《Next Research》：Multivariate optimization of an ultrasound-assisted extraction method for the determination of calcium and iron in fish samples
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超声辅助提取鱼样中钙和铁的优化方法及分析，采用Doehlert设计和Desirability函数确定最佳条件（HNO3浓度10 mL/4 mol·L-1，超声30分钟，样质量0.10 g），显著提升效率与安全性。方法定量限为46.2和16.3 mg·kg-1，精密度3.2%和2.3%，线性良好（R2=0.9921和0.9865）。应用检测巴西Jequié地区市售鱼样，钙含量79.6-431 mg·kg-1，铁28.4-168 mg·kg-1，为营养与污染监测提供新策略。
作者名单：
Geovane Silva Oliveira | Leane Santos Nunes | Samuel de Queiroz Vilas Boas Santos | Sulene Alves Araújo | Jaqueline Pereira Contreiras | Maicon Chaplim Teles de Almeida | Márcio José Silva Santos | Marcos Almeida Bezerra
巴西巴伊亚州西南部州立大学，Jequié校区，科学与技术系，José Moreira Sobrinho街，邮编45208-091，Jequié，巴伊亚州
摘要
本研究开发了一种基于超声辅助提取的方法，用于从鱼类样品中提取钙和铁，并通过火焰原子吸收光谱法测定这两种元素。采用Doehlert设计方法优化了HNO3浓度、超声处理时间和样品质量等参数。通过满意度函数找到了提取这两种元素的最佳实验条件。该方法测得的钙和铁的定量限分别为46.2 mg kg-1和16.3 mg kg-1，精度（N=10）分别为3.2%和2.3%，线性度（R2）分别为0.9921和0.9865。通过将酸消化法的结果与加标实验结果进行比较，评估了方法的准确性。该方法应用于巴西巴伊亚州Jequié市销售的鱼类样品，测得钙和铁的浓度范围分别为79.6至431 mg kg-1和28.4至168 mg kg-1。
引言
鱼类是高生物价值蛋白质及其他营养成分（如矿物质、维生素、优质脂肪等）的来源。与红肉相比，鱼类热量更低，且是维生素D的良好来源，有助于预防糖尿病、骨质疏松症和癌症等疾病。每天摄入100至150克鱼类有助于心血管健康，可将心脏病风险降低28% [[1], [2], [3], [4], [5]]。
鱼类中通常含有金属元素，这些金属可能来自自然或人为来源（通过环境污染）。根据其浓度不同，金属元素可能具有营养作用或毒性。某些矿物质与贫血（与铁缺乏相关）和血色素沉着症（与铁过量相关）等病症有关，同时也与缺钙引起的骨骼问题有关 [[8], [9], [10], [11]]。确定食品中金属及其他物质的含量对于了解其中的营养成分或污染物水平至关重要 [[12,13]]。此外，目前亟需开发新的分析方法，以满足快速、可靠且适用于复杂基质（如鱼类）中金属测定的需求 [[14,15]]。
传统上用于食品样品金属测定的方法主要包括干法或湿法分解 [[16]]。这些方法在鱼类样品中取得了令人满意的结果 [[17,18]]，但仍存在一些缺点：处理时间较长、需要使用浓酸、对操作人员的安全要求较高、分解条件较为苛刻，且产生的酸性溶液浓度较高，可能损坏设备；同时废弃物处理也较为复杂 [[19], [20], [21]]。因此，出现了多种替代采样技术，如浆液采样、固体直接采样、氢氧化四甲基铵介质溶解、酶法消化和固液萃取等。
在各种替代技术中，超声辅助提取尤为突出 [[27]]。该技术通过将样品与溶液（通常是酸）接触并施加超声波来实现分析物的提取。超声波通过微气泡的膨胀和压缩作用提高温度和压力，最终导致样品分解，释放出分析物。与传统分解方法相比，超声提取方法更高效、安全、可靠且环保，避免了浓酸的使用和长时间处理，同时也减少了操作人员的风险 [[27]]。
在食品分析领域，超声辅助提取已应用于多种分析任务，例如通过火焰原子吸收光谱法（FAAS）和石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）测定鱼类和贻贝样品中的Cd、Cu和Zn；通过FAAS和电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP OES）测定可食用蔬菜样品中的Mn、Fe、Cu、Zn、Al、Cr、As、Cd和Pb；通过液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（LC-ICP-MS）测定海鲜中的Hg；以及通过FAAS测定油料作物中的Cu、Mn、Ca和Mg等。
本研究开发了一种基于超声辅助提取的方法，用于通过火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定鱼类样品中的钙和铁。提取过程使用超声浴设备提供能量，采用Doehlert设计和满意度函数进行优化。与以往的超声辅助提取研究相比，该方法采用了现代、高效、经济且快速的多元分析工具。此外，该方法专门针对两种对人类营养至关重要的金属元素进行测定，而这些元素此前尚未被同时应用于鱼类样品的分析。
仪器设备
钙和铁的测定使用的是Perkin Elmer Analyst 200火焰原子吸收光谱仪（美国康涅狄格州诺沃克）。辐射源采用相应元素的空心阴极灯，操作参数根据设备制造商的建议设定：钙的波长为422.7 nm， slit宽度为3.5 mm，灯电流为20 mA；铁的波长为248.3 nm， slit宽度为0.7 mm，灯电流为30 mA。背景辐射经过校正后进行测量。
结果与讨论
超声波能够有效促进金属元素从样品中的释放，其机制包括引发微气泡的产生，导致细胞破裂和颗粒分裂，从而便于分析物溶解到溶液中。HNO
3溶液有助于金属元素的溶解（因为硝酸盐可溶于水）。
结论
通过Doehlert设计和满意度函数的优化，开发出一种新型、快速且环保的鱼类肌肉样品中钙和铁提取方法。最佳提取条件为：向0.10克样品中加入10毫升4 mol L
-1的HNO
3溶液，并进行30分钟的超声处理。该方法具有良好的分析性能，适用于实际应用。
数据获取
数据可应要求提供。
作者贡献声明
Geovane Silva Oliveira： 起草初稿、方法设计、实验研究、概念构建。
Leane Santos Nunes： 审稿与编辑、监督工作、方法设计、实验研究、概念构建。
Samuel de Queiroz Vilas Boas Santos： 实验研究。
Sulene Alves Araújo： 起草初稿、方法设计。
Jaqueline Pereira Contreiras： 起草初稿、方法验证。
Maicon Chaplim Teles de Almeida： 起草初稿、方法验证。
Márcio José Silva Santos： （未参与具体撰写工作）
利益冲突声明
作者声明与任何组织或实体均无财务利益关联（如酬金、教育资助、演讲活动参与、职位任职、咨询服务、股权持有等），也无非财务利益关系（如个人或职业关系、隶属关系、知识或观点）。
