文献综述-人发中微量元素锌的测定

1、“岁课年功头发知”-人发中微量元素锌的测定摘 要：讨论了利用人发作为实验对象测定其中的微量元素锌的含量的科学意义。通过总结文献，比较各种不同的样品预处理方法以及锌含量测定的方法，寻找最优分析手段。结论中得出用湿消解法处理样品并用火焰原子吸收法测定溶液中的锌含量是最适宜于在实验中采用的方法。关键词：锌；发样；样品预处理方法；锌含量测定方法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 引言锌是元素周期表中的第三十号元素，也是人体所必需的微量元素之一。科学研究表明，锌是人体内200多种酶和蛋白质的重要组成成分，广泛参与了生命活动的各个方面，如人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要的生理过程。如果人体内缺锌，会产生免疫功能缺陷、伤口愈合困难、儿童生长受阻、智力发育不良、

4、食欲低下、视力下降【1】等一系列锌缺乏症【2】。因此，人体中的锌含量水平可以反映出一个人的身体的健康状况，因此研究锌含量的测定也就有了它的科学价值。根据对人体锌含量进行测定的取样部位不同，在医学上可以将锌含量分为血锌、发锌、尿锌、肝锌、红细胞锌等，其中血锌和发锌讨论最为广泛。每个锌含量之间的变化关系大致一致，但并不完全相同，比如在临床学上有重要意义的发锌含量和血锌含量，这两者含量通常是不同的。相比较而言，由于头发是人体微量元素的一个排泄器官，发锌可以反映出几周内甚至是几个月内人体中的锌的状况，但其反映出的是一个长期的情况，而补锌治疗的效果具有及时性，只有用血锌才有明显的反映效果。有文献表明，发

5、锌含量测定受环境、发样洗涤方法、人发生长速度等因素影响较大，可靠性不佳，而血锌含量能较准确的反映出体内的营养状况【3】。然而，发锌含量分析却有着采样方便、无痛苦、易保存等血锌方法所不具有的优势，特别适用于针对低龄儿童开展的有关锌含量的研究【4】。由于实验须在化学实验室开展，在取样方面的困难使我们只能进行发锌的测定。本文作者旨在对现有文献中对人体头发锌含量测定的实验方法进行总结和考察，并比较各种不同的样品预处理方法以及锌含量测定的方法的优缺点，从而寻找最优分析手段。1、 分析方法总结人发中锌含量的分析方法是一个热门的课题，有很多的文献都对其进行过讨论，而分析方法更是千差万别。本文将分析方法的不同

6、分为样品预处理方法的不同以及溶液中锌含量测定方法的不同，分别进行总结，旨在从千差万别的分析方法中选出较优的并易于在实验室进行的实验方法。1样品预处理方法总结1.1 原理 人发属于生物样品，容易受到环境中污染物的污染，而且锌的化学存在形式多样复杂，难以直接进行分析，因此必须先对样品进行预处理步骤，包括用合适的洗发水或洗洁精洗净、剪碎、充分干燥等步骤，后需要将其微量锌以金属离子状态转入到溶液进行测定。从现有的文献看，目前测定头发常用预处理方法主要有干灰化法和湿消化法两种。1.2 样品采集处理从文献看，这一步的处理步骤基本大同小异，取正常人的枕部（无染发和烫发经历者）距头皮13cm头发2g，并剪成0

7、.20.3cm碎段，充分混匀，置于100ml烧杯中用自来水漂洗几次，加入质量浓度为50g/L的中性洗涤剂溶液浸泡1h，弃去洗涤剂废液，用去离子水洗至无泡沫，再用丙酮浸泡1h，弃去丙酮，在6070烘箱中烘干【5】。后依次使用不同的前处理方法。1.3 样品预处理1.3.1 湿消解法常用的样品消化方法方法为湿消解法，通常采用的试剂为混酸，其中浓硝酸：高氯酸=4：1（V/V）（亦有说法为5：1【6,7】）。有文献中提到可将氧化剂改为H2O2，而硝酸不变，其用量的比为浓硝酸：过氧化氢=10：1（V/V），同样获得了较好的效果【7,8】。用湿消解法时，通常为了提高化学反应的速率，需要采用一些加热的手段，一

8、般使用电热板加热升温，加热使溶液剩余12mL，此时白眼冒尽并得到透明的溶液，即可认为消化已经完成。有文献中提出了利用微波进行消解，即使反应在微波炉中进行，这样可进一步提高反应速率，消化过程在约7min内即可完成【8,9】，这种方法称为微波消解法。1.3.2干灰化法干灰化法即将准确称取的头发样品置于瓷坩埚内，放入马弗炉中先进行低温干燥（大约是在250保持3h），而后高温灰化(600)，灰化至样品呈灰白色时，冷却，移入比色管，用硝酸溶解。首乌粉测定镁含量的实验中首乌粉的消化方法即是用的马弗炉灰化法。该法耗时较长，本实验中若使用马弗炉对发样灰化大概需要4h。1.3.3 电热板消解【10】准确称取发样

9、先加入浓HNO3，稍冷后缓慢滴加30% H2O2。待溶液反应稳定后置于电热板上加热消解，加热温度控制在中档，消解至溶液澄净透明(若消解后呈深棕色，应加少许过氧化氢，继续加热使之变浅，最后细心蒸至溶液剩余12 mL)。加少量去离子水稀释，转移至50 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，待测定。1.3.4非完全消解法【11】准确称取发样0.1000g左右于小烧杯中，加入3.0 6.5ml浓硝酸，用玻璃棒压紧发样，置电炉上，用调压变压器控制炉温在130以下，消解10 min后，滴加2 mL30过氧化氢，消解至溶液呈透明橙棕色，共需约15 min，拿下，趁热加入2.0ml OP溶液，摇匀，转入5

10、0 mL容量瓶中，用去离子水水定容，振动 l mi n可获得一均匀透明的样品乳浊液，待测。2锌含量测定方法总结溶液中锌含量的测定方法更为多种多样，从光化学分析到电化学分析，再到色谱分析，应有尽有。下面总结几种文献中提出的测定方法。2.1 火焰原子吸收光谱法【12】本法为使用最广泛的锌含量分析方法。选用锌的分析线为213.9nm，其附近的干扰线少。用标准曲线法确定溶液中的锌含量，进而计算出人发中锌的含量。由于使用锐线光源，其它元素几乎完全不会对实验结果产生干扰，结果的准确性好。2.2 电感耦合等离子发射光谱法【13】原子发射光谱法对元素分析特别适用，但一般的原子发射光谱法只能进行定性或半定量的分

11、析，而准确的定量分析则无法做到。ICP发射光谱分析弥补了这一缺憾，它可以测量发射出的特征波长的辐射的强度而进行定量分析。它只需要两份已知浓度的标准溶液作为参比即可确定试样溶液的浓度，步骤简单，且可在2 min 内得出结果。2.3 紫外可见光谱法我们已经知道，若要测定水溶液中亚铁离子的含量，用邻二氮菲作为显色剂，则溶液由近无色成为了有色，可用紫外可见分光光度法分析其含量进而测定铁。同样，我们也可以类比，在溶液中加入锌离子的特征显色剂。文献表明，一系列显色剂，包括吡啶偶氮类显色剂、硫氰酸盐罗丹明B、卟啉类显色剂、三氮烯类显色剂、噻唑偶氮类显色剂以及其它偶氮类显色剂，均可对锌离子产生显色作用【14】

12、，可以此为依据进行紫外可见光谱分析。2.4 电化学分析方法文献中提出了一种用微分电位溶出法测定人发中的锌的方法【15】。通过控制溶出电位使在某一范围内只有锌溶出，通过溶出信号强度，利用标准曲线法确定锌的含量。电化学分析方法用于测定人发中的锌含量在文献中的报道较少，该法可作为电化学分析的一个代表。2.5 高效液相色谱法文献中提出了一种用高效液相色谱法测定人发中的锌的方法【16】。该法主要的原理是以二甲酚橙（XO）为柱前衍生剂与锌离子络合，六次甲基四胺（HTMA）为离子对试剂，这样锌的含量便可以以一般的高效液相色谱分析法测定。同样，该法可作为色谱分析的一个代表。2.6 分光光度法 【17,18】锌

13、测定常用分光光度法，选用较常见的锌试剂，或者用双硫腙,在pH为4.05.5的醋酸盐缓冲介质中，锌离子与双硫腙形成红色螯合物，其反应为：该螯合物可被四氯化碳（或三氯甲烷）定量萃取。以混色法完成测定。用四氯化碳萃取，锌一双硫腙螯合物的最大吸收波长为535 nm，其摩尔吸光系数约为9.3104。测量时，可以选用硼砂缓冲溶液中加入非离子表面活性剂吐温-80和稳定剂PVA(聚乙烯醇)人发经消化后不经分离，使用 721型分光光度计直接测定其中的锌。3. 定量方法测量发样中的锌的含量，一般是选用标准曲线法或者标准加入法。3.1 标准曲线法标准曲线法也称外标法或直接比较法，是一种简便、快速的定量方法。用标准样

14、品配制成不同浓度的标准系列，依次由低到高浓度测量标准液相应的数据（如吸光度，峰高，峰面积等）。在相同的条件下，同时测定样品和样品空白的数据，在坐标纸上以标准液浓度为横坐标，对应的数据为纵坐标，绘制标准曲线。3.2 标准加入法标准加入法，又名标准增量法，当试样组成复杂，配制的标准溶液与试样组成之间存在较大的差别时，常采用此法。在数份相同体积样品液中加入不等量的标准液，一定要有一份相同体积样品液中加入 的标准液为零，按照绘制标准曲线的步骤测量吸光度(或峰高、面积) 在坐标纸上以加入的标准液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，用外推法(延长标准曲线和横坐标相交的数的绝对值)就可得到样品

15、液浓度。二、讨论1对样品预处理方法的讨论关于样品的预处理方法，湿消解法消耗的试剂常用且量不大，操作简单，耗时不长。而干灰化法首先需要使用马弗炉，且需要耗费数小时的时间。李印龙等【19】比较了两种消化方法，认为二者最后得出结果精密度均较好，但通过回收实验发现湿消化法得出的结果准确度更好，而样品中的锌在灰化过程中有所损失。因而，实际实验中应采用湿消化法。在湿消化法中，分别有使用高氯酸和使用过氧化氢两种观点。由于高氯酸具有更强的腐蚀性和燃爆危险，因此使用过氧化氢配合硝酸作为湿消解试剂更为合适。2 对锌含量测定方法的讨论关于溶液中的锌含量的测定方法，火焰原子吸收分光光度法的应用最为广泛。它直接针对于元

16、素进行测定，操作简单，测定速度快，不需要特殊试剂，其它元素的干扰几乎可以忽略不计。原子发射光谱法也是直接针对于元素进行测定，同样具有以上的优势，且分析速度更快，其唯一的缺点是使用的仪器较为特殊，而实验室中不具备该仪器。电位溶出法是针对于锌离子进行测定，理论上该法能够获得非常好的效果。然而文献中对该法用于人发中锌含量测定的报道较少，尚不能确定是否能在本实验中很好的应用，另外由于实验室缺少有关的仪器，故本实验不使用该法。另两种方法均是利用分子的形成间接测定锌的含量。紫外可见光谱法需要用到特殊的试剂，这些试剂不仅非实验室的常用试剂，而且它们是否为选择性很单一的特效试剂尚不确定。高效液相色谱法同样需要

17、用到特殊的试剂，而且该法的另一个缺点是耗时较长。3. 定量方法的选择用标准曲线法时得到的标准曲线应是通过原点的直线。若标准曲线不通过原点，则说明存在系统误差。标准曲线的斜率即为绝对校正因子。标准曲线法的优点是：绘制好标准工作曲线后测定工作就变得相当简单，可直接从标准工作曲线上读出含量，因此特别适合于大量样品的分析。 标准曲线法的缺点是：每次样品分析的条件很难完全相同，因此容易出现较大误差。此外，标准工作曲线绘制时，一般使用欲测组分的标准样品（或已知准确含量的样品），而实际样品的组成却千差万别，因此必将给测量带来一定的误差。标准加入法可以有效克服标准曲线法的缺点，因为它是把样品和标准混在一起同时

18、测定的，但它也有缺点就是速度很慢。为了试验操作简便快速，本次试验采用标准曲线法，在条件允许的情况下，可以考虑再做一组标准加入法，对两者方法加以比较。三、结论综合以上对样品预处理方法的讨论和锌含量测定方法的讨论得出的结论，在实际实验中选择的实验方法应该如下：1. 试样采集：收集正常健康个体发样，洗洁精浸泡，自来水漂洗后于烘箱内干燥，再经过紫外灯杀菌用洁净剪刀剪碎。2. 预处理方式：以硝酸为消化液，电热板加热恒温，湿法消化试样。3. 测定方法：火焰原子吸收法。4. 定量方法：标准曲线法。参考文献1姬晓灵，马志立，何金艳，汪岭银川市小学生视力不良与头发中铜铁锌含量关系分析中国学校卫生，2009，29（8）：689，69223徐化，吴华诊，张振吉，姜桂荣，胡晓林血锌与发锌相关性探讨空军总医院学报，1989，5（2）：1041054张万森，周晓枫，李俊华，郭平血锌及发锌测定的临床价值成都医药，1994，20（3）：1361375毕秀成，汪林莉火焰原子吸收光谱测定头发中的锌和铜陨阳师范高等专科学校学报，2002，22（6）：426张桂文原子吸收光谱法测定儿童头发中锌含量辽宁化工，2009，38（10）：7707727黄高明，孙林超人体头发中锌含量分析研究农产品加工学刊，2007，