氢化物发生-原子荧光光谱法测定茶多酚中的As、Hg和Pb

刘海涛

(北京海光仪器有限公司，北京 100015)



氢化物发生-原子荧光光谱法测定茶多酚中的As、Hg和Pb

刘海涛

(北京海光仪器有限公司，北京 100015)

摘要：建立了氢化物发生原子荧光光谱法测定茶多酚中微量As、Hg和Pb的方法。采用HNO3-HClO4湿法消解样品，研究酸度、KBH4浓度、载气流速、基体改进剂等条件对原子荧光信号强度的影响。测定结果显示，As、Hg和Pb的检出限(3)分别为0.39、0.037和0.78g.L-1，相对标准偏差分别为1.08、2.56和2.93%(n=11)，加标回收率均为80~105%。综上，该方法具有操作简便、快速、灵敏度高等优点，可用于茶多酚中微量As、Hg和Pb的测定。

关键词：As；Hg；Pb；茶多酚；氢化物发生-原子荧光光谱法

茶多酚，又名茶单宁、茶鞣质，它是茶叶内一类多羟基类化合物的总称[1]，具有抗氧化、清除自由基、抗菌、解毒等功能[2-5]。所以，茶多酚是目前公认的对自由基具有卓越清除能力的天然抗氧化剂，并且是一种对人体有利的保健添加剂，已广泛用于食品和药品[6]。

随着人类对食品安全性的重视，茶多酚以其独特的生物学功能和“绿色”本质而备受关注。当前，我国茶叶以及来自茶叶的茶多酚重金属超标问题已经成为继茶叶农药残留之后又一必须认真面对和研究的课题[7，8]。目前对于茶叶以及茶类产品中重金属的检测方法有：原子吸收光谱法[9]、ICP-MAS法[10]、ICP-AES法[11]等。以上测试方法或存在运行成本高，或存在检出限高需分离、富集等问题，本文介绍茶多酚中As、Hg和Pb的氢化物发生原子荧光光谱法测定，操作简便，结果可靠。

1实验部分

1.1　仪器、试剂与供试验品

AFS-9700型全自动注射式氢化物发生-原子荧光光度计(北京海光仪器有限公司)；砷、汞、铅编码原子荧光空心阴极灯(北京有色金属研究总院)；微控数显加热板(EG37Aplus，北京莱伯泰科有限公司)；微波消解仪(MDS-6，上海新仪微波化学有限公司)；500mL三角瓶，100mL容量瓶，50mL锥形瓶，25mL比色管。所有器皿均用20%HNO3浸泡过夜，次日用大量水冲洗、少量二次去离子水润洗并烘干。

砷、汞、铅标准储备液(1000mg·L-1，国家标准物质中心)；盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸，硼氢化钾、氢氧化钠、铁氰化钾、草酸、硫脲(分析纯)；分析用水为二次去离子水。

测试Pb载流：移液管量取20mL盐酸于1000mL容量瓶，用二次去离子水定容至刻度；

测试As/Hg载流：移液管量取50mL盐酸于1000mL容量瓶，用二次去离子水定容至刻度；

还原剂：称取硼氢化钾25g，溶于5g·L-1氢氧化钠溶液1000mL中，浓度为25g·L-1；

硫脲溶液：称取硫脲10g，用二次去离子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

草酸溶液：称取草酸1g，用二次去离子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

铁氰化钾溶液：称取铁氰化钾2g，用二次去离子水溶解于100mL容量瓶，并定容至刻度；

实验样品：市场上随机抽样茶多酚1号、茶多酚2号、茶多酚3号、茶多酚4号。

1.2　标准系列配制

砷标准系列：采用1000mg·L-1标准物质，配制含硫脲1%，盐酸0.6mol·L-1的砷标准系列：

汞标准系列：采用1000mg·L-1标准物质，配制含盐酸0.6mol·L-1的汞标准系列：0、0.1g·L-1、0.2g·L-1、0.4g.L-1、1.0g·L-1、2.0g·L-1；

铅标准系列：采用1000mg·L-1标准物质，配制含铁氰化钾0.2%，草酸0.02%，盐酸0.24mol·L-1的铅标准系列：0、2g·L-1、4g·L-1、8g·L-1、12g·L-1；

1.3　仪器工作条件

根据不同的元素测试，由于氢化物发生反应存在差异，需要调整仪器检测参数，优化实验条件。通过实验，对于不同的元素测试，选择以下仪器工作条件，见表1。

表1　仪器工作条件

1.4　样品处理

分别称取4份茶多酚0.1g于50mL锥形瓶中，顺着瓶壁依次加入9mL硝酸，1mL高氯酸，盖上表面皿，静置60min。同时采用二次去离子水作空白。接着，放置于电热板140°C进行加热消解至消解液呈无色或淡黄色，掀开表面皿进行赶酸。

(1)砷测试，赶酸至消解液约1～2mL即可，冷却后转移至含有硫脲1%，盐酸0.6mol·L-1的25mL比色管，定容并测试；

(2)汞测试，消解完毕，冷却直接转移，定容并测试；

(3) 铅测试，赶酸至蒸干，冷却后转移至含铁氰化钾0.2%，草酸0.02%，盐酸0.24mol·L-1的25mL比色管，定容并测试。

2结果与讨论

2.1　实验条件选择

原子荧光光度计的测试本质为基于蒸气发生反应生成的蒸气、气态氢化物以及气态化合物原理。由氩气将氢化物等蒸气带入气液分离器和原子化器，载气流量直接影响荧光信号的强度和稳定性。实验结果表明，砷在300～400mL·min-1,汞在400～500 mL·min-1，铅在400～500 mL·min-1的载气流速下，荧光信号强。实验中(如图1)，选取载气流量砷为300 mL·min-1，汞和铅为400mL·min-1。

图1　载气流量对荧光信号的影响

本实验对于砷、汞和铅的测定，选取盐酸、硝酸、硫酸以及磷酸为酸性介质研究对象。配制同样浓度0.2mol·L-1的酸，不同酸介质分别对砷(2g·L-1)、汞(0.4g·L-1)和铅(2g·L-1)的荧光信号响应如图2。

图2　不同酸介质对荧光信号响应

酸度对氢化物反应的影响如图3所示。由实验结果，选择砷和汞测定介质为0.6mol.L-1的盐酸，铅测定介质为0.24mol.L-1的盐酸。

图3　酸浓度对荧光信号影响

2.2　还原剂浓度对荧光信号的影响

通过选取不同浓度的硼氢化钾，同时测定，发现浓度过高或过低，均导致灵敏度下降。当浓度在2.0%～3.5%之间(如图4)，灵敏度较好。考虑到稳定性，选取硼氢化钾浓度为2%作为还原剂。

图4　还原剂浓度对荧光信号影响

2.3干扰实验

砷的测定，样品中一般共存元素的含量远远低于允许存在量，可直接进行测定，若基体元素干扰严重，可适量加入抗坏血酸进行掩蔽；汞的测试，灵敏度较强，一定程度提高酸介质可以减少记忆效应[12]。

对于铅的测定，干扰较为严重，需同时加入铁氰化钾和草酸，分别起到氧化剂和掩蔽剂作用。通过实验，由于铁氰化钾和草酸中铅含量较多，导致空白高，故本实验选铁氰化钾浓度为0.2%，草酸浓度为0.02%，作为铅测试过程的改进剂(如表2)。

表2　改进剂浓度对信号的影响

2.4　标准曲线以及方法检出限和精密度

通过优化的条件，检测结果见表3。

表3　标准曲线以及方法检出限和精密度

2.5　加标回收实验

为了验证分析方法的准确性，实验采用加标回收方式进行分析质量控制，通过回收率结果判断样品测试的准确性。每个元素分别进行两组加标测试，一方面验证准确性，另一方面验证测试的稳定性。茶多酚样品中As、Hg和Pb加标回收实验测定结果见表4、表5、表6。由表中数据可见，实验结果回收率在80%～105%之间，分析方法准确。

表4　As测定加标回收实验

表5　Hg测定加标回收实验

表6　Pb 测定加标回收实验

2.6　茶多酚样品检测结果

经过优化原子荧光光度计条件，测试茶多酚中微量As、Hg和Pb，结果如下表7。茶多酚作为保健品添加剂，实际使用过程添加量不超过5%，在食品国标限量范围之内(按国标中最小限量：As：0.2mg·kg-1，Hg:0.05mg·kg-1,Pb:0.05mg·kg-1)。

表7　茶多酚样品测定结果

3结论

综上所述，实验确定了AFS-9700型全自动注射式氢化物发生原子荧光光度计测定茶多酚中痕量的As、Hg和Pb的仪器参数条件，分析测试结果表明，该方法具有较低的检出限(As：0.39g·L-1，Hg：0.037g·L-1，Pb：0.78g·L-1)，良好的精密度(1~3%)和准确性(加标回收率：80~105%)，基体干扰少，分析速度快。当前，食品安全受到越来越多的关注，本方法可适合茶多酚等同类食品样品中的As、Hg和Pb的批量检测。

参考文献

[1]王丽，许奇，徐顺，等.茶多酚对微生物生长影响的研究进展.现代食品科技，2013，29(7)：1737-1741.

[2]郑明珠.天然抗氧化剂-茶多酚.食品研究与开发.2003，24(6):108-111.

[3]李振.绿色免疫增强剂-茶多酚.兽药与饲料添加剂，2003,8(5)：19-21.

[4]刘芳竹，查慧.茶多酚的抗氧化作用.食品研究与开发.2002,23(5)：77-78.

[5]陈宗懋.茶多酚类化合物抗癌的生物化学和分子生物学基础.茶叶科学，2003,23(2)：83-93.

[6]周鸿.茶多酚分析方法研究概况.江苏食品与发酵，2004,4:13-16.

[7]侯芳.茶叶中重金属检测研究概述.洛阳理工学院学报(自然科学版)，2010.20(7)：14-17.

[8]沈佐民.中国茶叶质量安全问题的分析与对策.南京农业大学学报(社会科学版)，2005.5(4)：56-60.

[9]范芳.用石墨炉原子吸收法测定茶叶中的铅含量[J].江西农业科技,2003.10：4-5.

[10]方军,陈建平,舒永红,王和平.ICP-MAS法测定菊花茶中砷镉铜铅锌.理化检验[J]：化学分册，200541(12):902-904.

[11]彭玉魁,陈敏艳.增压溶样-ICP-AES法同时测定茶叶中多种微量元素含量的研究[J].农产品加工.学刊，2007，(3)：37-39.

[12] 张瑰，胡小玲，吴博文.双道原子荧光法测定食品和化妆品及饮用水中砷和汞.中国热带医学，2005.5(2)：314-316.

Determination of As,Hg and Pb in tea polyphenols by hydride generation atomic fluorescence spectrometry.

LiuHaitao

(BeijingHaiguangInstrumentCo.,Ltd.,Beijing100095,China)

Abstract:A method for determination of As 、Hg and Pb in tea polyphenols by HG-AFS was proposed. Polyphenols sample was diguested by HNO3-HClO4. Operation conditions such as acidity,KBH4 concentration,carrier gas flow rate and matrix modifier were investigated. Detection limit(3) are 0.38,0.037 and 0.78 g·L-1for As,Hg and Pb, respectively. Relative standard deviations(n=11) are 1.08%,2.56% and 2.93%.Results of the method were proved by the recovery of standard addition of the real samples(80%-105%).

Key words：As；Hg；Pb；tea polyphenols; HG-AFS

收稿日期：2015-01-31

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2015.02.011

作者简介：刘海涛，男，1974年出生，毕业于长春地质学院，研究生学历，主要从事光谱仪器的制造和应用。