微波消解-ICP-MS測定龍井茶中10種微量元素含量

商　燕，龔淑英*，章劍揚，袁海波*

（1.浙江大學 農業與生物技術學院 茶葉研究所，浙江杭州 310021；2.中國農業科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008）

微波消解-ICP-MS測定龍井茶中10種微量元素含量

商燕1，龔淑英1*，章劍揚2，袁海波2*

（1.浙江大學 農業與生物技術學院 茶葉研究所，浙江杭州 310021；2.中國農業科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008）

建立了微波消解-電感耦合等離子體質譜法 （ICP-MS）檢測龍井茶中無機元素的方法，并用該方法對浙江省3類龍井茶中5種重金屬稀土、鉻、砷、鎘、鉛和5種人體有益元素鎳、銅、鋅、硒和鉬元素進行檢測。結果表明，該方法準確性和精密度較好，不同茶區間各元素含量差異較大，5類重金屬元素含量較低，人體有益元素含量處于正常水平。

微波消解；電感耦合等離子體質譜法；浙江省；龍井茶；微量元素

文獻著錄格式：商燕，龔淑英，章劍揚，等.微波消解-ICP-MS測定龍井茶中10種微量元素含量 ［J］.浙江農業科學，2015，56（12）：2031-2033，2038.

龍井茶是我國的傳統名茶，位居中國10大名茶之首，是浙江茶產業的重要支柱。根據地理位置共分為3大產區：西湖產區，越州產區，錢塘產區［1］，各產區龍井茶品質各具特色。

近年來，土壤和大氣污染使許多茶區茶園暴露于污染環境中，嚴重危害了茶葉質量安全，部分地區茶葉中重金屬鉛積累有逐年上升的趨勢［2-5］。茶葉重金屬來源復雜、污染途徑多樣，既可來源于土壤、肥料及茶葉加工過程中的金屬機械，也可來源于工業活動和汽車尾氣排放等大氣污染［6-8］。元素是構成生物體的最基本單元，在生物體的生理功能中有著重要作用。研究表明，環境中的元素豐度決定了生物體的元素豐度，環境中元素分布的不平衡會導致各種疾病，如某些微量元素與胰島素的活性及糖代謝有著密切關系［9-10］。茶葉中富含多種礦質元素，它們不僅對茶樹生長發育具有重要作用，而且是茶葉營養價值的重要表現［11］。ICP-MS具有檢出限低、精密度好、基體干擾小、可以同時測定多元素、分析速度快等特點，是一種較為理想的多元素測定方法［12］；本研究以浙江省典型綠茶——龍井茶為例，經微波消解處理，使用ICP-MS對3大龍井主產區的龍井茶進行監測分析，探究3類龍井茶中5種重金屬稀土 （Ree）、鉻 （Cr）、砷（As）、鎘 （Cr）、鉛 （Pb）和5種人體有益元素鎳（Ni）、銅 （Cu）、鋅 （Zn）、硒 （Se）和鉬（Mo）元素的含量，以期為龍井茶中元素的風險評估提供科學依據，為保障浙江茶產業的穩健發展奠定基礎。

1　材料與方法

1.1供試材料

3類龍井茶為西湖龍井、大佛龍井和越鄉龍井，于2013年分別采自杭州市西湖區、紹興市新昌縣和紹興市嵊州市，樣品數量依次為20，29和16，共計65個樣品，均為二級龍井茶樣。

Thermo Fisher XSeries II ICP-MS電感耦合等離子體質譜儀 （美國賽默飛世爾科技公司），Mars6微波消解儀（美國CEM公司），M illiQ超純水系統（美國Millipore公司）；移液器 （100～1 000μL）（德國艾本德股份公司）。

硝酸 （色譜純），重金屬元素單標 Ge，In，Re，Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Mo，Cd，Pd和稀土元素單標Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu均為美國Sigma公司產品，去離子水（18.2 MΩ.cm）。

1.2標準溶液配制

分別從10 mg.L-1的重金屬元素單標Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Mo，Cd，Pd和稀土元素單標Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中準確吸取1 m L至100 m L容量瓶，用2%HNO3溶液定容，配制成100μg.L-1混標，將100μg.L-1混標溶液逐級稀釋，用2%HNO3溶液定容，配制成50，25，10，5，1μg.L-1的標準工作溶液。

分別從10 mg.L-1的Ge，In和Re單標溶液中吸取1 mL，加入1 000 m L容量瓶中，用2% HNO3溶液定容，配制成10μg.L-1的內標溶液。

分別從50 mg.L-1的7Li，59Co，115In和238U調諧液中吸取2 m L，加入100 mL容量瓶，用2% HNO3溶液定容，配制成1.0 mg.L-1的調諧液。

1.3樣品前處理及分析

1.3.1樣品的前處理和測定方法

將樣品充分磨碎，稱取0.2 g，先用硝酸-微波消解法進行樣品前處理，然后用ICP-MS CCT模式測定As，Cr和Se的含量，用ICP-MS標準模式測定Cd，Ni，Cu，Zn，Pb，Mo和Re的含量。

1.3.2質譜分析條件

用1μg.L-1的7Li，59Co，115In和238U調諧液對儀器工作參數進行優化，使1μg.L-1的115In和238U的計數分別大于4.0×104和8.0×104cps，以進行全質量范圍內質量校正。氧化物比率CeO+/ Ce2+≤0.5%，雙電荷比率Ba++/Ba+≤2%。

微波消解儀工作條件：首先以5℃.m in-1的速度升溫至120℃，保持5 min；再以5℃.min-1的速度升溫至140℃，保持20 min，最后以5℃. min-1的速度升溫至180℃，保持10 min。

ICP-MS工作條件：功率1 300 W，冷卻氣流速13.00 L.m in-1，輔助氣流速0.87 L.min-1，載氣流速1.12 L.min-1，采樣深度150，四極桿偏壓-6.50 V，六極桿偏壓-8.50 V，聚焦電壓9.22 V，采集時間20 s。CCT模式測定As，Se和Cr含量時，碰撞氣流量設置為3.00 L.min-1。

1.4數據處理

試驗數據采用Excel軟件處理并作圖，試驗重復3次，每次試驗結果以3個重復的平均值表示。

2　結果與分析

2.1儀器檢測限和精密度

以5%硝酸溶液作為空白試劑，按1.3.2節儀器工作條件，重復測定11次，計算平均值和標準偏差，以3倍標準偏差對應的濃度值為檢出限，各元素檢出限見表1。11次平行測定的相對標準偏差（RSD）為0.8%～4.4% （表1）。

表1　各元素檢出限和相對標準偏差

2.2國家標準物質測定結果

為了考察本測定方法的準確性，在優化的試驗條件下，采用綠茶國家標準物質GBW 10052進行試驗，結果顯示測定值與參考值對比在允許誤差范圍內，表明本方法準確、可靠。

2.3重金屬含量

重金屬與人體健康密切相關。可通過食物、水、空氣進入人體，干擾人體正常生理功能，危害人體健康。對人類健康造成危害的主要重金屬是Re，Hg，Cd，Pb和 As［13］。國家相關限量標準及農業行業標準對茶葉中很多重金屬元素的限量作出了規定［14-15］。

從表2可以看出，3大茶區龍井茶中重金屬元素Re，Cr，As，Cd和Pb含量分別為0.676～1.325，1.353～3.177，0.064～0.274，0.025～0.076和0.630～4.679 mg.kg-1，平均含量分別為0.990，2.083，0.108，0.045和2.110 mg. kg-1，含量相對較低，均處于相關國家限量范圍內；相對標準偏差分別為 19.3%，23.1%，42.4%，32.5%和50.2%，表明不同茶區、不同茶樣間重金屬含量差異較大。

表2　龍井茶中重金屬元素含量

西湖龍井中Cr，As，Cd含量相對其他兩類龍井較高，越鄉龍井含量相對最低；Re含量的最高值和最低值均出現在西湖龍井，分別為1.325和0.676 mg.kg-1；Cr含量的最高值和最低值均出現在大佛龍井，分別為3.177和1.353 mg.kg-1；As含量的最高值和最低值出現在大佛龍井中，分別為0.274和0.064 mg.kg-1；Cd含量的最高值出現在西湖龍井，達到0.076 mg.kg-1，最低值出現在大佛龍井，達到0.025 mg.kg-1；Pb的最高值和最低值都出現在越鄉龍井，分別達到4.679和0.630 mg.kg-1。表明不同重金屬元素在不同茶區和茶樣間呈無規律分布，茶樹生長地區的土質、氣候環境和制茶設備均會對其含量造成影響。

2.4人體必需元素含量

有益礦質元素是人體營養要素之一，也是茶樹營養的一個重要方面，隨著對其重要性認識的不斷深化，有益礦質元素已引起科學工作者和飲茶愛好者的廣泛重視［16-17］。

由表3可知，龍井茶中人體必需元素Ni，Cu，Zn，Se和Mo含量分別為4.10～16.76，8.19～13.66，25.44～53.04，0.064～0.196和2.602～5.361 mg.kg-1，平均含量分別為9.323，11.293，42.660，0.123和3.845 mg.kg-1，相對標準偏差分別為31.2%，12.24%，17.1%，26.1%和17.45%。

Zn作為茶葉中主要的礦質營養元素，在3類龍井茶中含量均較高，可達到50 mg.kg-1左右。作為當下熱捧的茶葉有益元素，Se含量較低，在0.1 mg.kg-1左右。Ni和Cu在龍井茶中含量相當，在10 mg.kg-1左右。作為茶樹生長必需的微量元素，Mo在3類龍井茶中含量較為接近，在4 mg.kg-1左右。

表3　龍井茶中人體必需元素含量情況

3　小結

本研究采用微波消解處理茶葉樣品，利用ICP-MS測定了樣品中重金屬元素Re，Cr，As，Cd，Pb和有益元素Ni，Cu，Zn，Se，Mo共10種微量元素的含量。結果表明，所測的各元素相對標準偏差均不超過4.4%，本研究可為ICP-MS法測定植物樣品中的元素含量提供參考。

所選的3大茶區65個龍井茶樣的5種重金屬含量均較低，均未超過相關國家限量標準，表明龍井主產區茶園重金屬元素污染控制較好，雖然個別茶樣的Cr和Pb含量相對較高，但這些元素在茶葉中殘留與消費者飲茶時攝入人體中的量不能完全等同。研究表明，茶葉浸泡后茶湯中重金屬的含量為微克級，通過人體腸道5%～15%的吸收率，進入人體的含量甚微。有益元素在龍井茶中含量處于正常水平，元素之間的含量差異可能與茶樹品種及土壤介質有關，目前茶樹必需元素Ni和Mo的相關研究較少，值得深入研究和探討。

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（責任編輯：侯春曉）

S 571.1

A

0528-9017（2015）12-2031-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20151238

2015-07-03

浙江省分析測試基金 （2014C37041）；浙江省青年基金項目 （LQ15C160006）

商 燕 （1985-），女，浙江杭州人，實驗師，碩士，主要從事環境監測與治理研究工作。E-mail：lisashang0606@ sina.com。

龔淑英，教授。E-mail：shuygong@zju.edu.cn；袁海波，副研究員。E-mail：192168092@tricaas.com。