微波消解-原子熒光光譜法測定云南三七花茶中重金屬元素

◎ 張 艷，農(nóng)維維，武慧欣，徐 芳

（昆明醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，云南 昆明 650500）

三七是五加科人參屬植物，主產(chǎn)于我國云南、廣西，因其含有豐富的皂苷、黃酮和多糖等成分，被用于預(yù)防和治療多種疾病[1-2]。三七的根、莖、葉、花等均可入藥，其中三七花朵部分的皂苷含量是最高的，其具有抗炎、鎮(zhèn)痛、活血化瘀和抗高血壓等功效[3-4]，三七中有效成分的深入研究使得三七花已作為商品流通于醫(yī)藥市場[5-6]。

三七在種植過程中，受到外界環(huán)境包括空氣、水、土壤以及人工施加的農(nóng)藥和化肥等的影響，由此造成的各種三七花中的金屬元素含量會有差異。目前，人們對三七花有益元素的研究報道較多，而有害重金屬元素卻容易被忽視。因此，判斷和測定三七花茶中重金屬污染水平，保證市民的食用安全是十分必要的。

目前，重金屬元素含量的分析方法主要有紫外分光光度法[7-8]、熒光法[9]、原子吸收法[10-11]、電化學(xué)法[12-13]等。近年來，氫化物發(fā)生-原子熒光法[14-19]已成為重金屬分析的重要手段，其具有較高的靈敏度及選擇性，因此在食品、醫(yī)藥和環(huán)境領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[20-21]。微波消解作為新型樣品前處理方法，具有消解效率高、試劑用量少、不易造成樣品污染和損失的特點。本文采用微波消解對市面上所購的三七花茶樣品進(jìn)行消解，用氫化物-原子熒光光譜法測定三七花茶中As、Pb和Hg的含量。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

AFS-3100雙道原子熒光光度計，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司；砷、鉛、汞高強度空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；可調(diào)式電加熱板，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；XT-Ⅲ型壓力自控密閉微波溶樣儀，上海新拓分析儀器科技有限公司；EL204電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 試驗試劑

砷、汞、鉛的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1 000 μg·mL-1，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；鹽酸，分析純，北京化學(xué)試劑工廠；硝酸，優(yōu)級純，成都市科龍化工試劑廠；硼氫化鉀，分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；氫氧化鈉，分析純，廣東石岐化工廠；鐵氰化鉀、硫脲，分析純，成都化學(xué)試劑廠；重鉻酸鉀，分析純，北京紅星化工廠；抗壞血酸，分析純，天津市光復(fù)科技科技發(fā)展有限公司；過氧化氫，分析純，上海聯(lián)試化工試劑有限公司；草酸，分析純，上海試劑四廠；三七花購自某市藥店、超市和市場；試驗用水均為去離子水。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

精確稱取三七花粉末0.4 g于聚四氟乙烯內(nèi)存杯中，加少量水濕潤，加入濃硝酸5 mL和H2O22 mL，混勻后于100 ℃電加熱板上預(yù)消解30 min，取下冷卻至室溫并蓋上密封蓋，裝入消解罐，將消解罐置于微波消解儀反應(yīng)轉(zhuǎn)子上，同時按照設(shè)定的條件進(jìn)行消解（表1），消解完畢后，待溫度低于60 ℃，氣壓為0 Pa時，取出冷卻至室溫，將內(nèi)存杯置于100 ℃電熱板上趕酸至溶液剩余約0.5 mL取下。同時進(jìn)行樣品空白試驗。

表1 微波消解條件表

用少量水將消解液轉(zhuǎn)移至容量瓶內(nèi)，向其中加入100 g·L-1硫脲-抗壞血酸溶液5.0 mL，濃鹽酸1.25 mL，并用去離子水定容至25 mL，混勻，待測As和Hg。

用少量水將消解液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加入20 g·L-1草酸0.5 mL，濃鹽酸0.25 mL和100 g·L-1鐵氰化鉀2.5 mL，混勻，待測Pb。

1.3.2 樣品測定

取5 mL消解稀釋液于原子熒光儀的離心管中，在5%鹽酸溶液作為載流，2%硼氫化鉀和0.5%氫氧化鈉溶液作為還原劑的條件下，平行5次測定3種重金屬的含量，并取平均值。

1.3.3 As、Hg、Pb標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

移取1 μg·mL-1As標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入5%硫脲-抗壞血酸溶液20 mL，用5%鹽酸溶液稀釋成濃度為1.0 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1、60 μg·L-1、80 μg·L-1和100 μg·L-1的As標(biāo)準(zhǔn)溶液。

移取1 μg·mL-1Hg標(biāo)準(zhǔn)使用液，用5%鹽酸溶液 稀 釋 成 濃 度 為0.4 μg·L-1、0.8 μg·L-1、1.6 μg·L-1、3.2 μg·L-1、6.4 μg·L-1和10 μg·L-1的Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液。

移取1 μg·mL-1Pb標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入10%鐵氰化鉀溶液10 mL，2%草酸溶液2 mL，用5%鹽酸溶液 稀 釋 成 濃 度 為1.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1和80 μg·L-1的Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取上述溶液5 mL至離心管中，并按儀器工作條件進(jìn)行測定，分別繪制3種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 儀器工作條件

優(yōu)化儀器工作條件，3種元素最佳測定參數(shù)如表2和表3所示。

表2 原子熒光光度儀的工作條件表

表3 斷續(xù)流動程序表

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解條件的選擇

試驗考察了鹽酸、硝酸和硝酸-過氧化氫對三七花樣品預(yù)處理的影響。首先在消解時間2 min，壓力2 MPa條件下，比較了5 mL HCl 、5 mL HNO3和5 mL HNO3+2 mL H2O2的消解情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)鹽酸不能完全消解樣品，單獨使用硝酸在同樣的條件下樣品消解不完全，而用硝酸-過氧化氫作為三七花樣品的消解試劑，消化液透明清亮，消解完全，因此采用硝酸-過氧化氫作為消解劑。其次比較了硝酸和過氧化氫體積比為1.5、2.5、3.5、4.5、5.5時樣品消解情況，結(jié)果見圖1。由圖1可知，隨著硝酸和過氧化氫的配比不斷增大，樣品溶液中As、Pb、Hg的熒光強度增大，當(dāng)V（HNO3）∶V（H2O2）＞2.5時，熒光強度下降，故試驗選擇V（HNO3）∶V（H2O2）=2.5。

圖1 硝酸和過氧化氫用量條件優(yōu)化圖

2.2 線性范圍

考察了As、Hg、Pb元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍和相關(guān)系數(shù)。測定熒光強度值，以溶液濃度（X）作為橫坐標(biāo)，熒光強度（F）作為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表4。結(jié)果表明As、Hg、Pb在各自相應(yīng)濃度范圍內(nèi)，元素濃度和熒光強度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

表4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍及相關(guān)系數(shù)表

2.3 精密度試驗

分別取As、Pb、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行重復(fù)11次的測定，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。As、Pb、Hg的RSD分別為3.3%、1.5%、1.3%，3種元素測定RSD均小于5.0%，該方法精密度較高。

2.4 檢出限試驗

對空白對照溶液連續(xù)11次測定，根據(jù)公式DL=3×SD/K（K為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率），計算3種元素檢出限（DL）。結(jié)果表明As、Pb、Hg的檢出限分別為0.007 9 μg·L-1、0.218 4 μg·L-1、0.001 6 μg·L-1。

2.5 重復(fù)性試驗

精密稱量三七花茶樣品6份，測定樣品中As、Pb和Hg元素的熒光強度，并計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差值（RSD）。As、Pb、Hg的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.9%、4.8%、7.7%，結(jié)果表明該方法重復(fù)性良好。

2.6 加標(biāo)回收率試驗

稱 取 三 七 花 樣 品0.4 g，加 入0.250 0 μg·g-1、0.500 0 μg·g-1、1.250 0 μg·g-13個濃度水平的As、Pb、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試驗方法測定3種元素的含量，計算其加標(biāo)回收率，結(jié)果見表5。

由表5可知，樣品中As、Pb、Hg的回收率為

表5 加標(biāo)回收率試驗結(jié)果表

105.4%～110.0%、101.8%～104.9%、98.4%～105.9%，3種元素三七花茶樣品加標(biāo)回收率在98.4%～110.0%，滿足日常分析檢測質(zhì)量控制要求。

2.7 樣品測定

對9個不同地方采得的三七花茶樣品中的As、Hg、Pb 3種重金屬元素按照試驗方法進(jìn)行了測定，結(jié)果見表6。試驗所測云南某市三七花茶重金屬As、Pb、Hg的含量分別為0.016～0.113 mg·kg-1、0.224 2～0.238 9 mg·kg-1、0.031 7～0.034 3 mg·kg-1。

表6 樣品重金屬含量測定結(jié)果表（單位：mg·kg-1）

測定結(jié)果同《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照。藥店、超市和市場的三七花茶中Pb和Hg含量均超過標(biāo)準(zhǔn)限值，As元素含量低于重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)。鉛不是人體的必須元素，一旦通過水、食物進(jìn)入人體并緩慢積累會導(dǎo)致慢性中毒，對人體神經(jīng)、消化和免疫等系統(tǒng)造成損傷，并具有致癌性。同時，三七花茶中重金屬Hg含量也超標(biāo)，食物和環(huán)境中的汞通過人體消化道吸收后易在肝臟和腎臟富集，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)破壞較大，因此三七花茶中Pb和Hg含量超標(biāo)是需要引起重視的問題。

表7 食品中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)表

3 結(jié)論

本文建立了微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定三七花茶中As、Pb、Hg的方法。通過對消解劑類型和用量進(jìn)行優(yōu)化，確立了樣品前處理最佳條件，并在儀器測定條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上考察了方法學(xué)，方法具有靈敏、快速、操作簡捷等特點，可用于三七花茶中As、Pb、Hg的分析。