微波消解－原子熒光光譜法測定緊壓茶葉中的鋅、硒

王澤科 程水連

（湖南省緊壓茶產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，湖南 益陽 413000）

微波消解－原子熒光光譜法測定緊壓茶葉中的鋅、硒

王澤科 程水連

（湖南省緊壓茶產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，湖南 益陽 413000）

采用微波消解試樣，以氫化物發(fā)生－原子熒光光譜法測定緊壓茶中鋅、硒含量，并對樣品前處理及影響準(zhǔn)確度和精密度的因素進(jìn)行分析、探討。結(jié)果表明：該方法的精密度（n＝7）在2.8%～3.2%，回收率在97%～98%，完全能滿足緊壓茶中鋅、硒含量的測定。

緊壓茶；微波消解；原子熒光光譜法；鋅；硒

茶葉是21世紀(jì)的飲料之王，具有優(yōu)良的保健功效。茶葉中除富含茶多酚、咖啡堿、維生素及氨基酸等之外，還含有多種人體必需的微量礦物質(zhì)元素，其中鋅、硒含量較高［1］。茶葉中的維生素、茶多酚等與鋅、硒等微量元素具有協(xié)同作用。鋅促進(jìn)維生素B的吸收，缺鋅會影響食欲及引起智力缺陷和神經(jīng)機(jī)能異常；硒具有抗氧化、降低重金屬毒性及增強(qiáng)免疫等多種功能［1－2］，這些微量元素對人體的生理機(jī)能有著重要作用［1，3－5］。由于受品種、氣候及土質(zhì)等多種因素的影響，茶葉中的鋅、硒等元素含量差別較大［6］，因此建立一種茶葉中鋅、硒等元素的靈敏、準(zhǔn)確檢測方法具有明顯的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。目前GB 5009.93——2003《食品中硒的測定》采用濕法消解－原子火焰質(zhì)譜法［7］，GB 5009.14——2003《食品中鋅的測定》和 GB/T 21729——2008《茶葉中硒含量的檢測方法》采用濕法消解－原子熒光分光光度法［8－9］。但濕法消解容易使這些元素?fù)p失，原子火焰質(zhì)譜法的靈敏度不高。而微波消解法在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，可有效地防止茶葉中鋅、硒等微量元素的損失，并且樣品處理量少和處理時間較短［7］。原子熒光光度計(jì)測量鋅、硒等元素具有靈敏度高，精密度高，干擾少，譜線簡單，線性范圍寬，可進(jìn)樣效率和原子化效率高等優(yōu)點(diǎn)［5，7－8］。本試驗(yàn)采用微波消解法處理樣品，用原子熒光光譜法測量緊壓茶中鋅、硒等微量元素，旨為研究緊壓茶中微量元素含量對人體生理機(jī)能影響提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

微波快速消解系統(tǒng)：WX－4000，上海屹堯分析儀器有限公司；

原子熒光光度計(jì)：AF7500型，北京東西分析儀器有限公司。

茶葉樣品：緊壓茶，益陽地區(qū)茶葉生產(chǎn)企業(yè)的委托檢驗(yàn)茶樣；

鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)值1 000μg/mL，相對不確定度為0.7%，國家有色金屬及材料分析測試中心；

硝酸、氫氧化鈉、過氧化氫、硼氫化鉀及鐵氰化鉀：均為優(yōu)級純；

鹽酸：色譜純；

硫脲及抗壞血酸：分析純；

試驗(yàn)用水：二次蒸餾水。

1.2 方法

1.2.1 鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 分別吸取濃度為1 000μg/mL的Zn或Se標(biāo)準(zhǔn)物10mL，用0.01%HCI定容至100mL，此時Zn、Se溶液濃度為100μg/mL。分別吸取稀釋后的Zn或Se溶液（100μg/mL）1，2，5，10mL，加入5%硫脲＋5%抗壞血酸的混合液10mL，用蒸餾水定容至100mL，得濃度分別為1.0，2.0，5.0，10.0μg/mL的Zn，Se標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.2.2 儀器工作條件

（1）原 子 壓 器 高 度：16mm，爐 溫：210 ℃，載 氣：120mL/min，屏蔽氣：530mL/min，燈主電流：65mA，燈輔電流：45～55mA，負(fù)高壓：－350V～－320V。

（2）讀數(shù)時間8s，延遲時間1s。載液為0.6moL/L鹽酸溶液。

（3）硼氫化鉀溶液：稱取氫氧化鈉1.0g于200mL超純水中溶解后，加入硼氫化鉀2.4g，攪拌至溶解，得質(zhì)量濃度為12.0g/L的硼氫化鉀溶液。

（4）樣品的微波消解采用程序升溫的方式：100℃，5MPa，2min；140 ℃，10MPa，4min；180 ℃，20MPa，4min。

1.2.3 樣品前處理 所用玻璃器具和消化罐經(jīng)硝酸（體積比：20∶80）溶液浸泡24h后，用自來水沖洗，再用超聲波清洗機(jī)清洗，最后用蒸餾水沖洗干凈，烘干備用。

茶葉樣品干燥至恒溫后粉碎，過100目篩，然后按四分法稱樣0.1～0.2g于消解罐中，加入硝酸4mL，先存放30min，用手輕輕的搖動，使之產(chǎn)生少量氣泡或氣體后，再放入微波快速消解系統(tǒng)按照微波消解程序消解，冷卻到室溫，打開消解罐，逐滴添加過氧化氫，搖勻，至溶液呈澄清透明。將消化液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，加入10mL 5%硫脲＋5%抗壞血酸的混合液和抗干擾劑鐵氰化鉀溶液5mL，并用蒸餾水定容。同時作空白試驗(yàn)。

1.2.4 樣品分析 在儀器工作條件下，以鹽酸溶液作為載流，以硼氫化鉀溶液作還原劑，對鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液和樣品溶液進(jìn)行測定。如樣品溶液需稀釋，適當(dāng)補(bǔ)加鹽酸。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解條件的選擇

2.1.1 消解方式的選擇 樣品的處理可采用濕法消解、回流濕法消解、坩堝干法消解、微波消解［3－4］。對于含有易揮發(fā)元素的樣品，經(jīng)密閉系統(tǒng)微波消解后，可提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性并且處理樣品時間不長。而濕法消解多因加入的酸溶液中含金屬離子而導(dǎo)致結(jié)果偏高，干法消解易使易揮發(fā)的元素?fù)]發(fā)而導(dǎo)致結(jié)果偏低，因此試驗(yàn)選擇微波消解處理樣品。

2.1.2 微波消解試劑 樣品消解中最常使用的是硝酸，它是一種強(qiáng)氧化劑，廣泛用來釋放生物樣品中的痕量元素，使之成為可溶性的硝酸鹽。硝酸的沸點(diǎn)（120℃，68%）相對較低。為了破壞復(fù)雜的有機(jī)基體，往往需要120℃以上的溫度，或添加其他強(qiáng)氧化劑。硝酸在微波能激發(fā)下有理想的反應(yīng)能力，迅速產(chǎn)生含氮氧化物所形成的紅褐色氣體，在某一合適溫度以上，食品類樣品很快就可以完全消解。在20MPa下硝酸的溫度可達(dá)到176℃，在這種較高溫度下，氧化電位顯著增大，因而反應(yīng)進(jìn)行得更迅速。如有需要在消解后可添加適量過氧化氫。

2.1.3 消解程序 微波消化時，先將溫度設(shè)置成100℃，5MPa，進(jìn)行低溫低壓消化，以防止反應(yīng)過于激烈。2min后，再將溫度調(diào)至140℃，10MPa，進(jìn)行中溫中壓消化，4min后，再將溫度調(diào)至180℃，20MPa，進(jìn)行高溫高壓消化，這樣既能加快反應(yīng)速度，又能保證樣品與酸充分接觸反應(yīng)，樣品微波消解完全。消解后冷卻，取出消解罐，揭開罐塞，如呈透明的黃色溶液，則需滴加過氧化氫，就可以獲得澄清溶液。

2.2 儀器工作條件的選擇

2.2.1 原子化器高度 原子化器高度，即氣體出口到激光發(fā)束軸線的距離，對儀器靈敏度的影響較大；太高儀器基線高且噪聲增加；太低靈敏度低。在儀器其他工作條件不變的情況下，考察不同原子化器高度對測定10μg/mL鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的影響。結(jié)果表明：當(dāng)原子化器高度低于16mm時，原子化器的散射光造成背景值較高，空白熒光值較高，測定值的相對偏差較大；當(dāng)原子化器高度高于16mm時，雖然空白熒光值稍微變小，但熒光強(qiáng)度不穩(wěn)定，測定值的相對偏差也較大。故試驗(yàn)選擇原子化器高度為16mm。

2.2.2 燈主電流的選擇 在儀器其他工作條件不變的情況下，考察不同燈主電流對測定10μg/mL鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的影響見表1。由表1可知，燈主電流為65mA時測定值的相對偏差較小，空白值較低；燈主電流為70mA時，測定值的相對偏差更小，但空白值卻較高；燈主電流超過80mA時，測定值的相對偏差增大，但空白值也升高。故試驗(yàn)選擇燈主電流為65mA。

表1 燈主電流對標(biāo)準(zhǔn)溶液測定的影響Table 1 Determination of lamp current the influence of standard solution

2.2.3 載流濃度的選擇 酸度是汞蒸氣產(chǎn)生的重要條件，較低的酸度下，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量不足，不能將離子還原為單質(zhì)離子。本試驗(yàn)采用鹽酸溶液作為載流，在儀器其他工作條件不變的情況下，考察在不同濃度鹽酸溶液對測定鋅、硒10μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液的影響見表2。由表2可知，載液為0.6moL/L鹽酸溶液時，鋅、硒的熒光強(qiáng)度最大，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最小；當(dāng)鹽酸溶液濃度進(jìn)一步增加時，熒光強(qiáng)度明顯下降，其原因是鹽酸溶液與硼氫化鉀反應(yīng)產(chǎn)生大量氫氣，稀釋了鋅、硒原子的濃度，降低了靈敏度。故試驗(yàn)選擇0.6moL/L鹽酸溶液作為載流。

2.2.4 還原劑濃度的選擇 在儀器其他工作條件不變的情況下，考察硼氫化鉀的濃度對10μg/mL鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液測定的影響。結(jié)果表明：硼氫化鉀濃度低時，測得熒光強(qiáng)度較低；硼氫化鉀濃度高時，反應(yīng)劇烈產(chǎn)生大量氣體，容易導(dǎo)致廢液沖出氣液分離器而進(jìn)入儀器；當(dāng)硼氫化鉀的質(zhì)量濃度在5～20g/L時，熒光強(qiáng)度基本穩(wěn)定。故試驗(yàn)選擇12g/L硼氫化鉀溶液作為還原劑。

表2 鹽酸溶液濃度對標(biāo)準(zhǔn)溶液測定的影響Table 2 Hydrochloric acid solution concentration determination of the influence of standard solution

2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線和檢出限

取100μg/mL的鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液進(jìn)行測定，用0.01%HCI溶液逐級稀釋配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，以0.01%HCI溶液作為空白溶液，按儀器工作條件進(jìn)行測定，并繪制工作曲線。鋅、硒的質(zhì)量濃度分別在0.5，1，2，5，10μg/mL范圍內(nèi)與其對應(yīng)的熒光度呈線性關(guān)系，線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表3。由表3可知，該方法能夠滿足分析要求。

表3 線性回歸方程及檢出限Table 3 Linear regression equations and detection limits

2.4 方法的回收試驗(yàn)和精密度

在樣品中加入鋅、硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按該試驗(yàn)方法對樣品溶液進(jìn)行5次平行試驗(yàn)，并在樣品溶液中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收試驗(yàn)，測定結(jié)果見表4。

表4 回收率和精密度試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of recovery precision test

3 結(jié)論

用硝酸和過氧化氫作消解液，采用微波消解，以氫化物發(fā)生－原子熒光光譜法測定茶葉中鋅、硒元素干擾少，譜線簡單，加標(biāo)回收試驗(yàn)表明，測定的靈敏度高，精密度好。經(jīng)實(shí)際樣品測定，該方法既省時又能靈敏、準(zhǔn)確地測量緊壓茶中的鋅、硒含量。可為研究探討緊壓茶對人體的生理機(jī)能影響關(guān)系以及土質(zhì)中鋅、硒微量金屬元素與緊壓茶含微量金屬元素的關(guān)系等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 俞永明.說茶飲茶［M］.北京：金盾出版社，2009：33～40.

2 李潔.茶葉中微量元素的ICP發(fā)射光譜的測定［J］.茶葉科學(xué)技術(shù)，2003（2）：1 417.

3 孫麗莉，范錫英，張冬紅 .黃芩微量元素的含量分析［J］.微量元素與健康研究，2005，22（1）：78.

4 薛慧.恩施富硒綠茶微量元素的測定及其功能探討［J］.微量元素與健康研究，2005，22（1）：2 021.

5 王小平，馬以瑾，伊藤光雄.密封消解ICP－AES和ICP－MS測定中日兩國茶葉中23種礦質(zhì)元素［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2005（10）：945～947.

6 段繼春.鋅對茶樹生長發(fā)育的影響及其與茶葉品質(zhì)關(guān)系的研究［D］.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

7 中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 5009.93——2003食品中硒的測定方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

8 中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 5009.14——2003食品中鋅的測定方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

9 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 21729——2008茶葉中硒含量的檢測方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

Determination of zinc and selenium in compressed tea with microwave digestion－atomic fluorescence spectrometry

WANG Ze－keCHENG Shui－lian

（Hunan Quality Supervision ＆Inspection Center for Compressed Tea Product，Yiyang，Hunan41300，China）

Determined the content of Zinc and Selenium in compressed tea with microwave digestion specimens and hydride－atomic fluorescence spectrometry，and the sample pretreatment and influence factors of accuracy and precision were analyzed and discussed.Results show that this method is fully able to meet the content determination of Zinc and Selenium in compressed tea with RSD（n＝ 7）2.8%～3.2%，and the recoveries of 97%～98%.

compressed tea；microwave digestion；atomic fluorescence spectrometry；zinc；selenium

10.3969/j.issn.1003－5788.2011.03.024

王澤科（1973－），男，湖南省緊壓茶產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心工程師。E－mail：1533565035＠qq.com

2011－03－11