原子吸收光譜法測定綠茶中微量金屬元素的含量

胡慶蘭

(湖北第二師范學院 a.化學與生命科學學院；b.植物抗癌活性物質提純與應用湖北省重點實驗室，武漢430205)

1 前言

綠茶[1]是指采取茶樹上的芽或新葉經晾曬后直接放入200～300度的熱鍋里炒制，經殺青、揉擰、烘干等典型工藝制作而成的茶葉。其干茶沖泡后的茶湯的色澤以綠色為主，故稱為綠茶，其為中國產量最大、飲用最為廣泛的一類茶，在我國被稱作為“國飲”。現代大量科學研究證實，綠茶[2-6]中含有大量的茶多酚、咖啡堿、茶多糖、茶氨酸等而具有減肥、抗衰老、降血糖、降血脂、防癌、有助于骨骼健康等作用，對現代疾病，如輻射病、心腦血管病、癌癥等也有一定的藥理功效。綠茶中也含有許多人體所必需的微量金屬元素[7-9]。目前，國內對綠茶的研究主要偏向于茶多酚、兒茶素、咖啡堿成分，而對微量金屬元素的研究較少,因此測量綠茶中微量金屬元素的含量對于我們更好地了解及使用綠茶具有重大意義[10-11]。

微量金屬元素是指占人體總重量0.01%以下的金屬元素，而微量金屬元素與人體健康有著極大的關聯。黨雄英[12]、韓春雨[13]、鐘秀倩[14]、吳茂江[15]等人對微量元素在人體中的作用以及過多的危害進行了研究，以下進行了概述。

微量元素在人體中的作用：鈣是參與人體和動物骨骼的重要組成元素；鐵元素是合成血紅蛋白的原料，并能與血紅蛋白結合來運輸氧氣，能增強中性粒細胞殺菌及吞噬功能，維護T細胞、B細胞增殖、分化及抗體的產生，來維護肌體正常的免疫功能；鎂是多種酶系統的組成成分；鋅是多種酶的活性中心物質，參與催化和調節作用，對提高人體免疫力有很大的作用；鉻在糖、脂肪、蛋白質的代謝中發揮特殊作用，并能防止血管硬化、調節膽固醇。

缺乏微量元素的主要癥狀：不同的微量金屬元素有不同的生理功能，它們的存在對于人體的新陳代謝至關重要，一旦人體內微量金屬含量失去了平衡，人體就會出現異常或發生疾病。有許多疾病都是由微量金屬的缺乏而導致的。例如：缺鋅會導致紅腫和濕疹，缺鈣會引起一系列疾病，例如會出現骨質疏松、駝背、身體矮小等。缺鎂會引起心力衰竭、心肌壞死。缺鐵會引起皮膚蒼白、食欲不振等癥狀，缺鐵達到一定程度會出現缺鐵性貧血。缺鉻會引發冠心病、糖尿病、兒童發育不良等癥狀，所以維持人體合適的微量金屬含量對于人體健康十分重要。

微量元素過多的危害：鈣過多會引起機體軟弱無力及導致腎結石等，鎂元素過多則會影響鈣元素的吸收，可能導致缺鈣血癥。鋅元素補充過多會影響人體對其他微量元素的吸收和利用，鉻和銅之類的重金屬元素過多則會導致重金屬中毒危害身體，而心臟和肝臟疾病、糖尿病、某些腫瘤等與體內鐵的貯存過多有關。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器及實驗試劑

AA-6300C型原子吸收分光光度計(日本島津公司)；HL-1型Ca、Cu、Cd、Fe、Mg、Zn空心陰極燈(河北寧強光源公司)；全無油靜音空壓機(上海勇霸機電技術有限公司)；HN101-電熱鼓風干燥箱(南通滬南科學儀器有限公司)；優普超純水機(成都超純科技有限公司)；分析天平(上海光學儀器廠)；電子萬用爐(北京市永光明醫療儀器有限公司)；箱式節能電阻爐及溫度控制器(湖北英山縣建力電爐制造有限公司)；TANK BASIC型微波消解儀。

硝酸(優級純，國藥集團化學試劑有限公司)；過氧化氫、氯化鑭(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；Ca、Cu、Cd、Fe、Mg、Zn標準儲備溶液(1000μg·mL-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)。綠茶，生產廠家為：湖北省武漢市云霧茶葉有限公司。實驗用水為超純水。

2.2 儀器工作條件

Ca、Mg、Fe、Zn、Cu五種元素的實驗條件見表1。

表1 儀器工作條件

2.3 實驗過程

2.3.1 綠茶樣品預處理

將綠茶置于研缽中進行研磨粉碎，準確稱取一定量研磨綠茶于消化罐中，再加入8.00mL硝酸、2.00mL過氧化氫，輕微震蕩，靜置10分鐘，然后擰緊消化罐蓋子，放于微波消解儀中，按一定的過程(見表2)進行消解，消解完畢后，待溫度降到60℃時，取出消解罐，將其置于趕酸器中進行趕酸，直到罐中液體為1-2ML左右取出，待其冷卻至室溫后用0.5%的硝酸將樣品定容于50mL容量瓶作為母液待用，同時配置消解液空白溶液。

表2 微波消解過程

2.3.2 干擾離子的消除

分別移取一定量樣品于50mL容量瓶中，加入一定量的氯化鑭，然后用0.5%硝酸定容于50mL容量瓶中，搖勻后測定各自的吸光度，具體數據見表3。

表3 氯化鑭加入量對鈣吸光度的影響

由表3中可發現氯化鑭對鈣的影響很大，在0.50mL1%氯化鑭處Ca有最大吸光度，則其為1%氯化鑭最佳的加入量。

3 結果與討論

3.1 標準曲線的繪制

準確移取一定量的標準使用液于50mL容量瓶中，配制成一定濃度梯度(具體數據見表4)的標準溶液，在最佳的儀器工作狀態下，測定各元素吸光度值，繪制標準曲線。

表4 五種元素各標準溶液質量濃度(單位μg·mL-1)

表5 五種金屬元素吸光度值

3.2 各元素線性回歸方程及相關系數

由表6可知，各標準曲線相關系數為0.9987～0.9995之間，有較良好的線性關系

表6 五種元素線性回歸方程及相關系數

3.3 樣品中各元素的含量及相對標準偏差

將消解的樣品定容于50mL容量瓶中作為母液待用，分別準確移取一定量的母液于50mL容量瓶中，稀釋到為實驗所需倍數，然后用超純水定容，分別為Ca、Mg、Fe、Zn、Cu的待測溶液，在儀器最佳工作條件下和各元素標準曲線的測定條件下分別測定五種元素的吸光度值，平行測定六次，求出平均值，計算相對標準偏差，來表示分析結果的精密度，測得結果如表7。

表7 五種元素含量及相對標準偏差

從表7中可知綠茶中Mg、Ca含量均較高，Fe含量相對較少,Cu、Zn含量最少。各元素的RSD在0.11%～0.47%之間，說明實驗精密度較高，結果較可靠。

3.4 各元素檢出限

表8 五種元素檢出限

由表8可知，各元素的檢出限為0.0052ug/mL～0.0304ug/mL，說明儀器檢出限較低，實驗方法可靠。

3.5 各元素加標回收率

為了驗證實驗方法的準確性，在其該方法的上限之內對綠茶進行加標回收實驗，見表9。

由表9可知：這五種元素的加標回收率在97.64%～107.16%之間，說明實驗準確性比較高。

4 結論

采用微波消解法對綠茶進行消解，消解之后的溶液澄清透明，說明綠茶被消解得比較完全。采用火焰原子吸收分光光度法測定綠茶中Ca、Mg、Fe、Zn、Cu五種人體所必需微量金屬元素的含量。實驗結果表明該方法簡單快速、檢出限低，精密度高。實驗測得各金屬元素的含量分別為Ca:2.7666mg/g，Mg:3.5908mg/g，Fe:0.1361mg/g， Zn:0.0495mg/g，Cu：0.0144mg/g RSD為0.11%～0.47%；其中各元素的檢出限為0.0052ug/mL～0.0304ug/mL；相關系數為0.9987～0.9995；加標回收率為97.64%～107.16%。測得的結果表明綠茶中金屬元素含量比較高，特別是Ca、Mg金屬元素，而Zn、Cu含量相對偏低。綠茶中微量金屬元素的測定，為我們了解綠茶的藥理功效及合理飲用綠茶具有很大參考價值。

表9 五種微量金屬元素加標回收率