微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定富硒茶叶中8 种微量元素

高航，王啸，姜菲，张娜

(西安西北有色地质研究院有限公司，西安 710054)

富硒茶是陕西省紫阳县特产，其硒元素含量远高于其它茶叶，具有降脂减肥、防止心脑血管疾病及特种保健功效[1-2]，准确测定紫阳富硒茶中的微量元素，对研究其营养价值和安全性具有重要意义。

测定茶叶中微量元素一般采用原子吸收法[3-4]、原子荧光法[5]、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法[6-8]等。其中，ICP-MS 法是一种多元素的快速检测技术，广泛应用于农产品测定。测定微量元素的样品处理方法主要有电热板消解法、高压密闭消解法、微波消解法等[9-12]。电热板消解法试剂用量大，易引入杂质干扰测定结果；高压密闭消解法费时耗能；微波消解法具有节约试剂、快速、环保、样品不易被污染等优点，在农产品样品处理中应用广泛[13-16]。

富硒茶中微量元素检测方法已有相关报道，郑铭旻等[4]采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定恩施富硒茶中12 种金属元素含量；王瑾霍等[5]对富硒茶中硒元素原子荧光分析测定及茶叶品质评价方法进行了研究；董亚蕾等[5]采用微波消解法处理样品，利用氢化物原子荧光光谱法测定了富硒茶中的硒元素含量。上述方法中原子吸收法检出限较高，原子荧光法不适用于多元素同时测定。采用电感耦合等离子体质谱法同时测定富硒茶叶中铜、铅、锌、硒、铬、镉、钴、镍8 种微量元素的方法还未见报道。富硒茶中硒含量较高，消解时易形成氯化物挥发损失，引入的杂质离子干扰ICP-MS 测定结果。笔者针对富硒茶叶特性，选择硝酸作为消解试剂，采用微波消解样品，减少了硒元素在消解过程中的损失，同时降低了ICP-MS 法测定硒元素时的多原子干扰，在此基础上建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定富硒茶叶中铜、铅、锌、硒、铬、镉、钴、镍8 种微量元素的方法。该方法绿色环保、测定结果准确，满足富硒茶中微量元素的检测需求，值得推广。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：7700 series型，美国安捷伦科技有限公司。

微波消解仪：MASTER100 型，上海新仪微波化学科技有限公司。

分析天平：BS124S 型，感量为0.000 1 g，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。

高纯氩气：纯度为99.99%(体积分数)，陕西瑞邦气体有限公司。

调谐液：Ce、Co、Li、Mg、Tl、Y 质量浓度均为1 ng /mL，美国安捷伦科技有限公司。

硝酸、盐酸、双氧水：优级纯，成都市科隆化学品有限公司。

多元素混合标准溶液：其中铜、铅、锌、硒、铬、镉、钴、镍元素的质量浓度均为10 μg/mL，溶剂为5%硝酸溶液，美国安捷伦科技有限公司。

绿茶成分分析标准物质：编号为GBW 10052(GSB-30)，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

铑标准溶液：10 μg/mL，使用时用5%硝酸溶液逐级稀释至质量浓度为10 μg/L。

实验所用容器均用20%硝酸溶液浸泡，然后用超纯水洗净。

茶叶样品：银针、毛尖，市售。

实验用水为超纯水，由Milli-Q Reference超纯水处理系统制得。

1.2 溶液配制

准确量取一定体积的多元素混合标准溶液，用体积分数为2%的硝酸溶液逐级稀释，配制成铜、铅、锌、硒、铬、镉、钴、镍的质量浓度均分别为1、5、10、50、100、200、500 μg/L 的系列混合标准工作溶液。

1.3 仪器工作条件

1.3.1 电感耦合等离子体质谱仪

射频功率：1 550 W；载气：氩气，流量为0.7 L/min；雾室温度：2.0 ℃；蠕动泵转速：20.0 r/min；采样深度：7 mm；提取透镜电压1：0 V；提取透镜电压2：-140 V；Omega 偏置电压：-80 V；Omega透镜电压：10 V；内标溶液：10 μg/L 铑标准溶液，内标溶液与样品溶液体积比为1∶1。

1.3.2 微波消解仪

设置仪器功率为1 000 W，初始温度为25 ℃，以10 ℃/min 升温至140 ℃，保持15 min；设置仪器功率为1 200 W，以4 ℃/min 升温速率由140 ℃升温至160 ℃，保持15 min。

1.4 样品处理

将富硒茶叶样品放入烘箱中，于90 ℃干燥2 h，取出，放入干燥器中，粉碎装瓶备用。称取粉碎后的样品0.100 0 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入3 mL 硝酸，放置1 h，盖紧密封盖，按照1.3.2 微波消解程序进行消解。消解完毕后冷却至室温，取出消解罐，将消解液转移至10 mL 比色管中，用超纯水定容至标线，摇匀，静置4 h，即得样品溶液。

2 结果与讨论

2.1 消解试剂选择

准确称取3 份国家标准样品GBW 10052，各0.100 0 g，置于微波消解罐中，分别加入3 mL硝酸、3 mL 硝酸-0.5 mL 双氧水、2 mL 硝酸-1 mL 盐酸，按1.3.2微波消解程序进行消解，在1.3.1仪器工作条件下测定，考察不同消解溶剂的消解效果，测定结果见表1。由表1 可知，以硝酸和硝酸-双氧水为消解溶剂时，消解效果良好，测定值与标准值基本一致；以硝酸-盐酸为消解溶剂时，测定结果偏高。试验还发现，以硝酸-双氧水为消解溶剂时，加入双氧水后反应过于剧烈，易导致样品溢出；以硝酸-盐酸为消解溶剂时，加入盐酸会引入较多杂质，导致样品空白响应值偏高。综合考虑，选择硝酸作为消解试剂。

表1 不同消解试剂时8 种元素质量分数测定结果 mg/kg

2.2 消解试剂用量选择

准确称取6 份国家标准样品GBW 10052，各0.100 0 g，分别置于6 只微波消解罐中，分别加入1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL硝酸，按照1.3.2设定程序进行微波消解，在1.3.1 仪器工作条件下测定，结果见表2。由表2 可知，当硝酸用量不小于3 mL 时，测定结果基本稳定，测定值与标准值基本一致，考虑到试剂及微波消解罐的使用寿命，选择3 mL 硝酸。

表2 不同硝酸用量时8 种元素质量分数测定结果 mg/kg

2.3 仪器工作条件优化

按电感耦合等离子体质谱仪的操作规程，当仪器真空达到要求时，先对进样系统进行优化，确保进样时样品溶液能匀速进入雾化室雾化。再用调谐液进行自动调谐，包括等离子体、离子透镜、探测器等参数调谐，使仪器灵敏度、氧化物及双电荷等各项指标达到测定要求，确保仪器在最佳工作状态，优化结果见1.3.1。

2.4 线性方程与检出限

以5%硝酸溶液作为标准空白溶液，使用10 μg/L 铑标准溶液作为内标校正基体效应和基线漂移，按照1.3.1仪器工作条件测定8种元素系列混合标准工作溶液，以待测元素的质量浓度为自变量、以质谱响应值为因变量进行线性回归，计算线性方程和相关系数。

按照样品分析的全部步骤，重复7 次空白试验，以3 倍标准偏差作为方法检出限。根据称样量为0.100 0 g，定容体积为10 mL，换算成样品中的含量，以质量分数表示。

8 种元素的质量浓度线性范围、线性方程、相关系数及检出限见表3。由表3 可知，8 种微量元素的线性相关系数均大于0.999，表明线性关系良好，检出限为0.000 7～0.034 3 mg/kg。

表3 8 种元素质量浓度线性范围、线性方程、相关系数及检出限

2.5 精密度试验

分别准确称取0.100 0 g 紫阳富硒茶样品(银针和毛尖)，按1.4 样品处理方法各平行处理7 份样品溶液，在1.3.1 仪器工作条件下测定，结果见表4。由表4 可知，8 种微量元素测定结果的相对标准偏差为1.3%～4.8%，表明该方法测量精密度较高。

2.6 准确度试验

准确称取0.100 0 g绿茶成分分析标准物质，按照上述所建分析方法进行测定，结果见表5。由表5可知，8 种元素测定值均在标准值不确定度范围内，表明该方法测定结果准确、可靠。

表5 准确度试验结果 mg/kg

3 结语

建立了微波消解-ICP-MS 测定富硒茶中8 种微量元素的方法。该方法消解快速，测定结果准确，检出限低，重现性好，适用于富硒茶中微量元素的快速测定，也可推广用于其它类茶叶中多元素的同时测定。