不同成熟度黄山毛峰中稀土元素含量分析

黄雪晴

（安徽国科检测科技有限公司，安徽合肥 230000）

我国是世界上主要的茶叶生产国和出口国之一，茶叶的种植在我国有着悠久的历史。茶叶具有抗氧化、抑制细胞衰老、提神、抗菌等作用，茶叶中还含有一些对人体有益的微量元素。茶叶的品质与其含有的成分有关，为减少茶叶中稀土元素的污染，要选择生态条件好的地方建茶园。黄山市在安徽省的最南端，山脉重叠，地势陡峻，茶园则主要分布在丘陵盆地和中低山[1]。黄山毛峰产于安徽黄山一带，黄山又称徽州，所以黄山毛峰又被称为徽茶。黄山毛峰以其独特的香气、浓郁的滋味、清澈的汤汁和柔和的颜色闻名于世。黄山毛峰属于我国的十大名茶之一，1986 年被外交部定为礼品茶[2]。

稀土元素号称“工业维生素”，是17 种化学元素的统称。通常，稀土元素（Rare Earth Element，REE）包括镧系元素（Ln）和与其化学性质相似的钪（Sc）与钇（Y）元素，但Ln 中的钷（Pm）在稀土矿中却不存在，所以人们所称的REE 通常包含16 种元素，分别为镧（La）、铈（Ce）、钐（Sm）、铕（Eu）、镨（Pr）、钕（Nd）、钆（Gd）、铽（Tb）、钬（Ho）、镝（Dy）、镱（Yb）、钇（Y）、钪（Sc）、铒（Er）、镥（Lu）和铥（Tm）[3]。稀土元素通常分为6 种轻稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm 和Eu）和10 种 重稀土元素（Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y 和Sc）[4]。 稀土元素不是生命必需元素，主要应用于工业、冶金、玻璃制作和农业等领域，在农业上的应用是我国独有的稀土应用领域[5]。由于其在低剂量条件下对生物生长具有一定的促进作用而在农业、畜牧业和养殖业中也作为一项增产措施广泛应用[6]。

研究表明，稀土元素不仅能促进种子的萌发，还能促进植物幼苗的生长，增强其光合作用，促进根系发育，还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力，对茶树也具有明显的提质增产作用[7]。茶叶中的稀土元素主要来源于茶叶种植区的土壤和茶叶种植过程中使用的含有稀土元素的肥料，若土壤或肥料中的稀土元素含量较高，会导致茶叶中稀土元素的富集[8]。茶叶中的稀土元素可能还受其他因素的影响，如大气、水质等。稀土元素的主要药理作用有抗肿瘤、抗凝血、杀菌消炎等，但稀土中可能含有辐照性质的元素和重金属元素，稀土超标可能对人的肝、肾功能及神经系统等造成一定的损害，因此要控制稀土的摄入，以免影响人体健康。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取5 组不同等级的黄山毛峰为研究对象，等级依次为特级一等、特级二等、特级三等、一级和二级，等级越低成熟度越高；硝酸（HNO3）；液氩。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体质谱仪（ 型号：ICPMS-2030）；电子天平（型号：ATX224，感量为0.1 mg）；高压密闭微波消解系统，配有聚四氟乙烯高压消解罐（型号：MASTER 40）；恒温干燥箱（型号：DGT-G 系列）；50 ～200 ℃控温电热板（型号：ECH-20）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品溶液的制备

依据GB 5009.94—2012 的方法配制样品溶液并进行测定。分别称取经高速粉碎机粉碎均匀的5 组样品各两份（特级一等：0.383 6 g 和0.342 8 g；特级二等：0.327 8 g 和0.321 6 g；特级三等：0.356 7 g 和0.351 3 g；一级：0.428 2 g 和0.434 6 g；二级：0.436 2 g和0.431 8 g）于高压消解罐中，加入5 mL HNO3，旋紧罐盖，放置1 h，按照微波消解仪的操作步骤消解。冷却后取出排气，将高压消解罐放于控温电热板上，于140 ℃赶酸。消解罐取出放冷，将溶液转移至25 mL 容量瓶中，用少量水分3 次洗涤消解罐，再将这些洗液合并于容量瓶中，定容，混匀备用；同时做试剂空白[9]。

1.3.2 标准溶液的配制

取1 mL Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和Lu 的 混 合 标 准储备液（10 μg·mL-1）于容量瓶中，定容至10 mL，得到浓度为1 μg·mL-1的中间储备液。分别取0 mL、0.025 mL、0.050 mL、0.125 mL、0.250 mL、0.500 mL中间储备液于25 mL锥形瓶中，定容至刻度，得到浓度分别为0 ng·mL-1、1 ng·mL-1、2 ng·mL-1、5 ng·mL-1、10 ng·mL-1和20 ng·mL-1的标准系列工作液。

1.3.3 试样溶液的测定

将试样溶液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中，得到相应的信号响应值[9]，计算得到各组样品中稀土元素的含量，根据双平行试验的结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

将标准系列工作液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定相应的信号响应值，以标准工作液的浓度为横坐标，以响应值（CPS）为纵坐标，绘制标准曲线[9]，结果见表1。

表1 标准曲线

2.2 黄山毛峰中稀土元素含量分析

由表2可知，5组茶叶中稀土元素的组成以Sc、Y、La、Ce、Nd 为主，其中La 和Ce 的含量较高，Y 的含量次之。La 占稀土元素总量的20%～33%，Ce占23%～39%，Y 占14%～24%。

表2 5 组茶叶中稀土元素的含量

由图1 可知，随茶叶等级的降低，其稀土元素的总含量在不断增加，表明茶叶成熟度越高，稀土元素总体含量水平越高，二级茶叶的稀土元素含量约比特级一等茶叶高出1 倍。

图1 5 组茶叶中稀土元素的总含量

由图2 可知，随5 组茶叶成熟度的增加，其轻稀土和重稀土的含量也分别呈递增趋势，且每个等级中轻稀土的含量均明显高于重稀土，轻稀土占稀土总含量的68%～74%。

图2 5 组茶叶中轻稀土和重稀土的含量

3 结论

本文使用电感耦合等离子体质谱法对5 组不同成熟度的黄山毛峰中的稀土元素进行了成分及含量的测定，并对其稀土元素的总量和轻稀土及重稀土的含量进行对比，研究发现黄山毛峰中主要含Sc、Y、La、Ce、Nd 5 种稀土元素，对La 和Ce 的吸收较多，并且随茶叶成熟度的增加，其稀土元素的总量和轻稀土及重稀土的含量均呈递增趋势，轻稀土的含量明显高于重稀土。

多个研究表明，我国茶叶中稀土元素以轻稀土为主，本文的结论与此一致[10]。土壤中的稀土元素含量不易控制，但可以在施肥时尽量选择稀土含量少的肥料，以此来控制茶叶中的稀土元素含量，并且在茶叶的加工、运输和贮藏过程中都应严格控制茶叶不受污染。泡茶时，茶叶中的稀土元素难溶于水，有报道显示，消化道对稀土元素的吸收量很低，大部分会排出体外，因此人们也不必过于担心茶叶中的稀土元素对人体健康造成的影响。本试验研究为控制黄山毛峰中稀土元素的含量提供了可靠依据，随着研究的深入，人们对茶叶中的稀土元素会有更多的了解和认识，有助于进一步提升茶叶的品质，保证人们的身体健康。