微波消解-原子熒光光譜法測定茶葉中硒含量

陳雙，陳峰

寧德師范學院化學與材料學院（寧德 352100）

1935年，中國黑龍江克山縣發現一種地方性心肌病，且發病率極高，命名為克山病，經過大量研究和探索，最終發現這種疾病是由于缺硒引起的[1]。1973年世界衛生組織將硒列為人類和動物生命中必不可少的微量元素[2]，說明硒對人體是非常重要的一種元素。研究發現，適量硒具有增強機體免疫功能的作用，缺硒會引起各種不同程度的疾病[3]，因而對食品中硒含量進行檢測具有重要意義。

寧德市部分縣市的土地所含有的硒元素較多，當地報紙、新聞多有報導，其中壽寧有58萬余畝富硒土壤。市面上富硒農產品種類繁多，包括富硒大米、紅豆、綠豆、富硒土雞蛋、魚腥草、金絲扣、高山野生茶等。富硒茶中不僅含有對人體有益的有機硒，還含有茶多酚、兒茶素、咖啡堿、氨基酸和其他微量元素，可以起到預防人體疾病的作用[4]。富硒茶作為當地富硒特色農產品之一，并沒有很好地進行對外宣傳，導致市面上并不是很了解當地富硒茶產品。品質優良的富硒茶葉，可以明顯提高經濟效益，提高當地收入水平，創收創富。

茶葉中硒含量最常用的檢測方法有分光光度法[5]、電感耦合等離子體質譜法[6]、原子熒光光譜法[7]等。原子熒光法是新近發展起來的測定元素的方法，該方法簡單、快速、用量少、靈敏度高，能檢測到含量極低的微量元素，用此方法進行測量元素含量，更加科學有效。儀器設備的要求較低且經濟，測量使用的溶液僅需較少體積就能滿足要求。對比原子吸收光譜法，它的儀器信噪優秀，因此在元素檢測上有更廣闊的應用成果。微波消解法作為一種近年來較為熱門的消解方法，具有樣品分解快速、完全，揮發性元素小，試劑消耗少，操作簡單，處理效率高等特點[8]，深受分析工作者喜歡。

試驗使用微波消解法處理茶葉樣品并采用原子熒光光譜法測定茶葉中的硒含量，以期給茶農種植茶葉提供科學參考，同時給消費者選購提供正確指導。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

硒粉、30%過氧化氫（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；氫氧化鉀、硼氫化鈉、鐵氰化鉀、硝酸、高氯酸、鹽酸（均為分析優級純）；茶葉樣品（采自壽寧縣和周寧縣）。

電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；電熱板（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；微波消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）；雙道原子熒光光度計（北京海光儀器有限公司）；粉碎機（永康市天祺盛世工貿有限公司）；電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）；超聲波清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）；恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予化儀器有限公司）。

1.2 原子熒光光譜儀的條件設定

原子熒光光譜儀的條件見表1。

1.3 硒標準曲線的測定

分別取0，0.05，0.10，0.20，0.30，0.50，1.00和2.00 mL的0.25 μg/mL的硒標準工作液于50 mL容量瓶中，分別加入2 mL濃鹽酸、1 mL鐵氰化鉀溶液，用水定容至刻度，搖勻，置于雙道原子熒光光度計中測定，制作標準工作曲線。

1.4 儀器檢出限的測定

取硒標準空白溶液置于原子熒光光度計上，連續測量11次空白溶液熒光值的標準偏差SD，將單次標準空白溶液的測量值xi跟平均測量值x的值來計算標準偏差SD，根據對應標準溶液的熒光信號值If和標準溶液的濃度c的比值來計算出工作曲線的斜率k，根據式（1）得出檢出限DL。

1.5 儀器精密度的測定

取熒光強度值2 000～5 000的10.0 μg/L硒標準溶液置于原子熒光光度計上，連續7次測定的熒光值的標準偏差除以測量平均值得到相對標準偏差RSD，即式（2）。

1.6 微波消解法的最佳條件測定

1.6.1 微波消解儀的設備條件

稱取0.200 0 g處理好的茶葉樣品置于聚二氯乙烯消解罐中，加入8 mL硝酸、2 mL 30%過氧化氫，置于常溫下預消解30 min，后蓋上消解罐內蓋，晃動，裝外套置于微波消解儀中，設定微波消解程序進行消解，消解完畢，取出，于通風櫥內冷卻至室溫，打開消解罐，查看消解情況。平行試驗3組。

1.6.2 微波消解茶葉的硝酸的最佳含量測定

稱取0.200 0 g處理好的茶葉樣品置于消解罐中，分別加入5，6，7，8，9和10 mL硝酸和2 mL 30%過氧化氫，置于常溫下預消解30 min，后蓋上消解罐內蓋，來回振蕩均勻，裝外套置于微波消解儀中進行消解，消解完畢，將消解罐取出，置于通風櫥內冷卻至室溫，打開消解罐，置于電熱板上加熱趕酸，直至冒白煙，冷卻，加2 mL鹽酸、1 mL 100 g/L的鐵氰化鉀溶液，混勻，定容至50 mL，置于原子熒光光度計上測量熒光值。每組平行試驗3組。

1.6.3 微波消解茶葉的過氧化氫的最佳含量測定

稱取0.200 0 g處理好的茶葉樣品置于事先通過超聲波清洗干凈的消解罐中，分別加入0，1，2，3，4 mL 30%過氧化氫和8 mL硝酸，置于常溫下預消解30 min，后蓋上消解罐內蓋，晃動，裝外套置于微波消解儀中進行消解，消解完畢，取出，于通風櫥內冷卻至室溫，打開消解罐，置于電熱板上加熱趕酸，直至冒白煙，冷卻，加2 mL鹽酸、1 mL 100 g/L鐵氰化鉀溶液，混勻，定容至50 mL，置于原子熒光光度計上測量熒光值。每組平行試驗3組，并做空白對照。

1.7 茶葉硒含量的測定

稱取0.200 0 g處理好的茶葉樣品置于消解罐中，加入8 mL的硝酸和1 mL的過氧化氫置于常溫下預消解30 min，后蓋上消解罐內蓋，晃動，裝外套置于微波消解儀中進行消解，消解完畢，取出，于通風櫥內冷卻至室溫，打開消解罐，置于電熱板上加熱趕酸，直至冒白煙，冷卻，加2 mL鹽酸、1 mL 100 g/L的鐵氰化鉀溶液，混勻，定容至50 mL，置于原子熒光光度計上測量熒光值。每組平行試驗3組，并做空白對照。試樣中的硒含量根據式（3）計算[9]。

式中：X為樣品硒含量，mg/kg；c為樣液中硒濃度，μg/L；V為樣液總體積，mL；m為樣品質量，g。

1.8 茶葉加標回收率的測定

稱取0.200 0 g處理好的茶葉樣品按1.7的方法進行消解和趕酸，至冒白煙，分別加入0.1，0.5和2.0 μg/L硒標準溶液進行加標回收試驗，加2 mL鹽酸、1 mL 100 g/L鐵氰化鉀溶液，混勻，定容至50 mL，置于原子熒光光度計上測量熒光值，通過熒光值計算硒含量。

2 結果與討論

2.1 硒標準溶液曲線

圖1為經重復測定8次，計算平均值，繪制的硒標準曲線圖，系標準曲線的相關系數為0.999 9，回歸方程為If=344.620 2c+4.77，曲線符合線性規律，說明熒光強度與硒質量濃度在0～10 μg/L范圍內呈線性關系。

圖1 硒標準曲線

2.2 儀器的檢出限

連續測定11次空白溶液的熒光強度，經式（1）計算的檢出限DL為0.021 8 ng/mL。

2.3 儀器的精密度

選用10.0 μg/L系標準溶液進行精密度測量，標準偏差為46.229，精密度為1.379%，測得樣品的精密度小于5%，說明樣品在消解和測定的過程中平行性較好，有良好精密度。

2.4 微波消解儀的消解條件

茶葉按表2的消解程序進行消解，使用階段1低溫消解，階段2中溫消解，階段3高溫消解，改變使用說明書中直接持續高溫消解的方法，更有利于茶葉消解完全，且消解時間更快，也不會使罐中溫度一下升至過高使壓力過大，讓防爆膜破裂。從消解結果來看，罐中的茶葉樣品完全消解完畢，溶液呈淡黃色的清液，防爆膜沒有破裂，說明方法可將茶葉消解完全，安全有效。

表2 微波消解程序

2.5 原子熒光光譜法的條件

測量硒含量的時候，過高的負高壓會使儀器產生大量的噪音，影響整個溶液的精確性，影響儀器的運行，因此選擇300 V負高壓進行測量硒含量。燈電流的大小也與元素的熒光信號強度、信噪比有關系，過高的燈電流不僅會使靈敏度下降，也會使燈的壽命下降，選擇80 mA的燈電流進行硒含量的測定[7]。載流大小和屏蔽氣流量大小會對火焰造成明顯的干擾，進而影響元素測量的準確性，因此選擇說明書中較為中等的流量大小，載氣流量300 mL/min，屏蔽氣流量800 mL/min。

2.6 掩蔽劑的選擇

茶葉中含有較多的金屬離子，若不進行處理，這些金屬離子會對試驗產生明顯的干擾，向其中加入鐵氰化鉀溶液，可以有效抑制Ca2+、Cu2+、Bi3+、Hg2+、Zn2+等離子的干擾，進而提高熒光作用。加入鐵氰化鉀溶液之后，無需將溶液放置6 h，可直接混勻后上機測定[10]。

2.7 微波消解茶葉的硝酸的最佳含量

圖2為熒光強度隨硝酸含量變化的影響趨勢圖。硝酸加入的量越多，消解的效果越好，熒光強度越大，在8 mL時達到峰值，之后下降，說明消解的硝酸的量不是越多越好，過多的硝酸量會抑制樣品中硒的轉化，使熒光降低，且過多的硝酸在檢測時易產生大量酸性氣體，會對儀器產生一定損壞。說明在過氧化氫1 mL、硝酸8 mL時進行消解和檢測，可以達到檢測的最佳條件。

2.8 微波消解茶葉的過氧化氫的最佳含量

圖3為熒光強度隨過氧化氫含量變化的影響趨勢圖。加入1 mL過氧化氫時消解效果更好，熒光強度相較不加過氧化氫組有明顯的上升，但加入過氧化氫過多時反而熒光強度下降，由于加入硝酸和過氧化氫預消解30 min，過氧化氫產生大量的氣體，氣體將部分茶葉樣品帶至空氣中，使茶葉的質量減少，進而導致熒光強度變小。因此，硝酸8 mL時，加1 mL過氧化氫進行消解測量，可以達到檢測的最佳條件。

圖2 硝酸用量對原子熒光強度的影響

圖3 過氧化氫用量對原子熒光強度的影響

2.9 茶葉硒含量的分析

如表3所示，經連續測定后，測得采自周寧的茶葉硒含量平均值為0.276 5 mg/kg，采自壽寧的茶葉硒含量平均值為0.139 5 mg/kg，根據富硒茶含量為0.20～4.00 mg/kg[11]，可知采自周寧的茶葉符合富硒茶的標準，而采自壽寧的茶葉硒含量小于0.20 mg/kg，不符合富硒茶的標準。所以壽寧雖然富硒土壤較多，但并非所有產自壽寧的茶葉均為富硒茶，消費者應謹慎選購。

表3 周寧和壽寧茶葉硒含量

2.10 茶葉加標回收率

表4 茶葉加標回收率

表4為在茶葉中加入不同量的硒標準溶液，測得樣品中的硒加標回收率為95%～104%，說明此方法的精確度較高，滿足分析要求。

3 結論

采用微波消解法消解茶葉，并對硝酸和過氧化氫的用量進行優化，硝酸8 mL和過氧化氫1 mL進行消解時，可將0.200 0 g茶葉消解完全，且熒光強度較好。通過原子熒光光譜法進行測定，測得采自周寧縣的茶葉硒含量平均值為0.276 5 mg/kg，采自壽寧縣茶葉的硒含量平均值為0.139 5 mg/kg，檢出限DL為0.021 8 ng/mL，精密度為1.379%，硒加標回收率為95%～104%。經測量周寧的茶葉樣品符合富硒茶的標準，當地村民和政府可以根據此方法進行引導和扶持，實現當地茶葉的產業升級，提升茶葉品質，提升茶葉的經濟附加值，提高經濟收益。采自壽寧的茶葉樣品硒含量小于0.20 mg/kg，不符合富硒茶的標準，所以壽寧雖然富硒土壤較多，但并非所有產自壽寧的茶葉均為富硒茶，消費者應謹慎選購。