机元素钙、镁、钾、铁等，这些营养成分对生长发育具有很好的促进作用。今年国内外研究表明，草莓中的有效成分还具有抑制癌肿生长、促进消化、利尿消肿、利咽润喉、解热祛暑等功效［2］。

稀土元素及其化合物具有抗凝血、消炎、杀菌、抗病毒、抗动脉硬化、抗肿瘤作用等功效， 稀土元素还可以抑制多种生物酶的活性［3］。在草莓种植中喷施稀土元素溶液能提高产量、增大果型、促进生长、提高植物对养分的吸收等作用［4］。植物中稀土元素的含量很低，因此建立草莓中微量稀土元素快速、简单、实用的分析方法具有非常重要的意义［5，6］。电感耦合等离子体质谱法具有线性范围宽、灵敏度高、检出限低、干扰少、测试速度快等优点，适合植物样品中微量稀土元素测定［7］。本文应用微波消解进行样品前处理，电感耦合等离子体质谱法测定湿基草莓中的十五种微量稀土元素，结果表明本方法的准确度、精密度、检出限满足要求，同时具有线性范围广、测试速度快等特点，适合湿基草莓样品中微量稀土元素的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与工作条件

表1 ICP-MS仪器工作条件Table 1 Working parameters of the ICP-MS instrument

表2 微波消解仪工作条件Table 2 Working parameters of the ICP-MS instrument

X SERIES Ⅱ型电感耦合等离子体质谱仪（美国Thermo Fisher公司）。工作条件见表1。

WR/BP-5TC型微波消解仪（北京盈安美诚仪器有限公司）其工作条件见表2。

1.2 主要试剂及标准溶液

硝酸（优级纯）；双氧水（优级纯）；实验用水为超纯水（＞18 MΩ·cm-1）。

混合稀土元素标准储备溶液ρ（REE）=1.00 μg·mL-1。

混合稀土元素校准标准系列溶液：分别吸取混合稀土元素标准溶液0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mL于一组50 mL容量瓶中，各加入4 mL HNO3，用水稀释至刻度，摇匀。使稀土元素的浓度分别为0.00、0.50、2.50、5.00、10.00、25.00ng·mL-1。

铑、铼混合内标溶液ρ（103Rh、187Re）= 100.0 ng·mL-1。

仪器调谐组合溶液ρ（Be、Co、In、Ce、U）=1.00 ng·mL-1

1.3 样品制备

将草莓样品去蒂，用超纯水洗净后淋干水份，用打浆机把草莓样品打浆，并搅拌均匀。称取2.000 g湿基样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入2 mL浓HNO3浸泡过夜，再加入2 mL H2O2，将消解罐放入微波消解仪中，按设定好的微波消解仪工作条件进行样品消解。消解完毕后将消解罐中的溶液移入25 mL容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀待测。空白溶液用与样品相同前处理方法制备。

2 结果与讨论

2.1 仪器条件优化

仪器开机后稳定运行30 min，用仪器调谐溶液ρ（Be、Co、In、Ce、U）=1.00 ng·mL-1对仪器参数进行优化，调节正向功率、雾化器及载气气流速、采样锥位置、采样深度等参数，使得氧化物比值、氢氧化物比值、双电荷比值最小，仪器稳定性、灵敏度处于最佳状态。经正交优化方法选定对待测元素都有较高响应的参数，调谐数据见表1。

2.2 1 种稀土元素同位素的选择

植物样品中稀土元素主要是氧化物、多原子分子和同质异位素的干扰［8］，在同位素选择中应考虑所选元素同位素丰度值高，氧化物、多原子分子干扰少的同位素。经试验，本文采用89Y、139La、140Ce、141Pr、146Nd、147Sm、153Eu、157Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、172Yb、175Lu作为测定同位素［9］。

2.3 内标元素的选择及加入方式

为了监控和校正仪器信号的短期及长期漂移，校正一般元素干扰，本文采用内标校正法对稀土元素测试。内标元素应遵循待测样品中不含有的元素，且与待测元素的质量数相近原则，优先选择单同位素或单一丰度值高的主同位素做为内标元素。因此本文采用103Rh和187Re做为试验内标元素。内标加入方式为在线内标加入法，并通过分析软件自动进行数据处理。

2.4 干扰与校正

质谱法测定稀土元素主要是氧化物、多原子分子和同质异位素的干扰。由于植物样品中干扰元素含量很低，故本文通过分析软件提供的质谱干扰系数对质谱干扰进行校正。

2.5 样品的测定

开机稳定运行30 min后，应用调谐溶液进行仪器优化，优化后依次测定校准溶液标准系列和待测样品溶液。所测标准系列所绘制的标准曲线，线性关系良好，相关系数在0.999 3～1.000 0之间。

2.6 方法检出限、精密度及线性关系

在最佳仪器条件下，测定标准系列溶液得到各元素的线性方程和相关系数，结果见表3；

表3 方法检出限、精密度及线性关系Table 3 The detected minimum limit ， precision test and linear relationship of the method

表4 方法加标回收率Table 4 Spiked recovery tests of the method

对11份消解样品空白进行测定，以0.200 0 g取样量稀释到20 mL计算结果的标准偏差，以3倍的标准偏差作为方法检出限；取标准系列浓度为0.50 ng·mL-1的标准溶液重复进样11次计算RSD得到各元素精密度。

2.7 加标回收率

将湿基草莓样品平行称取3份，每份样品加入3种不同量的标准溶液，按试验步骤进行样品消解，每份样品测定六次稀土元素的含量，取平均值计算加标回收率。由表4可见稀土各元素加标回收率均在94.2%～106.4%之间。

3 结 语

本文应用HNO3-H2O2作为消解溶剂，微波消解进行样品前处理，电感耦合等离子体质谱法测定湿基草莓中的15种微量稀土元素。试验结果表明，该方法相关系数（r）在0.999 5～1.000 0之间，方法回收率在94.2%～106.4%之间，方法精密度（RSD%）低于6.92%。该方法准确度、精密度、检出限满足要求，同时具有线性范围广、测试速度快、引入干扰少等特点，适合湿基草莓样品中微量稀土元素的测定。

参考文献：

［1］巩慧芳，杜正顺，汪良驹.草莓贮藏保鲜技术研究进展［J］.保鲜与加工，2008，45（2）：426.

［2］赵密珍，生静雅，袁骥.自然五倍体野生草莓果实风味物质分析［J］.园艺学报，2010，37（4）：613-618.

［3］周连文，吕元琦，李新民.运用电感耦合等离子体质谱法测定荠菜中稀土元素的研究［J］.安徽农业科学，2008，36（6）：2166-2167.

［4］蔡秀春，周加福，金伟忠.草莓应用稀土技术和效果应用［J］.稀土，1989，2（2）：48-50.

［5］秦俊法，陈祥友，李增禧.稀土的人体健康效应［J］.广东微量元素科学，2002，9（6）：1-7.

［6］张欣荣，杨峰，李武宏.稀土在医药领域的研究概况［J］.医学实践杂志，2007，3（1）：1-4.

［7］李刚，高明远，堃诸.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定植物样品中微量元素［J］.岩矿测试，2010，29（1）：17-22.

［8］李冰，尹明.电感耦合等离子体质谱法测定生物样中的超痕量稀土是氧化物干扰的研究［J］.岩矿测试，2000，19（2）：101-105.

［9］岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析（第二分册）［M］. 第四版.北京：地质出版社，2011：115-118.

Determination of 15 Trace Rare Earth Elements in the Fresh Strawberries by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry With Microwave Digestion

YANG Wei
（The Mineral Resources Supervision and Test Center of the Ministry of Land and Resources， Liaoning Shenyang 110032， China）

Abstract:The microwave digestion method was used to decompose the sample， and then 15 trace rare earth elements in the fresh strawberries were determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry. The results show that correlation coefficient （r） of the method is between 0.999 5 ～ 1.000 0， recoveries of the method are between 94.2%～106.4%， the precision （RSD%） is less than 6.92%. The method has simple process， high accuracy and precision， the detection limit can meet the requirements， so it is suitable for the determination of trace determination of rare earth elements in the fresh strawberries.

Key words:Fresh strawberries； Rare earth elements； Microwave digestion； ICP-MS

中图分类号：O 657

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0429-03

收稿日期：2015-11-02

作者简介：杨威（1978-），男，辽宁省沈阳市人，高级工程师，2001年毕业于吉林大学化学工程与工艺专业，研究方向：从事水质和岩石分析技术工作。E-mail：lnyw5972@163.com。