微波消解-分光光度法测定茶叶中铁的含量

张郢峰

(陕西国防工业职业技术学院 化学工程学院，陕西 西安 710302)

茶是世界范围内最广泛消费的饮品之一，茶叶是历史悠久、营养丰富的天然健康饮料，已成为仅次于碳酸饮料和饮用水的世界第三大饮料［1］。茶叶中除了富含有茶多酚、咖啡碱、茶多糖等有机成分外，也富含多种人体必需微量元素如Fe、Zn、Ca、Cu和Mg 等，这些微量元素对生物免疫功能的维护、新陈代谢等生命活动起着重要作用［2］。因此，准确测定茶叶中微量元素的含量，对于评价茶叶等级和进一步了解功效有重要的意义［3］。

茶叶样品的预处理方法有干法灰化法、湿法消化法和微波消解法［4］。干法灰化法需要高温下操作，且易造成微量元素挥发损失，使测试结果偏低;而湿法消化法在消化过程中产生大量酸雾，耗时长，消化有时不完全。微波消解法是目前值得推广的前处理方法，可使消解时间大为缩短，且使被测组分的挥发损失降到最小限度，具有消解速度快、样品消解完全、回收率高等优点［5］。

茶叶中微量元素的测定方法有原子吸收光谱法［6］、原子荧光光谱法［7］、电感耦合等离子发射光谱法［5，8］等，这些方法仪器费用昂贵，需要专业人员进行操作，维护和操作费用高。分光光度法［9］具有仪器设备简单，操作简便、快速，测试成本低等优点，被广泛使用。本文采用微波消解处理茶叶样品，使用分光光度法测定茶叶中的铁含量，并与干法灰化法测定的结果进行比较，表明该方法是一种快速、便捷的测定茶叶中微量元素的方法。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

盐酸羟胺、无水醋酸钠、1，10-邻二氮杂菲、盐酸、浓硝酸、H2O2均为分析纯;高纯金属铁;茶叶样品，市售;实验用水为去离子水。

721 型分光光度计;MDS-6 微波消解仪;ECH-I控温加热板;ZDXS4-5 马弗炉。

1.2 溶液的配制

1.2.1 1.00 mg/mL 铁储备液 准确称取0.100 g铁于烧杯中，以适量3 mol/L HCl 溶解后转移至100 mL容量瓶中，以去离子水稀释至刻度，备用。将储备液逐级稀释至10.00 μg/mL 作为工作液使用。

1.2.2 10%盐酸羟胺 称取10 g 盐酸羟胺于烧杯中，加去离子水溶解后转移至100 mL 的容量瓶中，以去离子水稀释至刻度，摇匀，备用。

1.2.3 0.1% 1，10-邻二氮杂菲 准确称取0.10 g 1，10-邻二氮杂菲，溶于100 mL 去离子水中，摇匀，备用。

1.2.4 1.0 mol/L NaAc 溶液 称取8.0 g 无水醋酸钠于烧杯中，溶于100 mL 去离子水中，备用。

1.2.5 0.2 mol/L NaOH 溶液 称取2.0 g NaOH于烧杯中，加一定的去离子水溶解后转入250 mL 试剂瓶中，备用。

1.3 茶叶样品预处理

1.3.1 微波消解法 称取研磨的茶叶样品1.000 g于聚四氟乙烯溶样杯中，加入7. 0 mL 浓HNO3，30 min后置于电子控温加热板上，在180 ℃下加热30 min，冷却后加入2.0 mL H2O2，然后装入外罐，置于微波消解仪中，按已设定的4 个工步(0. 5 MPa 3 min，1. 0 MPa 2 min，1. 5 MPa 2 min，2. 0 MPa 7 min)进行消解，得到澄清透明溶液。冷却至室温，置于加热板上赶酸后，转移至50 mL 容量瓶中，用去离子水定容。

1.3.2 干法灰化法 准确称取茶叶样品1.000 g于瓷坩埚中，先在加热板上低温炭化至无烟，然后移入马弗炉中，在500 ℃再灰化5 h，冷却，反复以稀HCl 和硝酸组成的混合酸溶解灰分，直至溶解完全，将溶液转移到50 mL 容量瓶中，以去离子稀释至刻度，摇匀待测。

1.4 实验方法

移取适量的茶叶消解液于25 mL 比色管中，加入5. 0 mL 10% 盐酸羟胺溶液，摇匀，然后加入5.0 mL l.0 mol/L NaAc 溶液和3.00 mL 0.1%1，10-邻二氮杂菲，以稀NaOH 溶液调节溶液pH =5，加去离子水至刻度，摇匀放置15 min，以试剂空白溶液为参比，用1 cm 比色皿，在510 nm 处测定其吸光度。

1.5 标准曲线

分别移取10.00 μg/mL 铁工作液0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00 mL 于25 mL 比色管中，加入5.0 mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，然后加入5.0 mL 1.0 mol/L NaAc 溶液和3.00 mL 0.1% 1，10-邻二氮杂菲，以稀NaOH 溶液调节溶液pH=5，加去离子水至刻度，摇匀放置15 min，以试剂空白溶液为参比，用1 cm 比色皿，在510 nm 处测定吸光度。得到吸光度A 与铁浓度的关系曲线，见图1。

图1 工作曲线Fig.1 The standard curve

线性拟合得到关系式:A=0.002 67 +0.18C，相关系数R=0.999 3，其中CFe的单位为μg/mL，表观摩尔吸光系数εFe= 1.0 ×104L/(mol·cm)。

2 结果与讨论

2.1 铁测定条件的确定

2.1. 1 最大吸收波长的确定 移取3. 00 mL 10.00 μg/mL铁工作液于25 mL 比色管中，加入5.0 mL 10% 盐酸羟胺溶液，摇匀后加入5. 0 mL l.0 mol/L NaAc 溶液和3.00 mL 0.1% 1，10-邻二氮杂菲，以稀NaOH 溶液调节溶液pH=5，加去离子水至刻度，静置15 min，以试剂空白溶液为参比，用1 cm比色皿，在不同波长处，在460 ～540 nm 测定其吸光度，得到如图2a 所示的吸光度与波长关系曲线。所以，λmax=510 nm。

2.1.2 其它测定条件的确定 采用单因素分析法，按1.4 节实验方法，确定了显色剂用量(图2b)、显色时间(图2c)和溶液pH 值(图2d)等测定条件，由图2 所示，本实验显色剂用量为3.0 mL，显色时间为15 min，pH 值为5。

图2 铁的测定条件Fig.2 Determination condition of ion

2.2 茶叶样品的测定

2.2.1 茶叶样品中铁含量的测定 移取茶叶消解液10.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入1 mol/L 的NaAc 50 mL，用去离子水稀释至刻度。从中分别移取10.00 mL 溶液于25 mL 比色管中，余下操作按1.4 节实验方法，结合工作曲线计算茶叶中铁的含量，平行测定6 次。为考察方法的准确度，将微波消解法和干法灰化法的测量结果进行比较，见表1。

表1 茶叶样品中铁的含量(n=6)Table 1 The measurement results of the tea samples

由表1 可知，灰化法较微波消解法得到的铁含量小，可能在高温灰化条件下，铁元素有所损失。

2.3 加标回收率

为考察方法的精密度，进行加标回收率实验，结果见表2。

表2 加标回收率结果Table 2 The results of recovery experiment

［1］ 陈大勇，吴新民，陈平，等.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定茶叶中微量元素［J］. 理化检验(化学分册)，2009，45(7):798-799.

［2］ 鲁道旺，周曾艳，陈益民.铜仁地区四种茶叶微量元素含量的研究［J］.广州化工，2011，39(17):78-79.

［3］ 高俊，徐建强，郑朝月.悬浮液进样-原子吸收法测定茶叶中的微量元素［J］. 广州化工，2012，40 (24):118-119.

［4］ 慕毓，李翠萍，陈文杰.三种样品前处理方法在茶叶微量元素检测中的应用［J］. 环境与健康杂志，2011，28(3):273.

［5］ 郭丽萍，唐娟.微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定茶叶中的微量元素［J］. 食品科技，2013，28(5):303-307.

［6］ 李宏坤，平红，张民伟，等.火焰原子吸收光谱法测定茶叶中的微量元素［J］.食品科技，2011，36(3):268-271.

［7］ 范宝磊，张健.火焰原子吸收光谱法和原子荧光光谱法测定茶叶中的微量元素［J］. 光谱实验室，2010，27(3):1008-1011.

［8］ 储溱，唐兴敏，董静.茶叶样品中微量元素分析方法的研究［J］.资源环境与工程，2008，22(4):468-471.

［9］ 林郑和.微波增压消化分光光度法测定茶叶中痕量锗［J］.茶叶科学技术，2001(2):11-13.