應(yīng)康　曹耀

摘要? [目的]以黃元米果原料黃元柴灰為分析對(duì)象，探究黃元柴灰的礦物質(zhì)元素含量及成分組成并對(duì)其應(yīng)用安全性進(jìn)行分析。[方法]通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、X射線衍射儀（XRD）對(duì)江西省贛州市興國(guó)縣、于都縣、贛縣等不同地區(qū)黃元柴灰的元素含量、成分進(jìn)行分析。[結(jié)果]黃元柴灰中含有多種金屬元素，不同地區(qū)灰元素含量有一定的差異，其中含量較多的元素是K、Ca、Mg，還含有一定量的污染物元素Pb、Cr、Cd，灰分主要組成是Na2CO3、CaCO3、K2SO4。[結(jié)論]該研究為進(jìn)一步黃元米果的開發(fā)加工提供試驗(yàn)依據(jù)。

關(guān)鍵詞? 黃元柴灰;元素含量;主成分分析;安全性

中圖分類號(hào)? TS201.6??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

文章編號(hào)? 0517-6611（2019）24-0196-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.059

Composition Analysis and Application Safety of Adinandra millettii Ash

YING Kang1，CAO Yao2

（1.Jiangxi Senior Technical Institute of Chemical Industry， Nanchang，Jiangxi 330077;2.State Key Laboratory of Food Science and Technology， Nanchang University， Nanchang，Jiangxi? 330047）

Abstract? [Objective]Huangyuan rice cake raw material Adinandra millettii ash was taken as the analysis object， the mineral element content and composition of Adinandra millettii ash were studied， and its application safety was analyzed.[Method]Inductively coupled plasma emission spectrometer （ICP-AES） and x-ray diffractometer （XRD） were used to analyze the element content and composition of Adinandra millettii ash in Xingguo County， Yudu County and Ganxian County， Ganzhou City of Jiangxi Province. [Result]The Adinandra millettii ash contained many kinds of metal elements， and the contents of ash elements in different areas were different， among which the contents of K，Ca， Mg were higher and also contains a certain amount of pollutant element Pb，Cr，Cd.The main composition of ash is Na2CO3， CaCO3， K2SO4. [Conclusion]This study provides experimental basis for further development and processing of Huangyuan rice cake.

Key words? Adinandra millettii ash;Element content;Principal component analysis;Safety

作者簡(jiǎn)介? 應(yīng)康（1984—），男，江西南昌人，講師，碩士，從事數(shù)據(jù)分析、職業(yè)教育研究。*通信作者，碩士研究生，研究方向：食品工程。

收稿日期? 2019-10-14

贛南是客家人最早的聚集地之一，有著豐富多彩的特色飲食文化[1]。黃元米果出現(xiàn)于南北朝時(shí)期，在當(dāng)時(shí)稱為“黃粄”[2]。它是以大米為原料，以槐米、水為輔料，添加由植物黃元柴燒成的灰，經(jīng)水溶解后過濾除去雜質(zhì)的濾液加工而成。該方法加工的黃元米果具有獨(dú)特的誘人風(fēng)味及色澤。黃元米果制作的關(guān)鍵是添加黃元柴灰，黃元柴植物學(xué)名為楊桐，屬山茶科常綠植物，收錄在《贛南草木書》中，為灌木或小喬木[3]。黃元柴灰呈堿性，有防腐殺菌、干燥保鮮食品作用[4]。目前對(duì)黃元柴灰的使用已有上千年歷史，但其相關(guān)報(bào)道較少。

黃元柴灰是植物黃元柴燃燒后的灰燼，成分復(fù)雜，全面詳細(xì)地了解灰分組成是對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前測(cè)定微量元素的方法主要有原子吸收分光光度法（AAS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）、原子熒光光譜法（AFS）等[5]。但是原子分光光度法的局限性都是一次性只能測(cè)定一種元素，整個(gè)操作步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)[6]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法檢出限低、精密度高，可同時(shí)測(cè)定多種元素[7-10]。物質(zhì)成分可以采用X射線衍射、電子衍射、紅外光譜、穆斯堡爾譜等分析方法，但是X射線衍射是較方便、應(yīng)用范圍較廣的方法，具有無(wú)損試樣的優(yōu)點(diǎn)[11]。張志堅(jiān)等[12]用X射線衍射分析浮萍灰分主要組成為KCl、CaCO3和K2SO4，劉力等[13]用X射線衍射儀分析秸稈和廢棄物的灰分主要成分為KCl、K2SO4。筆者采用ICP-AES法測(cè)定不同地區(qū)黃元柴灰中多種微量元素的含量，并采用X射線衍射儀對(duì)其成分進(jìn)行分析，從而評(píng)價(jià)應(yīng)用到黃元米果中的安全性，為進(jìn)一步黃元米果的開發(fā)加工提供試驗(yàn)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 試材。

樣品采自于江西省贛州市興國(guó)縣、于都縣、贛縣。將黃元柴置于馬弗爐中，于600 ℃灼燒2 h，收集殘留灰，過80目篩，置于干燥器中用密封袋保存待用。

1.1.2? 試劑。

K、Ca、Mg、Al、P、Mn、Fe、Cd、Pb、Cr元素貯備液（1 000 mg/L），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;硝酸（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;高氯酸（優(yōu)級(jí)純），上海金鹿化工有限公司;試驗(yàn)用水為超純水。

1.1.3? 儀器與設(shè)備。

D8ADVANCE? X射線衍射儀，布魯克公司;Optima 5300DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國(guó)PE公司;MARS5型微波消解系統(tǒng)，美國(guó)CEM公司;FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）對(duì)灰分元素含量測(cè)定。

準(zhǔn)確稱取0.500 0 g（精確到0.000 1 g）不同地區(qū)黃元柴灰樣品于聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，加入10 mL 硝酸、1 mL 高氯酸，蓋緊密封蓋。微波消解系統(tǒng)消解30 min，采用程序升溫法，按照表1的步驟消解，消解液至無(wú)色透明時(shí)，樣品消解完全，趕酸冷卻后定容至25 mL，待上機(jī)測(cè)定，同時(shí)做空白試驗(yàn)。采用ICP-AES法測(cè)定經(jīng)消化處理后的樣品中元素含量，儀器工作參數(shù)分別為射頻功率1.3 kW、輔助氣流量0.2 L/min、霧化氣流量0.8 L/min、冷卻氣流量15 L/min、觀測(cè)模式為雙向、樣品提升量1.5 L/min。K、Ca、Mg、Al、P、Mn、Fe、Cd、Pb、Cr 均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心標(biāo)準(zhǔn)溶液，貯備液質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用5%的HNO3溶液分別逐級(jí)稀釋為工作溶液。在與元素標(biāo)準(zhǔn)溶液完全相同的條件下，以ICP-AES法進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值。按下式計(jì)算試樣中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

X={（ρ-ρ0）×V×f}/m

式中，X為試樣中待測(cè)元素含量（mg/kg）;ρ為被測(cè)試液中各元素的質(zhì)量濃度（mg/L）;ρ0為空白溶液中被測(cè)元素的質(zhì)量濃度（mg/L）;V為消化液定容體積（mL）;f為稀釋倍數(shù);m為稱取樣品的質(zhì)量（g）。

1.2.2? X射線衍射儀（XRD）對(duì)灰成分分析。

采用D8ADVANCE型X射線衍射儀對(duì)灰分進(jìn)行測(cè)定，衍射參數(shù)如下：所用波長(zhǎng)為0.154 2 nm的Cu-Ka射線源，Ni濾波，掃描角度2θ=10°～70°，管壓40 kV，管流40 mA，掃描速度4°/min。

1.3? 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用軟件SPSS 19.0進(jìn)行方差分析，采用OriginPro 8.0進(jìn)行作圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? ICP-AES法測(cè)定元素含量

2.1.1? 元素的分析波長(zhǎng)和檢出限。

ICP-AES測(cè)定元素含量可以同時(shí)選擇多條特征譜線，特征譜線的選擇直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。該試驗(yàn)綜合分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇干擾少、精密度好和信噪比高的分析線工作，選定各元素的分析波長(zhǎng)和檢出限見表2。

2.1.2? 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

取K、Ca、Mg、Al、P、Mn、Fe、Cd、Pb、Cr元素貯備液，用5%硝酸稀釋成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列。以5%硝酸為空白溶液，在選定的儀器操作條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及其線性相關(guān)系數(shù)r。從表3可看出，各元素線性關(guān)系良好，其線性相關(guān)系數(shù)為0.999 718～0.999 978。

2.1.3? 方法的準(zhǔn)確度及精密度。

為了驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，準(zhǔn)確稱取已知含量的黃元柴灰樣品0.500 0 g，分別加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同的處理?xiàng)l件下進(jìn)行測(cè)定，平行加標(biāo)6份，取平均值計(jì)算回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表4。由表4可知，測(cè)定結(jié)果的RSD小于4.7%，平均回收率為 94.16%～101.10%，說(shuō)明用此方法進(jìn)行黃元柴灰中元素含量的測(cè)定簡(jiǎn)便、可靠，且具有良好的精密度，可滿足樣品檢測(cè)要求。

2.1.4? 樣品元素含量測(cè)定及應(yīng)用安全性分析。

準(zhǔn)確稱取贛州市興國(guó)縣、于都縣、贛縣的黃元柴灰樣品各0.500 0 g，經(jīng)“1.2.1”方法處理后，在相同的工作條件下進(jìn)行測(cè)定，對(duì)同一樣品平行測(cè)定3次，取平均值，計(jì)算RSD，結(jié)果見表5。

人體健康與微量元素有密切關(guān)系，微量元素在人體內(nèi)還參與許多酶的代謝，對(duì)免疫功能具有營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)作用[14-16]。由表5可知，黃元柴灰金屬元素含量豐富，不同地區(qū)的灰分元素含量有一定的差異。這表明隨著地域不同，受環(huán)境、土壤等因素影響，黃元柴灰元素含量也會(huì)存在差別，其品質(zhì)也將不同。從試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果來(lái)看，常量元素K、Mg、Ca、P含量較高，微量元素Mn、Fe、Al含量次之，Cr、Cd、Pb等污染物含量較少，經(jīng)計(jì)算分析出黃元柴灰經(jīng)水溶解后過濾除去雜質(zhì)的濾液中添加到黃元米果中金屬元素的含量，其中有害元素含量均低于GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》的限量，表明用黃元柴灰制作黃元米果是符合國(guó)標(biāo)要求的。

2.2? X射線衍射儀（XRD）分析

從圖1可以看出，在不同地區(qū)黃元柴灰X射線衍射圖中主要存在如下結(jié)晶相：CaCO3（2θ=23.05，29.40，35.97，39.41，47.50，48.50）、K2SO4（2θ=29.13，29.72，29.78，30.78）、Na2CO3（2θ=23.23，29.53，48.59，50.24，54.89），不同地區(qū)灰分成分存在一定的差異，興國(guó)縣的黃元柴灰中存在結(jié)晶相K2Ca2Mg（SO4）4（2θ=28.05，39.56，46.80，48.51），于都縣的黃元柴灰中存在結(jié)晶相K2CaMg（SO4）3（2θ=28.04，33.32，41.84，44.71，46.82，49.24），贛縣的黃元柴灰中存在結(jié)晶相K2Ca5（SO4）6（2θ=20.42，29.69，36.15，43.37，48.68）。從結(jié)晶相的強(qiáng)度可以看出灰分中K的物相主要為K2SO4，除此之外K元素還與Ca、S以硫酸鹽的形式存在。

3? 結(jié)論

通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、X射線

衍射儀測(cè)定江西省贛州市興國(guó)縣、于都縣、贛縣黃元柴灰灰

分的元素含量和成分，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀法測(cè)定元素，確定了金屬元素的種類和準(zhǔn)確含量，所測(cè)元素的加標(biāo)回收率為94.16%～101.10%，RSD小于4.7%。X射線衍射儀測(cè)試結(jié)果顯示，黃元柴灰成分主要由K2SO4、CaCO3、Na2CO3等組成。用柴灰溶液加工的黃元米果中污染物含量均低于GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》的限量，因此，黃元柴灰可以作為黃元米果制作的原料。

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