微波消解-ICP-AES法測(cè)定泰順茶葉中的微量元素

劉愛麗，沈 燕，龔慧鴿，李晶菁（溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，浙江 溫州　325035）

微波消解-ICP-AES法測(cè)定泰順茶葉中的微量元素

劉愛麗，沈 燕，龔慧鴿，李晶菁
（溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，浙江 溫州325035）

用硝酸-H2O2作消解劑進(jìn)行微波消解，以電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定泰順地區(qū)6 種茶葉中的Fe、Mn、Zn、Cd、Cu、Se、Pb、Co、Sn、V、Cr、Ni 12 種微量元素含量。結(jié)果表明：在優(yōu)化條件下，茶葉樣品中所測(cè)元素的加標(biāo)回收率為92.0%～106.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%，測(cè)定方法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。所測(cè)泰順茶葉樣品含有豐富的有益微量元素，Cd、Pb、Cr等重金屬元素含量均低于相關(guān)的國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。

茶葉；微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；微量元素

茶是當(dāng)今世界三大無(wú)酒精飲料之一，以香味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富、天然健 康的特點(diǎn)風(fēng)靡全球［1］。茶葉中除了含有茶多酚、咖啡堿、氨基酸等豐富的有機(jī)物外，還含 有多種常量和微量金屬元素，而微量元素是其重要組成部分，也是發(fā)揮其藥用價(jià)值和保健作用不可或缺的成分，對(duì)人體的健康有著極其重要的作用［2-5］，因此對(duì)茶葉中的微量元素的研究日漸深入［6-10］。

泰順縣位于浙江省溫州市南部山區(qū)，有著得天獨(dú)厚的自然條件，主產(chǎn)綠茶，是全國(guó)重點(diǎn)產(chǎn)茶縣。泰順產(chǎn)茶歷史悠久，享譽(yù)甚早，古以“黃湯”、“白毫銀針”著名，近年來(lái)更是名茶輩出，“三杯香”、“仙瑤隱霧”、“承天雪龍”、“香菇寮白毫”、“珍眉”等品種已成為眾口好評(píng)的國(guó)內(nèi)名茶［11］。目前人們已經(jīng)對(duì)泰順茶葉的種植條件、品種配制、茶葉加工等方面做了很多的研究和探討［12-15］，但泰順茶葉中微量元素的測(cè)定還未見報(bào)道。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES）法具有靈敏度高、精確度高［16-18］、穩(wěn)定性好、線性范圍寬、基體效應(yīng)小、分析速度快以及多元素同時(shí)測(cè)定［19-23］等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于元素分析。而微波消解處理樣品具有快速、完全、損失少和污染小等特點(diǎn)，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的消解方法［24］。為此，本實(shí)驗(yàn)利用微波消解-ICP-AES法對(duì)泰順地區(qū)6 種茶葉的微量元素進(jìn)行分析，同時(shí)測(cè)定了Fe、Mn、Zn、Cd、Cu、Se、Pb、Co、Sn、V、Cr、Ni 12 種微量元素的含量，為評(píng)價(jià)泰順茶葉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和安全性提供依據(jù)。

1　　材料與方法

1.1材料與試劑

泰順不同品種茶葉：三杯香、雪龍茶、珍眉、白毫銀針、香菇寮白毫、仙遙隱霧，由泰順茶廠提供，均為一級(jí)。

標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)茶葉GBW 10016（GSB-7）、Fe、Mn、Zn、Cd、Cu、Se、Pb、Co、Sn、V、Cr、Ni標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1 000 mg/L）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；濃硝酸、30 g/100 mL雙氧水均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2儀器與設(shè)備

ISIR Advantage ICP-AES儀美國(guó)熱電公司；Multiwave 3000微波消解儀奧地利安東帕公司；BS110S型電子分析天平北京賽多利斯天平有限公；Milli-Q超純水系統(tǒng)美國(guó)Millipore公司；所用玻璃儀器和聚四氟乙烯消解罐均用體積分?jǐn)?shù)10%硝酸（以濃酸為基準(zhǔn)）浸泡24 h以上，依次用去離子水、超純水沖洗，晾干備用。

1.3方法

1.3.1樣品處理

將6 種不同品種的泰順茶葉樣品研細(xì)，過(guò)50 目篩，在恒溫箱中60 ℃烘干4 h。冷卻后準(zhǔn)確稱取樣品0.6 g左右（精確到0.000 1 g）置于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL濃硝酸、2 mL 30 g/100 mL H2O2，蓋緊密封蓋。按照表1設(shè)定程序升溫。消解完畢，冷至室溫，在通風(fēng)櫥中加熱趕酸，用體積分?jǐn)?shù)5%硝酸反復(fù)沖洗，將消解液轉(zhuǎn)移并定容到25 mL容量瓶中。按消解樣品步驟平行制備2 份試劑空白，待ICP-AES測(cè)定。

表1　　微波消解程序Table 1　　Microwave digestion program

1.3.2測(cè)試條件

在ICP-AES分析中，對(duì)分析譜線影響較大的因素有射頻功率、載氣流量和樣品提升量等，優(yōu)化后的工作條件：等離子體射頻功率1 150 W，霧化氣壓力32.0 psi，輔助氣流速1.0 L/min，沖洗泵氣流速1.85 L/min，分析泵氣流速1.85 L/min。在上述實(shí)驗(yàn)條件下，選擇待測(cè)元素的分析譜線對(duì)樣品消解液進(jìn)行測(cè)定，取3 次讀數(shù)的平均值為測(cè)定值。

2　　結(jié)果與分析

2.1樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化

微波消解樣品大多采用硝酸、鹽酸、硫酸、H2O2及其混合酸。對(duì)于ICP而言，無(wú)機(jī)酸的加入容易導(dǎo)致溶液黏度和元素原子激發(fā)狀態(tài)的改變，而硫酸黏度較大，不利于ICP的霧化，應(yīng)盡量選擇黏度較小的硝酸和鹽酸。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3 組消解體系濃硝酸；濃硝酸、濃鹽酸；濃硝酸、30 g/100 mL H2O2；取0.6 g茶葉，分別加入上述消解體系進(jìn)行微波消解，前面2 組消解液出現(xiàn)渾濁，第3組消解液消解效果良好。H2O2的加入有助于茶葉樣品中有機(jī)物的氧化脫色，提高消解時(shí)的壓強(qiáng)，加速消解。消解劑用量實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)加入8 mL濃硝酸和2 mL 30 g/100 mL H2O2，樣品消解完全。確定硝酸-H2O2為消解體系，設(shè)置不同的微波消解程序。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，最佳微波程序?yàn)椋?00 W、5 mi n；1 200 W、15 min。經(jīng)過(guò)20 min的微波消解，消解液無(wú)色透明，樣品消解完全。2.2分析波長(zhǎng)的選擇

ICP-AES儀具有同步背景校正功能，選擇譜線干擾少、靈敏度高、背景低的分析線工作，將待測(cè)液稀釋到測(cè)定范圍后，對(duì)樣品溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液按表2所示波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。

表2　ICP-AES測(cè)定各元素的分析波長(zhǎng)TTaabbllee 22 　　OOppttiimmaall wwaavveelleennggtthhss ffoorr IICCPP--AAEESS ddeetteerrmmiinnaattiioonn ooff twelve elemeennttss

2.3線性關(guān)系和檢出限

將各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用體積分?jǐn)?shù)5%硝酸逐級(jí)稀釋，配制成適用的元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中Fe、Mn標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0.00、5.00、10.00、50.00、100.00 mg/L；其他10 種元素質(zhì)量濃度均為0.00、0.50、1.00、2.00、5.00 mg/L。按優(yōu)化后的儀器工作參數(shù)和測(cè)試方法，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，繪制各元素的工作曲線，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)（r）。取1.3.1節(jié)處理過(guò)的空白溶液，平行測(cè)定11 次，測(cè)定結(jié)果平均值3 倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度為元素的檢出限。所測(cè)12 種元素的工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)及檢出限見表3。在工作范圍內(nèi)，F(xiàn)e、Mn、Zn、Cd、Cu、Se、Pb、Co、Sn、V、Cr、Ni 12 種元素的工作曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.996，各元素的回歸方程符合分析要求，檢出限在0.001 6～0.188 2 mg/L之間，靈敏度高，檢出限低。

表3　各元素工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)及檢出限Table 3　Linear correlation coeffi cients （r） and limits of detection for twelve elemennttss

2.4加標(biāo)回收率和精密度結(jié)果

為了驗(yàn)證該方法的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)茶葉樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取已知含量的茶葉樣品0.6 g，分別加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，消解方法和測(cè)定方法同樣品處理，在相同的工作條件下進(jìn)行測(cè)定，平行加標(biāo)6 份，取平均值計(jì)算回收率。同時(shí)進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，對(duì)同一樣品平行測(cè)定6 次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviations，RSD），結(jié)果見表4。所測(cè)元素的回收率在92.0%～106.5%之間，RSD在0.6%～4.5%之間，檢測(cè)結(jié)果表明該方法測(cè)定泰順茶葉的微量元素含量有較好的精密度和準(zhǔn)確度，符合分析要求。

表 4　各元素的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n==66）TTaabbllee 44 　　RReeccoovveerriieess aanndd rreellaattiivvee ssttaannddaarrdd ddeevviiaattiioonnss （RRSSDD） ooff twelve elementtss （n == 66）

2.5標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)結(jié)果

在實(shí)際分析中，常采用與實(shí)際樣品相同的方法分析標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)以評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確度。用本方法對(duì)國(guó)家生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)——茶葉GBW 10016（GSB-7）進(jìn)行分析測(cè)定，與標(biāo)準(zhǔn)值（部分元素）比較。結(jié)果見表5，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。

表5　標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)茶葉GBW10016（GSB-7）測(cè)定結(jié)果TTaabbllee 55 　　AAnnaallyyttiiccaall rreessuullttss ffoorr ssttaannddaarrdd rreeffeerreennccee tteeaa GGBBWW1100001166 （GGSSBB--77）mg/kg

2.6樣品測(cè)定結(jié)果

取6 種不同品種的泰順茶葉，按1.3.1節(jié)方法處理，在最佳優(yōu)化條件下分別對(duì)12 種元素進(jìn)行分析測(cè)定。同一樣品平行3 份，結(jié)果見表6。泰順6 個(gè)品種的茶葉中均含有豐富的微量元素，其中人體有益的Mn、Fe、Cu、Zn元素含量較高，其中尤以Mn元素含量最高，達(dá)到300 mg/kg以上，而有毒重金屬Cd、Pb、Cr等元素含量較低，均未超過(guò)GB 2762—2012《食品中污染物限量》中規(guī)定的含量［25］。不同品種的茶葉微量元素含量不同，主要由于不同茶葉所種植的土壤中的無(wú)機(jī)鹽含量不同，加上茶葉的品種、茶葉采摘過(guò)程和制作加工工藝的不同等原因造成的。從這幾種微量元素的含量綜合比較來(lái)看，三杯香、仙遙隱霧、香菇寮白毫3 個(gè)品種的茶葉中Fe、Mn、Cu、Zn等有益元素的含量高于其他品種。所測(cè)的不同品種泰順茶葉為品質(zhì)優(yōu)良的茶葉，含有豐富的微量元素，污染較小。

表6　泰順茶葉樣品中12 種元素含量的測(cè)定結(jié)果TTaabbllee 66 　　AAnnaallyyttiiccaall rreessuullttss ffoorr ttwweellvvee eelleemmeennttss iinn TTaaiisshhuunn tteeaa ssaammpplleess mg/kg

3　　結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用ICP-AES法對(duì)泰順地區(qū)茶葉中的微量元素含量進(jìn)行了研究。以硝酸-H2O2為消解液對(duì)樣品進(jìn)行微波消解處理，在儀器最佳工作條件下用ICP-AES法測(cè)定6 種茶葉樣品中Fe、Mn、Zn、Cd、Cu、Se、Pb、Co、

Sn、V、Cr、Ni 12 種微量元素的含量。結(jié)果表明，茶葉樣品中所測(cè)元素的加標(biāo)回收率為92.0%～106.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%。實(shí)驗(yàn)表明分析結(jié)果可靠，方法簡(jiǎn)單。測(cè)定的茶葉中都含有較為豐富的Fe、Mn、Cu、Zn等人體必需的生命元素，Cd、Pb、Cr等有害元素含量極少，為進(jìn)一步研究和評(píng)價(jià)泰順茶葉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和安全性提供參考。

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Determination of Trace Elements in Tea from Taishun County by ICP-AES with Microwave Digestion

LIU Aili， SHEN Yan， GONG Huige， L I Jingjing
（College of Chemistry and Materials Engineering， Wenzhou University， Wenzhou325035， China）

The contents of twelve elements including Fe， Mn， Zn， Cd， Cu， Se， Pb， Co， Sn， V， Cr and Ni in tea leaves from Taishun county were determined by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry （ICP-AES）. Tea samples were digested by microwave with HNO3-H2O2. The results showed the recoveries of twelve elements from spiked tea samples were in the range of 92.0%-106.5%， with relative standard deviations （RSD） less than 5.0% under the optimal conditions. T he method is simple， rapid and a ccurate. The essent ial trace elements for human in Taishun tea samples were rich， while the contents of Cd， Pb and Cr in the tea samples were lower than the permitted levels in the national standards.

tea； microwave digestion； inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry （ICP-AES）； trace element

O657.31

A

1002-6630（2015）24-0186-04

10.7506/spkx1002-6630-201524034

2015-04-10

浙江省教育廳科研項(xiàng)目（Y201223773；Y201430915）

劉愛麗（1980—），女，講師，碩士，主要從事光譜分析和電分析研究。E-mail：ailikeji@126.com