文獻(xiàn)綜述-人發(fā)中微量元素鋅的測(cè)定

1、“歲課年功頭發(fā)知”-人發(fā)中微量元素鋅的測(cè)定摘 要：討論了利用人發(fā)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象測(cè)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(cè)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(cè)定溶液中的鋅含量是最適宜于在實(shí)驗(yàn)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(cè)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(hào)元素，也是人體所必需的微量元素之一?？茖W(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(dòng)的各個(gè)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(huì)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(gè)人的身體的健康狀況，因此研究鋅含量的測(cè)定也就有了它的科學(xué)價(jià)值。根據(jù)對(duì)人體鋅含量進(jìn)行測(cè)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(gè)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(gè)排泄器官，發(fā)鋅可以反映出幾周內(nèi)甚至是幾個(gè)月內(nèi)人體中的鋅的狀況，但其反映出的是一個(gè)長期的情況，而補(bǔ)鋅治療的效果具有及時(shí)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(cè)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(shì)，特別適用于針對(duì)低齡兒童開展的有關(guān)鋅含量的研究【4】。由于實(shí)驗(yàn)須在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展，在取樣方面的困難使我們只能進(jìn)行發(fā)鋅的測(cè)定。本文作者旨在對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)中對(duì)人體頭發(fā)鋅含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)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(cè)定的方法的優(yōu)缺點(diǎn)，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(gè)熱門的課題，有很多的文獻(xiàn)都對(duì)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(cè)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(cè)定。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看，目前測(cè)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(shí)，通常為了提高化學(xué)反應(yīng)的速率，需要采用一些加熱的手段，一

8、般使用電熱板加熱升溫，加熱使溶液剩余12mL，此時(shí)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(shí)，冷卻，移入比色管，用硝酸溶解。首烏粉測(cè)定鎂含量的實(shí)驗(yàn)中首烏粉的消化方法即是用的馬弗爐灰化法。該法耗時(shí)較長，本實(shí)驗(yàn)中若使用馬弗爐對(duì)發(fā)樣灰化大概需要4h。1.3.3 電熱板消解【10】準(zhǔn)確稱取發(fā)樣

9、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(cè)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，搖勻，轉(zhuǎn)入5

10、0 mL容量瓶中，用去離子水水定容，振動(dòng) l mi n可獲得一均勻透明的樣品乳濁液，待測(cè)。2鋅含量測(cè)定方法總結(jié)溶液中鋅含量的測(cè)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(cè)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(jì)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(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)元素分析特別適用，但一般的原子發(fā)射光譜法只能進(jìn)行定性或半定量的分

11、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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(duì)鋅離子產(chǎn)生顯色作用【14】

12、，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(cè)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(hào)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(cè)定人發(fā)中的鋅含量在文獻(xiàn)中的報(bào)道較少，該法可作為電化學(xué)分析的一個(gè)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(cè)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(duì)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(cè)定。同樣，該法可作為色譜分析的一個(gè)代表。2.6 分光光度法 【17,18】鋅

13、測(cè)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(cè)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9.3104。測(cè)量時(shí)，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(jì)直接測(cè)定其中的鋅。3. 定量方法測(cè)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(jiǎn)便、快速的定量方法。用標(biāo)準(zhǔn)樣

14、品配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列，依次由低到高濃度測(cè)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(shí)測(cè)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(duì)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(shí)，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(cè)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(duì)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)相交的數(shù)的絕對(duì)值)就可得到樣品

15、液濃度。二、討論1對(duì)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(jiǎn)單，耗時(shí)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(shí)的時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)際實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。由于高氯酸具有更強(qiáng)的腐蝕性和燃爆危險(xiǎn)，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(duì)鋅含量測(cè)定方法的討論關(guān)于溶液中的鋅含量的測(cè)定方法，火焰原子吸收分光光度法的應(yīng)用最為廣泛。它直接針對(duì)于元

16、素進(jìn)行測(cè)定，操作簡(jiǎn)單，測(cè)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(jì)。原子發(fā)射光譜法也是直接針對(duì)于元素進(jìn)行測(cè)定，同樣具有以上的優(yōu)勢(shì)，且分析速度更快，其唯一的缺點(diǎn)是使用的儀器較為特殊，而實(shí)驗(yàn)室中不具備該儀器。電位溶出法是針對(duì)于鋅離子進(jìn)行測(cè)定，理論上該法能夠獲得非常好的效果。然而文獻(xiàn)中對(duì)該法用于人發(fā)中鋅含量測(cè)定的報(bào)道較少，尚不能確定是否能在本實(shí)驗(yàn)中很好的應(yīng)用，另外由于實(shí)驗(yàn)室缺少有關(guān)的儀器，故本實(shí)驗(yàn)不使用該法。另兩種方法均是利用分子的形成間接測(cè)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(shí)驗(yàn)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。高效液相色譜法同樣需要

17、用到特殊的試劑，而且該法的另一個(gè)缺點(diǎn)是耗時(shí)較長。3. 定量方法的選擇用標(biāo)準(zhǔn)曲線法時(shí)得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)是通過原點(diǎn)的直線。若標(biāo)準(zhǔn)曲線不通過原點(diǎn)，則說明存在系統(tǒng)誤差。標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率即為絕對(duì)校正因子。標(biāo)準(zhǔn)曲線法的優(yōu)點(diǎn)是：繪制好標(biāo)準(zhǔn)工作曲線后測(cè)定工作就變得相當(dāng)簡(jiǎn)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(diǎn)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(shí)，一般使用欲測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)樣品（或已知準(zhǔn)確含量的樣品），而實(shí)際樣品的組成卻千差萬別，因此必將給測(cè)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(diǎn)，因?yàn)樗前褬悠泛蜆?biāo)準(zhǔn)混在一起同時(shí)

18、測(cè)定的，但它也有缺點(diǎn)就是速度很慢。為了試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便快速，本次試驗(yàn)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(duì)兩者方法加以比較。三、結(jié)論綜合以上對(duì)樣品預(yù)處理方法的討論和鋅含量測(cè)定方法的討論得出的結(jié)論，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中選擇的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)該如下：1. 試樣采集：收集正常健康個(gè)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(cè)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(bào)，1989，5（2）：1041054張萬森，周曉楓，李俊華，郭平血鋅及發(fā)鋅測(cè)定的臨床價(jià)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(cè)定頭發(fā)中的鋅和銅隕陽師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002，22（6）：426張桂文原子吸收光譜法測(cè)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，2007，