微波辅助消解火焰原子吸收光谱法测定茶叶中的微量元

素史娟++李江

摘要：采用HNO3+H2O2混合酸体系分步消化处理陕西省汉中茶区午子仙毫、宁强雀舌、定军茗眉等3种名优绿茶样品，并采用火焰原子吸收光谱法测定3种名优绿茶中8种微量元素含量。结果表明，采用火焰原子分光光度法测定微量元素含量，该方法准确性高、精密度好，样品的回收率为95.5%～104.8%，相对标准偏差在3%以内。午子仙毫、定军茗眉、宁强雀舌3种茶叶中，对人体有益的Mg、Ca、Mn含量很高，与其他茶叶品种相比，午子仙毫品质更优。

关键词：微波消解；火焰原子吸收法；茶叶；微量元素

中图分类号： TS272.7文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0380-02

收稿日期：2014-11-28

基金项目：国家自然科学基金（编号：21373132）；陕西省教育厅科学研究项目（编号：15JK1141）。

作者简介：史娟（1978—），女，副教授，研究方向为天然产物化学和有机合成。E-mail：hzhshijuan@126.com。陕西省汉中地区是我国罕见的高香茶区，茶叶种植历史悠久，规模大、产量高。截至2013年底，陕西省茶园面积11.78万 hm2，其中汉中地区茶园面积5.94万 hm2；该省茶叶总产量4.646万 t，其中汉中地区3.1万 t；该省茶叶总产值60.5亿元，其中汉中地区37.8亿元。汉中茶叶含有丰富的氨基酸、咖啡碱、茶多酚以及多种微量元素。微量元素与人体健康密切相关，大多数微量元素对人体具有重要作用，少数微量元素会危害人体健康[1]。因此，准确测定汉中茶叶中微量元素含量，对于评价汉中茶区茶叶质量以及优质茶叶品种的选种、育种、栽培、开发利用具有重要意义[2]。微波消解是新型试样消解技术，具有方便省力、安全快捷、污染少、样品溶解完全等特点，但存在消解功率过大、反应过于激烈、易冲破罐体等缺点[3]。采用分步式控压消解可避免上述缺陷。国内外对茶叶中微量金属元素的测定方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子质谱法、原子荧光光谱法等[4-8]。电感耦合等离子法具有准确度高、检出限低等特点，但仪器昂贵，难以大规模推广。原子吸收光谱法具有操作快速简便、灵敏度高、重现性好、选择性好、干扰少、成本低、易于自动化等特点，且测定的准确度及灵敏度可满足食品中大部分无机元素的分析要求。本研究采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定汉中茶区午子仙毫、宁强雀舌、定军茗眉等3种名优绿茶中的8种微量元素含量，旨在为开发利用汉中地区茶叶资源提供参考。

1材料与方法

1.1材料

午子仙毫，来自陕西省汉中市西乡县，市售；宁强雀舌，来自汉中市宁强县，市售；定军茗眉，来自汉中市勉县，市售。

1.2仪器

TAS-990 型原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器责任有限公司）；空心阴极灯（北京曙光明电子光源仪器有限公司）；WX-4 000型微波快速消解系统（上海屹尧分析仪器有限公司）；DKQ-3D型智能控温加热器（上海屹尧分析仪器有限公司）；101型电热鼓风干燥箱（北京科伟永兴仪器有限公司）。

1.3仪器工作条件

采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定茶叶中Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb等元素含量。按照AAwin软件操作规程进行操作，测定各元素的仪器最佳工作条件见表1。

1.4样品处理

1.4.1操作方法将午子仙毫、宁强雀舌、定军茗眉3种名茶样品烘干、磨细，过60目筛。分别称取3种茶叶样品0.2 g置于消化罐中，加入4 mL HNO3 和2 mL H2O2浸泡20 min，拧紧盖子，将消化罐置于微波炉中。10 atm、900 W消解4 min；然后调至18 atm、900 W消解5 min；再调至24 atm、900 W消解10 min。消解结束后，待压力降至0.5 atm，温度低于80 ℃时打开消化罐，转入50 mL 容量瓶，并用超纯水定容、摇匀、过滤后作为待测液。同时做空白对照试验。按表1中的仪器工作条件测定各元素标准溶液、样品溶液，若样品溶液浓度超出标准曲线，将样品溶液稀释后再测定。茶叶中各元素含量计算公式如下：

X=C×V×n/m×100。

式中：X代表茶叶样品中各元素含量，μg/g；C代表由标准曲线查得样品溶液浓度，μg/mL；V代表样品溶液体积，mL；n代表稀释倍数；m代表样品质量，g。

1.4.2精密度试验将所有样品重复测定6 次，根据测定结果的RSD值判断试验精密度。

1.4.3回收率试验为考察该方法的可靠性，向已知含量的样品中分别添加适量的Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb标准溶液，测定各元素的平均回收率并计算相对标准偏差。

2结果与分析

2.1样品处理条件的选择

2.1.1消解条件中混酸的选择经微波消解后，待测样品中微量元素被转化为可溶性金属盐类。选用HNO3+H2O2混合酸作为消化体系，通过调整2种酸的用量，选择适当的pH值范围。试验表明，当溶液 pH值高于3时，被测离子会产生沉淀，影响测定结果；当pH值为1～2时，测定结果稳定。因此，用4 mL HNO3+2 mL 30% H2O2消解0.2 g茶叶样品。结果表明，在该用量下茶叶样品消解完全。

2.1.2消化方法的选择微波消解样品时，功率过大，反应过于激烈，易发生冲破罐体的现象[9]。因此，本试验采用三段控温、控压及短时间、多步骤方法进行消解：第1步条件为10个大气压，80 ℃，历时4 min；第2步条件为18个大气压，150 ℃，历时5 min；第3步条件为24个大气压，180 ℃，历时10 min。确保待测样分解完全，消解效果良好。

2.1.3试验干扰及消除Fe、Mn作为过渡金属，邻近线较多，用火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定时，须选择较小的狭缝宽度（0.2 nm）；同时调节燃烧器高度及燃助比，使火焰呈蓝色贫焰，以避免少量硝酸盐带来的干扰。测定茶叶中Mg、Ca含量时，易受到磷酸盐、硅酸盐的干扰，因此在处理样品过程中加入一定量的镧盐作为释放剂，以消除干扰。

2.2标准工作曲线的绘制

配制一系列不同浓度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0、8.0 μg/mL）的Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb标准溶液，按最佳工作条件进行测定并绘制标准工作曲线，结果见表2。

2.3样品测定结果

2.3.1检测结果在仪器最佳工作条件下，分别测定午子仙毫、宁强雀舌、定军茗眉3种茶叶样品中Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Pb的含量，结果如表3所示。

由表3可知，3种茶叶样品均含有丰富的微量元素。午子仙毫中Mg、Mn、Fe、Zn含量分别为1 785.8、822.4、119.1、201.7 μg/g，茶叶品质较好。此外，3种茶叶样品中Pb含量为1.4～3.0 μg/g，均低于国际标准[10-11]。8种微量元素的RSD值均小于3%，表明在原子吸收光谱仪工作条件下，该方法重复性好、精密度好、准确可靠。

2.3.2加标回收率试验结果在选定的操作条件下，采用标准加入法对该方法进行考察，各元素回收率为95.5%～1048%，说明该方法准确度较高（表4）。

3结论

本研究采用三段控温、控压及短时间、多步骤方法对3种茶叶样品进行消化处理，该方法快速安全、消解完全，无残渣，

样品消解试剂用量少，降低了由酸所造成的空白值，是理想的消解方法。采用火焰原子分光光度法测定微量元素含量，该方法准确性高、精密度好，样品的回收率为95.5%～1048%，相对标准偏差在3%以内。本研究结果表明，午子仙毫、定军茗眉、宁强雀舌3种茶叶中，对人体有益的Mg、Ca、Mn含量很高，这些微量元素对维护人体免疫功能起着重要作用。其中，午子仙毫中Mg、Mn、Fe、Cu、Zn含量较高，茶叶品质优异。

参考文献：

[1]国家药典委员会.中国药典[M]. 北京：化学工业出版社，2005.

[2]郑宽明. 汉中茶叶产业的调研分析[J]. 商场现代化，2005，446（23）：206-207.

[3]周玉珊，张西玲，汪荣斌，等. 微波消解-火焰原子吸收光谱法测定秦艽和麻花秦艽中多种微量元素[J]. 光谱学与光谱分析，2008，28（5）：1172-1175.

[4]焦阳，尹海波，张乐，等. 基于ICP-MS对不同产地小根蒜无机元素的主成分分析和聚类分析[J]. 药物分析杂志，2011，31（11）：2063-2066.

[5]庞海霞. 火焰原子吸收法测定苦荞中微量元素[J]. 食品研究与开发，2014，35（12）：60-62.

[6]付晓陆，汪钊，叶海云. 氢化物发生原子荧光光谱法同时测定茶叶中的砷，铅和硒[J]. 食品工业科技，2003，24（4）：80-81.

[7]史娟. 微波消解-火焰原子吸收光谱法测定千里光中微量元素[J]. 安徽农业科学，2012，40（10）：5867-5868.

[8]谭惠仁. ICP-AES、ICP-MS、AFS、IC分析技术在茶叶中微量元素的分析研究[D]. 广州：中山大学，2013.

[9]傅明，陈新焕，杨万彪，等. 微波消解ICP-AES法测定茶叶中铅、砷、铜、铁、锌、硒等12种元素的含量[J]. 食品科学，2001，22（11）：76-78.

[10]徐桂香，吴江峰，谢光远. 江西特产中药彭泽贝母As、Hg含量的测定研究[J]. 江西师范大学学报：自然科学版，2009，33（1）：124-126.

[11]陈燕芹，刘红，贾娇. 微波辅助消解ICP-AES法测定小根蒜不同部位的18种元素[J]. 食品工业科技，2013，34（17）：320-322，359.陈祥，魏臻武，任海龙，等. 聚丙烯酰胺凝胶电泳检测南苜蓿SSR标记[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：382-384.