【技术领域】
本发明属于芒果叶片中元素测定技术领域，具体涉及一种石墨消解-icp和icpms快速测定芒果叶片中27种元素的方法。
背景技术：
芒果，属漆树科，广泛种植于热带、亚热带地区，是世界上最重要的热带水果之一。芒果果实肉质滑嫩，口感及风味独特，因其多汁、美味和营养丰富，同时富含人体有益的矿质元素和促进健康的化合物，如胡萝卜素、抗坏血酸、芒果苷等，还具有预防癌症的作用，被称为热带水果之王。中国是世界上最大的芒果生产国之一，其主要的种植区域为海南、广西、广东还有云南、四川、福建、贵州等地。据调查，2010年全国芒果种植面积为12.90万公顷，其中种植面积最大的是海南省，为4.43万公顷，其次是广西，种植面积为3.28万公顷，紧接着是云南、广东、四川、福建、贵州，种植面积分别为：2.18万公顷、1.90万公顷、0.99万公顷、0.08万公顷、0.03万公顷。2014年，广西芒果的种植面积达到了全国的30.06％，是全国芒果总种植面积之首，其中台农1号主要分布在百色市的右江区、田东、田阳、田林等4县(区)。但近两年台农1号、金煌、贵妃等芒果品种有80％-90％的果园出现无胚果现象，而发生无胚果的果园中，无胚果又占了总果数的80％-90％。无胚果中果形大小差别较大，小果又占大多数，还有部分果树整株全为无胚果实，造成芒果的经济效益变低。广西芒果之乡——百色，最近几年台农1号无胚果现象非常严重，而广西大学农学院果园的台农1号近几年无胚果现象相对较少，故选取芒果之乡百色右江区、田东县及广西大学农学院果园的台农1号芒果叶作为研究对象。
目前，元素测定常用的方法有原子吸收光谱(aas)法、原子荧光光谱(afs)法、电感耦合等离子体发射光谱(icp-oes)法及电感耦合等离子体质谱(icp-ms)法等，而电感耦合等离子体发射光谱(icp-oes)法及电感耦合等离子体质谱(icp-ms)法能同时对多元素进行测定，而且具有操作简单、分析速度快、稳定性和精密度好等特点。icp-oes在测定常量元素上优势明显，耐盐性好，测定曲线浓度高，icp-ms在微量元素测定上比较占优势，主要是它相对于icp-oes灵敏度更高。
技术实现要素：
本发明提供一种石墨消解-icp和icpms快速测定芒果叶中27种元素的方法，以解决如何快速测定芒果叶中元素的实际技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种石墨消解-icp和icpms快速测定芒果叶中27种元素的方法，包括以下步骤：
(1)样品前期处理；
(2)校准曲线及检出限
(3)样品处理；
(4)仪器工作参数设置；
(5)样品测定。
进一步地，步骤(1)中样品前期处理如下：
取芒果叶为检测样本，样品装入真空袋运回实验室，用纯水洗净，沥干水分后用液氮速冻并于冰箱中保存。
进一步地，所述芒果叶为新鲜芒果叶。
进一步地，样品在冰箱中保存的温度为-80℃。
进一步地，步骤(2)中校准曲线及检出限如下：
分别配制b，ca，fe，mn，sc，zn，k，p，s元素的标准曲线；在拟定的实验条件下分别采用icp-oes法和icp-ms法进行测定，绘制各待测元素的工作曲线；在选的实验条件下，取试剂空白溶液进行11次测定结果的3倍相对标准偏差为方法的检出限。
进一步地，步骤(3)中样品处理如下：
将采集的芒果叶用研钵研磨，称取0.5g芒果叶片，加入混酸10ml，冷消解过夜后，用石墨消化仪80℃预消解30min，再加入2mlh2o2，将温度升至130℃，消解至溶液澄清透明，继续将消解管中的液体蒸至近干，冷却至室温，用去离子水定容至25ml，最后用滤膜过滤至离心管中，待测。
进一步地，所述混酸由hclo4：hno3＝1:9组成。
进一步地，样品处理步骤中采用同法做样品空白处理。
进一步地，步骤(4)中仪器工作参数设置如下：
icp-oes条件仪器工作参数:发射功率：1150w；冷却气流量：12.00l/min；辅助气流量：1.0l/min；雾化气流量：0.600l/min；光室吹扫气流量：12.00l/min；循环冷却水：2.21l/min；蠕动泵转速：50r/min；积分时间：短波10s，长波0.5s；分析时间：25s；
icp-ms仪器采集参数：雾化气流速：0.86l/min；辅助气流量：1.20l/min；等离子体流量：18l/min；射频功率：1500w；脉冲电压：750v；碰撞模式入口电压：-16v；碰撞模式输出电压：-16v；
方法采集参数：扫描次数：20次；重复次数：1次；数据采集次数：3次；样品清洗：时间：50s，转速：-30.0rmp；延迟时间：时间：15s，转速：-20.0rmp；清洗时间：时间：45s，转速：-30.0rmp；自动进样；测定过程中用10ug/l的209bi，74ge，115in，6li，45sc，159tb，89y作为内标液，进行仪器的校准。
进一步地，步骤(5)中样品测定如下：
芒果叶消解后，用icp-oes和icp-ms法在选定条件下对样品进行测定；测定结果采用dps数据处理系统duucan新复极差法进行统计分析。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明芒果叶经石墨消解后，采用电感耦合等离子体发射光谱(icp-oes)法同时测定其中的al、ca、k、na、mg、p、s、fe、mn、zn、sc元素的含量，采用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)法同时测定其中的v、cr、ni、co、mo、sr、ti、cu、cd、b、pb、as等16个微量元素的含量，并采用dps数据处理系统duucan新复极差法对结果进行统计分析。结果表明：在花期，不同产地的芒果叶中ca、k、mn、na、sc、as等有显著差异，在果期，不同产地的芒果叶中ca、mg、mn、sc、zn、as等有显著差异，说明这几种元素在芒果叶片中的分布情况受地区及外部环境的影响较大，具体影响因素还有待探究；同一产地不同时期的芒果叶中，ca、na、v等有显著差异，说明台农1号在不同时期对这几种元素的需求量不同；芒果叶中b、mo、s、p等元素含量不因产地及时期的不同而变化，说明其在芒果叶片中的含量相对稳定，受外部环境及生长时期的影响较小。
(2)本发明提供了一种石墨消解-icp和icpms快速测定芒果叶中27种元素的方法，该方法实现了芒果叶样品多个无机元素的快速准确测定，为研究芒果中无机元素的生物效应以及解决无胚果的实际问题提供了分析手段，解决了如何快速测定芒果叶中元素的实际技术问题。
【具体实施方式】
1实验部分
1.1仪器与材料
电感耦合等离子质谱仪(icp-ms)：perkinelmer公司，nexiow350x；电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-oes)：聚光科技(杭州)股份有限公司，icp-5000；电子分析天平：北京赛多利斯仪器有限公司，bp121s；60孔石墨消化仪：长沙基隆(zerom)仪器仪表有限公司，prod60。
试剂：硝酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)；30％过氧化氢(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；高氯酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)；超纯水，milli-q公司超纯水仪制备。所用实验器皿均采用20％的hno3浸泡24h以上，用超纯水冲洗5次后在105℃烘箱中烘干备用。
标准储备液：1000μg/ml的b、ca、fe、mn、sc、zn、k、p、s单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心提供)；1000μg/ml的al、na单元素标准溶液(国家钢铁材料测试中心提供)；1000μg/ml的mg单元素标准溶液(中国计量科学研究院提供)；100μg/ml的as、be、ca、cd、co、cr、cu、fe、li、mg、mn、mo、ni、pb、sb、se、sr、ti、tl、v、zn混合元素标准溶液(美国perkinelmer公司提供)；10μg/ml的bi、ge、in、li、sc、tb、y内标溶液(美国perkinelmer公司提供)；1μg/l的be、ce、fe、in、li、mg、pb、u质谱调谐液(美国perkinelmer公司提供)。
台农芒果叶分别采集于百色右江区、田东县及广西大学农学院果园。取新鲜芒果叶为检测样本，样品装入真空袋运回实验室，用超纯水洗净，沥干水分后用液氮速冻并于-80℃冰箱中保存，以备样品处理。
1.2样品处理
将采集的芒果叶用研钵研磨，称取约0.5g芒果叶片，加入混酸(hclo4：hno3＝1:9)10ml，冷消解过夜后，用石墨消化仪80℃预消解30min，再加入2mlh2o2，将温度升至130℃，消解至溶液澄清透明，继续将消解管中的液体蒸至近干，冷却至室温，用去离子水定容至25ml，最后用滤膜过滤至离心管中，待测。同法做样品空白。
1.3仪器工作参数
icp-oes条件仪器工作参数:发射功率：1150w；冷却气流量：12.00l/min；辅助气流量：1.0l/min；雾化气流量：0.600l/min；冷却气流量：少量；光室吹扫气流量：12.00l/min；循环冷却水：2.21l/min；蠕动泵转速：50r/min；积分时间：短波10s，长波0.5s；分析时间：25s。测定元素的分析谱线及检出限见表1-1。
表1-1待测元素的分析谱线及检出限
icp-ms仪器采集参数：雾化气流速(nebulizergasflow)：0.86l/min；辅助气流量(auxiliarygasflow)：1.20l/min；等离子体流量(plasmagasflow)：18l/min；射频功率(icprfpower)：1500w；脉冲电压(pulsestagevoltage)：750v；碰撞模式入口电压(kedmodecellentrancevoltage)：-16v；碰撞模式输出电压(kedmodecellexitvoltage)：-16v。
方法采集参数：扫描次数(sweeps/reading)：20次；重复次数(replicates)：1次；数据采集次数(replicates)：3次；样品清洗(sampleflush)：时间：50s，转速：-30.0rmp；延迟时间(readdelay)：时间：15s，转速：-20.0rmp；清洗时间(wash)：时间：45s，转速：-30.0rmp；自动进样；测定过程中，仪器校准的内标液是209bi，74ge，115in，6li，45sc，159tb，89y7个同位素元素。测定元素的测量同位素及检出限见表1-2。
表1-2待测元素同位素及检出限
2结果与讨论
2.1样品处理
植物样品的消解最常见的消解酸为hno3，hclo4和hno3，当样品消解不完全时，常常补充h2o2组成hno3+h2o2；hclo4+hno3+h2o2混合酸进行消解。本实验分别采用hno3和hno3+h2o2；hclo4+hno3+h2o2为消解体系处理标准物质gbw07603(灌木枝叶)，实验结果表明，hclo4+hno3+h2o2混合酸消解体系消解样品，所有元素测定结果均与标准样品所提供的参考值一致。故本实验采用hclo4+hno3+h2o2混合酸消解体系消解样品。
2.2校准曲线及检出限
分别配制b、ca、fe、mn、sc、zn、k、p、s等元素的标准曲线，配制浓度如下表2-1。在拟定的实验条件下分别采用icp-oes法和icp-ms法进行测定，绘制各待测元素的工作曲线，结果见表2-2。在优化好的实验条件下，方法检出限为试剂空白溶液11次测定结果的3倍相对标准偏差，结果见表1-1和1-2。从27种元素的标准曲线测定结果可知，27种元素的标准曲线相关性系数均大于0.99，满足实验的分析要求。
表2-1标准曲线浓度范围
表2-2标准曲线参数
2.3样品测定
不同产地及不同时期的台农1号芒果叶消解后，用icp-oes和icp-ms法在选定条件下对样品进行测定。测定结果采用dps数据处理系统duucan新复极差法进行统计分析，不同产地花期芒果叶中各元素含量处理结果见表2-3，不同产地果期芒果叶中各元素含量处理结果见表2-4，同一产地不同时期芒果叶中各元素含量处理结果见表2-5。
表2-3不同产地花期芒果叶片中元素含量(n＝5)
表2-4不同产地果期芒果叶片中元素含量(n＝5)
表2-5同一产地不同时期芒果叶片中元素含量(n＝5)
3结论
本实验采用石墨消解法对芒果叶片样品进行消解，采用icp-oes法和icp-ms法同时测定田阳县、田东县及广西大学农学院果园3个地方台农1号不同时期的na、mg、al、p、k、ca、v、cr、mn、fe、ni、cu、zn、cd、pb等27个无机元素。以hclo4+hno3+h2o2为消解体系，可完全释放样品中的27个无机元素。对于实验过程中的干扰，本实验通过加入内标元素消除了基体干扰。结果表明：在花期，不同产地的芒果叶片中ca、k、mn等元素含量有显著差异；在幼果期，不同产地的芒果叶中ca、mg、mn、zn等元素含量有显著差异，这与李晓天对不同地区台农芒营养元素含量差异性比较的研究结果相一致；同时，不同产地花期的芒果叶中na、sc、as等元素含量及幼果期的芒果叶中sc、as等元素含量也有显著差异，说明这几种元素在芒果叶片中的分布情况受地区及外部环境的影响较大，具体影响因素还有待进一步探究。同一产地不同时期的芒果叶片中ca元素含量有显著差异，这与李晓天对不同月份台农芒营养元素含量差异性比较的研究结果相一致；同时，本研究结果还表明，同一产地不同时期的芒果叶片中，na、v等元素含量也有显著差异，说明台农1号在不同时期对这几种元素的需求量不同。芒果叶片中s元素含量不因产地及时期的不同而变化，这与李晓天对台农芒营养元素含量差异性比较的研究结果相一致，说明果树开花、结果所需要的硫元素较少，从叶片中获得的硫较少，因此硫在芒果叶片中的含量无明显变化；p元素含量不因产地及时期的不同而变化，与王艺蓉对凯特芒的研究结果一致；本研究结果还表明，芒果叶片中b、mo等元素含量也不因产地及时期的不同而变化，说明其在芒果叶片中的含量相对稳定，受外部环境及生长时期的影响较小。
从不同产地花期芒果叶片中ca、sr含量看，广西大学农学院果园的芒果叶片的ca、sr含量显著高于田阳、田东两地。因此，芒果树体钙、锶元素含量不足有可能是引起芒果无胚果产生的原因之一。
该方法实现了芒果叶片样品多个无机元素的快速准确测定，为研究芒果中无机元素的生物效应以及解决无胚果的实际问题提供了分析手段。