ICP-AES法測定富硒茶中十二種礦物質(zhì)元素含量

梁 進

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部農(nóng)業(yè)部茶葉生物化學(xué)與生物技術(shù)重點實驗室，合肥230036）

茶樹是一種富集氟、硒等礦物質(zhì)元素能力較強的植物[1,2]，而天然富硒茶是通過土壤富集的含硒量相對較高的茶葉。我國的天然富硒茶大多產(chǎn)于湖北恩施等一些高硒地區(qū)[3]。富硒茶中除含有硒等多種人體所必需的營養(yǎng)元素外，也含有一些微量有毒性的金屬元素，其含量水平也直接影響著人體健康[4]。目前針對富硒茶的研究大多側(cè)重于對其硒的分布規(guī)律[5]、硒的功效成分[6～9]及其賦存形態(tài)等[10,11]，而對于其中的一些礦物質(zhì)元素的研究還相對較少。隨著對富硒茶的營養(yǎng)與保健功效研究的逐漸深入，針對富硒茶中有關(guān)營養(yǎng)元素與人體健康之間的關(guān)系也將會越來越受到人們的關(guān)注。本研究通過對富硒茶中的主要礦物質(zhì)元素含量的測定，可分析富硒茶葉中有益的元素種類及其含量，以及有害元素的含量是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

目前測定茶葉中礦物質(zhì)元素的方法主要有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法等。ICP-AES法主要利用高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣加熱、電離，利用元素發(fā)出的特征譜線進行測定，具有靈敏度高、干擾小、線性寬、可以同時檢測多種元素等優(yōu)點[12]。近年來，利用ICP-AES法檢測茶葉中的礦物質(zhì)元素含量的應(yīng)用也逐漸增多[13～15]。微波消解是一種新的快速溶樣技術(shù)，具有消化速度快、消解能力強、樣品分解徹底、試劑用量少、空白值低等優(yōu)點[12,15]，其精密度和回收率均能滿足痕量分析的要求，已在茶葉樣品的前處理中得到廣泛應(yīng)用。本研究主要利用微波消解技術(shù)處理富硒茶，再通過ICP-AES對消解液中的十二種常量及微量元素進行檢測，以期為富硒茶中的礦物質(zhì)元素含量分析及其開發(fā)與應(yīng)用研究提供參考。

1 儀器、試劑及材料

XT-9900型智能微波消解儀（上海新拓微波溶樣測試技術(shù)有限公司），iACP 6000全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國Thermo Fisher Scientific公司）。

各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度均為1000μg/mL（色譜純，德國默克公司），65%濃硝酸（優(yōu)級純），30%過氧化氫（分析純）。實驗用水為樂百氏純凈水（市售）。

兩個不同產(chǎn)地的三個富硒綠茶樣品分別來自湖北恩施的芭蕉地區(qū)（樣品Ⅰ）和鶴峰地區(qū)（樣品Ⅱ）以及安徽石臺地區(qū)（樣品Ⅲ）。

2 實驗方法

2.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱取兩個不同產(chǎn)地的三種富硒茶各0.500 g，分別置于高壓密封消解罐中，往每個消解罐中慢慢加入7mL 65%硝酸和1mL 30%雙氧水，輕輕搖晃后靜置過夜。靜置消化完畢后，放入微波消解儀中消解。通過實驗確定微波消解運行功率、升溫時間、運行溫度等最佳參數(shù)。消解后，取出消化液冷卻，然后將消化罐的蓋打開，待白煙全部散盡，得到澄清液，消解液轉(zhuǎn)移到10mL的容量瓶中，用電爐加熱除酸，再用2%硝酸定容至25mL，搖勻，同時作試劑空白液，供ICP-AES測定。

2.2 ICP-AES儀器工作條件

儀器工作條件為：入射功率1150W，泵速50 rpm，輔助氣0.5 L/min，霧化器流量0.6 L/min，驅(qū)氣流量一般，垂直觀測高度為12mm，等離子體觀測為軸向。分析線波長是根據(jù)樣品來源，分析樣品中存在的離子及各元素間的干擾情況以及儀器對該種元素的檢測靈敏度而確定。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

用2%硝酸稀釋標(biāo)準(zhǔn)品制得不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)使用液。Al、Ca、Cu、Fe、Mg和 Zn的標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度分別為 1.25、2.5、5.0、10.0和 20.0μg/mL，As、Cd、Mn、Ni、Pb和 Se標(biāo)準(zhǔn)液濃度分別為 0.625、1.25、2.5、5.0和10.0μg/mL。

3 結(jié)果與討論

3.1 微波消解條件選擇

硝酸和過氧化氫是ICP-AES分析中較為常用的兩種消解液，因其所含的O、N、H元素在等離子體所夾帶的氣體中均含有，不會再引入新的多原子離子干擾。而將一定量的過氧化氫加到硝酸中混合使用，還可減少硝酸的使用量。

表1 微波消解參數(shù)

表2 元素的波長分析

本研究主要采用硝酸和雙氧水（7：1）作為消解液對富硒茶樣品進行消化，其消解效果最佳。通過多次試驗對比，利用XT-9900型智能微波消解儀對富硒茶樣品微波消解的最優(yōu)參數(shù)如表1所示，消解后的消解液呈透明、無沉淀且能使樣品消解完全。

3.2 元素分析波長選擇

利用ICP-AES法可以同時選擇多條特征譜線對元素進行測定，具有同步背景校正功能[15]。在實驗過程中可對每種檢測元素同時選取2～3條譜線進行檢測，綜合分析強度及干擾情況，選擇譜線干擾少、精密度高的分析線，提高其檢測的精確性與穩(wěn)定性。本研究對各種元素分析波長選擇結(jié)果如表2所示。

3.3 檢測結(jié)果與分析

飲茶在我國有著悠久的歷史，茶葉中除含有茶多酚、茶多糖等功效成分外，還富含豐富的礦物質(zhì)元素，人們通過飲茶的方式能從其中獲取多種營養(yǎng)素。目前的一些研究顯示[16,17]，茶葉有效作用的發(fā)揮，與其中的多種營養(yǎng)素的綜合協(xié)同效應(yīng)有關(guān)。富硒茶中除富含硒元素外，還含有多種人體所必需的微量元素。本研究采用微波消解與ICP-AES方法檢測兩個不同產(chǎn)地的富硒茶中十二種元素（Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Zn、As、Cd、Mn、Ni、Pb和 Se）含量，結(jié)果見表 3。測定結(jié)果表明，富硒茶中Ca、Mg等對人體有益的常量元素以及Zn、Fe、Mn、Se等人體必需的微量元素均較為豐富。而對人體有害的重金屬元素Ni、Cd、Pb和As在富硒茶中的含量相對較低。我國農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)及茶葉國家標(biāo)準(zhǔn)（NY659-2003）中，對 Cd、As、Pb和Cu的限量分別為 1.0、2.0、5.0、30.0μg/g，而本次測定的樣品結(jié)果顯示，各元素含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，常飲富硒茶能有效補充人體的多種微量元素，不會造成有害元素積累。另一方面，硒還具有解毒功能。一些報道顯示[18,19]，硒能拮抗 As、Cd、Ni、Pb等有毒化合物對機體的損傷，有益于人體健康。

天然富硒茶所富含的礦物元素一般與其產(chǎn)地的土壤等自然與生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。因此，不同產(chǎn)地的富硒茶樣品中的礦物質(zhì)元素的含量也必然會存在一定的差異。比較表3中的測定結(jié)果可見，湖北恩施的兩個富硒茶樣品中Se含量明顯高于安徽石臺產(chǎn)地的富硒茶，而安徽石臺富硒茶中的Ca、Fe、Mg和Mn含量均高于恩施富硒茶。即使是同一恩施產(chǎn)地的兩種富硒茶，其中的Ca、Se等礦物質(zhì)元素含量也有著顯著的區(qū)別。此外，我國富硒茶的含硒量范圍為0.25μg/g～4.00μg/g（NY/T 600-2002），本研究的兩個產(chǎn)地的三種富硒茶含硒量檢測結(jié)果均在我國富硒茶標(biāo)準(zhǔn)檢測范圍之內(nèi)，符合富硒茶的含硒量標(biāo)準(zhǔn)。

表3 不同富硒茶樣品中的礦物質(zhì)元素含量

從本研究的結(jié)果看，不同產(chǎn)地富硒茶的礦物質(zhì)元素含量均有所差異，這可能與各自地方的土壤和巖石中的礦物質(zhì)元素含量分布相關(guān)，而且生長環(huán)境的不同對富硒茶葉中微量元素含量也具有一定的影響。湖北恩施是我國著名的硒礦床所在地，素有“中國硒都”之稱，也是我國著名的產(chǎn)茶區(qū)之一。彭祚全等[20]報道，恩施富硒茶中的各種有益微量元素均高于普通綠茶，其硒含量高達普通綠茶的幾十甚至幾百倍。目前的研究顯示，富硒茶具有抗氧化[21]、抗腫瘤[22,23]、抗突變[24]、降血脂與血糖[8,25]等多種藥理功效和營養(yǎng)保健作用。此外，富硒茶中的硒具有拮抗鉛、汞等重金屬毒性的作用，李慧等[26]也報道了恩施富硒茶中的Se與As存在負相關(guān)的拮抗效應(yīng)。因此，本研究通過檢測不同產(chǎn)地富硒茶中的礦物質(zhì)和重金屬元素的含量，以期為研究富硒茶對人體的保健功能及拮抗重金屬效應(yīng)提供參考。

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