ICP–OES法测定绿茶中7种重金属元素的溶出量

崔莎莎，唐晓萍，王强，王寅超，周建

(北京出入境检验检疫局，北京 100026)

中国人自古就有喜爱饮茶的习惯，茶文化的发展已有四五千年的历史。茶叶中含有丰富的营养物质，如蛋白质、氨基酸、脂类以及多种人体所必需的微量元素如锰、铁、锌、镍、铜等［1–2］。同时由于重金属污染，可能导致茶叶中一些有害重金属元素含量过高。茶叶中重金属元素含量过高时，这些重金属从茶叶中溶出，并通过饮用被人体摄入，而溶出量与茶叶泡制的时间和次数有关系，当重金属元素超过一定量时，易引起重金属中毒，危害人体健康。国家标准规定了茶叶中各重金属元素的限量值：Pb≤5 mg／kg，Cu≤60 mg／kg，铬≤5 mg／kg，镉≤1 mg／kg，砷≤2 mg／kg［3］。因此对茶叶中重金属元素溶出量的研究，有助于指导科学的饮茶方式及鉴定茶叶的品质，并且为进一步研究茶叶中微量元素存在形态提供重要依据［4–10］。

测定重金属元素一般采用原子吸收法［11–12］、电感耦合等离子体原子发射光谱法［9，13–15］、电感耦合等离子体质谱法［16–18］等。原子吸收法检出限低，灵敏度高，分析精度好，但是对多元素同时分析尚有困难，效率低；电感耦合等离子体质谱法拥有极高的灵敏度和动态范围，分析速度快，谱线简单，干扰相对于光谱技术要少，但是仪器价格昂贵。

笔者用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP–OES)法对市场上现有的3种绿茶中7种金属元素溶出量进行了研究，模拟实际生活中的泡茶方式，考察了浸泡时间和浸泡次数对7种重金属溶出量的影响，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP–OES)法测定茶叶中重金属的新方法。该方法具有快速、干扰少、稳定性好、检出限低、灵敏度高、精密度好等优点。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪：Prodigy XP型，美国Leeman公司；

电子天平：DF160A／160 g型，常熟衡器厂；

Fe，Cu，Mn，Ni，Zn，Cd，Pb单元素标准溶液：均为1 000 μg／mL，中国计量科学研究院；

混合标准工作溶液系列：由Fe，Cu，Mn，Ni，Zn，Cd，Pb单元素标准溶液混合逐级稀释而成，介质为1%硝酸；

茶叶样品：3种不同品牌，市售；

玻璃器皿：使用前用10%硝酸浸泡24 h以上，用自来水、超纯水冲洗干净备用；

HNO3：优级纯，北京化学试剂研究所；

实验用水：电阻率为18.2 MΩ·cm的超纯水。

1.2 仪器工作参数

射频功率：1 200 W；载气：氩气，纯度不小于99.999%；冷却气流量：20 L／min；辅助气流量：0.4 L／min；泵流量：1.5 mL／min；雾化器压力：0.2 MPa；提升时间：50 s；积分时间：20 s；积分次数：2次；观测方式：水平。

1.3 样品处理

分别称取3 g 3种不同品牌的茶叶样品，分别标记为1#，2#，3#样品，置于若干只200 mL烧杯中，用100 mL 100℃的超纯水浸泡30 min，过滤后待测。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

仪器发射功率增加时信号明显增强，但同时仪器噪音也增加，经过调试选择1 200 W作为分析功率；辅助气流量的大小直接影响样品溶液的吸出速率，增大辅助气流量，可以使进入等离子体的待测元素量增大、信号强度增大，但过大的辅助气流量将会稀释样品，经过调试选择0.4 L／min作为辅助气流量；雾化器压力的增加会使待测元素强度增加，由于各待测元素的差异，雾化器压力太大会导致某些元素的背景值也大幅增大，导致信噪比降低，经调试选择0.2 MPa作为雾化器压力。

2.2 各元素分析波长的选择

元素分析波长的选择是否恰当，直接影响测定结果的准确度。各元素都可以同时选择多条特征谱线作为分析波长，对混合标准工作溶液中各待测元素分别选取2～3条谱线作为分析波长进行试验，考察待测元素谱线受干扰情况。经过对比，最终确定待测元素响应强度高、受共存元素干扰小的谱线作为分析波长，各元素分析波长见表1。

表1 各元素的分析波长

2.3 浸泡时间对重金属溶出量的影响

称取3种茶叶样品各3 g若干份于200 mL烧杯中，按1.3进行处理，分别浸泡5，10，15，30，50，80 min，测定茶叶溶出液中的重金属含量，考察不同的浸泡时间对重金属元素溶出量的影响。不同浸泡时间下各重金属元素溶出量测定结果见表2。

表2 茶叶浸出液中重金属含量与浸泡时间的关系 mg／kg

由表2可知，3种不同样品中各种重金属元素的含量有所不同。随着浸泡时间的延长，各种重金属含量随之增加。Fe，Cu，Mn，Ni，Zn较易浸出；Zn的浸出量随时间的延长而增加，但50 min后其浸出量基本不再变化；Cu，Ni元素在浸泡前期浸出量较小，30 min后浸出趋势逐渐增大；Fe，Mn的浸出量随时间的延长均有增加的趋势，但对于3#样品Fe浸出量的增加趋势不明显；随着浸泡时间的延长，Mn的浸出量增加幅度不尽一致，可能与样品中该元素的初始浓度有关。Cd，Pb的含量均低于仪器检出限，在3种茶叶样品中均未检出。

2.4 重金属元素溶出量与浸泡次数的关系

称取上述3种茶叶各3 g于200 mL烧杯中，加入100 mL 100℃的超纯水浸泡，30 min后过滤，茶水标记为第1次浸液；随后加入100 mL 100℃的超纯水浸泡1次残渣，30 min后过滤，茶水标记为第2次浸液；继续加入100 mL 100℃的超纯水浸泡2次残渣，30 min后过滤，茶水标记为第3次浸液。对3种茶叶浸泡后的第1次浸液、第2次浸液、第3次浸液中重金属含量进行测定，结果见表3。

表3 不同浸液中重金属含量 mg／kg

由表3可知，随着茶叶浸泡次数的增加，茶叶浸出液中重金属元素的含量逐渐降低。说明饮茶时先洗茶可以除去部分金属元素，避免某些有害金属元素含量过高给人体健康带来危害，但洗茶时茶叶的浸泡时间也不宜过长，否则会造成对人体有益的微量元素的流失。茶叶中Mn的含量高，这可能与茶树是聚锰植物有关。

2.5 线性方程与检出限

在确定的仪器测量条件下，将配制好的混合标准工作溶液系列引入光谱仪，以各元素标准工作溶液的质量浓度为横坐标，以发射的谱线强度为纵坐标绘制校准曲线。对空白溶液进行11次测定，计算各元素的标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限。本方法各测定元素的线性范围、线性方程、相关系数、检出限见表4。

表4 各元素的线性方程与检出限

由表4可知，7种重金属元素的检出限在0.012～0.622 mg／kg之间，满足对茶叶中重金属元素测定的要求。

2.6 精密度试验

分别称取7份3 g茶叶样品于烧杯中，每个样品中分别加入一定量的镉（0.003 μg／mL）、铅（0.2 μg／mL）单元素标准溶液，按照1.3方法进行处理，同时做样品空白，测定7种重金属元素的含量，结果见表5。

表5 精密度实验结果

由表5可知，各元素测定结果的相对标准偏差均小于10%，说明该方法精密度较好。

2.7 加标回收试验

分别称取7份3 g茶叶样品于烧杯中，每个样品中分别加入一定量的铁、铜、锰、镍、锌、镉、铅单元素标准溶液，按照1.3方法进行处理，同时做样品空白，进行加标回收试验，结果见表6。

表6 回收试验结果（n=7）

由表6可知，方法回收率在100%～109.55%之间，说明该方法具有较高的准确度。

3 结语

ICP–OES法能同时测定茶叶样品中多种元素，稳定性好，干扰少，检出限低，方法具有良好的精密度与准确度，可满足茶叶分析结果的需要。

茶叶浸泡次数对微量元素影响较大，第1次浸液中微量元素含量最高，随着浸泡时间的延长与浸泡次数的增多，金属元素的溶出量增多。洗茶可以去除部分重金属，减少对人体危害。但洗茶时间过长会导致人体必需的大量微量元素的流失。不同品种的茶中重金属元素含量有所不同，人们应尽量避免长期饮用同一种茶，否则可能引起某种重金属元素在体内累积，对人体健康有一定的影响。

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