ICP 光谱法分析蒲公英茶浸出物中微量元素及其溶出特性

刘冰冰，刘 佳，张辰凌，韩 梅，贾 娜

（中国地质科学院水文地质环境地质研究所/自然资源部地下水科学与工程重点实验室，河北 正定 050803）

近年来，蒲公英茶作为一种新型茶叶，逐渐被人们熟知和接受。蒲公英（Taraxacum mongolicum）是多年生草本植物，蒲公英茶使用的是切细且干燥的蒲公英根或叶子，含有丰富的多酚类物质和矿物质，适量饮用利于预防和治疗心血管疾病［1，2］。蒲公英茶中的微量元素主要有铁、锌、锰、锂、铜、镍、锶等，其中大部分元素是水溶性的。环境污染易导致蒲公英茶中微量金属元素含量超标，进而使其浸出物中包含非必需和有毒的微量元素，摄入过量的非必需元素和有毒微量元素会对人体健康造成严重威胁［3-6］。因此快速准确地测定蒲公英茶浸出物中微量元素的含量十分必要。

据文献查询，红茶、绿茶等茶叶及其浸出物中微量元素的测定方法有很多，而关于测定蒲公英茶浸出物中微量元素的报告很少。测定方法主要有原子吸收光谱法［7，8］、电感耦合等离子体发射光谱法［9-11］和电感耦合等离子体质谱法［12-14］。原子吸收光谱法一次进样只能测定一种元素，费时费力，ICP 质谱仪器运行成本高，对样品纯度要求也较高。本试验采用ICP 光谱法测定蒲公英茶浸出物中微量元素Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Pb、Sr、Cd、Fe、Ba 的含量并通过比较冲泡和煎煮2 种方法及冲泡时间、次数来研究其溶出特性，进而更好了解蒲公英茶的营养价值及确定适量饮用是否会对人体健康带来一定风险。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Optima 8000 型电感耦合等离子体发射光谱仪，美国PerkinElmer 公司，仪器工作参数为：高频发生器功率1 400 W；分析泵速1.5 mL/min；辅助气流量0.20 L/min；载气流量0.85 L/min；垂直观测高度15 mm；冲洗时间30 s；积分时间15 s。

Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Pb、Sr、Cd、Fe、Ba标准储备液，1 000 μg/mL，中国计量科学研究院；硝酸，优级纯；蒲公英茶，超市市售；试验用水为去离子水。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理 蒲公英茶先用去离子水清洗干净，放入恒温干燥箱中40 ℃恒温干燥至恒重，然后将样品储存在贴有标签的密封聚乙烯容器中待用。

1.2.2 冲泡蒲公英茶浸出物的制备 称取制备好的蒲公英样品2.0 g 于250 mL 烧杯中，加入100 mL 煮沸的去离子水将样品全部覆盖，在室温下放置30 min。待完全冷却后，过滤，将滤液转移至50 mL 容量瓶中，加入0.5 mL 浓HNO3使其酸度保持为1%，最后将滤液定容，摇匀，待测。

1.2.3 煎煮蒲公英茶浸出物的制备 称取制备好的蒲公英茶样品2.0 g 于250 mL 烧杯中，加入100 mL去离子水将样品全部覆盖，盖好玻璃皿，在电热板上煮沸2 min。室温放置，待完全冷却后，过滤，将滤液转移至50 mL 容量瓶中，加入0.5 mL 浓HNO3使其酸度保持为1%，最后将滤液定容，摇匀，待测。

2 结果与分析

2.1 待测元素波长的确定

待测元素波长的选择与测定结果的准确性和可靠性密切相关。在ICP 光谱仪中，每个待测元素对应多条波长，每条波长有其所对应的等效背景浓度（BEC）、检出限（DL）、相对灵敏度（Rel Sens）和强度（Intensity）。本试验为每个待测元素选出4条测定参数较好的波长，分别标记为1、2、3、4。图1 为每个待测元素所对应4条波长的等效背景浓度（BEC）对比，每个元素所对应波长的等效背景浓度大小不一。等效背景浓度一般为检出限的30 倍，背景干扰信号相当于被测分析元素的检测浓度，其值越小，背景干扰越少。元素Li 的第3 和4 波长线等效背景浓度过大，无法表现完全，图1 数据分别为原数据的1/5 和1/20。结合其检出限、相对灵敏度、强度等因素，本试验待测元素波长选择结果及相关参数如表1所示。

图1 待测元素对应波长的等效背景浓度对比

表1 待测元素所选波长及其相关参数

2.2 验证方法的精密度和准确度

将待测元素的标准储备液经逐级稀释配制混合标准系列溶液，各元素浓度分别为0.00、0.10、0.50、0.80、1.00 mg/L。在ICP 光谱仪上测定各元素的标准系列溶液，以浓度为横坐标，强度值为纵坐标，其线性回归方程、相关系数和检出限见表2。测定冲泡蒲公英茶浸出物中各元素的浓度并加标回收，其回收率和相对标准偏差（RSD）见表3，各元素的回收率在 95.7%～104.8%，相对标准偏差（n=6）在 1.0%～3.2%，说明该方法具有良好的精密度和准确度。

2.3 冲泡和煎煮对蒲公英茶浸出物中微量元素溶出量的影响

按照蒲公英茶样品的前处理方法和浸出物的测定方法，分别制备冲泡和煎煮蒲公英茶浸出物样品并测定微量元素的含量，结果显示冲泡和煎煮2 种方法对元素溶出量的影响不大。其溶出量从大到小为 Sr＞Mn＞Zn＞Cu＞Ba＞Fe＞Ni＞Li，Cd 和 Pb 未检出，具体数值见表4。锌（Zn）和锶（Sr）是人体必需元素，作为饮用天然矿泉水标准（GB 8537—2018）［15］的界限指标，锌和锶的限值为≥0.20 mg/L。蒲公英茶浸出物中锌和锶的溶出量满足饮用天然矿泉水的指标要求，同时其他微量元素含量皆小于饮用天然矿泉水的限量指标。

表2 待测元素的线性方程、相关系数和检出限

表3 待测元素的加标回收率试验（n=6）

表4 各微量元素的溶出量范围（n=6） （单位：mg/L）

2.4 冲泡时间对蒲公英茶浸出物中微量元素溶出量的影响

按照样品的处理方法，对蒲公英茶样品分别冲泡5、10、20、30、50、70、90 min，测定不同冲泡时间浸出物中微量元素的含量，结果如图2 所示。随着冲泡时间的增加，微量元素 Zn、Mn、Sr、Cu、Ni、Fe、Ba、Li 的溶出量呈线性增加。Zn、Mn、Sr 的溶出量增长较快，Cu、Ni、Fe、Ba、Li 的溶出量增长缓慢。从各元素曲线的斜率可知，不同元素随着冲泡时间的增加，其溶出量的增加幅度不同；同一元素在不同冲泡时间范围内其增加幅度也是不同的，如元素Mn 和Zn的溶出量在 5～30 min 和 50～90 min 内增长较快，在30～50 min 内溶出量趋于平稳。元素Sr 溶出量在5～70 min 内持续增长，在70 min 后达到最大值。Cu、Ni、Fe、Ba、Li 的溶出量在整个冲泡时间范围内增幅不大，在50 min 后基本不变。

2.5 冲泡次数对蒲公英茶浸出物中微量元素溶出量的影响

按照蒲公英茶样品的处理方法，得到样品浸出物待测，记为第1 次浸出物。将蒲公英茶残渣按照上述方法冲泡3 次，记为第2、3、4 次浸出物。分别测定不同冲泡次数浸出物中微量元素的含量，结果如图3 所示。随着冲泡次数的增加，浸出物中微量元素的含量逐渐降低。大部分微量元素的水溶性强，元素 Zn、Mn、Ni、Sr、Li、Cu、Ba 首次冲泡的溶出率［（单次溶出量除/溶出总量）×100%］在77 %以上。而元素Fe 的溶出量速度则较平稳，溶出量缓慢降低，可能是Fe 和蒲公英茶中某些有机大分子结合，溶出速度较慢。蒲公英茶样品通过2 次冲泡后，除了元素Fe 的溶出率为64.5%，其他元素的溶出率都在93.3%～100.0%，说明经过2 次冲泡后蒲公英茶浸出物中大部分微量元素已经完全溶出。

3 结论

试验采用电感耦合等离子体发射光谱法测定蒲公英茶浸出物中Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Pb、Sr、Cd、Fe、Ba的含量，验证了方法的精密度和准确度并研究了元素的溶出特性。冲泡和煎煮2 种溶出方法对元素的溶出量影响不大。蒲公英茶浸出物中Sr 的含量较高，其次是 Mn 和 Zn，Cd 和 Pb 均未检出。蒲公英茶浸出物中微量元素的溶出量随着冲泡时间的增加呈线性增加，不同元素溶出量增加幅度不同，同一元素在不同冲泡时间范围内其增加幅度也不同。浸出物中微量元素的溶出量随冲泡次数的增加而逐渐降低，经过2 次冲泡，除了Fe 的溶出率为64.5%，其他微量元素的溶出率都在93.3%～100.0%。试验可以为蒲公英茶的进一步研究及指导人们健康饮用提供可靠的理论基础和数据支持。

图2 冲泡时间对微量元素溶出量的影响（n=6）