微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定富硒茶葉中8 種微量元素

高航，王嘯，姜菲，張娜

(西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，西安 710054)

富硒茶是陜西省紫陽(yáng)縣特產(chǎn)，其硒元素含量遠(yuǎn)高于其它茶葉，具有降脂減肥、防止心腦血管疾病及特種保健功效[1-2]，準(zhǔn)確測(cè)定紫陽(yáng)富硒茶中的微量元素，對(duì)研究其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和安全性具有重要意義。

測(cè)定茶葉中微量元素一般采用原子吸收法[3-4]、原子熒光法[5]、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法[6-8]等。其中，ICP-MS 法是一種多元素的快速檢測(cè)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品測(cè)定。測(cè)定微量元素的樣品處理方法主要有電熱板消解法、高壓密閉消解法、微波消解法等[9-12]。電熱板消解法試劑用量大，易引入雜質(zhì)干擾測(cè)定結(jié)果；高壓密閉消解法費(fèi)時(shí)耗能；微波消解法具有節(jié)約試劑、快速、環(huán)保、樣品不易被污染等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)產(chǎn)品樣品處理中應(yīng)用廣泛[13-16]。

富硒茶中微量元素檢測(cè)方法已有相關(guān)報(bào)道，鄭銘旻等[4]采用微波消解-火焰原子吸收光譜法測(cè)定恩施富硒茶中12 種金屬元素含量；王瑾霍等[5]對(duì)富硒茶中硒元素原子熒光分析測(cè)定及茶葉品質(zhì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究；董亞蕾等[5]采用微波消解法處理樣品，利用氫化物原子熒光光譜法測(cè)定了富硒茶中的硒元素含量。上述方法中原子吸收法檢出限較高，原子熒光法不適用于多元素同時(shí)測(cè)定。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定富硒茶葉中銅、鉛、鋅、硒、鉻、鎘、鈷、鎳8 種微量元素的方法還未見(jiàn)報(bào)道。富硒茶中硒含量較高，消解時(shí)易形成氯化物揮發(fā)損失，引入的雜質(zhì)離子干擾ICP-MS 測(cè)定結(jié)果。筆者針對(duì)富硒茶葉特性，選擇硝酸作為消解試劑，采用微波消解樣品，減少了硒元素在消解過(guò)程中的損失，同時(shí)降低了ICP-MS 法測(cè)定硒元素時(shí)的多原子干擾，在此基礎(chǔ)上建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定富硒茶葉中銅、鉛、鋅、硒、鉻、鎘、鈷、鎳8 種微量元素的方法。該方法綠色環(huán)保、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，滿(mǎn)足富硒茶中微量元素的檢測(cè)需求，值得推廣。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：7700 series型，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

微波消解儀：MASTER100 型，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司。

分析天平：BS124S 型，感量為0.000 1 g，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

高純氬氣：純度為99.99%(體積分?jǐn)?shù))，陜西瑞邦氣體有限公司。

調(diào)諧液：Ce、Co、Li、Mg、Tl、Y 質(zhì)量濃度均為1 ng /mL，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

硝酸、鹽酸、雙氧水：優(yōu)級(jí)純，成都市科隆化學(xué)品有限公司。

多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：其中銅、鉛、鋅、硒、鉻、鎘、鈷、鎳元素的質(zhì)量濃度均為10 μg/mL，溶劑為5%硝酸溶液，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

綠茶成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)為GBW 10052(GSB-30)，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

銠標(biāo)準(zhǔn)溶液：10 μg/mL，使用時(shí)用5%硝酸溶液逐級(jí)稀釋至質(zhì)量濃度為10 μg/L。

實(shí)驗(yàn)所用容器均用20%硝酸溶液浸泡，然后用超純水洗凈。

茶葉樣品：銀針、毛尖，市售。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水，由Milli-Q Reference超純水處理系統(tǒng)制得。

1.2 溶液配制

準(zhǔn)確量取一定體積的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用體積分?jǐn)?shù)為2%的硝酸溶液逐級(jí)稀釋?zhuān)渲瞥摄~、鉛、鋅、硒、鉻、鎘、鈷、鎳的質(zhì)量濃度均分別為1、5、10、50、100、200、500 μg/L 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

射頻功率：1 550 W；載氣：氬氣，流量為0.7 L/min；霧室溫度：2.0 ℃；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：20.0 r/min；采樣深度：7 mm；提取透鏡電壓1：0 V；提取透鏡電壓2：-140 V；Omega 偏置電壓：-80 V；Omega透鏡電壓：10 V；內(nèi)標(biāo)溶液：10 μg/L 銠標(biāo)準(zhǔn)溶液，內(nèi)標(biāo)溶液與樣品溶液體積比為1∶1。

1.3.2 微波消解儀

設(shè)置儀器功率為1 000 W，初始溫度為25 ℃，以10 ℃/min 升溫至140 ℃，保持15 min；設(shè)置儀器功率為1 200 W，以4 ℃/min 升溫速率由140 ℃升溫至160 ℃，保持15 min。

1.4 樣品處理

將富硒茶葉樣品放入烘箱中，于90 ℃干燥2 h，取出，放入干燥器中，粉碎裝瓶備用。稱(chēng)取粉碎后的樣品0.100 0 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入3 mL 硝酸，放置1 h，蓋緊密封蓋，按照1.3.2 微波消解程序進(jìn)行消解。消解完畢后冷卻至室溫，取出消解罐，將消解液轉(zhuǎn)移至10 mL 比色管中，用超純水定容至標(biāo)線(xiàn)，搖勻，靜置4 h，即得樣品溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解試劑選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取3 份國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW 10052，各0.100 0 g，置于微波消解罐中，分別加入3 mL硝酸、3 mL 硝酸-0.5 mL 雙氧水、2 mL 硝酸-1 mL 鹽酸，按1.3.2微波消解程序進(jìn)行消解，在1.3.1儀器工作條件下測(cè)定，考察不同消解溶劑的消解效果，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知，以硝酸和硝酸-雙氧水為消解溶劑時(shí)，消解效果良好，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致；以硝酸-鹽酸為消解溶劑時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏高。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，以硝酸-雙氧水為消解溶劑時(shí)，加入雙氧水后反應(yīng)過(guò)于劇烈，易導(dǎo)致樣品溢出；以硝酸-鹽酸為消解溶劑時(shí)，加入鹽酸會(huì)引入較多雜質(zhì)，導(dǎo)致樣品空白響應(yīng)值偏高。綜合考慮，選擇硝酸作為消解試劑。

表1 不同消解試劑時(shí)8 種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果 mg/kg

2.2 消解試劑用量選擇

準(zhǔn)確稱(chēng)取6 份國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW 10052，各0.100 0 g，分別置于6 只微波消解罐中，分別加入1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL硝酸，按照1.3.2設(shè)定程序進(jìn)行微波消解，在1.3.1 儀器工作條件下測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，當(dāng)硝酸用量不小于3 mL 時(shí)，測(cè)定結(jié)果基本穩(wěn)定，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，考慮到試劑及微波消解罐的使用壽命，選擇3 mL 硝酸。

表2 不同硝酸用量時(shí)8 種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果 mg/kg

2.3 儀器工作條件優(yōu)化

按電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的操作規(guī)程，當(dāng)儀器真空達(dá)到要求時(shí)，先對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保進(jìn)樣時(shí)樣品溶液能勻速進(jìn)入霧化室霧化。再用調(diào)諧液進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧，包括等離子體、離子透鏡、探測(cè)器等參數(shù)調(diào)諧，使儀器靈敏度、氧化物及雙電荷等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到測(cè)定要求，確保儀器在最佳工作狀態(tài)，優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)1.3.1。

2.4 線(xiàn)性方程與檢出限

以5%硝酸溶液作為標(biāo)準(zhǔn)空白溶液，使用10 μg/L 銠標(biāo)準(zhǔn)溶液作為內(nèi)標(biāo)校正基體效應(yīng)和基線(xiàn)漂移，按照1.3.1儀器工作條件測(cè)定8種元素系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以待測(cè)元素的質(zhì)量濃度為自變量、以質(zhì)譜響應(yīng)值為因變量進(jìn)行線(xiàn)性回歸，計(jì)算線(xiàn)性方程和相關(guān)系數(shù)。

按照樣品分析的全部步驟，重復(fù)7 次空白試驗(yàn)，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法檢出限。根據(jù)稱(chēng)樣量為0.100 0 g，定容體積為10 mL，換算成樣品中的含量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。

8 種元素的質(zhì)量濃度線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見(jiàn)表3。由表3 可知，8 種微量元素的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，表明線(xiàn)性關(guān)系良好，檢出限為0.000 7～0.034 3 mg/kg。

表3 8 種元素質(zhì)量濃度線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.5 精密度試驗(yàn)

分別準(zhǔn)確稱(chēng)取0.100 0 g 紫陽(yáng)富硒茶樣品(銀針和毛尖)，按1.4 樣品處理方法各平行處理7 份樣品溶液，在1.3.1 儀器工作條件下測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，8 種微量元素測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～4.8%，表明該方法測(cè)量精密度較高。

2.6 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.100 0 g綠茶成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照上述所建分析方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，8 種元素測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值不確定度范圍內(nèi)，表明該方法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果 mg/kg

3 結(jié)語(yǔ)

建立了微波消解-ICP-MS 測(cè)定富硒茶中8 種微量元素的方法。該方法消解快速，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，檢出限低，重現(xiàn)性好，適用于富硒茶中微量元素的快速測(cè)定，也可推廣用于其它類(lèi)茶葉中多元素的同時(shí)測(cè)定。