文獻(xiàn)綜述-人發(fā)中微量元素鋅的測定

1、“歲課年功頭發(fā)知”-人發(fā)中微量元素鋅的測定摘 要：討論了利用人發(fā)作為實驗對象測定其中的微量元素鋅的含量的科學(xué)意義。通過總結(jié)文獻(xiàn)，比較各種不同的樣品預(yù)處理方法以及鋅含量測定的方法，尋找最優(yōu)分析手段。結(jié)論中得出用濕消解法處理樣品并用火焰原子吸收法測定溶液中的鋅含量是最適宜于在實驗中采用的方法。關(guān)鍵詞：鋅；發(fā)樣；樣品預(yù)處理方法；鋅含量測定方法Determination of The trace element Zinc in Human hairAbstract: In this paper, the significance on the determination of zinc as a tr

2、ace element in human hair is discussed. By reading relevent references, comparing with different sample pretrement methods and different methods of zinc content measurement , we try to find a best analysis method. The conclusion is that the method of wet dispelling way plus flame atomic absorption s

3、pectrometry(FAAS) is most suitable for the measurement of zinc.Keywords: zinc; human hairs; sample pretrement methods; methods of zinc content measurement 引言鋅是元素周期表中的第三十號元素，也是人體所必需的微量元素之一。科學(xué)研究表明，鋅是人體內(nèi)200多種酶和蛋白質(zhì)的重要組成成分，廣泛參與了生命活動的各個方面，如人體生長發(fā)育、生殖遺傳、免疫、內(nèi)分泌等重要的生理過程。如果人體內(nèi)缺鋅，會產(chǎn)生免疫功能缺陷、傷口愈合困難、兒童生長受阻、智力發(fā)育不良、

4、食欲低下、視力下降【1】等一系列鋅缺乏癥【2】。因此，人體中的鋅含量水平可以反映出一個人的身體的健康狀況，因此研究鋅含量的測定也就有了它的科學(xué)價值。根據(jù)對人體鋅含量進(jìn)行測定的取樣部位不同，在醫(yī)學(xué)上可以將鋅含量分為血鋅、發(fā)鋅、尿鋅、肝鋅、紅細(xì)胞鋅等，其中血鋅和發(fā)鋅討論最為廣泛。每個鋅含量之間的變化關(guān)系大致一致，但并不完全相同，比如在臨床學(xué)上有重要意義的發(fā)鋅含量和血鋅含量，這兩者含量通常是不同的。相比較而言，由于頭發(fā)是人體微量元素的一個排泄器官，發(fā)鋅可以反映出幾周內(nèi)甚至是幾個月內(nèi)人體中的鋅的狀況，但其反映出的是一個長期的情況，而補(bǔ)鋅治療的效果具有及時性，只有用血鋅才有明顯的反映效果。有文獻(xiàn)表明，發(fā)

5、鋅含量測定受環(huán)境、發(fā)樣洗滌方法、人發(fā)生長速度等因素影響較大，可靠性不佳，而血鋅含量能較準(zhǔn)確的反映出體內(nèi)的營養(yǎng)狀況【3】。然而，發(fā)鋅含量分析卻有著采樣方便、無痛苦、易保存等血鋅方法所不具有的優(yōu)勢，特別適用于針對低齡兒童開展的有關(guān)鋅含量的研究【4】。由于實驗須在化學(xué)實驗室開展，在取樣方面的困難使我們只能進(jìn)行發(fā)鋅的測定。本文作者旨在對現(xiàn)有文獻(xiàn)中對人體頭發(fā)鋅含量測定的實驗方法進(jìn)行總結(jié)和考察，并比較各種不同的樣品預(yù)處理方法以及鋅含量測定的方法的優(yōu)缺點，從而尋找最優(yōu)分析手段。1、 分析方法總結(jié)人發(fā)中鋅含量的分析方法是一個熱門的課題，有很多的文獻(xiàn)都對其進(jìn)行過討論，而分析方法更是千差萬別。本文將分析方法的不同

6、分為樣品預(yù)處理方法的不同以及溶液中鋅含量測定方法的不同，分別進(jìn)行總結(jié)，旨在從千差萬別的分析方法中選出較優(yōu)的并易于在實驗室進(jìn)行的實驗方法。1樣品預(yù)處理方法總結(jié)1.1 原理 人發(fā)屬于生物樣品，容易受到環(huán)境中污染物的污染，而且鋅的化學(xué)存在形式多樣復(fù)雜，難以直接進(jìn)行分析，因此必須先對樣品進(jìn)行預(yù)處理步驟，包括用合適的洗發(fā)水或洗潔精洗凈、剪碎、充分干燥等步驟，后需要將其微量鋅以金屬離子狀態(tài)轉(zhuǎn)入到溶液進(jìn)行測定。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看，目前測定頭發(fā)常用預(yù)處理方法主要有干灰化法和濕消化法兩種。1.2 樣品采集處理從文獻(xiàn)看，這一步的處理步驟基本大同小異，取正常人的枕部（無染發(fā)和燙發(fā)經(jīng)歷者）距頭皮13cm頭發(fā)2g，并剪成0

7、.20.3cm碎段，充分混勻，置于100ml燒杯中用自來水漂洗幾次，加入質(zhì)量濃度為50g/L的中性洗滌劑溶液浸泡1h，棄去洗滌劑廢液，用去離子水洗至無泡沫，再用丙酮浸泡1h，棄去丙酮，在6070烘箱中烘干【5】。后依次使用不同的前處理方法。1.3 樣品預(yù)處理1.3.1  濕消解法常用的樣品消化方法方法為濕消解法，通常采用的試劑為混酸，其中濃硝酸：高氯酸=4：1（V/V）（亦有說法為5：1【6,7】）。有文獻(xiàn)中提到可將氧化劑改為H2O2，而硝酸不變，其用量的比為濃硝酸：過氧化氫=10：1（V/V），同樣獲得了較好的效果【7,8】。用濕消解法時，通常為了提高化學(xué)反應(yīng)的速率，需要采用一些加

8、熱的手段，一般使用電熱板加熱升溫，加熱使溶液剩余12mL，此時白眼冒盡并得到透明的溶液，即可認(rèn)為消化已經(jīng)完成。有文獻(xiàn)中提出了利用微波進(jìn)行消解，即使反應(yīng)在微波爐中進(jìn)行，這樣可進(jìn)一步提高反應(yīng)速率，消化過程在約7min內(nèi)即可完成【8,9】，這種方法稱為微波消解法。1.3.2干灰化法干灰化法即將準(zhǔn)確稱取的頭發(fā)樣品置于瓷坩堝內(nèi)，放入馬弗爐中先進(jìn)行低溫干燥（大約是在250保持3h），而后高溫灰化(600)，灰化至樣品呈灰白色時，冷卻，移入比色管，用硝酸溶解。首烏粉測定鎂含量的實驗中首烏粉的消化方法即是用的馬弗爐灰化法。該法耗時較長，本實驗中若使用馬弗爐對發(fā)樣灰化大概需要4h。1.3.3 電熱板消解【10】

9、準(zhǔn)確稱取發(fā)樣先加入濃HNO3，稍冷后緩慢滴加30% H2O2。待溶液反應(yīng)穩(wěn)定后置于電熱板上加熱消解，加熱溫度控制在中檔，消解至溶液澄凈透明(若消解后呈深棕色，應(yīng)加少許過氧化氫，繼續(xù)加熱使之變淺，最后細(xì)心蒸至溶液剩余12 mL)。加少量去離子水稀釋，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，待測定。1.3.4非完全消解法【11】準(zhǔn)確稱取發(fā)樣0.1000g左右于小燒杯中，加入3.0 6.5ml濃硝酸，用玻璃棒壓緊發(fā)樣，置電爐上，用調(diào)壓變壓器控制爐溫在130以下，消解10 min后，滴加2 mL30過氧化氫，消解至溶液呈透明橙棕色，共需約15 min，拿下，趁熱加入2.0ml OP溶液，

10、搖勻，轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用去離子水水定容，振動 l mi n可獲得一均勻透明的樣品乳濁液，待測。2鋅含量測定方法總結(jié)溶液中鋅含量的測定方法更為多種多樣，從光化學(xué)分析到電化學(xué)分析，再到色譜分析，應(yīng)有盡有。下面總結(jié)幾種文獻(xiàn)中提出的測定方法。2.1 火焰原子吸收光譜法【12】本法為使用最廣泛的鋅含量分析方法。選用鋅的分析線為213.9nm，其附近的干擾線少。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法確定溶液中的鋅含量，進(jìn)而計算出人發(fā)中鋅的含量。由于使用銳線光源，其它元素幾乎完全不會對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾，結(jié)果的準(zhǔn)確性好。2.2 電感耦合等離子發(fā)射光譜法【13】原子發(fā)射光譜法對元素分析特別適用，但一般的原子發(fā)射光譜法只能進(jìn)行定性

11、或半定量的分析，而準(zhǔn)確的定量分析則無法做到。ICP發(fā)射光譜分析彌補(bǔ)了這一缺憾，它可以測量發(fā)射出的特征波長的輻射的強(qiáng)度而進(jìn)行定量分析。它只需要兩份已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參比即可確定試樣溶液的濃度，步驟簡單，且可在2 min 內(nèi)得出結(jié)果。2.3 紫外可見光譜法我們已經(jīng)知道，若要測定水溶液中亞鐵離子的含量，用鄰二氮菲作為顯色劑，則溶液由近無色成為了有色，可用紫外可見分光光度法分析其含量進(jìn)而測定鐵。同樣，我們也可以類比，在溶液中加入鋅離子的特征顯色劑。文獻(xiàn)表明，一系列顯色劑，包括吡啶偶氮類顯色劑、硫氰酸鹽羅丹明B、卟啉類顯色劑、三氮烯類顯色劑、噻唑偶氮類顯色劑以及其它偶氮類顯色劑，均可對鋅離子產(chǎn)生顯色

12、作用【14】，可以此為依據(jù)進(jìn)行紫外可見光譜分析。2.4 電化學(xué)分析方法文獻(xiàn)中提出了一種用微分電位溶出法測定人發(fā)中的鋅的方法【15】。通過控制溶出電位使在某一范圍內(nèi)只有鋅溶出，通過溶出信號強(qiáng)度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法確定鋅的含量。電化學(xué)分析方法用于測定人發(fā)中的鋅含量在文獻(xiàn)中的報道較少，該法可作為電化學(xué)分析的一個代表。2.5 高效液相色譜法文獻(xiàn)中提出了一種用高效液相色譜法測定人發(fā)中的鋅的方法【16】。該法主要的原理是以二甲酚橙（XO）為柱前衍生劑與鋅離子絡(luò)合，六次甲基四胺（HTMA）為離子對試劑，這樣鋅的含量便可以以一般的高效液相色譜分析法測定。同樣，該法可作為色譜分析的一個代表。2.6 分光光度法 【1

13、7,18】鋅測定常用分光光度法，選用較常見的鋅試劑，或者用雙硫腙,在pH為4.05.5的醋酸鹽緩沖介質(zhì)中，鋅離子與雙硫腙形成紅色螯合物，其反應(yīng)為：該螯合物可被四氯化碳（或三氯甲烷）定量萃取。以混色法完成測定。用四氯化碳萃取，鋅一雙硫腙螯合物的最大吸收波長為535 nm，其摩爾吸光系數(shù)約為9.3×104。測量時，可以選用硼砂緩沖溶液中加入非離子表面活性劑吐溫-80和穩(wěn)定劑PVA(聚乙烯醇)人發(fā)經(jīng)消化后不經(jīng)分離，使用 721型分光光度計直接測定其中的鋅。3. 定量方法測量發(fā)樣中的鋅的含量，一般是選用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或者標(biāo)準(zhǔn)加入法。3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法也稱外標(biāo)法或直接比較法，是一種簡便、

14、快速的定量方法。用標(biāo)準(zhǔn)樣品配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列，依次由低到高濃度測量標(biāo)準(zhǔn)液相應(yīng)的數(shù)據(jù)（如吸光度，峰高，峰面積等）。在相同的條件下，同時測定樣品和樣品空白的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。3.2 標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)加入法，又名標(biāo)準(zhǔn)增量法，當(dāng)試樣組成復(fù)雜，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣組成之間存在較大的差別時，常采用此法。在數(shù)份相同體積樣品液中加入不等量的標(biāo)準(zhǔn)液，一定要有一份相同體積樣品液中加入 的標(biāo)準(zhǔn)液為零，按照繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟測量吸光度(或峰高、面積) 在坐標(biāo)紙上以加入的標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用外推法(延長標(biāo)準(zhǔn)曲線和橫坐標(biāo)相交的

15、數(shù)的絕對值)就可得到樣品液濃度。二、討論1對樣品預(yù)處理方法的討論關(guān)于樣品的預(yù)處理方法，濕消解法消耗的試劑常用且量不大，操作簡單，耗時不長。而干灰化法首先需要使用馬弗爐，且需要耗費(fèi)數(shù)小時的時間。李印龍等【19】比較了兩種消化方法，認(rèn)為二者最后得出結(jié)果精密度均較好，但通過回收實驗發(fā)現(xiàn)濕消化法得出的結(jié)果準(zhǔn)確度更好，而樣品中的鋅在灰化過程中有所損失。因而，實際實驗中應(yīng)采用濕消化法。在濕消化法中，分別有使用高氯酸和使用過氧化氫兩種觀點。由于高氯酸具有更強(qiáng)的腐蝕性和燃爆危險，因此使用過氧化氫配合硝酸作為濕消解試劑更為合適。2 對鋅含量測定方法的討論關(guān)于溶液中的鋅含量的測定方法，火焰原子吸收分光光度法的應(yīng)用

16、最為廣泛。它直接針對于元素進(jìn)行測定，操作簡單，測定速度快，不需要特殊試劑，其它元素的干擾幾乎可以忽略不計。原子發(fā)射光譜法也是直接針對于元素進(jìn)行測定，同樣具有以上的優(yōu)勢，且分析速度更快，其唯一的缺點是使用的儀器較為特殊，而實驗室中不具備該儀器。電位溶出法是針對于鋅離子進(jìn)行測定，理論上該法能夠獲得非常好的效果。然而文獻(xiàn)中對該法用于人發(fā)中鋅含量測定的報道較少，尚不能確定是否能在本實驗中很好的應(yīng)用，另外由于實驗室缺少有關(guān)的儀器，故本實驗不使用該法。另兩種方法均是利用分子的形成間接測定鋅的含量。紫外可見光譜法需要用到特殊的試劑，這些試劑不僅非實驗室的常用試劑，而且它們是否為選擇性很單一的特效試劑尚不確定

17、。高效液相色譜法同樣需要用到特殊的試劑，而且該法的另一個缺點是耗時較長。3. 定量方法的選擇用標(biāo)準(zhǔn)曲線法時得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)是通過原點的直線。若標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點，則說明存在系統(tǒng)誤差。標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率即為絕對校正因子。標(biāo)準(zhǔn)曲線法的優(yōu)點是：繪制好標(biāo)準(zhǔn)工作曲線后測定工作就變得相當(dāng)簡單，可直接從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上讀出含量，因此特別適合于大量樣品的分析。 標(biāo)準(zhǔn)曲線法的缺點是：每次樣品分析的條件很難完全相同，因此容易出現(xiàn)較大誤差。此外，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制時，一般使用欲測組分的標(biāo)準(zhǔn)樣品（或已知準(zhǔn)確含量的樣品），而實際樣品的組成卻千差萬別，因此必將給測量帶來一定的誤差。標(biāo)準(zhǔn)加入法可以有效克服標(biāo)準(zhǔn)曲線法的缺點，因為它是

18、把樣品和標(biāo)準(zhǔn)混在一起同時測定的，但它也有缺點就是速度很慢。為了試驗操作簡便快速，本次試驗采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，在條件允許的情況下，可以考慮再做一組標(biāo)準(zhǔn)加入法，對兩者方法加以比較。三、結(jié)論綜合以上對樣品預(yù)處理方法的討論和鋅含量測定方法的討論得出的結(jié)論，在實際實驗中選擇的實驗方法應(yīng)該如下：1. 試樣采集：收集正常健康個體發(fā)樣，洗潔精浸泡，自來水漂洗后于烘箱內(nèi)干燥，再經(jīng)過紫外燈殺菌用潔凈剪刀剪碎。2. 預(yù)處理方式：以硝酸為消化液，電熱板加熱恒溫，濕法消化試樣。3. 測定方法：火焰原子吸收法。4. 定量方法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法。參考文獻(xiàn)1姬曉靈，馬志立，何金艷，汪嶺銀川市小學(xué)生視力不良與頭發(fā)中銅鐵鋅含量關(guān)系分析中國學(xué)校衛(wèi)生，2009，29（8）：689，69223徐化，吳華診，張振吉，姜桂榮，胡曉林血鋅與發(fā)鋅相關(guān)性探討空軍總醫(yī)院學(xué)報，1989，5（2）：1041054張萬森，周曉楓，李俊華，郭平血鋅及發(fā)鋅測定的臨床價值成都醫(yī)藥，1994，20（3）：1361375畢秀成，汪林莉火焰原子吸收光譜測定頭發(fā)中的鋅和銅隕陽師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2002，22（6）：426張桂文原子吸收光譜法測定兒童頭發(fā)中鋅含量遼寧化工，2009，38（10）：7707727黃高明，孫林超人體頭發(fā)中鋅含量分析研究農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，200