微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定茶叶中多种微量元素(徐艳秋) - 学术论文

徐艳秋，陈国娟，董浩，杨韵靖

(国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心，沈阳 110032)

摘要：采用微波消解ICP-0ES对茶叶中10种微量元素进行了分析测定。拟定了测定方法，加标回收率在95.4％～102.4％之间，相对标准偏差(n=6)在0.75％～3.89％之间，满足分析要求。为茶叶中微量元素的检测分析提供了快速准确的方法。
关键词：微波消解；ICP-OES；茶叶；微量元素

Determination of the Content of Trace Element in Tea by Microwave Digestion and ICP-OES Method
XU Yan-qiu, CHEN Guo-juan, DONG Hao，YANG Yun-jing
(Ministry of Land and Resources，Shenyang Supervision and Testing Center of Mineral Resources，shenyang 110032，China)

Abstract：A method for simultaneously determination of ten trace elements in tea by microwave digestion and ICP-OES was studied. The recovery rate of standard addition is 95.4％～102.4％，the variation coefficient (RSD=6) is 0.75％～3.89％,the result met the challenge of analysia. It provides quick and accurate method for the detection and analysis of trace elements in tea．
Key words：microwave digestion ；ICP-OES；tea；trace element
1 前言
茶叶是我国各族人们的传统饮料。近年来茶叶的消费量都在不断增加，这与茶叶本身的功能有关。根据科学家的研究和饮茶者的长期实践证明：茶叶中含有蛋白质、维生素、脂肪、糖类矿物质五大营养素^[1]。科学分析研究表明，茶叶中还提供了人体组织正常运转所不可缺少的矿物质元素。其中钾、钠、钙、镁、磷、锰、铁、铜、锌、锶、钼、钴、钒等元素为已确认的人体必需元素^[2^]。本文利用微波消解—电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定茶叶中多种微量元素测定了茶叶中的K、Na、Ca 、Mg、P 、Fe 、Mn、Cu、Zn、Ba10种微量元素，方法的准确度与精密度均达到满意结果。
2 实验部分
2.1 主要仪器及其最佳工作参数
iCAP 6000 SERIES电感耦合等离子体发射光谱仪(美国热电公司)。仪器最佳工作参数见表1。
表1 ICP-OES最佳工作参数
Table 1 ICP-OES optimal working condition

RF功率 (W)	蠕动泵转速 (rpm)	雾化器压力 (M Pa)	辅助气流量 (L/min)	积分时间 (s)	垂直观测高度 (mm)
1150	50	0.2	0.5	15	15

微波消解仪:WR/BP-5TC(北京盈安美诚科学仪器有限公司)
2.2 试剂与标准溶液
硝酸(分析纯)；高氯酸(分析纯)；亚沸水(二次去离子水进一步用亚沸点蒸馏法提纯)。
K、Na、Ca 、Mg、P 、Fe 、Mn、Cu、Zn、Ba 10种微量元素的标准储备液都用其相应的光谱纯化合物或高纯度的金属配制成浓度为10.0 mg·L-1的标准溶液，测定时用2％的HNO3逐级稀释成5，50，200 ,2000µg·L-1的标准系列溶液备用。
2.3 实验材料
将茶叶(绿茶－购于沈阳家乐福超市)用二次去离子水洗净晾干, 80℃烘烤24h,粉碎、研磨成细粉状，放入干燥器中备用。
2.4 实验方法
2.4.1 样品微波消解处理
称取茶叶样品干粉1.000g于微波消解罐中，加入2mL HNO3，置于电热板上加热，至样品熔融。取下加入2mL H2O2，盖上罐盖，在微波消解系统中按微波消解程序(见表2)进行消解，消解完成后，冷却至室温，打开罐盖，此时溶液为无色透明溶液，说明消解完全。取出样品用亚沸水定容到25mL比色管中，待测。同时平行制备2份空白，待测。
表2 微波消解仪工作条件
Table 2 Work condition of microwave digestion

步骤	温度(℃)	升温速度(℃/min)	保持时间(min)
1	0–100	10	5
2	100-150	10	5
3	150-180	10	20

2.4.2 样品测定
开机，待仪器自检完成后，点火，机器运行稳定30m in后，在选定的最佳仪器工作条件下, 将标准系列溶液进样, 制作校准曲线, 根据校准曲线对各个样品进行测定。各元素测定绘制的校准曲线线性关系良好, 相关系数为0.9996-1.0000。
3 结果与讨论
3.1 介质的影响
基体效应的存在是ICP-OES中主要干扰类型之一，而ICP-OES系统的雾化部分所发生的变化对基体效应的影响很大。由于溶液的雾化效率受到溶液酸介质及其浓度等性能的影响。因此必须选择一个适当的酸介质,以消除由于酸介质所带来的基体干扰^[2]。本实验样品溶液为2% HNO3的酸性介质, 在实验中要保持高标、低标溶液与样品溶液酸度和介质酸度的一致性, 从而消除空白溶剂对测量样品的影响.
3.2 分析谱线的选择：
对于微量元素的分析，采用谱线灵敏、干扰少、背景低的分析谱线。按实验方法对硝酸空白溶液平行测定10次，取10次测定结果的3倍标准偏差作为各元素的检出限。元素的分析谱线与检出限见表3。
表3 元素分析谱线与检出限
Table 3 The spectra line and detection limit of the elements

元素	波长(nm)	检出限(µg/g)	元素	波长(nm)	检出限(µg/g)
K	766.491	0.034	Fe	259.940	0.011
Na	589.592	0.013	Mn	257.610	0.008
Ca	315.887	0.024	Cu	223.008	0.005
Mg	285.213	0.019	Zn	213.856	0.003
P	177.499	0.008	Ba	455.403	0.009

3.3 茶叶样品测定结果、精密度与加标回收率实验(n=6)
按实验方法对茶叶样品平行测定6次,进行精密度实验, 其结果见表4.另取消解好的样品6份，分别加入待测元素的标准溶液，测得加标回收率见表5。从表4、5可知，本方法测定得各元素的相对标准偏差在0.75％～3.89％之间，加标回收率在95.4％～102.4％之间，表明此方法具有较高的精密度与准确度,适用于茶叶中微量元素的测定。茶叶样品中K、Ca、Mg、Mn等元素含量较高。
表4 样品精密度测定(n=6)
Table 4 The relative standard of the elements in sample(n=6)

测定元素	K	Na	Ca	Mg	P	Fe	Mn	Cu	Zn	Ba
1#	4826	42.31	3342	2511	253	198	917	18.95	28.15	26.56
2#	4795	41.35	3319	2582	260	189	932	18.14	29.24	26.57
3#	4936	41.99	3408	2484	265	186	875	18.53	29.51	26.42
4#	4902	41.82	3389	2419	259	192	867	19.21	28.78	26.59
5#	4765	42.19	3417	2623	262	179	851	17.99	28.33	26.89
6#	4859	41.75	3456	2659	249	191	946	19.11	29.72	27.01
平均值(µg/g)	4847	41.93	3389	2546	258	189	912	18.66	28.95	26.67
RSD(%)	1.22	0.75	1.36	3.25	2.10	3.08	3.89	2.52	2.02	0.77

表5 样品的加标回收率测定(n＝6)
Table 5 The determination of labeled recovery rate in sample(n=6)

测定元素	K	Na	Ca	Mg	P	Fe	Mn	Cu	Zn	Ba
原含量(µg/g)	4847	41.93	3389	2546	258	189	912	18.66	28.95	26.67
加标量(µg/g)	5000	50	3500	2500	250	200	1000	25	25	25
测得总量(µg/g)	9964	92.68	6902	5013	515	395	1825	42.05	55.24	50.35
回收率(%)	101.2	100.8	100.2	99.3	101.4	101.5	95.4	96.3	102.4	97.4

3.4 方法的准确度
按试验方法对茶叶标准物质( GBW-7 茶叶) 中各元素含量进行测定,分析结果与标准值相吻合，结果见表6。
表 6 标准物质分析结果
Table 6 Analytical results of standard reference material

测定元素	K	Na	Ca	Mg	P	Fe	Mn	Cu	Zn	Ba
标准值(µg/g)	1630	90	3260	1860	4470	242	496	18.6	51	9.5
测定值(µg/g)	1592	93	3291	1824	4445	238	509	17.5	50.2	9.7

4 结论
利用微波消解－电感耦合等离子体原子发射光谱法测定茶叶中的10种微量元素，通过检出限、精密度、加标回收率与准确度实验证明，该方法具有操作简便、检出限低、准确度高等优点^[3]。茶叶中含有丰富的微量元素，除了可以加工制造成饮品，同时还可加工制造成绿色医疗美容保健品等产品，其开发利用前景广阔^[4]。
参考文献
[1] 肖谷清.微波消解－原子吸收光谱法测定茶叶和栽培土壤中的微量元素[J].光谱实验室,2006,23(3):493-496.
[2] 张莉,陈军,荆瑞俊.电感耦合等离子体－原子发射光谱法测定莲子芯中的12种元素含量[J].光谱实验室,2009,26(2):316-319.
[3] 高宝岩,张京科,游霞.微波消解ICP-AES法测定人参中常量及微量元素[J]. 光谱实验室,1998,15(6):83-85.
[4] 唐志华. 原子吸收分光光度法测定陕南茶叶中微量元素[J].广东微量元素科学,2007,14(5):33-35.