ICP-AES法在茶葉磷和硫分析中的應用

譚和平，張玉蘭，高 楊，呂 昊，陳能武，孫羽婕

（中國測試技術研究院，四川 成都 610021）

0 引 言

茶葉中全磷的測定方法一般參照鉬藍比色法（GB/T 5009.87-2003）[1]，植株全硫的測定采用離子色譜法[2]和比色法[3]等。離子色譜法、比色法檢出限較高，離子色譜法測定硫的檢出限為0.2μg·g-1[2]，比色法測定磷、硫的檢出限分別為 0.2μg·g-1[1]、0.3μg·g-1[3]，且比色法存在前處理程序繁瑣、穩定性差等不足之處，若顯色時間、顯色溫度控制不當，均會對測定結果產生影響。

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）可同時進行多元素定量分析，具有檢出限低、線性范圍寬、穩定性好等優點[4-5]。磷和硫屬熔點低、易揮發的非金屬元素，運用ICP-AES測定磷和硫，若采取測定其他微量金屬元素的儀器條件較難測定準確[6]。因此，為保證茶葉中磷和硫測定結果準確度及精密度，該文擬改善ICP-AES相關工作條件，如延長氬氣吹掃光路時間和等離子體穩定時間、增加光路吹掃氣氣流等，同時進行方法學考察，以期將該方法更好地應用于茶葉及其他植物樣品分析。

1 試驗與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：美國熱電電感耦合等離子體原子發射光譜儀（IRIS IntrepidⅡ）；微波消解儀（Mars X，CEM，USA）；超純水發生器（Milli-Q Synthesis MILLIPORE，USA）；試劑純化系統（Analab,France）。

試劑：濃硝酸（GR級，經純化），雙氧水（GR級，經純化），實驗用水均為超純水（電阻率>18MΩ·cm）。磷、硫元素帶證書標準物質購自國家標準物質研究中心，使用時按一定比例稀釋成所需濃度的標準溶液。

1.2 標準溶液配制及標準曲線

準確吸取5.00mL磷、硫單標溶液（1000μg·mL-1），置于50 mL容量瓶中，用2%硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻，配制成混合標準使用液，儲存于聚乙烯瓶內，4℃保存，備用。此溶液每毫升相當于0.1mg磷、硫。再將上述磷、硫混合標準使用液逐級稀釋成不同濃度系列的標準溶液，待測。磷和硫標準曲線的線性相關系數r>0.9999。

1.3 樣品處理

稱取茶葉樣品0.5～1.0g（精確至0.0001g）于聚四氟乙烯消解罐中，加6mL硝酸，放置過夜，再加入1mL過氧化氫，蓋好內蓋，旋緊外套，放入微波消解儀中。消解完成待自然冷卻，將試樣消化液轉移到50mL容量瓶中，用超純水少量多次洗滌消解罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，待測，同時作試劑空白。

2 結果與討論

2.1 儀器譜線選擇

ICP-AES譜線的選擇直接影響分析結果的準確性。ICP-AES測定磷可選擇P213.618和P178.287，樣品中Cu對P213.618產生嚴重譜線干擾，而P178.287無相關光譜干擾。測定硫較靈敏的譜線有S182.034和S180.731，二者同屬紫外光區譜線，但S182.034強度大于S180.731。綜合考慮干擾少、強度大等因素，選擇P178.287、S182.034為分析譜線。

2.2 不同工作條件的測定效果比較

首先，采用測定其他微量金屬元素的普通工作條件（表1）測定茶葉標準物質（GBW 10016），如表2。由結果看出，其測定值均明顯低于標稱值，其中磷含量3364μg·g-1，僅為標稱值的74.8%，表明普通工作條件不適合茶葉中磷和硫含量分析，須改善相關工作條件單獨測定。

表1 ICP-AES普通工作條件

表2 茶葉標準物質（GBW 10016）檢測結果

經查閱文獻及前期實驗摸索，最終確定了ICPAES測定磷和硫的最佳工作條件（表3），較普通工作條件（表1），重點強調氬氣吹掃光路時間和等離子體穩定時間、光路吹掃氣氣流及積分時間等。表2茶葉標準物質（GBW 10016）檢測結果顯示，最佳工作條件的磷、硫測定值分別為 4340μg·g-1、2893μg·g-1，均在標稱值范圍內，表明該條件適合茶葉中磷和硫含量分析。

表3 ICP-AES測定磷和硫最佳工作條件

表4 山原純茶葉樣品6批次檢測結果重復性（n=6）

2種工作條件測定結果差異的主要原因是：P178.287、S182.034屬紫外光區譜線，延長氬氣吹掃光路時間和等離子體穩定時間等措施，增加了儀器光室純度，最大程度減少了光室中氧氣對紫外光譜吸收，從而提高了儀器靈敏度和穩定性。以下擬從方法重復性、方法再現性、回收率實驗及檢出限等方面對磷、硫最佳工作條件下的樣品測定結果進行方法學考察。

2.3 方法重復性

每批次用同一個含量未知的茶葉樣品（山原純）進行平行6次測定，以6次測定值RSD檢驗測定結果之間的一致性，即方法重復性（表4）。由表4看出，每批次6次平行的磷、硫測定值RSD分別為0.8%～1.5%、0.4%～1.6%，表明每批次樣品測定結果精密度好，該方法具可重復性，能夠滿足茶葉中磷和硫含量的測定。

2.4 方法再現性

為進一步考察方法再現性，在相同分析條件下，不同時間間隔內，連續處理6批次樣品，分別計算磷和硫每批次測定結果平均值，求算RSD，如表5。結果表明，該方法穩定可靠（磷和硫測定值RSD分別為1.0%、2.6%），能夠滿足茶葉中磷和硫含量的分析要求，方法具可再現性。

表5 山原純茶葉樣品6批次檢測結果再現性（n=6）

表6 山原純茶葉樣品磷含量加標回收實驗結果

表7 山原純茶葉樣品硫含量加標回收實驗結果

2.5 回收率實驗

稱取12份平行茶葉樣品，其中6份分別加入相當于2.0mg·g-1磷和硫元素標準溶液，進行回收率實驗（表6、表7）。由表6、表7看出，磷和硫加標回收率分別為94.2%～101.0%、91.9%～95.6%，結果理想。

2.6 方法檢出限

重復測定空白溶液11次，取3倍標準偏差值為相應方法的檢出限，該方法磷和硫檢出限分別為0.02μg·g-1和 0.03μg·g-1，滿足實驗要求。

3 結束語

磷和硫屬熔點低、易揮發的非金屬元素，應用ICP-AES測定茶葉中磷和硫含量，不能采用測定其他微量金屬元素的普通工作條件。磷和硫最佳光譜吸收位于紫外區域，為保證測定結果準確度和精密度，須改善相關工作條件單獨分析磷和硫含量，如延長氬氣吹掃光路時間、等離子體穩定時間和積分時間、增加光路吹掃氣氣流等，以消除氧氣在紫外區域內的吸收對磷和硫信號值的影響。ICP-AES最佳工作條件測定磷、硫，其測定值穩定可靠，檢出限分別為 0.02μg·g-1和 0.03μg·g-1，遠低于傳統比色法、離子色譜法檢出限，能夠滿足茶葉中磷和硫分析要求。該方法同樣適用于其他植物樣品中磷和硫含量分析。

[1]GB/T 5009.87—2003，食品中磷的測定[S].北京：中國標準出版社，2003.

[2] 孫翠香，黃賽花，畢鴻亮.堿熔-離子色譜法同時測定植株中氯和硫的含量[J].光譜實驗室，2007，24（4）：583-586.

[3] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2004.

[4] Marl′a R.Determination of heavy metals for the quality control in argentinian herbal medicines by ETAAS and ICP-OES[J].Food and Chemical Toxicology，2007（45）：1060-1064.

[5] Yang D H.Determination of cadmium bioaccessibility in herbalmedicinesand safety assessmentby in vitro dissolution and ICP-AES[J].Microchim Acta，2009（167）：117-122.

[6] Charles B B，Kenneth J F.Concepts，instrumentation and techniques in inductively coupled plasma atomic Emission spectrometry[M].ThePerkin-ElmerCorp，1989：4-22.