固相萃取-离子色谱法测定茶叶中的阴离子

郑远利，范伢，穆凯艳，谭伟，杨敏，王红斌（云南民族大学化学与生物技术学院，民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室，云南昆明650500）



固相萃取-离子色谱法测定茶叶中的阴离子

郑远利，范伢，穆凯艳，谭伟，杨敏，王红斌*
（云南民族大学化学与生物技术学院，民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室，云南昆明650500）

摘要：建立了用离子色谱同时测定茶叶中的F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-5种重要阴离子的分析方法。以Ionpac AS11为分离柱、AG11为保护柱、NaOH等浓度洗脱，以普洱绿茶为样品，考察了不同的回流时间，提取液体积，筛目大小对茶叶提取率的影响，其他3种茶叶作为推广。结果表明：该方法回归方程的线性相关系数在0.999 1~0.999 8之间，各组分的检出限在0.015 mg/L～0.041 mg/L之间，RSD值<5 %，加标回收率在80.6 %～113.7 %之间。该方法具有快速、灵敏、准确的特点，用于实际茶叶样品中阴离子的分析，结果令人满意。

关键词：固相萃取；离子色谱法；茶叶；阴离子

茶叶是人们不可缺少的健康饮品[1]，是中国人的传统饮料，茶叶与其他植物源性食品相比，富含茶多酚类和色素类化合物[2]，经不同工艺加工的茶叶产品成分也有很大差异，完善对茶叶中阴离子的定性、定量分析在茶叶生产加工过程中是必不可少的环节，对茶叶品质开发具有重要意义，茶叶中的F、Cl、N、S是人体必需的元素[3]。摄入适量的氟有益于人体的健康，可降低龋齿的发生，但摄入过量的氟会对人体产生危害[4-5]，茶叶中含有硝酸盐，进入人体后可能被还原为亚硝酸盐，使人体缺氧，导致高铁血红蛋白症，甚至形成致癌物质亚硝胺[6]。目前测定茶叶中阴离子的方法有分光光度法、比色法、滴定法、离子选择性电极法、毛细管电泳等[7-8]，这些方法操作复杂，干扰因素多，不能在一次测定中很好地对多种阴离子进行测定。离子色谱法[9-11]用于阴离子的测定具有简便、快速、灵敏、试剂用量小、污染少、准确、选择性好、重现性好和多组分同时测定的优点，已被广泛用于能源、环境、地质、食品、医药等领域。本文采用回流法提取、固相萃取[12]净化，离子色谱法对普洱绿茶、普洱茶生饼、普洱茶熟饼和绿茶中的5种无机阴离子进行分析测定，为茶叶中无机阴离子的分析检测提供参考。

1材料与方法

1.1材料、仪器及试剂

茶叶样品来源：普洱绿茶、普洱茶生饼、普洱茶熟饼购于超市，绿茶从茶树上采摘晾干后制得。

ICS-1500型离子色谱仪、DS6温控电导检测器、IonPac AS11（250 mm×4.0 mm）离子交换柱、IonPac AG11（50 mm×4.0 mm）保护柱、ASRS-300自动再生抑制器、chromeleon工作站（软件带空白扣除）：美国戴安公司；超声波清洗机；套式恒温器；0.45 μm微孔过滤器、SPE-C18固相萃取小柱、尼龙0.22 μm微孔滤膜。

NaOH、KF、KCl、KNO2、KNO3、K2SO4均为优级纯；甲醇（分析纯）；试验用水为超纯水（电阻率为18 MΩ·c）。

标准贮备液（1 000 mg/L）：将氟化钾、氯化钾、亚硝酸钾、硝酸钾、硫酸钾等用超纯水配制，于4℃条件下保存待用。

1.2色谱条件

淋洗液：7.5 mmol/LNaOH；流速：0.7 mL/min；进样量：25 μL；柱温：30℃，以保留时间定性，峰面积定量。

1.3样品前处理

将茶叶置于烘箱中，于80℃干燥2 h后在研钵中研碎，过不同目数的筛子备用。准确称取0.1 g茶叶样品，加水30 mL，在微沸状态下回流[13]40 min，冷却后，用0.45 μm的微膜过滤后用超纯水定容至100 mL容量瓶中,取5 mL提取液过300 mg C18－SPE柱，收集滤液过0.22 μm有机膜微孔滤膜，在色谱条件下进行测定。

1.4标准曲线的绘制

取不同体积的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－标准储备液（1 000 mg /L），分别用超纯水稀释，配制一系列不同浓度5种阴离子的混合标准溶液，在选定的色谱条件下，测定离子的峰面积。以质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线，得到相应的线性回归方程。将待测样品的色谱峰面积代入回归方程，得到样品中各离子的浓度。

2结果与分析

2.1前处理条件的选择

2.1.1淋洗液浓度

淋洗液浓度较低时不能将目标组分完全洗脱出来，且保留时间相对较长，随着淋洗液浓度的增大，洗脱能力增强，保留时间缩短，分离度降低。由于茶叶实际样品成分复杂，干扰较多，试验了6.5、7.5、8.0 mmol/L等不同浓度的淋洗液后，选择7.5 mmol/L的NaOH溶液为淋洗液。

2.1.2淋洗液流速

淋洗液流速较小，保留时间长，低流速时目标组分在15 min内不能完全洗脱出来，随着流速增大，保留时间缩短，当淋洗液流速为0.8 mL/min时，氯离子和亚硝酸根离子不能完全分离。综合考虑峰形、分析时间、峰高及泵压等因素，通过比较了0.6、0.7、0.8 mL/min的流速后，确定淋洗液最佳流速为0.7 mL/min。

2.1.3浸提时间对茶叶中各阴离子浸出的影响

试验了20、30、40、60 min不同回流时间对阴离子浸出的影响，试验结果如图1所示。

图1浸提时间的影响Fig.1 Effect of extraction time

由图1可知，回流40 min时阴离子提取率达到最大。故试验选择最佳提取时间为40 min。

2.1.4提取液体积对茶叶中各阴离子浸出的影响

试验考察了不同提取液体积对提取率的影响。分别加入15、20、30、40 mL的超纯水，回流40 min后分别进行测定，试验结果如图2所示。

图2提取液体积的影响Fig.2 Effect of extraction volume

试验结果表明，不同提取液体积对F-、Cl-的提取率有较大影响，从图2中可以看出，随着提取液的量的增加，F-和Cl-的含量增加，当提取液的量为30 mL时，对F-和Cl-的提取达到最大。不同提取液体积对NO3－、SO42-的影响较小，加入提取液体积为30 mL时各离子的相对提取率较高。因此选择提取液体积为30 mL。

2.1.5不同筛目对茶叶中阴离子浸出的影响

将茶叶烘干后用研钵研碎，分别过40、60、80、100目的筛子，准确称取0.1 g茶叶样品，经前处理后，进仪器测定，结果如图3所示。

图3筛目大小的影响Fig.3 Effect of mesh size

从图3中可以看出，过100目筛子的样品中的Cl-的含量不是最大，但其他3种离子的含量都比过其他筛目的离子含量高，综合考虑选用100目的筛子。

2.2方法的检出限、相关系数和标准曲线

配制一系列不同浓度的标准溶液，按本试验方法对5种无机阴离子标准溶液进行测定，以峰面积（y）对质量浓度（x）进行线性回归，得到5种阴离子的线性范围、线性方程和检出限，见表1。

表1 5方法的线性范围，线性方程和检出线Table 1 Linearity ranges，linear regression equations and the detection limits of the methods

从表1中可知：方法的检出限在0.015 mg/L~ 0.041 mg/L之间，相关系数在0.999 1~0.999 8范围内，相对标准偏差RSD<5.0 %。

2.3方法的精密度和加标回收试验

为了验证方法的准确性，采用标准加入法对普洱绿茶样品中的F-，Cl-，NO2-，NO3-，SO42-5种组分做加标回收试验，结果如表2所示。

由表2可知5种阴离子的加标回收率在80.8 %～108.2%之间。通过在选定的色谱条件下，测定1.0 mg/L混合标准溶液，平行进样7次，测定结果计算相对标准偏差（RSD），结果如表2所示，结果表明RSD均小于5.0 %，表明方法的精密度较好。

表2普洱绿茶加标回收率及精密度（n=7）Table 2 Tests for precision and recovery in Puer tea（n=7）

2.4方法的推广

以普洱绿茶为样品，试验得出最佳前处理条件。在最佳条件下测定3种茶叶作为方法推广，加标回收率如表3所示。

表3 5种阴离子的加标回收试验结果Table 3 The recovery rate of the five anions in tea samples

由表3可知，5种阴离子的加标回收率在80.6 %～113. 7 %之间，满足要求。

2.5实际样品分析

按选定的最佳试验条件，对普洱绿茶、普洱茶生饼、普洱茶熟饼、绿茶4种不同的茶叶样品进行了测定，茶叶样品经提取后测定阴离子含量结果如表4。

表4茶叶样品中阴离子含量的测定结果Table 4 Measurement results of five anions in tea samples

由表4可知，在4种茶叶样品中都未检测到NO2-原因是：所检测的茶叶样品中NO2-的含量很低或茶叶的抗氧化作用[14]。在该试验方法的条件下不能检出。混合标准溶液色谱图和普洱茶生饼色谱图分别为图4和图5所示。国内外饮用水中无机阴离子限量标准表，如表5所示。

图4混合标准溶液色谱图Fig.4 Chromatograms of mixed standards of inorganic anions

图5普洱茶生饼色谱图Fig.5 Chromatogram of raw puer tea cake

表5国内外饮用水中无机阴离子限量标准表Table 5 Determination results for different countries of drinking water

3　结论

本试验研究了提取溶液体积、提取时间、不同筛目等不同影响因子对茶叶中5种阴离子测定的影响。试验采用ICS- 1500型离子色谱仪，Ionpac AS11为分离柱，选用SPE-C18作为前处理净化富集柱，建立了电导抑制—离子色谱法分离并同时检测茶叶中的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－5种重要阴离子的试验方法。该试验方法中在4种茶叶中都没有检测到NO2-。所测定的茶叶浸提液中几种阴离子与国内外饮用水水质标准作对比，普洱茶熟饼和绿茶中的F－没有超过美国饮用水标准，茶叶中的F－超过欧盟和中国饮用水标准，建议适量饮茶。本方法有较好的选择性与重现性，且准确、快速，对测定茶叶中阴离子可提供一定参考。

参考文献：

[1]贾玮,黄峻榕,凌云,等.高效液相色谱-串联质谱法同时测定茶叶中290种农药残留组分[J].分析测试学报, 2013, 32(1): 9-22

[2]裴亭.高效液相色谱法测定茶叶中烟酸的含量[J].茶叶科学, 2011, 31(2):124-128

[3]余卫娟,张杰,殷月芬,等.离子色谱法测定茶叶中无机阴离子及其用于茶叶的分类[J].理化检验:化学分册,2012,48(3):272-274

[4]陈练,陈新焕,杨万彪.离子色谱法同时测定茶叶中氟化物、溴化物的不确定度分析[J].食品工业科技,2012,33(17):322-324

[5]陈练,陈新焕,罗丽容,等.离子色谱法同时测定茶叶中氟化物,溴化物[J].食品工业, 2012(11): 158-160

[6]蔡荟梅,侯如燕,高柱,等.离子色谱法测定茶叶中的硝酸盐和亚硝酸盐[J].茶叶科学,2012,32(2):95-99

[7]黄芳,吴晓霞,刘燕晓,等.离子色谱法同时测定茶叶中多种阴离子[J].化学分析计量, 2011,20(1):65-67

[8]刘静,张宁,袁悦,等.离子色谱法测定环境水样中无机阴离子[J].安徽农业科学, 2011,39(16): 9772-9773

[9]魏益华,张金艳,罗林广.离子色谱法测定农村饮用水中阴离子[J].理化检验:化学分册, 2012, 48(2): 213-214

[10]谢静,杨树科,戴建辉,等.离子色谱法测定瓶装水中阴离子[J].理化检验:化学分册, 2011, 47(7): 808-810

[11]李建元.碧螺春茶叶中无机阴离子的离子色谱测定法[J].职业与健康, 2011, 27(7): 762-763

[12]李海滨.野波罗蜜根皮中总黄酮提取方法的比较研究[J].云南民族大学学报(自然科学版), 2014, 23(1): 39-43

[13]史娟.加热回流法和超声波法提取淫羊藿苷的试验研究[J].湖北农业科学, 2013(1): 49

[14]张天英,支春翔,张浩,等.茶叶发酵过程中多酚变化规律及抗氧化性研究[J].湖北农业科学, 2011, 50(15): 3144-3147

SPE-Ion Chromatographic Determination of Inorganic Anions in Tea

ZHENG Yuan-li，FAN Ya，MU Kai-yan，TAN Wei，YANG Min，WANG Hong-bin*
（Key Laboratory of Ethnic Medicine Resource Chemistry，State Ethnic Affairs Commission & Ministry of Education，School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan Minzu University，Kunming 650500，Yunnan，China）

Abstract：Conditions for separation and detection of F-，Cl-，NO2-，NO3-and SO42 -by gradient ion chromatography with suppressed conductivity detection were studied. NaOH solution as mobile phase，the target component in the extract were separated on AS11 column with AG11 as guard column. Puer tea as samples，investigated different reflux time，extract volume，the impact of mesh size on the tea extraction rate. It was found that the correlation coefficients of linear regression equations were above 0.999 1-0.999 8，and the detection limits of those anions were in the range of 0.015 mg/L-0.041 mg/L，RSD %<5 %，the recoveries of the method were between 80.6 % to 113.7 %. The method offered fast operation，good reproducibility，high sensitivity and accuracy. The method is used for the actual of anion in the tea samples analysis，the result is satisfactory.

Key words：SPE；ion chromatograph；tea fluoride；anion

收稿日期：2014-09-19

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.02.027

*通信作者：王红斌（1966—），男（汉），教授，主要从事分离分析的教学与科研工作。

作者简介：郑远利（1989—），女（汉），硕士研究生，主要从事分离分析研究工作。

基金项目：云南民族大学绿色化学与功能材料研究省创新团队项目（2011HC008）；云南省高校绿色化学新能源与材料科技创新团队项目（2011UY09）；2012年国家级大学生创新创业训练计划项目（201210691001）