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  济宁医学院学报  2018, Vol. 41 Issue (4): 242-245, 249  DOI:10.3969/j.issn.1000-9760.2018.04.004
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付英杰, 刘月帅, 李新健, 王建安. 火焰原子吸收法测定薄荷中La3+含量[J]. 济宁医学院学报, 2018, 41(4): 242-245, 249. DOI: 10.3969/j.issn.1000-9760.2018.04.004.
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FU Yingjie, LIU Yueshuai, LI Xinjian, WANG Jianan. Methodological study on determination of La3+ in Mentha haplocalyx Briq. by flame atomic absorption spectrometry[J]. Journal Of Jining Medical University, 2018, 41(4): 242-245, 249. DOI: 10.3969/j.issn.1000-9760.2018.04.004.
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山东省医药卫生科技发展计划项目(2014WS0507)

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收稿日期:2017-12-01
火焰原子吸收法测定薄荷中La3+含量
付英杰, 刘月帅, 李新健, 王建安    
济宁医学院药学院, 日照 276826
摘要: 目的 利用火焰原子吸收法测定稀土元素La3+含量,探究La3+对薄荷各项生长指标的影响。方法 采用改良的火焰原子吸收法,制作标准曲线,考察该方法的线性、精密度、重复性、准确度、检出限和定量限,并测定叶面喷施LaCl3后薄荷的生长指标及La3+的残留量。结果 利用火焰原子吸收法测定La3+含量在0~100mg·L-1范围内线性关系良好(r=0.9999),标准曲线为A=0.0001C+0.0012,精密度RSD为1.20%,重复性RSD为0%,加样回收率为96.8%,RSD为1.45%,检测限为2.725mg·L-1、定量限为9.082mg·L-1。给薄荷叶面喷施稀土肥,喷施LaCl3水溶液浓度为250mg·L-1,喷施2次后可显著增加正常薄荷的各项生长指标(株高、鲜质量、干质量),喷施3次后薄荷的La3+吸收量接近饱和。结论 建立的用于测定薄荷中La3+含量的火焰原子吸收分光光度法,方法准确可靠;La3+可明显促进正常薄荷的生长,并可应用于挥发油的增产。
关键词: 薄荷    火焰原子吸收法    La3+(镧)    
Methodological study on determination of La3+ in Mentha haplocalyx Briq. by flame atomic absorption spectrometry
FU Yingjie, LIU Yueshuai, LI Xinjian, WANG Jianan    
College of Pharmacy, Jining Medical University, Rizhao 276826, China
Abstract: Objective To study the methodology of flame atomic absorption spectrometry to determine the content of rare earth element La3+ and explore the growth effect of La3+ on Mentha haplocalyx Briq. Methods A modified flame atomic absorption method was used to prepare the standard curve.Then the linearity, precision, reproducibility, accuracy, limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) were investigated, and the growth index and the residual amount of La3+ after spraying LaCl3 were measured. Results The flame a tomic absorption method had a good linearity (r=0.9999) in the range of 0~100mg·L-1 for the content of La3+.The standard curve was A=0.0001C+0.0012.RSD of precision was 1.20%.RSD of repeatability was 0%.The recovery rate was 96.8%.And its RSD was 1.45%.LOD was 2.725mg·L-1 and the LOQ was 9.082mg·L-1.The fertilization method was foliar spraying.The sprayed concentration was 250mg· L-1 LaCl3, and the growth indexes (plant height, fresh weight and dry weight) of the plant were significantly increased after spraying twice.The La3+ absorption was close to saturation after spraying 3 times. Conclusion The established flame atomic absorption method for the determination of La3+ in Mentha haplocalyx Briq.was accurate and reliable.La3+ could promote the growth obviously which could be applied to the increase of volatile oil.
Key words: Mentha haplocalyx Briq.    Flame atomic absorption spectrometry    La3+    

薄荷(Mentha haplocalyx (Briq.))是唇形科(Labiatae.)薄荷属多年生宿根性草本植物薄荷的地上部分,性辛凉,归肺肝经。其化学成分主要含有挥发油,其主要成分为薄荷脑(薄荷醇)、薄荷酮、异薄荷酮、柠檬烯等[1]

镧(La3+)是一种重要的稀土元素,在各领域应用均十分广泛[2]。LaCl3可以使牧草叶片中的SOD、CAT、POD等抗氧化保护酶的活性明显增强,从而降低了活性氧对植物体造成的过氧化伤害[3]。在低浓度稀土元素条件下,可影响细胞酶和细胞膜的生理功能,并具有类似于SOD、POD的抗氧化作用,使植物的产量增加,但如果稀土元素浓度过高会使植物表现为重金属中毒[4]。前期试验发现叶面喷施LaCl3有促进盐碱胁迫条件下薄荷生长的作用,但对叶片中La3+的残留尚未检测。目前La3+的测定方法主要有电感耦合等离子体原子发射光谱法[5]、X射线荧光光谱法[6]、质谱法[7]、紫外可见分光光度法[8]等。本文拟在上述文献基础上采用火焰原子吸收法测定薄荷中残留La3+的含量。报道如下。

1 材料和方法 1.1 材料 1.1.1 试剂

硝酸(批号:20150709,常熟市支塘精细化工有限公司,优级纯);LaCl3(批号:070228,上海青析化工科技有限公司);La3+标准溶液(批号:20160329,国家有色金属及电子材料分析测试中心,单元素标准溶液,1000μg/ml)。

1.1.2 药材

于2015年8月采于济宁医学院药学院中药材种植园,并由王建安副教授鉴定为唇形科植物薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)。

1.1.3 仪器

人工气候箱(HPJ,金坛市友联仪器研究所);原子吸收分光光度计(AA-6800,日本岛津公司)。

1.2 方法 1.2.1 火焰原子吸收法分析条件

参考严方等[9]方法并加以改良,采用火焰原子吸收法测定La3+含量,仪器的工作条件如下:波长选择550.1 nm,镧灯电流为13mA,光谱通带(狭缝)为0.2nm,载气(氩气)流量为2.5L·min-1,燃烧器高度为10.0mm。

1.2.2 样品处理

参考石克等[10]方法并加以改良。样品硝化溶液的制备方法如下:将薄荷叶片干燥恒重后粉碎,精密称定粉碎后的薄荷粉末0.5000g,精密加入50%硝酸溶液15.00ml,称定重量,至电炉上加热至沸并保持微沸5min,放冷,用50%硝酸溶液补足减失的重量,摇匀,过滤,取滤液,即得所需样品溶液。

1.2.3 标准品配制及标准曲线制作

分别取La3+标准品溶液(1000mg·L-1)0、0.5、1、1.5、2.0、2.5ml于25ml容量瓶中,用去离子水稀释至刻度,获得0、20、40、60、80、100mg·L-1的La3+标准溶液。然后计算回归方程及相关系数。

1.2.4 方法学考察

吸取La3+标准品溶液2ml,于50ml容量瓶中,用去离子水稀释到刻度,连续测定6次。计算精密度。

按1.2.2样品溶液制备方法制备6份平行样品溶液,分别测定La3+含量,分析方法的重复性。

取已知La3+含量(270ppm)的供试品溶液5份,每份精密量取5ml,分别精密加入20、40、60、80、100mg·L-1 LaCl3水溶液5ml,定容到10ml容量瓶,制得加样回收溶液,按照2.1.1仪器分析条件,测定La3+的含量,并计算回收率,分析方法的准确度。

按1.2.1分析条件,连续测定空白样品5次,根据检测限公式DL=3×SD/K、定量限公式QL=10×SD/K(SD为空白溶液吸光度值的标准差,K为直线回归方程的斜率)来计算方法的检测限和定量限[11]

1.2.5 薄荷培养条件

选取若干株长势相同的薄荷,通过扦插法植于石英砂中,以大量元素的Hoagland营养液培养,生根6cm后,移栽于塑料花盆中(上口径14cm,高10 cm,具底盘);基础土壤选取砂质土(土壤的养分测定为有机质11g/kg,全氮0.89g/kg,有效磷14mg/kg,速效钾109mg/kg,土壤肥力较低),移栽成功后选取长势接近的植株进行后续试验。

1.2.6 施稀土肥方法及用量选择

根据预实验及相关文献[3],我们采用了叶面喷施法(此方法是目前微量元素肥料的主要施肥方法,用量比较经济,可避免土壤固定,养分吸收快,易于控制浓度,减少污染)。将1.2.5获取的移栽植株,喷施浓度为0、50、100、150、200、250、300、350、400mg·L-1 LaCl3水溶液,在第1、6天各喷施1次,然后于光照培养箱中进行培养,控制温度(20±2)℃,光暗周期13h/11h,光照强度2000lx,共培养20d,之后随机选取其中10株,测定存活率及株高,观察植株生长情况。操作时采用压力喷壶均匀地在叶面喷洒至有小水珠,但又不会成股流下为止,每株喷施量约为0.5ml每次。

1.2.7 La3+残留量及各项生长指标测定

根据表 5结果,设计为各组均每隔5d叶面喷施250mg·L-1 LaCl3水溶液,喷施次数分别为0、1(第1天)、2(第1、6天)、3(第1、6、11天)、4(第1、6、11、16天)。然后于光照培养箱中培养,控制温度(20±2)℃,光暗周期13h/11h,光照强度2000lx,共培养20d,之后随机选取每组10株,测定各株的生长指标(株高、鲜质量、干质量),挥发油得率采用中国药典(2015版)四部2204的挥发油测定法,最后按照1.2.2项下方法进行La3+残留量的测定,La3+残留量=测得La3+的重量(μg)/植株干质量(μg)×106ppm。实验设置n=10,计算x±s,用Excel进行统计绘图,用SPSS19.0进行Duncan分析

表 1 精密度分析结果
表 2 重复性分析结果
表 3 准确度分析结果
表 4 检测限和定量限结果
表 5 施La3+稀土肥用量选择结果(n=10)
2 结果 2.1 线性关系考察

经计算得回归方程A=0.0001C+0.0012,相关系数r=0.9999。利用火焰原子吸收法测定La3+含量在0~100mg·L-1范围内线性关系良好。见图 1

图 1 La3+标准溶液的标准曲线
2.2 方法学考察结果

精密度分析结果见表 1。经计算其RSD值为1.80%,表明方法的精密度良好;重复性分析结果见表 2,经计算其RSD值为0%,表明方法的重复性良好;加样回收率实验结果见表 3,经计算其加样回收率为96.8%、RSD为1.45%,表明方法的准确度良好;检测限和定量限实验结果见表 4,该方法测定的标准差为9.082×10-5,检测限为2.725mg·L-1,定量限9.082mg·L-1

2.3 薄荷施稀土肥方法及用量选择

施稀土肥方法及用量选择结果表明:叶面喷施LaCl3浓度在250mg·L-1时,叶片生长较好,高于此浓度时部分叶片发生黄化或干枯,存活率下降,试验数据会有干扰,而低于此浓度时,株高较不喷施组只有增长趋势而无统计学意义。见表 5

2.4 La3+残留量及各项生长指标测定

随着喷施LaCl3次数的增加,薄荷生长指标逐渐提升,叶面喷施2次后即可显著促进正常薄荷的生长,喷施3次后薄荷的La3+吸收量接近饱和。在挥发油得率上,喷施次数影响较小,但由于鲜质量随次数显著增加。因此, 挥发油的总量也有显著提升。见表 6

表 6 La3+残留量及各项生长指标测定结果(n=10)
3 讨论

由各项指标(株高、鲜质量、干质量)测定结果可以看出,随着喷施次数的增加,薄荷生长指标逐渐升高,说明镧元素可以促进薄荷生长。喷施3次后薄荷的La3+吸收量接近饱和,继续喷施基本不再吸收。为了防止薄荷重金属中毒将镧的喷施次数控制在3次为最佳。

文献中测定La3+含量多采用石墨炉法,而火焰法则甚少见。石墨炉法尽管灵敏度更高,但由于光束方向与温度梯度方向一致,分析物原子蒸汽的形成和消失过程始终不在热平衡中,其热解离过程不可控制,因此气相干扰较大。本文中的薄荷样品采用石墨炉法干扰过多,无法应用,因此最终选择火焰法。

采用50%硝酸消解薄荷样品,火焰原子吸收光谱法测定薄荷中La3+含量,其方法学考察线性、精密度、重复性、准确度(加样回收率)、检出限和定量限均达到分析要求,建立的薄荷中La3+含量测定方法准确可靠。

在挥发油得率测定试验中,若每株薄荷分别进行测定,由于挥发油量少,误差较大。因此,采用测定总量法,即在完成指标试验后,将剩余所有叶片进行一次性提取,测定平均得率。

按照绿色标准总重金属含量20ppm进行计算,若用途为药用或食用,叶面喷施浓度为25mg·L-1的LaCl3,次数为1次,可达到绿色品质要求,但从表 5结果来看,促生长效果可能较差(P>0.05)。综上所述,施LaCl3稀土肥的主要用途应为提取挥发油,可采用叶面喷施次数为3次,浓度为250mg·L-1的LaCl3

参考文献
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