原子吸收光譜法測定綠茶中微量金屬元素的含量

胡慶蘭

(湖北第二師范學(xué)院 a.化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院；b.植物抗癌活性物質(zhì)提純與應(yīng)用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205)

1 前言

綠茶[1]是指采取茶樹上的芽或新葉經(jīng)晾曬后直接放入200～300度的熱鍋里炒制，經(jīng)殺青、揉擰、烘干等典型工藝制作而成的茶葉。其干茶沖泡后的茶湯的色澤以綠色為主，故稱為綠茶，其為中國產(chǎn)量最大、飲用最為廣泛的一類茶，在我國被稱作為“國飲”。現(xiàn)代大量科學(xué)研究證實(shí)，綠茶[2-6]中含有大量的茶多酚、咖啡堿、茶多糖、茶氨酸等而具有減肥、抗衰老、降血糖、降血脂、防癌、有助于骨骼健康等作用，對(duì)現(xiàn)代疾病，如輻射病、心腦血管病、癌癥等也有一定的藥理功效。綠茶中也含有許多人體所必需的微量金屬元素[7-9]。目前，國內(nèi)對(duì)綠茶的研究主要偏向于茶多酚、兒茶素、咖啡堿成分，而對(duì)微量金屬元素的研究較少,因此測量綠茶中微量金屬元素的含量對(duì)于我們更好地了解及使用綠茶具有重大意義[10-11]。

微量金屬元素是指占人體總重量0.01%以下的金屬元素，而微量金屬元素與人體健康有著極大的關(guān)聯(lián)。黨雄英[12]、韓春雨[13]、鐘秀倩[14]、吳茂江[15]等人對(duì)微量元素在人體中的作用以及過多的危害進(jìn)行了研究，以下進(jìn)行了概述。

微量元素在人體中的作用：鈣是參與人體和動(dòng)物骨骼的重要組成元素；鐵元素是合成血紅蛋白的原料，并能與血紅蛋白結(jié)合來運(yùn)輸氧氣，能增強(qiáng)中性粒細(xì)胞殺菌及吞噬功能，維護(hù)T細(xì)胞、B細(xì)胞增殖、分化及抗體的產(chǎn)生，來維護(hù)肌體正常的免疫功能；鎂是多種酶系統(tǒng)的組成成分；鋅是多種酶的活性中心物質(zhì)，參與催化和調(diào)節(jié)作用，對(duì)提高人體免疫力有很大的作用；鉻在糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝中發(fā)揮特殊作用，并能防止血管硬化、調(diào)節(jié)膽固醇。

缺乏微量元素的主要癥狀：不同的微量金屬元素有不同的生理功能，它們的存在對(duì)于人體的新陳代謝至關(guān)重要，一旦人體內(nèi)微量金屬含量失去了平衡，人體就會(huì)出現(xiàn)異常或發(fā)生疾病。有許多疾病都是由微量金屬的缺乏而導(dǎo)致的。例如：缺鋅會(huì)導(dǎo)致紅腫和濕疹，缺鈣會(huì)引起一系列疾病，例如會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)疏松、駝背、身體矮小等。缺鎂會(huì)引起心力衰竭、心肌壞死。缺鐵會(huì)引起皮膚蒼白、食欲不振等癥狀，缺鐵達(dá)到一定程度會(huì)出現(xiàn)缺鐵性貧血。缺鉻會(huì)引發(fā)冠心病、糖尿病、兒童發(fā)育不良等癥狀，所以維持人體合適的微量金屬含量對(duì)于人體健康十分重要。

微量元素過多的危害：鈣過多會(huì)引起機(jī)體軟弱無力及導(dǎo)致腎結(jié)石等，鎂元素過多則會(huì)影響鈣元素的吸收，可能導(dǎo)致缺鈣血癥。鋅元素補(bǔ)充過多會(huì)影響人體對(duì)其他微量元素的吸收和利用，鉻和銅之類的重金屬元素過多則會(huì)導(dǎo)致重金屬中毒危害身體，而心臟和肝臟疾病、糖尿病、某些腫瘤等與體內(nèi)鐵的貯存過多有關(guān)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑

AA-6300C型原子吸收分光光度計(jì)(日本島津公司)；HL-1型Ca、Cu、Cd、Fe、Mg、Zn空心陰極燈(河北寧強(qiáng)光源公司)；全無油靜音空壓機(jī)(上海勇霸機(jī)電技術(shù)有限公司)；HN101-電熱鼓風(fēng)干燥箱(南通滬南科學(xué)儀器有限公司)；優(yōu)普超純水機(jī)(成都超純科技有限公司)；分析天平(上海光學(xué)儀器廠)；電子萬用爐(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)；箱式節(jié)能電阻爐及溫度控制器(湖北英山縣建力電爐制造有限公司)；TANK BASIC型微波消解儀。

硝酸(優(yōu)級(jí)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；過氧化氫、氯化鑭(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；Ca、Cu、Cd、Fe、Mg、Zn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1000μg·mL-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)。綠茶，生產(chǎn)廠家為：湖北省武漢市云霧茶葉有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

2.2 儀器工作條件

Ca、Mg、Fe、Zn、Cu五種元素的實(shí)驗(yàn)條件見表1。

表1 儀器工作條件

2.3 實(shí)驗(yàn)過程

2.3.1 綠茶樣品預(yù)處理

將綠茶置于研缽中進(jìn)行研磨粉碎，準(zhǔn)確稱取一定量研磨綠茶于消化罐中，再加入8.00mL硝酸、2.00mL過氧化氫，輕微震蕩，靜置10分鐘，然后擰緊消化罐蓋子，放于微波消解儀中，按一定的過程(見表2)進(jìn)行消解，消解完畢后，待溫度降到60℃時(shí)，取出消解罐，將其置于趕酸器中進(jìn)行趕酸，直到罐中液體為1-2ML左右取出，待其冷卻至室溫后用0.5%的硝酸將樣品定容于50mL容量瓶作為母液待用，同時(shí)配置消解液空白溶液。

表2 微波消解過程

2.3.2 干擾離子的消除

分別移取一定量樣品于50mL容量瓶中，加入一定量的氯化鑭，然后用0.5%硝酸定容于50mL容量瓶中，搖勻后測定各自的吸光度，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 氯化鑭加入量對(duì)鈣吸光度的影響

由表3中可發(fā)現(xiàn)氯化鑭對(duì)鈣的影響很大，在0.50mL1%氯化鑭處Ca有最大吸光度，則其為1%氯化鑭最佳的加入量。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取一定量的標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL容量瓶中，配制成一定濃度梯度(具體數(shù)據(jù)見表4)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳的儀器工作狀態(tài)下，測定各元素吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表4 五種元素各標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(單位μg·mL-1)

表5 五種金屬元素吸光度值

3.2 各元素線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

由表6可知，各標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.9987～0.9995之間，有較良好的線性關(guān)系

表6 五種元素線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

3.3 樣品中各元素的含量及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

將消解的樣品定容于50mL容量瓶中作為母液待用，分別準(zhǔn)確移取一定量的母液于50mL容量瓶中，稀釋到為實(shí)驗(yàn)所需倍數(shù)，然后用超純水定容，分別為Ca、Mg、Fe、Zn、Cu的待測溶液，在儀器最佳工作條件下和各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定條件下分別測定五種元素的吸光度值，平行測定六次，求出平均值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，來表示分析結(jié)果的精密度，測得結(jié)果如表7。

表7 五種元素含量及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

從表7中可知綠茶中Mg、Ca含量均較高，F(xiàn)e含量相對(duì)較少,Cu、Zn含量最少。各元素的RSD在0.11%～0.47%之間，說明實(shí)驗(yàn)精密度較高，結(jié)果較可靠。

3.4 各元素檢出限

表8 五種元素檢出限

由表8可知，各元素的檢出限為0.0052ug/mL～0.0304ug/mL，說明儀器檢出限較低，實(shí)驗(yàn)方法可靠。

3.5 各元素加標(biāo)回收率

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，在其該方法的上限之內(nèi)對(duì)綠茶進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，見表9。

由表9可知：這五種元素的加標(biāo)回收率在97.64%～107.16%之間，說明實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性比較高。

4 結(jié)論

采用微波消解法對(duì)綠茶進(jìn)行消解，消解之后的溶液澄清透明，說明綠茶被消解得比較完全。采用火焰原子吸收分光光度法測定綠茶中Ca、Mg、Fe、Zn、Cu五種人體所必需微量金屬元素的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法簡單快速、檢出限低，精密度高。實(shí)驗(yàn)測得各金屬元素的含量分別為Ca:2.7666mg/g，Mg:3.5908mg/g，F(xiàn)e:0.1361mg/g， Zn:0.0495mg/g，Cu：0.0144mg/g RSD為0.11%～0.47%；其中各元素的檢出限為0.0052ug/mL～0.0304ug/mL；相關(guān)系數(shù)為0.9987～0.9995；加標(biāo)回收率為97.64%～107.16%。測得的結(jié)果表明綠茶中金屬元素含量比較高，特別是Ca、Mg金屬元素，而Zn、Cu含量相對(duì)偏低。綠茶中微量金屬元素的測定，為我們了解綠茶的藥理功效及合理飲用綠茶具有很大參考價(jià)值。

表9 五種微量金屬元素加標(biāo)回收率