氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定茶多酚中的As、Hg和Pb

劉海濤

(北京海光儀器有限公司，北京 100015)

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氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定茶多酚中的As、Hg和Pb

劉海濤

(北京海光儀器有限公司，北京 100015)

摘要：建立了氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定茶多酚中微量As、Hg和Pb的方法。采用HNO3-HClO4濕法消解樣品，研究酸度、KBH4濃度、載氣流速、基體改進(jìn)劑等條件對(duì)原子熒光信號(hào)強(qiáng)度的影響。測(cè)定結(jié)果顯示，As、Hg和Pb的檢出限(3)分別為0.39、0.037和0.78g.L-1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.08、2.56和2.93%(n=11)，加標(biāo)回收率均為80~105%。綜上，該方法具有操作簡(jiǎn)便、快速、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于茶多酚中微量As、Hg和Pb的測(cè)定。

關(guān)鍵詞：As；Hg；Pb；茶多酚；氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法

茶多酚，又名茶單寧、茶鞣質(zhì)，它是茶葉內(nèi)一類多羥基類化合物的總稱[1]，具有抗氧化、清除自由基、抗菌、解毒等功能[2-5]。所以，茶多酚是目前公認(rèn)的對(duì)自由基具有卓越清除能力的天然抗氧化劑，并且是一種對(duì)人體有利的保健添加劑，已廣泛用于食品和藥品[6]。

隨著人類對(duì)食品安全性的重視，茶多酚以其獨(dú)特的生物學(xué)功能和“綠色”本質(zhì)而備受關(guān)注。當(dāng)前，我國(guó)茶葉以及來(lái)自茶葉的茶多酚重金屬超標(biāo)問(wèn)題已經(jīng)成為繼茶葉農(nóng)藥殘留之后又一必須認(rèn)真面對(duì)和研究的課題[7，8]。目前對(duì)于茶葉以及茶類產(chǎn)品中重金屬的檢測(cè)方法有：原子吸收光譜法[9]、ICP-MAS法[10]、ICP-AES法[11]等。以上測(cè)試方法或存在運(yùn)行成本高，或存在檢出限高需分離、富集等問(wèn)題，本文介紹茶多酚中As、Hg和Pb的氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器、試劑與供試驗(yàn)品

AFS-9700型全自動(dòng)注射式氫化物發(fā)生-原子熒光光度計(jì)(北京海光儀器有限公司)；砷、汞、鉛編碼原子熒光空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)；微控?cái)?shù)顯加熱板(EG37Aplus，北京萊伯泰科有限公司)；微波消解儀(MDS-6，上海新儀微波化學(xué)有限公司)；500mL三角瓶，100mL容量瓶，50mL錐形瓶，25mL比色管。所有器皿均用20%HNO3浸泡過(guò)夜，次日用大量水沖洗、少量二次去離子水潤(rùn)洗并烘干。

砷、汞、鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000mg·L-1，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)；鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸，硼氫化鉀、氫氧化鈉、鐵氰化鉀、草酸、硫脲(分析純)；分析用水為二次去離子水。

測(cè)試Pb載流：移液管量取20mL鹽酸于1000mL容量瓶，用二次去離子水定容至刻度；

測(cè)試As/Hg載流：移液管量取50mL鹽酸于1000mL容量瓶，用二次去離子水定容至刻度；

還原劑：稱取硼氫化鉀25g，溶于5g·L-1氫氧化鈉溶液1000mL中，濃度為25g·L-1；

硫脲溶液：稱取硫脲10g，用二次去離子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

草酸溶液：稱取草酸1g，用二次去離子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

鐵氰化鉀溶液：稱取鐵氰化鉀2g，用二次去離子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

實(shí)驗(yàn)樣品：市場(chǎng)上隨機(jī)抽樣茶多酚1號(hào)、茶多酚2號(hào)、茶多酚3號(hào)、茶多酚4號(hào)。

1.2　標(biāo)準(zhǔn)系列配制

砷標(biāo)準(zhǔn)系列：采用1000mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，配制含硫脲1%，鹽酸0.6mol·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)系列：

汞標(biāo)準(zhǔn)系列：采用1000mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，配制含鹽酸0.6mol·L-1的汞標(biāo)準(zhǔn)系列：0、0.1g·L-1、0.2g·L-1、0.4g.L-1、1.0g·L-1、2.0g·L-1；

鉛標(biāo)準(zhǔn)系列：采用1000mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，配制含鐵氰化鉀0.2%，草酸0.02%，鹽酸0.24mol·L-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)系列：0、2g·L-1、4g·L-1、8g·L-1、12g·L-1；

1.3　儀器工作條件

根據(jù)不同的元素測(cè)試，由于氫化物發(fā)生反應(yīng)存在差異，需要調(diào)整儀器檢測(cè)參數(shù)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于不同的元素測(cè)試，選擇以下儀器工作條件，見(jiàn)表1。

表1　儀器工作條件

1.4　樣品處理

分別稱取4份茶多酚0.1g于50mL錐形瓶中，順著瓶壁依次加入9mL硝酸，1mL高氯酸，蓋上表面皿，靜置60min。同時(shí)采用二次去離子水作空白。接著，放置于電熱板140°C進(jìn)行加熱消解至消解液呈無(wú)色或淡黃色，掀開(kāi)表面皿進(jìn)行趕酸。

(1)砷測(cè)試，趕酸至消解液約1～2mL即可，冷卻后轉(zhuǎn)移至含有硫脲1%，鹽酸0.6mol·L-1的25mL比色管，定容并測(cè)試；

(2)汞測(cè)試，消解完畢，冷卻直接轉(zhuǎn)移，定容并測(cè)試；

(3) 鉛測(cè)試，趕酸至蒸干，冷卻后轉(zhuǎn)移至含鐵氰化鉀0.2%，草酸0.02%，鹽酸0.24mol·L-1的25mL比色管，定容并測(cè)試。

2結(jié)果與討論

2.1　實(shí)驗(yàn)條件選擇

原子熒光光度計(jì)的測(cè)試本質(zhì)為基于蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成的蒸氣、氣態(tài)氫化物以及氣態(tài)化合物原理。由氬氣將氫化物等蒸氣帶入氣液分離器和原子化器，載氣流量直接影響熒光信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，砷在300～400mL·min-1,汞在400～500 mL·min-1，鉛在400～500 mL·min-1的載氣流速下，熒光信號(hào)強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)中(如圖1)，選取載氣流量砷為300 mL·min-1，汞和鉛為400mL·min-1。

圖1　載氣流量對(duì)熒光信號(hào)的影響

本實(shí)驗(yàn)對(duì)于砷、汞和鉛的測(cè)定，選取鹽酸、硝酸、硫酸以及磷酸為酸性介質(zhì)研究對(duì)象。配制同樣濃度0.2mol·L-1的酸，不同酸介質(zhì)分別對(duì)砷(2g·L-1)、汞(0.4g·L-1)和鉛(2g·L-1)的熒光信號(hào)響應(yīng)如圖2。

圖2　不同酸介質(zhì)對(duì)熒光信號(hào)響應(yīng)

酸度對(duì)氫化物反應(yīng)的影響如圖3所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇砷和汞測(cè)定介質(zhì)為0.6mol.L-1的鹽酸，鉛測(cè)定介質(zhì)為0.24mol.L-1的鹽酸。

圖3　酸濃度對(duì)熒光信號(hào)影響

2.2　還原劑濃度對(duì)熒光信號(hào)的影響

通過(guò)選取不同濃度的硼氫化鉀，同時(shí)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)濃度過(guò)高或過(guò)低，均導(dǎo)致靈敏度下降。當(dāng)濃度在2.0%～3.5%之間(如圖4)，靈敏度較好?？紤]到穩(wěn)定性，選取硼氫化鉀濃度為2%作為還原劑。

圖4　還原劑濃度對(duì)熒光信號(hào)影響

2.3干擾實(shí)驗(yàn)

砷的測(cè)定，樣品中一般共存元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于允許存在量，可直接進(jìn)行測(cè)定，若基體元素干擾嚴(yán)重，可適量加入抗壞血酸進(jìn)行掩蔽；汞的測(cè)試，靈敏度較強(qiáng)，一定程度提高酸介質(zhì)可以減少記憶效應(yīng)[12]。

對(duì)于鉛的測(cè)定，干擾較為嚴(yán)重，需同時(shí)加入鐵氰化鉀和草酸，分別起到氧化劑和掩蔽劑作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，由于鐵氰化鉀和草酸中鉛含量較多，導(dǎo)致空白高，故本實(shí)驗(yàn)選鐵氰化鉀濃度為0.2%，草酸濃度為0.02%，作為鉛測(cè)試過(guò)程的改進(jìn)劑(如表2)。

表2　改進(jìn)劑濃度對(duì)信號(hào)的影響

2.4　標(biāo)準(zhǔn)曲線以及方法檢出限和精密度

通過(guò)優(yōu)化的條件，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　標(biāo)準(zhǔn)曲線以及方法檢出限和精密度

2.5　加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證分析方法的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)采用加標(biāo)回收方式進(jìn)行分析質(zhì)量控制，通過(guò)回收率結(jié)果判斷樣品測(cè)試的準(zhǔn)確性。每個(gè)元素分別進(jìn)行兩組加標(biāo)測(cè)試，一方面驗(yàn)證準(zhǔn)確性，另一方面驗(yàn)證測(cè)試的穩(wěn)定性。茶多酚樣品中As、Hg和Pb加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4、表5、表6。由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果回收率在80%～105%之間，分析方法準(zhǔn)確。

表4　As測(cè)定加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

表5　Hg測(cè)定加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

表6　Pb 測(cè)定加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

2.6　茶多酚樣品檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)優(yōu)化原子熒光光度計(jì)條件，測(cè)試茶多酚中微量As、Hg和Pb，結(jié)果如下表7。茶多酚作為保健品添加劑，實(shí)際使用過(guò)程添加量不超過(guò)5%，在食品國(guó)標(biāo)限量范圍之內(nèi)(按國(guó)標(biāo)中最小限量：As：0.2mg·kg-1，Hg:0.05mg·kg-1,Pb:0.05mg·kg-1)。

表7　茶多酚樣品測(cè)定結(jié)果

3結(jié)論

綜上所述，實(shí)驗(yàn)確定了AFS-9700型全自動(dòng)注射式氫化物發(fā)生原子熒光光度計(jì)測(cè)定茶多酚中痕量的As、Hg和Pb的儀器參數(shù)條件，分析測(cè)試結(jié)果表明，該方法具有較低的檢出限(As：0.39g·L-1，Hg：0.037g·L-1，Pb：0.78g·L-1)，良好的精密度(1~3%)和準(zhǔn)確性(加標(biāo)回收率：80~105%)，基體干擾少，分析速度快。當(dāng)前，食品安全受到越來(lái)越多的關(guān)注，本方法可適合茶多酚等同類食品樣品中的As、Hg和Pb的批量檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]王麗，許奇，徐順，等.茶多酚對(duì)微生物生長(zhǎng)影響的研究進(jìn)展.現(xiàn)代食品科技，2013，29(7)：1737-1741.

[2]鄭明珠.天然抗氧化劑-茶多酚.食品研究與開(kāi)發(fā).2003，24(6):108-111.

[3]李振.綠色免疫增強(qiáng)劑-茶多酚.獸藥與飼料添加劑，2003,8(5)：19-21.

[4]劉芳竹，查慧.茶多酚的抗氧化作用.食品研究與開(kāi)發(fā).2002,23(5)：77-78.

[5]陳宗懋.茶多酚類化合物抗癌的生物化學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ).茶葉科學(xué)，2003,23(2)：83-93.

[6]周鴻.茶多酚分析方法研究概況.江蘇食品與發(fā)酵，2004,4:13-16.

[7]侯芳.茶葉中重金屬檢測(cè)研究概述.洛陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010.20(7)：14-17.

[8]沈佐民.中國(guó)茶葉質(zhì)量安全問(wèn)題的分析與對(duì)策.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2005.5(4)：56-60.

[9]范芳.用石墨爐原子吸收法測(cè)定茶葉中的鉛含量[J].江西農(nóng)業(yè)科技,2003.10：4-5.

[10]方軍,陳建平,舒永紅,王和平.ICP-MAS法測(cè)定菊花茶中砷鎘銅鉛鋅.理化檢驗(yàn)[J]：化學(xué)分冊(cè)，200541(12):902-904.

[11]彭玉魁,陳敏艷.增壓溶樣-ICP-AES法同時(shí)測(cè)定茶葉中多種微量元素含量的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工.學(xué)刊，2007，(3)：37-39.

[12] 張瑰，胡小玲，吳博文.雙道原子熒光法測(cè)定食品和化妝品及飲用水中砷和汞.中國(guó)熱帶醫(yī)學(xué)，2005.5(2)：314-316.

Determination of As,Hg and Pb in tea polyphenols by hydride generation atomic fluorescence spectrometry.

LiuHaitao

(BeijingHaiguangInstrumentCo.,Ltd.,Beijing100095,China)

Abstract:A method for determination of As 、Hg and Pb in tea polyphenols by HG-AFS was proposed. Polyphenols sample was diguested by HNO3-HClO4. Operation conditions such as acidity,KBH4 concentration,carrier gas flow rate and matrix modifier were investigated. Detection limit(3) are 0.38,0.037 and 0.78 g·L-1for As,Hg and Pb, respectively. Relative standard deviations(n=11) are 1.08%,2.56% and 2.93%.Results of the method were proved by the recovery of standard addition of the real samples(80%-105%).

Key words：As；Hg；Pb；tea polyphenols; HG-AFS

收稿日期：2015-01-31

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2015.02.011

作者簡(jiǎn)介：劉海濤，男，1974年出生，畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院，研究生學(xué)歷，主要從事光譜儀器的制造和應(yīng)用。