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微波消解-ICP-MS法测定西红花中15项稀土元素

2019.7.04
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

  西红花为鸢尾科植物番红花的干燥柱头,又名藏红花。西红花具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神等功效,其次生代谢产物藏红花素具有良好的抗癌作用,有望成为21世纪理想抗癌药物之一。稀土元素作为现代社会的重要资源,在工农业生产各方面的应用日益广泛。藏红花内的稀土元素一直以来未得到充分研究。因此,研究测定藏红花中的稀土元素具有重要的现实意义。 
  电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有灵敏度高、线性范围宽(7个数量级)、多元素同时测定等特点,是目前测定生物样品中稀土元素的最佳分析方法之一。本课题利用微波消解、ICP-MS测定西红花中的15项稀土元素(Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu),拟定了分析方法,并对试验条件及仪器条件进行了优化。该方法简便快速、准确,结果令人满意。 
  1 材料与方法 
  1.1 主要仪器 
  1.1.1 测试仪器 X Series 2型电感耦合等离子体质谱仪:美国Thermo Elemental公司。 
  1.1.2 微波消解仪 MD6C-6H型微波消解仪:北京美诚科学仪器有限公司。 
  1.2 主要试剂 
  H2O2,硝酸:优级纯;亚沸水:二次去离子水进一步用亚沸点蒸馏法提纯;西红花样品:购于沈阳药房,用研钵将样品研磨成细粉末(试样粒度应小于0.074 mm),放入干燥器中备用。 
  1.3 标准溶液制备 
  混合稀土元素标准储备液ρ(M)=500 ng/mL:用5%的HNO3将混合稀土元素标准储备液逐级稀释成ρ(M)= 0,0.5,1.0,5.0,10.0,50.0,100.0,200.0,300.0 ng/mL标准系列溶液;内标溶液ρ(Re)=25 μg/mL;质谱调谐液ρ(Li,Be,Co,In,U)=20 μg/L。 
  1.4 仪器最佳工作参数 
  仪器点火后,用质谱调谐液对仪器进行优化,确定最佳工作参数(见表1)。 
  1.5 试验方法 
  1.5.1 样品预处理 准确称取西红花样品干粉0.500 0 g于微波消解罐中,加入2 mL HNO3,置于电热板上加热至样品熔融;取下加入2 mL H2O2,安装好微波消解装置,在微波消解系统中消解,消解程序设置为3挡:功率400,400,600 W,压力1.9,1.7,1.9 MPa,时间5,8,10 min,消解完成后,冷却至室温,打开罐盖,此时溶液为无色透明溶液,说明消解完全;取出样品用亚沸水定容到25 mL比色管中,待测。同时平行制备2份空白,待测。 
  1.5.2 样品的测定 开机,待仪器的真空度小于6.0×10-7时点火,优化仪器各项参数。待仪器稳定后,将混合标准系列溶液进样,制作校准曲线,通过仪器软件进行数据处理。各元素测定绘制的校准曲线线性关系良好,相关系数为0.999 6~1.000 0。 
  2 结果与分析 
  2.1 仪器调谐 
  等离子体点燃后,稳定30 min,用质谱调谐液对仪器灵敏度、氧化物产率、双电荷和分辨率进行优化,使调谐液中所含各项元素信号强度的相对标准偏差<5%。 
  2.2 干扰与校正 
  ICP-MS的干扰主要分为质谱干扰和非质谱干扰。质谱干扰主要包括同质异位素重叠干扰、多原子离子干扰、难熔氧化物干扰和双电荷离子干扰,本试验按仪器软件提供的校正方程自动进行修正来消除质谱干扰。非质谱干扰主要是仪器通常存在的基效应和信号随时间的漂移现象,本试验采用在线加入内标法来消除基体效应。 
  2.3 内标元素的选择 
  内标元素一般选择试样中不含、不受试样中其他元素的质谱干扰、不会对分析元素产生质谱干扰、与分析元素的质量和电离电位接近的元素。本试验采用187Re作为内标元素。采用内标溶液专用泵管,由三通阀连接,将内标溶液和样品溶液合并混合后,一同泵入等离子体进样系统中。 
  2.4 同位素的选择 
  测定中对于分析元素的同位素选择,以选定同位素的最大丰度值为原则,选择干扰小、灵敏度高的同位素,并避免多原子干扰和同量异位素重叠。同位素的选择结果见表2。 
  2.5 方法的质量水平 
  2.5.1 方法的检出限 将与试样同步处理的空白溶液平行测定12次,取12次测定结果的3倍标准偏差(3σ)作为各元素的检出限,结果见表3。 
  2.5.2 样品的精密度及回收率 按照试验方法对西红花样品平行制备6份,用ICP-MS测定西红花中15种稀土元素的含量,计算相对标准偏差(RSD),结果见表4。 
  在1号样品中加入不同浓度的标准溶液,进行方法的加标回收率试验,结果见表5。样品加标回收率在91.1%~106.0%之间,符合微量元素测定要求。 
  2.5.3 方法的准确度 由于目前西红花没有国家标准物质,为了检验方法的准确度,在最佳试验条件下,用ICP-MS对2个国家标准物质GBW10027(人参)和GBW10028(黄芪)平行测定6次,计算样品中15种稀土元素的平均值,结果见表6。分析结果与标准值相吻合。 
  3 结论   本研究建立了利用微波消解―(ICP-MS)测定西红花中15种稀土元素(Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)的分析方法,优化了仪器条件。通过对元素的检出限、精密度、加标回收率测定,证明该方法具有检出限低、线性范围宽、重现性好等优点。在最佳试验条件下对国家标准物质GBW10027和GBW10028进行测定,测定结果与标准值吻合,表明该方法具有较高的准确度。微波消解―ICP-MS法为检测西红花中的稀土元素提供了新的途径,对于进一步研究西红花的医学疗效和营养价值具有重要的意义。 

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