強疏水性AS-15色譜柱測定茶葉中F-、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-、BrO3-、Br-、NO2-的研究

譚和平 ， 周黎黎 ， 徐文平 ， 趙愛平 ， 譚福元

（1.中國測試技術研究院，四川 成都 610021；2.茶葉標準與檢測四川省重點實驗室，四川 成都 610021）

0 引 言

茶是廣受世界人民喜愛的飲料，飲茶有益于身體健康，卻也日漸暴露出許多飲用安全問題。茶中的各種無機陰離子攝入過量對人體健康有危害[1]，因此有必要全面測定茶葉中無機陰離子的含量。

查閱近年來國內(nèi)外關于茶葉中無機陰離子檢測方法的研究文獻及標準，對其進行了整理，電極法等傳統(tǒng)化學方法由于對離子有良好的選擇性而得到廣泛的應用，但其檢測離子單一，操作繁瑣。隨著現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展，現(xiàn)有文獻大多采用離子色譜法一次性測定茶葉中無機陰離子，但報道的各種方法在檢測氟離子的數(shù)據(jù)上卻存在較大差異，范圍從幾十到幾千μg/g不等[2-4]。造成差異的主要原因為茶葉中存在大量的弱解離的有機酸，這些有機酸與氟的保留行為非常接近，從而干擾氟的測定。為了解決離子色譜法測定茶葉中氟離子的干擾問題，并同時達到測定茶葉中多種無機陰離子含量的目的。該文利用強疏水性分離柱，通過KOH梯度淋洗，最終建立了能準確測定茶葉中包括氟化物在內(nèi)的8種無機陰離子的含量的方法，并通過方法學嚴格驗證其可靠性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶樣：天崗玉芽（重慶榮昌）；龍井（浙江新昌縣城關鎮(zhèn)新昌龍井廠）；普餌茶（云南省思茅市南屏鎮(zhèn)）；鐵觀音（福建省安溪縣）；紅茶（云南下關）。

試劑：標準溶液及淋洗液試劑均為優(yōu)級純，實驗用水均采用二次去離子水。

1.2 儀器

戴安公司離子色譜儀（ICS-2100）。

1.3 標準溶液的配制

準確配制 F-、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-、BrO3-、Br-、NO2-混合標準溶液，按不同濃度梯度進樣，以濃度-峰高繪制各離子的標準曲線。

1.4 茶樣處理

茶樣按GB/T 8302-2002《茶 取樣》，磨碎混勻后過60目孔篩，105℃烘至恒重備用。

取（2±0.002 0）g茶樣，置于 250 mL錐形瓶中，精確加入100mL新煮沸的水沖泡茶樣，搖勻，放置5min后抽濾，過活性炭萃取小柱，過0.2μm微孔濾膜，恒溫放置約30min后待測。

1.5 色譜條件及測定方法

色譜柱：IonPac AS15（4×250mm）

流動相：KOH溶液（免化學試劑）外加水模式

流速：1.4mL/min。

梯度程序：0～3min 0.8mmol/L KOH

3～22.5min 0.8～7.8 mmol/L KOH

23～40min 38mmol/L KOH

40.1 ～50min 60mmol/L KOH

50.1 ～55min 0.8mmol/L KOH

檢測池溫度：35℃。

柱溫：30℃。

進樣量：25μL。

2 結果與討論

2.1 色譜分離條件的選擇

通過改變流動相的流速（1.2～1.6 mL/min）和梯度程序進行條件篩選，由圖1和圖2可知，茶葉樣品中8種無機陰離子在1.5所述梯度色譜條件下能夠得到完全的基線分離，氟化物與相鄰的小分子有機酸也能完全分開。

圖1 8種無機陰離子標準色譜圖

圖2 茶葉（鐵觀音）樣品色譜圖

2.2 不同前處理實驗結果

實驗比較了C18、活性炭、RP柱對去除茶湯有機物干擾的效果。通過將茶湯分別過C18、活性炭、RP柱，收集洗脫液，采用液相色譜檢測，比較洗脫前后離子色譜峰總面積，得出各小柱對茶湯有機物的去除率。

由表1可以看出，活性炭的去除效果最好，可達93%，不僅有效地去除了茶多酚、生物堿、色素等干擾，同時保護色譜柱。

表1 3種凈化柱去除茶湯有機物干擾的試驗結果

2.3 方法學驗證結果

2.3.1 工作曲線與檢出限

在已確定的色譜條件下，分別對上述5個梯度的混合標準溶液進行IC分析，并以各離子濃度-峰面積作圖，得到各離子的工作曲線。其工作曲線在需要的線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性相關（表2），并且8種待測離子能達到完全分離（圖1）。

表2 工作曲線與檢出限

表3 方法回收率

用去離子水配制10個接近空白的標準溶液，分別進行IC分析，并以3倍噪聲計算出各陰離子的檢出限（表2），可以看出各陰離子的檢出限均較低，表明該方法的靈敏度較好。

2.3.2 方法的回收率

以鐵觀音為例進行加標回收試驗，分別加入3個濃度水平計算回收率，結果見表3。表3顯示，茶葉中測出的這5種陰離子回收率都比較好，說明該方法準確度高。

2.3.3 方法的重復性

采用該方法對鐵觀音茶樣分別進行了6次重復測定，計算測定結果的RSD，結果見表4。從表4可以看出，5種陰離子測定結果的相對標準偏差RSD值均較小，表明該方法的重復性良好。

2.3.4 測量結果的不確定度

為了更準確地表述測定結果的可靠程度，應對其進行不確定度評定。從該方法自身出發(fā)，考慮了由稱樣、體積、曲線擬合、分析儀器、標準物質(zhì)、方法測定重復性引起的6個相對標準不確定度分量，確定合成標準不確定度u（C）。根據(jù)包含因子k=2，得到方法測定結果的擴展不確定度U，見表5，以便更可靠地評定測定結果。

表4 不同無機陰離子的重復性

表5 測定結果的不確定度評定

2.4 部分茶樣的無機陰離子含量

采用該方法對5類茶中的無機陰離子進行檢測，從表6可以看出，大多數(shù)茶樣中能檢測出F-、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-5種無機陰離子，而5種茶樣中其余的3種無機陰離子BrO3-、Br-、NO2-均低于該方法的檢出限。

3 結束語

除上述實驗外，也參考了文獻報道的其他方法，通過實驗測定了茶葉中無機陰離子含量：（1）電極法選擇性好，不受有機酸干擾，但受到Fe3+、Al3+的干擾極大，需針對不同的干擾離子含量加入與之匹配濃度的掩蔽劑，否則對結果影響很大，因此其操作性差、方法適用性差[5-6]；（2）通過實驗比較過離子色譜碳酸鹽體系和氫氧化物體系，碳酸鹽體系雖然洗脫能力強，但茶葉中奎尼酸與氟離子共洗脫，造成測量結果偏大；而氫氧化物梯度體系能明顯改善共洗脫現(xiàn)象，但若采用AS11-HC柱分離，氟離子與相鄰的小分子有機酸非常近[7-8]，實驗發(fā)現(xiàn)若茶樣中氟離子濃度稍大時即無法實現(xiàn)基線分離，影響準確定量，該方法還有待進一步改進。

表6 5種茶樣無機陰離子含量

綜上所述，該文選擇的疏水性極強AS-15柱能使氟離子與干擾峰達到基線分離，通過梯度淋洗能同時測定茶葉中8種無機陰離子含量，經(jīng)過方法學驗證，方法檢出限低、準確度高，并且重復性好；尤其是采用沸水沖泡進行前處理，科學而簡單，能真實反映出人們飲茶中攝入的無機陰離子含量，有利于指導健康飲茶，是茶葉無機陰離子檢測值得推薦的方法。

[1]譚和平，周黎黎，王智，等．茶葉中無機陰離子測試與標準的研究進展[J]．中國測試技術，2008，34（2）：9-12．

[2]馬立鋒，阮建云，石元值，等.茶葉中氟的測定方法研究[J]．茶業(yè)通報，2003，25（3）：103-104．

[3]Michalski R．Simultaneous determination of common inorganic anions in black and herbal tea by suppressed ion chromatography[J].Journal of Food Quality，2006（26）：607-616.

[4]蔡夢華，高素虹，洪祥奇．離子色譜法測定茶葉中氟的含量[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2007，17（1）：84-85．

[5]朱正強，李永權，張國清，等．茶葉中氟的電極法測定相關問題探討[J].預防醫(yī)學情報雜志，2006，22（1）：84-85．

[6]吳偉杰．氟離子檢測方法的改進及離子色譜法的應用[J].廣東化工，2005（8）：69-71．

[7]皮向榮，楊朝霞．利用強疏水性陰離子交換柱AS15測定啤酒中氟離子[J].啤酒科技，2008（12）：28-29．

[8]莊會榮．離子色譜法測定茶葉中無機陰離子[J].理化檢驗：化學分冊，2009，45（5）：543-545.