ICP—OES檢測(cè)茶葉及其浸出物中微量元素的研究

陳聰 黃龍 胡艷 向莉

摘 要：采用ICP-OES法，加硝酸后用微波消解茶葉，檢測(cè)茶葉及其浸出物中多種微量元素的含量，加標(biāo)回收率在93.6%～102.0%。結(jié)果表明：茶葉中含有較為豐富的微量元素，不同種類的茶葉中所含的微量元素有一定的差異，而其浸出物因浸泡時(shí)間不同，所含微量元素也有差別。實(shí)驗(yàn)中采用測(cè)定回收率和有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的辦法，保證了所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：ICP-OES；茶葉；茶葉浸出物；微量元素

中圖分類號(hào) TS272.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）09-0123-04

Determination of Microelements in Tea and Tea Extract by ICP-OES

Chen Cong et al.

（Three Gorges Center for Food and Drug Control，Yichang 443005，China）

Abstract：The experiment determines the content of various microelements in different tea samples and their extracts by ICP-OES method，with nitric acid and microwave digestion.The recoveries are 93.6%-102.0%.It is shown that tea is fairly rich in microelements which vary according to different types of tea and their content measured in extracts are influenced by immersion time.The accuracy of measurements is ensured by determining the recovery rate and certified reference materials.

Key words：ICP-OES；Tea；Tea extract；Microelements

茶葉是當(dāng)今世界上三大飲料（可可、咖啡、茶葉）中的保健飲料之一，也是一種良好的中藥。茶葉含有多種化學(xué)成分，如氨基酸、咖啡堿、維生素、蛋白質(zhì)、單寧芳香族化合物、礦物質(zhì)、碳水化合物等[1]。但微量元素過量攝入也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響，有些需要量很少的元素?cái)z入過多甚至易產(chǎn)生毒性作用[2]。宜昌是湖北省的主要茶產(chǎn)區(qū)，茶葉是宜昌市重點(diǎn)發(fā)展的農(nóng)業(yè)六大特色產(chǎn)業(yè)之一[3]。本文就宜昌產(chǎn)綠茶、紅茶、黑茶中所含的微量元素及其浸出物規(guī)律進(jìn)行了研究。消化方式采用加硝酸，用微波消解茶樣，ICP-OES檢測(cè)消化液及浸泡后的茶液；采用測(cè)定回收率和管理樣的辦法，保證了所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理 ICP-OES（電感耦等離子體原子發(fā)射光譜儀）分析是以射頻發(fā)生器提供的高頻能量加到感應(yīng)耦合線圈上，并將等離子炬管置于該線圈中心，因而在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，用微電火花引燃，使通入炬管中的氬氣電離，產(chǎn)生電子和離子而導(dǎo)電，導(dǎo)電的氣體受高頻電磁場(chǎng)作用，形成與耦合線圈同心的渦流區(qū)，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的高熱，從而形成火炬形狀的并可以自持的等離子體，由于高頻電流的趨膚效應(yīng)及內(nèi)管載氣的作用，使等離子體呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。樣品由載氣（氬）帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線，根據(jù)特征譜線強(qiáng)度確定樣品中相應(yīng)元素的含量。

微波消解作為一種新的樣品分解技術(shù)，具有速度快，污染少，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)[4]，已成為國家食品強(qiáng)制檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的前處理方法之一。食品中的微量元素一般采用分光光度法或原子吸收光譜法[5-7]，ICP-OES法作為近年來發(fā)展迅速的分析方法，具有分析速度快、線性范圍寬、靈敏度高、穩(wěn)定性好、基體效應(yīng)小、分析速度快以及多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[8-9]，已成為目前較普遍的檢測(cè)方法。

1.2 儀器與主要試劑 Optima 8000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國帕金埃爾默公司）；Mars6微波消解儀（美國CEM公司）；GWA-UP型超純水系統(tǒng)（北京普析通用儀器公司）；AL204型電子天平（美國梅特勒托利多公司）。

硝酸（優(yōu)級(jí)純，CNW公司）；超純水（電阻率為18.2MΩ·cm）。

鐵、錳、銅、鋅、鉀、鈉、鈣、鎂、鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000mg/L，購自中國計(jì)量科學(xué)院和國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

1.3 試驗(yàn)方法 樣品用粉碎機(jī)磨碎，過60目篩。稱樣0.5g，置于微波消解密閉罐中，加入8mL硝酸，塞緊內(nèi)塞，置于微波消解儀中，按照下列升溫消解程序進(jìn)行樣品消解：（1）升溫：室溫→180℃，18min；（2）保持時(shí)間：20min；（3）冷卻：180℃→70℃，18min。待消解完畢，將消解罐置于電熱板上150℃趕酸，至溶液剩至約0.5～1mL，取下冷卻，多次用水沖洗罐壁，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶，定容。同時(shí)做試劑空白。

1.4 檢測(cè)與分析方法

1.4.1 工作條件 ICP-OES工作測(cè)量條件如下：RF功率1300W；光源穩(wěn)定延遲15s；霧化器流量0.55L/min；輔助氣流量0.2L/min；等離子氣流量15L/min；溶液提升量1.5ml/min；樣品沖洗時(shí)間：30s；泵穩(wěn)定時(shí)間：5s；積分時(shí)間1～5s；積分方式：峰面積；觀測(cè)距離：15.0mm；重復(fù)次數(shù)：3次。分析譜線及觀測(cè)方式見表1。

1.4.2 線性關(guān)系考察 根據(jù)樣品含量，用1%硝酸逐級(jí)稀釋各標(biāo)準(zhǔn)溶液，配成鐵、錳、銅、鋅、鉀、鈉、鈣、鎂、鋁混合標(biāo)準(zhǔn)曲線，曲線濃度范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)及見表2。

1.4.3 方法的檢測(cè)限及定量限 在儀器最佳條件下，連續(xù)測(cè)定試劑空白20次，根據(jù)20次空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)算出檢出限，以20次空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)算出檢定量限。各元素的檢出限和定量限見表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶葉樣品測(cè)定結(jié)果 選取宜昌產(chǎn)綠茶、紅茶、黑茶各1種，按儀器工作條件，對(duì)茶葉樣品進(jìn)行測(cè)定（n=6），結(jié)果及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）見表4。取其中一種茶樣（綠茶）加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收試驗(yàn)，回收率試驗(yàn)見表5。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)綠茶（GBW10052）進(jìn)行對(duì)照，但由于此標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的證書里沒有給出的含量，只能通過檢測(cè)另一種國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)湖南大米（GBW10045）作為參考，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)值見表6。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同種茶葉品種之間所含微量元素有一定差異。用微波消解法進(jìn)行前處理，ICP-OES檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、精密度都比較理想，而且節(jié)省試劑，一次能檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)，縮短了檢測(cè)周期，大大地提高了工作效率。

2.2 茶葉浸出物的測(cè)定結(jié)果 大量的研究表明，茶湯浸出和溶出動(dòng)態(tài)的主要影響因素為浸泡次數(shù)、浸泡時(shí)間、浸泡水溫和微量元素存在形態(tài)[10]。按照通常的飲茶習(xí)慣，將茶葉量與沖泡水的重量比定為1∶10[11]。稱取3.0g茶樣于茶杯中，用30ml沸水沖泡，浸泡時(shí)間為10min。蓋上杯蓋，搖勻，濾出浸泡液，再倒入30ml沸水，浸泡10min，重復(fù)3次。浸泡完成后，將茶湯過濾，在茶葉浸泡液中滴入2滴濃硝酸，使茶湯酸度保持在l%左右，與配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線酸度一致。將3次浸泡液導(dǎo)入儀器進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表7～9。由表可見茶葉及其浸出物中含有豐富的鉀、鈣、鎂、錳等微量元素，但也含有大量的重金屬鋁，長時(shí)期過多攝入鋁，會(huì)使人神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)混亂，進(jìn)而對(duì)人的思維和大腦的記憶、思考等功能產(chǎn)生危害，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起癡呆[12]。GB2760-2014中規(guī)定，絕大部分食品中的鋁含量不得超過100mg/kg，而茶葉中鋁含量遠(yuǎn)超這個(gè)限量。由于茶葉不直接食用，該標(biāo)準(zhǔn)沒有收錄，但從溶出率來看，3次浸泡的總量能達(dá)到25.1%～70.4%，含量較高，是否對(duì)人體健康產(chǎn)生一定危害，此問題值得有關(guān)部門在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)候考慮。從浸出物中來看，各元素第1次浸泡溶出的量最多，溶出量隨著浸泡次數(shù)逐級(jí)減少，鉀和鈉幾乎全部被浸泡出來，鈣、鐵、銅的溶出率則相對(duì)較少。研究茶葉中的微量元素的浸出特性有助于進(jìn)一步研究茶葉中元素的分布情況，并可為茶飲料的科學(xué)加工方法提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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（責(zé)編：王慧晴）