密闭微波消解-UV-Vis分光光度法测定铁观音茶叶中的铁含量

荣 成，刘宇凡，杨桂娣

(福建农林大学生命科学学院，福建福州350002)

茶叶作为全球三大天然饮料之一，其保健、医药价值越来越多地受到国内外医药工作者的重视(邹盛勤和罗小凤，2006)。茶叶中除含有茶多酚、咖啡碱、维生素等有机成分外，还含有多种微量元素，其中Fe元素就是人体不可缺少的微量元素。人体如果缺Fe，可导致体内某些生物酶的活性降低，从而影响人体多种代谢过程及DNA合成等(王建森等，2005)。因此，测量茶叶中的铁含量具有无可置疑的营养学意义。目前报道较多的茶叶中铁含量的测试方法有火焰原子吸收分光光度法(FAAS)(莫建军，2006;蒋天智等，2008;刘立行等，1998;黄森科和黄立漳，2006)、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)(宋黎军等，2004;金未和王水锋，2004;张国文和张涵，1997)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)(黄志勇等，2003)及分光光度法(王功平等，2005)等。除了分析测试方法外，茶叶样品的预处理方法也对分析结果有重要影响。茶叶样品的预处理方法有干法灰化、湿法消化、超声波提取等方法。灰化法需要高温下操作，且易造成铁的挥发，使测试结果偏低(孙长霞等，2011)。湿法消化法在消化过程中产生大量酸雾，危险性大、耗时长、操作繁琐，消化有时不完全(宋黎军等，2004)。超声波提取虽然具有操作温度低、简便快速等优点，但易受超声波衰减等因素的制约而形成超声空白区，致使样品消解不均匀等缺点(公维磊等，2010;刘丽燕等，2009)。近年来，微波消解法作为样品消解的新技术，以其样品消解效率高、速度快、化学试剂用量少，金属元素不易挥发损失，污染小、空白值低，可从整体上提高样品分析的速度和质量等优点，引起了研究者越来越广泛的关注(黄森科和黄立漳，2006;杨明和索南，1998;傅明和陈新焕，2001;李秀萍等，2005;李晖等，2004;陈大勇等，2009;万正杨和闫江虹，2006;肖谷清，2006;丁宇清，2003)。本文对市售安溪铁观音茶叶进行了微波消解法预处理，并结合紫外-可见分光光度法对铁观音茶叶中的铁含量进行了测试分析。

1 材料与方法

1．1 样品材料

安溪产铁观音茶叶购于茶叶市场。

1．2 仪器与试剂

FW135中药粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司);MDS-6型温压双控微波消解/萃取仪(上海新仪微波化学科技有限公司);UV-9600型紫外-可见分光光度计(北京瑞利分析仪器(集团)公司);KQ-100E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);sartorius电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司);H-1650台式高速离心机(湘仪离心机仪器有限公司);pHS-3C精密酸度计(上海大普仪器有限公司);KL-UP艾科超纯水机(成都康宁实验专用纯水设备厂);各种型号的微量移液器(上海求精生化试剂仪器有限公司)。

优级纯浓HNO3试剂，10%盐酸羟胺溶液、0．15%邻菲咯啉溶液、1 mol/L醋酸钠溶液、30%氢氧化钠溶液、10 mg·L-1铁标准溶液。所有实验用水均为超纯水。

1．3 实验方法

1．3．1 样品预处理 将茶叶样品烘干，用粉碎机粉碎后，贴上标签备用。准确称取0．5000 g样品于100 mL消解罐中，每一样品平行取5份，加入10 mL HNO3，密闭消解罐。1．3．2 微波消解程序 采用六联体消解罐进行消解，其中5份预处理好的茶叶样品装于5个100 mL消解罐中，另一个消解罐装空白溶液，六联体消解程序设置如表1所示。

表1 六联体罐微波消解程序Table 1 Microwave digesting program for six combined tanks

1．3．3 显色反应 消解完后的样品定容至15 g，用饱和NaOH溶液调pH到5．0-5．3之间，然后取5．0 mL 茶样、5．0 mL 10% 盐酸羟胺溶液、2．0 mL 0．15% 邻菲罗啉水溶液和 2．0 mL 1 mol/L NaAc溶液混匀，显色10分钟。

2 结果与分析

2．1 分析波长的选择

利用UV-Vis分光光度法对显色后的样品在450-550 nm波长范围内，测定其吸光度，结果见图1。从图1可以看出，在波长为510 nm时，样品中铁(Ⅱ)的吸光度最大，说明UV-Vis分光光度法对Fe2+的最佳测试波长为510 nm。

2．2 盐酸羟胺用量的影响

为了防止茶叶中Fe3+对显色的干扰，需用盐酸羟胺将Fe3+还原成Fe2+。在λ=510 nm条件下，取5．00 mL茶叶样品，固定NaAc体积为3．0 mL、邻菲啰呤体积为2．0 mL，改变盐酸羟胺的体积(1．0、2．0、3．0、4．0、4．5、5．0、5．5、6．0、7．0、8．0 mL)测定样品的吸光度，结果见图 2。当NH2OH·HCl的用量达到 5．0 mL时，溶液的吸光度达到了最大值 0．203。说明 5．0 mL NH2OH·HCl在显色反应中是最佳用量。

图1 茶叶样品中Fe(Ⅱ)的吸收曲线Figure 1 The absorption curve of Fe(Ⅱ)in tea sample

图2 盐酸羟氨用量对茶样中Fe(Ⅱ)吸光度的影响Figure 2 Effect of the NH2OH·HCl volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

2．3 邻菲罗啉用量的影响

邻菲罗啉是与Fe2+发生显色反应的显色剂，其用量过多或过少都对实验结果有影响。在λ=510 nm条件下，取5．00 mL茶叶样品，固定NaAc体积为3．0 mL、盐酸羟胺体积为5．0 mL、NaAc 体积为 2．0 mL，改变邻菲罗啉的体积(1．0、1．5、2．0、2．5、3．0、4．0、5．0 mL)，测定样品的吸光度，结果见图3。从图中可以看出，当邻菲罗啉用量达到2．0 mL时，溶液吸光度达到最大值。因此，本实验选用2．0 mL邻菲罗啉。

2．4 醋酸钠用量的影响

NaAc显弱碱性，其用量直接影响溶液的pH值，从而影响NH2OH·HCl的还原性能。在λ=510 nm条件下，取5．00 mL茶叶样品，固定盐酸羟胺体积为5．0 mL、邻菲啰啉体积为2．0 mL，改变 NaAc 的体积(1．0、1．5、2．0、2．5、3．0、4．0、5．0 mL)测试样品的吸光度。结果表明，当NaAc体积为2．0 mL时，溶液吸光度达到最大(图4)。因此，本实验的NaAc溶液取用以2．0 mL为标准。

图3 邻菲罗啉用量对茶叶样品中Fe(Ⅱ)吸光度的影响Figure 3 Effect of the phenanthroline volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

图4 NaAc用量对茶样中Fe(Ⅱ)吸光度的影响Figure 4 Effect of the NaAc volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

2．5 铁标准曲线的绘制

准确吸取 Fe 标液(10 mg/L)0．0、0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 mL 分别置于6 只50 mL 小烧杯中;在6 只小烧杯中依次加入 11．0、10．5、10．0、9．5、9．0、8．5 mL 二次水;然后再分别依次加入5．0 mL 10%盐酸羟胺溶液、2．0 mL 0．05% 邻菲罗啉水溶液、2．0 mL 1 mol/L NaAc溶液，摇匀、显色 10 分钟。标准浓度为 0．00、0．25、0．50、0．75、1．00、1．25 mg/L 的系列溶液，于λ =510 nm下测试溶液的吸光度。以铁标液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线(图5)。标准曲线的线性方程为y=0．2023x+0．0032(y为吸光度，x为溶液浓度)，线性系数R2=0．9993，说明吸光度与浓度呈现良好的线性关系，可以当工作曲线使用。

图5 Fe(Ⅱ)标准曲线Figure 5 The standard curve of Fe(Ⅱ)

2．6 实验精密度和重现性

取同种茶叶消解样品在最优条件下重复测定6次吸光度，实验结果表明，RSD=1．4%，证明精密度良好。

分别对同种茶叶5种消解样品溶液进行测定，每组样品平行测定5次，测得吸光度的RSD值为2．9%，证明实验重现性较好。

2．7 样品分析

对铁观音茶叶样品以本实验方法进行测定，并对所选样品进行加标回收实验，每个浓度加标实验重复进行5次，实验结果见表2。从低标(86 mg·kg-1)到高标(330 mg·kg-1)的四个浓度加标实验的回收率为92．0%-99．2%，平均回收率达到94．6%，回收率实验的RSD为3．5%，说明本实验方法是准确可靠的，也说明铁观音茶叶中的铁含量174．58 mg/kg也是准确可信的。测定结果表明，安溪铁观音茶叶中含有丰富的铁元素，有助于日常喜欢饮茶人群的身体健康。

表2 样品分析结果及回收率Table 2 Analytical result of sample and recoveries

3 结论

本文探讨了用密闭微波消解和邻二氮菲分光光度法测试铁观音茶叶中铁含量的方法。结果表明，由5．0 mL 10%盐酸羟胺、2．0 mL 0．15%邻菲罗啉以及2．0 mL 1 mol/L醋酸钠的溶液组合为最优显色条件，最佳测试波长为510 nm。在优化条件下，测得铁观音茶叶中的铁含量为174．58 mg/kg。实验结果的平均加标回收率为94．6%，回收率的相对标准偏差为3．5%。此外，该实验方法的精密度和准确度测试的RSD值分别为1．4%和2．9%，因此，该方法准确度和精密度都较高。测定结果对指导人体日常摄入量有实用价值，对于评价茶叶质量及进一步了解茶叶的功效均有着一定的参考价值。

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