ICP-AES法测定富硒茶中十二种矿物质元素含量

梁 进

（安徽农业大学教育部农业部茶叶生物化学与生物技术重点实验室，合肥230036）

茶树是一种富集氟、硒等矿物质元素能力较强的植物[1,2]，而天然富硒茶是通过土壤富集的含硒量相对较高的茶叶。我国的天然富硒茶大多产于湖北恩施等一些高硒地区[3]。富硒茶中除含有硒等多种人体所必需的营养元素外，也含有一些微量有毒性的金属元素，其含量水平也直接影响着人体健康[4]。目前针对富硒茶的研究大多侧重于对其硒的分布规律[5]、硒的功效成分[6～9]及其赋存形态等[10,11]，而对于其中的一些矿物质元素的研究还相对较少。随着对富硒茶的营养与保健功效研究的逐渐深入，针对富硒茶中有关营养元素与人体健康之间的关系也将会越来越受到人们的关注。本研究通过对富硒茶中的主要矿物质元素含量的测定，可分析富硒茶叶中有益的元素种类及其含量，以及有害元素的含量是否符合国家标准。

目前测定茶叶中矿物质元素的方法主要有火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法等。ICP-AES法主要利用高频感应电流产生的高温将反应气加热、电离，利用元素发出的特征谱线进行测定，具有灵敏度高、干扰小、线性宽、可以同时检测多种元素等优点[12]。近年来，利用ICP-AES法检测茶叶中的矿物质元素含量的应用也逐渐增多[13～15]。微波消解是一种新的快速溶样技术，具有消化速度快、消解能力强、样品分解彻底、试剂用量少、空白值低等优点[12,15]，其精密度和回收率均能满足痕量分析的要求，已在茶叶样品的前处理中得到广泛应用。本研究主要利用微波消解技术处理富硒茶，再通过ICP-AES对消解液中的十二种常量及微量元素进行检测，以期为富硒茶中的矿物质元素含量分析及其开发与应用研究提供参考。

1 仪器、试剂及材料

XT-9900型智能微波消解仪（上海新拓微波溶样测试技术有限公司），iACP 6000全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美国Thermo Fisher Scientific公司）。

各元素标准溶液浓度均为1000μg/mL（色谱纯，德国默克公司），65%浓硝酸（优级纯），30%过氧化氢（分析纯）。实验用水为乐百氏纯净水（市售）。

两个不同产地的三个富硒绿茶样品分别来自湖北恩施的芭蕉地区（样品Ⅰ）和鹤峰地区（样品Ⅱ）以及安徽石台地区（样品Ⅲ）。

2 实验方法

2.1 样品处理

准确称取两个不同产地的三种富硒茶各0.500 g，分别置于高压密封消解罐中，往每个消解罐中慢慢加入7mL 65%硝酸和1mL 30%双氧水，轻轻摇晃后静置过夜。静置消化完毕后，放入微波消解仪中消解。通过实验确定微波消解运行功率、升温时间、运行温度等最佳参数。消解后，取出消化液冷却，然后将消化罐的盖打开，待白烟全部散尽，得到澄清液，消解液转移到10mL的容量瓶中，用电炉加热除酸，再用2%硝酸定容至25mL，摇匀，同时作试剂空白液，供ICP-AES测定。

2.2 ICP-AES仪器工作条件

仪器工作条件为：入射功率1150W，泵速50 rpm，辅助气0.5 L/min，雾化器流量0.6 L/min，驱气流量一般，垂直观测高度为12mm，等离子体观测为轴向。分析线波长是根据样品来源，分析样品中存在的离子及各元素间的干扰情况以及仪器对该种元素的检测灵敏度而确定。

2.3 标准溶液配制

用2%硝酸稀释标准品制得不同浓度的标准使用液。Al、Ca、Cu、Fe、Mg和 Zn的标准使用液浓度分别为 1.25、2.5、5.0、10.0和 20.0μg/mL，As、Cd、Mn、Ni、Pb和 Se标准液浓度分别为 0.625、1.25、2.5、5.0和10.0μg/mL。

3 结果与讨论

3.1 微波消解条件选择

硝酸和过氧化氢是ICP-AES分析中较为常用的两种消解液，因其所含的O、N、H元素在等离子体所夹带的气体中均含有，不会再引入新的多原子离子干扰。而将一定量的过氧化氢加到硝酸中混合使用，还可减少硝酸的使用量。

表1 微波消解参数

表2 元素的波长分析

本研究主要采用硝酸和双氧水（7：1）作为消解液对富硒茶样品进行消化，其消解效果最佳。通过多次试验对比，利用XT-9900型智能微波消解仪对富硒茶样品微波消解的最优参数如表1所示，消解后的消解液呈透明、无沉淀且能使样品消解完全。

3.2 元素分析波长选择

利用ICP-AES法可以同时选择多条特征谱线对元素进行测定，具有同步背景校正功能[15]。在实验过程中可对每种检测元素同时选取2～3条谱线进行检测，综合分析强度及干扰情况，选择谱线干扰少、精密度高的分析线，提高其检测的精确性与稳定性。本研究对各种元素分析波长选择结果如表2所示。

3.3 检测结果与分析

饮茶在我国有着悠久的历史，茶叶中除含有茶多酚、茶多糖等功效成分外，还富含丰富的矿物质元素，人们通过饮茶的方式能从其中获取多种营养素。目前的一些研究显示[16,17]，茶叶有效作用的发挥，与其中的多种营养素的综合协同效应有关。富硒茶中除富含硒元素外，还含有多种人体所必需的微量元素。本研究采用微波消解与ICP-AES方法检测两个不同产地的富硒茶中十二种元素（Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Zn、As、Cd、Mn、Ni、Pb和 Se）含量，结果见表 3。测定结果表明，富硒茶中Ca、Mg等对人体有益的常量元素以及Zn、Fe、Mn、Se等人体必需的微量元素均较为丰富。而对人体有害的重金属元素Ni、Cd、Pb和As在富硒茶中的含量相对较低。我国农业部标准及茶叶国家标准（NY659-2003）中，对 Cd、As、Pb和Cu的限量分别为 1.0、2.0、5.0、30.0μg/g，而本次测定的样品结果显示，各元素含量均符合国家标准。由此可见，常饮富硒茶能有效补充人体的多种微量元素，不会造成有害元素积累。另一方面，硒还具有解毒功能。一些报道显示[18,19]，硒能拮抗 As、Cd、Ni、Pb等有毒化合物对机体的损伤，有益于人体健康。

天然富硒茶所富含的矿物元素一般与其产地的土壤等自然与生态环境密切相关。因此，不同产地的富硒茶样品中的矿物质元素的含量也必然会存在一定的差异。比较表3中的测定结果可见，湖北恩施的两个富硒茶样品中Se含量明显高于安徽石台产地的富硒茶，而安徽石台富硒茶中的Ca、Fe、Mg和Mn含量均高于恩施富硒茶。即使是同一恩施产地的两种富硒茶，其中的Ca、Se等矿物质元素含量也有着显著的区别。此外，我国富硒茶的含硒量范围为0.25μg/g～4.00μg/g（NY/T 600-2002），本研究的两个产地的三种富硒茶含硒量检测结果均在我国富硒茶标准检测范围之内，符合富硒茶的含硒量标准。

表3 不同富硒茶样品中的矿物质元素含量

从本研究的结果看，不同产地富硒茶的矿物质元素含量均有所差异，这可能与各自地方的土壤和岩石中的矿物质元素含量分布相关，而且生长环境的不同对富硒茶叶中微量元素含量也具有一定的影响。湖北恩施是我国著名的硒矿床所在地，素有“中国硒都”之称，也是我国著名的产茶区之一。彭祚全等[20]报道，恩施富硒茶中的各种有益微量元素均高于普通绿茶，其硒含量高达普通绿茶的几十甚至几百倍。目前的研究显示，富硒茶具有抗氧化[21]、抗肿瘤[22,23]、抗突变[24]、降血脂与血糖[8,25]等多种药理功效和营养保健作用。此外，富硒茶中的硒具有拮抗铅、汞等重金属毒性的作用，李慧等[26]也报道了恩施富硒茶中的Se与As存在负相关的拮抗效应。因此，本研究通过检测不同产地富硒茶中的矿物质和重金属元素的含量，以期为研究富硒茶对人体的保健功能及拮抗重金属效应提供参考。

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