固相萃取-離子色譜法測定茶葉中的陰離子

鄭遠(yuǎn)利，范伢，穆凱艷，譚偉，楊敏，王紅斌（云南民族大學(xué)化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650500）

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固相萃取-離子色譜法測定茶葉中的陰離子

鄭遠(yuǎn)利，范伢，穆凱艷，譚偉，楊敏，王紅斌*
（云南民族大學(xué)化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650500）

摘要：建立了用離子色譜同時(shí)測定茶葉中的F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-5種重要陰離子的分析方法。以Ionpac AS11為分離柱、AG11為保護(hù)柱、NaOH等濃度洗脫，以普洱綠茶為樣品，考察了不同的回流時(shí)間，提取液體積，篩目大小對茶葉提取率的影響，其他3種茶葉作為推廣。結(jié)果表明：該方法回歸方程的線性相關(guān)系數(shù)在0.999 1~0.999 8之間，各組分的檢出限在0.015 mg/L～0.041 mg/L之間，RSD值<5 %，加標(biāo)回收率在80.6 %～113.7 %之間。該方法具有快速、靈敏、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，用于實(shí)際茶葉樣品中陰離子的分析，結(jié)果令人滿意。

關(guān)鍵詞：固相萃??；離子色譜法；茶葉；陰離子

茶葉是人們不可缺少的健康飲品[1]，是中國人的傳統(tǒng)飲料，茶葉與其他植物源性食品相比，富含茶多酚類和色素類化合物[2]，經(jīng)不同工藝加工的茶葉產(chǎn)品成分也有很大差異，完善對茶葉中陰離子的定性、定量分析在茶葉生產(chǎn)加工過程中是必不可少的環(huán)節(jié)，對茶葉品質(zhì)開發(fā)具有重要意義，茶葉中的F、Cl、N、S是人體必需的元素[3]。攝入適量的氟有益于人體的健康，可降低齲齒的發(fā)生，但攝入過量的氟會對人體產(chǎn)生危害[4-5]，茶葉中含有硝酸鹽，進(jìn)入人體后可能被還原為亞硝酸鹽，使人體缺氧，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥，甚至形成致癌物質(zhì)亞硝胺[6]。目前測定茶葉中陰離子的方法有分光光度法、比色法、滴定法、離子選擇性電極法、毛細(xì)管電泳等[7-8]，這些方法操作復(fù)雜，干擾因素多，不能在一次測定中很好地對多種陰離子進(jìn)行測定。離子色譜法[9-11]用于陰離子的測定具有簡便、快速、靈敏、試劑用量小、污染少、準(zhǔn)確、選擇性好、重現(xiàn)性好和多組分同時(shí)測定的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于能源、環(huán)境、地質(zhì)、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。本文采用回流法提取、固相萃取[12]凈化，離子色譜法對普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅和綠茶中的5種無機(jī)陰離子進(jìn)行分析測定，為茶葉中無機(jī)陰離子的分析檢測提供參考。

1材料與方法

1.1材料、儀器及試劑

茶葉樣品來源：普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅購于超市，綠茶從茶樹上采摘晾干后制得。

ICS-1500型離子色譜儀、DS6溫控電導(dǎo)檢測器、IonPac AS11（250 mm×4.0 mm）離子交換柱、IonPac AG11（50 mm×4.0 mm）保護(hù)柱、ASRS-300自動(dòng)再生抑制器、chromeleon工作站（軟件帶空白扣除）：美國戴安公司；超聲波清洗機(jī)；套式恒溫器；0.45 μm微孔過濾器、SPE-C18固相萃取小柱、尼龍0.22 μm微孔濾膜。

NaOH、KF、KCl、KNO2、KNO3、K2SO4均為優(yōu)級純；甲醇（分析純）；試驗(yàn)用水為超純水（電阻率為18 MΩ·c）。

標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1 000 mg/L）：將氟化鉀、氯化鉀、亞硝酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀等用超純水配制，于4℃條件下保存待用。

1.2色譜條件

淋洗液：7.5 mmol/LNaOH；流速：0.7 mL/min；進(jìn)樣量：25 μL；柱溫：30℃，以保留時(shí)間定性，峰面積定量。

1.3樣品前處理

將茶葉置于烘箱中，于80℃干燥2 h后在研缽中研碎，過不同目數(shù)的篩子備用。準(zhǔn)確稱取0.1 g茶葉樣品，加水30 mL，在微沸狀態(tài)下回流[13]40 min，冷卻后，用0.45 μm的微膜過濾后用超純水定容至100 mL容量瓶中,取5 mL提取液過300 mg C18－SPE柱，收集濾液過0.22 μm有機(jī)膜微孔濾膜，在色譜條件下進(jìn)行測定。

1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取不同體積的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1 000 mg /L），分別用超純水稀釋，配制一系列不同濃度5種陰離子的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的色譜條件下，測定離子的峰面積。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到相應(yīng)的線性回歸方程。將待測樣品的色譜峰面積代入回歸方程，得到樣品中各離子的濃度。

2結(jié)果與分析

2.1前處理?xiàng)l件的選擇

2.1.1淋洗液濃度

淋洗液濃度較低時(shí)不能將目標(biāo)組分完全洗脫出來，且保留時(shí)間相對較長，隨著淋洗液濃度的增大，洗脫能力增強(qiáng)，保留時(shí)間縮短，分離度降低。由于茶葉實(shí)際樣品成分復(fù)雜，干擾較多，試驗(yàn)了6.5、7.5、8.0 mmol/L等不同濃度的淋洗液后，選擇7.5 mmol/L的NaOH溶液為淋洗液。

2.1.2淋洗液流速

淋洗液流速較小，保留時(shí)間長，低流速時(shí)目標(biāo)組分在15 min內(nèi)不能完全洗脫出來，隨著流速增大，保留時(shí)間縮短，當(dāng)淋洗液流速為0.8 mL/min時(shí)，氯離子和亞硝酸根離子不能完全分離。綜合考慮峰形、分析時(shí)間、峰高及泵壓等因素，通過比較了0.6、0.7、0.8 mL/min的流速后，確定淋洗液最佳流速為0.7 mL/min。

2.1.3浸提時(shí)間對茶葉中各陰離子浸出的影響

試驗(yàn)了20、30、40、60 min不同回流時(shí)間對陰離子浸出的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1浸提時(shí)間的影響Fig.1 Effect of extraction time

由圖1可知，回流40 min時(shí)陰離子提取率達(dá)到最大。故試驗(yàn)選擇最佳提取時(shí)間為40 min。

2.1.4提取液體積對茶葉中各陰離子浸出的影響

試驗(yàn)考察了不同提取液體積對提取率的影響。分別加入15、20、30、40 mL的超純水，回流40 min后分別進(jìn)行測定，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2提取液體積的影響Fig.2 Effect of extraction volume

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同提取液體積對F-、Cl-的提取率有較大影響，從圖2中可以看出，隨著提取液的量的增加，F(xiàn)-和Cl-的含量增加，當(dāng)提取液的量為30 mL時(shí)，對F-和Cl-的提取達(dá)到最大。不同提取液體積對NO3－、SO42-的影響較小，加入提取液體積為30 mL時(shí)各離子的相對提取率較高。因此選擇提取液體積為30 mL。

2.1.5不同篩目對茶葉中陰離子浸出的影響

將茶葉烘干后用研缽研碎，分別過40、60、80、100目的篩子，準(zhǔn)確稱取0.1 g茶葉樣品，經(jīng)前處理后，進(jìn)儀器測定，結(jié)果如圖3所示。

圖3篩目大小的影響Fig.3 Effect of mesh size

從圖3中可以看出，過100目篩子的樣品中的Cl-的含量不是最大，但其他3種離子的含量都比過其他篩目的離子含量高，綜合考慮選用100目的篩子。

2.2方法的檢出限、相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按本試驗(yàn)方法對5種無機(jī)陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以峰面積（y）對質(zhì)量濃度（x）進(jìn)行線性回歸，得到5種陰離子的線性范圍、線性方程和檢出限，見表1。

表1 5方法的線性范圍，線性方程和檢出線Table 1 Linearity ranges，linear regression equations and the detection limits of the methods

從表1中可知：方法的檢出限在0.015 mg/L~ 0.041 mg/L之間，相關(guān)系數(shù)在0.999 1~0.999 8范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<5.0 %。

2.3方法的精密度和加標(biāo)回收試驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法對普洱綠茶樣品中的F-，Cl-，NO2-，NO3-，SO42-5種組分做加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

由表2可知5種陰離子的加標(biāo)回收率在80.8 %～108.2%之間。通過在選定的色譜條件下，測定1.0 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行進(jìn)樣7次，測定結(jié)果計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果如表2所示，結(jié)果表明RSD均小于5.0 %，表明方法的精密度較好。

表2普洱綠茶加標(biāo)回收率及精密度（n=7）Table 2 Tests for precision and recovery in Puer tea（n=7）

2.4方法的推廣

以普洱綠茶為樣品，試驗(yàn)得出最佳前處理?xiàng)l件。在最佳條件下測定3種茶葉作為方法推廣，加標(biāo)回收率如表3所示。

表3 5種陰離子的加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The recovery rate of the five anions in tea samples

由表3可知，5種陰離子的加標(biāo)回收率在80.6 %～113. 7 %之間，滿足要求。

2.5實(shí)際樣品分析

按選定的最佳試驗(yàn)條件，對普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅、綠茶4種不同的茶葉樣品進(jìn)行了測定，茶葉樣品經(jīng)提取后測定陰離子含量結(jié)果如表4。

表4茶葉樣品中陰離子含量的測定結(jié)果Table 4 Measurement results of five anions in tea samples

由表4可知，在4種茶葉樣品中都未檢測到NO2-原因是：所檢測的茶葉樣品中NO2-的含量很低或茶葉的抗氧化作用[14]。在該試驗(yàn)方法的條件下不能檢出?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖和普洱茶生餅色譜圖分別為圖4和圖5所示。國內(nèi)外飲用水中無機(jī)陰離子限量標(biāo)準(zhǔn)表，如表5所示。

圖4混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖Fig.4 Chromatograms of mixed standards of inorganic anions

圖5普洱茶生餅色譜圖Fig.5 Chromatogram of raw puer tea cake

表5國內(nèi)外飲用水中無機(jī)陰離子限量標(biāo)準(zhǔn)表Table 5 Determination results for different countries of drinking water

3　結(jié)論

本試驗(yàn)研究了提取溶液體積、提取時(shí)間、不同篩目等不同影響因子對茶葉中5種陰離子測定的影響。試驗(yàn)采用ICS- 1500型離子色譜儀，Ionpac AS11為分離柱，選用SPE-C18作為前處理凈化富集柱，建立了電導(dǎo)抑制—離子色譜法分離并同時(shí)檢測茶葉中的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－5種重要陰離子的試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)方法中在4種茶葉中都沒有檢測到NO2-。所測定的茶葉浸提液中幾種陰離子與國內(nèi)外飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作對比，普洱茶熟餅和綠茶中的F－沒有超過美國飲用水標(biāo)準(zhǔn)，茶葉中的F－超過歐盟和中國飲用水標(biāo)準(zhǔn)，建議適量飲茶。本方法有較好的選擇性與重現(xiàn)性，且準(zhǔn)確、快速，對測定茶葉中陰離子可提供一定參考。

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SPE-Ion Chromatographic Determination of Inorganic Anions in Tea

ZHENG Yuan-li，F(xiàn)AN Ya，MU Kai-yan，TAN Wei，YANG Min，WANG Hong-bin*
（Key Laboratory of Ethnic Medicine Resource Chemistry，State Ethnic Affairs Commission & Ministry of Education，School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan Minzu University，Kunming 650500，Yunnan，China）

Abstract：Conditions for separation and detection of F-，Cl-，NO2-，NO3-and SO42 -by gradient ion chromatography with suppressed conductivity detection were studied. NaOH solution as mobile phase，the target component in the extract were separated on AS11 column with AG11 as guard column. Puer tea as samples，investigated different reflux time，extract volume，the impact of mesh size on the tea extraction rate. It was found that the correlation coefficients of linear regression equations were above 0.999 1-0.999 8，and the detection limits of those anions were in the range of 0.015 mg/L-0.041 mg/L，RSD %<5 %，the recoveries of the method were between 80.6 % to 113.7 %. The method offered fast operation，good reproducibility，high sensitivity and accuracy. The method is used for the actual of anion in the tea samples analysis，the result is satisfactory.

Key words：SPE；ion chromatograph；tea fluoride；anion

收稿日期：2014-09-19

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.02.027

*通信作者：王紅斌（1966—），男（漢），教授，主要從事分離分析的教學(xué)與科研工作。

作者簡介：鄭遠(yuǎn)利（1989—），女（漢），碩士研究生，主要從事分離分析研究工作。

基金項(xiàng)目：云南民族大學(xué)綠色化學(xué)與功能材料研究省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2011HC008）；云南省高校綠色化學(xué)新能源與材料科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2011UY09）；2012年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201210691001）