微波辅助消解火焰原子吸收光谱法测定茶叶中的微量元

　　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。

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