微波輔助消解火焰原子吸收光譜法測定茶葉中的微量元

素史娟++李江

摘要：采用HNO3+H2O2混合酸體系分步消化處理陜西省漢中茶區午子仙毫、寧強雀舌、定軍茗眉等3種名優綠茶樣品，并采用火焰原子吸收光譜法測定3種名優綠茶中8種微量元素含量。結果表明，采用火焰原子分光光度法測定微量元素含量，該方法準確性高、精密度好，樣品的回收率為95.5%～104.8%，相對標準偏差在3%以內。午子仙毫、定軍茗眉、寧強雀舌3種茶葉中，對人體有益的Mg、Ca、Mn含量很高，與其他茶葉品種相比，午子仙毫品質更優。

關鍵詞：微波消解；火焰原子吸收法；茶葉；微量元素

中圖分類號： TS272.7文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0380-02

收稿日期：2014-11-28

基金項目：國家自然科學基金（編號：21373132）；陜西省教育廳科學研究項目（編號：15JK1141）。

作者簡介：史娟（1978—），女，副教授，研究方向為天然產物化學和有機合成。E-mail：hzhshijuan@126.com。陜西省漢中地區是我國罕見的高香茶區，茶葉種植歷史悠久，規模大、產量高。截至2013年底，陜西省茶園面積11.78萬 hm2，其中漢中地區茶園面積5.94萬 hm2；該省茶葉總產量4.646萬 t，其中漢中地區3.1萬 t；該省茶葉總產值60.5億元，其中漢中地區37.8億元。漢中茶葉含有豐富的氨基酸、咖啡堿、茶多酚以及多種微量元素。微量元素與人體健康密切相關，大多數微量元素對人體具有重要作用，少數微量元素會危害人體健康[1]。因此，準確測定漢中茶葉中微量元素含量，對于評價漢中茶區茶葉質量以及優質茶葉品種的選種、育種、栽培、開發利用具有重要意義[2]。微波消解是新型試樣消解技術，具有方便省力、安全快捷、污染少、樣品溶解完全等特點，但存在消解功率過大、反應過于激烈、易沖破罐體等缺點[3]。采用分步式控壓消解可避免上述缺陷。國內外對茶葉中微量金屬元素的測定方法主要有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子質譜法、原子熒光光譜法等[4-8]。電感耦合等離子法具有準確度高、檢出限低等特點，但儀器昂貴，難以大規模推廣。原子吸收光譜法具有操作快速簡便、靈敏度高、重現性好、選擇性好、干擾少、成本低、易于自動化等特點，且測定的準確度及靈敏度可滿足食品中大部分無機元素的分析要求。本研究采用微波消解-火焰原子吸收光譜法測定漢中茶區午子仙毫、寧強雀舌、定軍茗眉等3種名優綠茶中的8種微量元素含量，旨在為開發利用漢中地區茶葉資源提供參考。

1材料與方法

1.1材料

午子仙毫，來自陜西省漢中市西鄉縣，市售；寧強雀舌，來自漢中市寧強縣，市售；定軍茗眉，來自漢中市勉縣，市售。

1.2儀器

TAS-990 型原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器責任有限公司）；空心陰極燈（北京曙光明電子光源儀器有限公司）；WX-4 000型微波快速消解系統（上海屹堯分析儀器有限公司）；DKQ-3D型智能控溫加熱器（上海屹堯分析儀器有限公司）；101型電熱鼓風干燥箱（北京科偉永興儀器有限公司）。

1.3儀器工作條件

采用空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法測定茶葉中Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb等元素含量。按照AAwin軟件操作規程進行操作，測定各元素的儀器最佳工作條件見表1。

1.4樣品處理

1.4.1操作方法將午子仙毫、寧強雀舌、定軍茗眉3種名茶樣品烘干、磨細，過60目篩。分別稱取3種茶葉樣品0.2 g置于消化罐中，加入4 mL HNO3 和2 mL H2O2浸泡20 min，擰緊蓋子，將消化罐置于微波爐中。10 atm、900 W消解4 min；然后調至18 atm、900 W消解5 min；再調至24 atm、900 W消解10 min。消解結束后，待壓力降至0.5 atm，溫度低于80 ℃時打開消化罐，轉入50 mL 容量瓶，并用超純水定容、搖勻、過濾后作為待測液。同時做空白對照試驗。按表1中的儀器工作條件測定各元素標準溶液、樣品溶液，若樣品溶液濃度超出標準曲線，將樣品溶液稀釋后再測定。茶葉中各元素含量計算公式如下：

X=C×V×n/m×100。

式中：X代表茶葉樣品中各元素含量，μg/g；C代表由標準曲線查得樣品溶液濃度，μg/mL；V代表樣品溶液體積，mL；n代表稀釋倍數；m代表樣品質量，g。

1.4.2精密度試驗將所有樣品重復測定6 次，根據測定結果的RSD值判斷試驗精密度。

1.4.3回收率試驗為考察該方法的可靠性，向已知含量的樣品中分別添加適量的Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb標準溶液，測定各元素的平均回收率并計算相對標準偏差。

2結果與分析

2.1樣品處理條件的選擇

2.1.1消解條件中混酸的選擇經微波消解后，待測樣品中微量元素被轉化為可溶性金屬鹽類。選用HNO3+H2O2混合酸作為消化體系，通過調整2種酸的用量，選擇適當的pH值范圍。試驗表明，當溶液 pH值高于3時，被測離子會產生沉淀，影響測定結果；當pH值為1～2時，測定結果穩定。因此，用4 mL HNO3+2 mL 30% H2O2消解0.2 g茶葉樣品。結果表明，在該用量下茶葉樣品消解完全。

2.1.2消化方法的選擇微波消解樣品時，功率過大，反應過于激烈，易發生沖破罐體的現象[9]。因此，本試驗采用三段控溫、控壓及短時間、多步驟方法進行消解：第1步條件為10個大氣壓，80 ℃，歷時4 min；第2步條件為18個大氣壓，150 ℃，歷時5 min；第3步條件為24個大氣壓，180 ℃，歷時10 min。確保待測樣分解完全，消解效果良好。

2.1.3試驗干擾及消除Fe、Mn作為過渡金屬，鄰近線較多，用火焰原子吸收光譜法（FAAS）測定時，須選擇較小的狹縫寬度（0.2 nm）；同時調節燃燒器高度及燃助比，使火焰呈藍色貧焰，以避免少量硝酸鹽帶來的干擾。測定茶葉中Mg、Ca含量時，易受到磷酸鹽、硅酸鹽的干擾，因此在處理樣品過程中加入一定量的鑭鹽作為釋放劑，以消除干擾。

2.2標準工作曲線的繪制

配制一系列不同濃度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0、8.0 μg/mL）的Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb標準溶液，按最佳工作條件進行測定并繪制標準工作曲線，結果見表2。

2.3樣品測定結果

2.3.1檢測結果在儀器最佳工作條件下，分別測定午子仙毫、寧強雀舌、定軍茗眉3種茶葉樣品中Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb的含量，結果如表3所示。

由表3可知，3種茶葉樣品均含有豐富的微量元素。午子仙毫中Mg、Mn、Fe、Zn含量分別為1 785.8、822.4、119.1、201.7 μg/g，茶葉品質較好。此外，3種茶葉樣品中Pb含量為1.4～3.0 μg/g，均低于國際標準[10-11]。8種微量元素的RSD值均小于3%，表明在原子吸收光譜儀工作條件下，該方法重復性好、精密度好、準確可靠。

2.3.2加標回收率試驗結果在選定的操作條件下，采用標準加入法對該方法進行考察，各元素回收率為95.5%～1048%，說明該方法準確度較高（表4）。

3結論

本研究采用三段控溫、控壓及短時間、多步驟方法對3種茶葉樣品進行消化處理，該方法快速安全、消解完全，無殘渣，

樣品消解試劑用量少，降低了由酸所造成的空白值，是理想的消解方法。采用火焰原子分光光度法測定微量元素含量，該方法準確性高、精密度好，樣品的回收率為95.5%～1048%，相對標準偏差在3%以內。本研究結果表明，午子仙毫、定軍茗眉、寧強雀舌3種茶葉中，對人體有益的Mg、Ca、Mn含量很高，這些微量元素對維護人體免疫功能起著重要作用。其中，午子仙毫中Mg、Mn、Fe、Cu、Zn含量較高，茶葉品質優異。

參考文獻：

[1]國家藥典委員會.中國藥典[M]. 北京：化學工業出版社，2005.

[2]鄭寬明. 漢中茶葉產業的調研分析[J]. 商場現代化，2005，446（23）：206-207.

[3]周玉珊，張西玲，汪榮斌，等. 微波消解-火焰原子吸收光譜法測定秦艽和麻花秦艽中多種微量元素[J]. 光譜學與光譜分析，2008，28（5）：1172-1175.

[4]焦陽，尹海波，張樂，等. 基于ICP-MS對不同產地小根蒜無機元素的主成分分析和聚類分析[J]. 藥物分析雜志，2011，31（11）：2063-2066.

[5]龐海霞. 火焰原子吸收法測定苦蕎中微量元素[J]. 食品研究與開發，2014，35（12）：60-62.

[6]付曉陸，汪釗，葉海云. 氫化物發生原子熒光光譜法同時測定茶葉中的砷，鉛和硒[J]. 食品工業科技，2003，24（4）：80-81.

[7]史娟. 微波消解-火焰原子吸收光譜法測定千里光中微量元素[J]. 安徽農業科學，2012，40（10）：5867-5868.

[8]譚惠仁. ICP-AES、ICP-MS、AFS、IC分析技術在茶葉中微量元素的分析研究[D]. 廣州：中山大學，2013.

[9]傅明，陳新煥，楊萬彪，等. 微波消解ICP-AES法測定茶葉中鉛、砷、銅、鐵、鋅、硒等12種元素的含量[J]. 食品科學，2001，22（11）：76-78.

[10]徐桂香，吳江峰，謝光遠. 江西特產中藥彭澤貝母As、Hg含量的測定研究[J]. 江西師范大學學報：自然科學版，2009，33（1）：124-126.

[11]陳燕芹，劉紅，賈嬌. 微波輔助消解ICP-AES法測定小根蒜不同部位的18種元素[J]. 食品工業科技，2013，34（17）：320-322，359.陳祥，魏臻武，任海龍，等. 聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測南苜蓿SSR標記[J]. 江蘇農業科學，2015，43（11：382-384.