微波消解-原子荧光光谱法测定云南三七花茶中重金属元素

◎ 张 艳，农维维，武慧欣，徐 芳

（昆明医科大学 公共卫生学院，云南 昆明 650500）

三七是五加科人参属植物，主产于我国云南、广西，因其含有丰富的皂苷、黄酮和多糖等成分，被用于预防和治疗多种疾病[1-2]。三七的根、茎、叶、花等均可入药，其中三七花朵部分的皂苷含量是最高的，其具有抗炎、镇痛、活血化瘀和抗高血压等功效[3-4]，三七中有效成分的深入研究使得三七花已作为商品流通于医药市场[5-6]。

三七在种植过程中，受到外界环境包括空气、水、土壤以及人工施加的农药和化肥等的影响，由此造成的各种三七花中的金属元素含量会有差异。目前，人们对三七花有益元素的研究报道较多，而有害重金属元素却容易被忽视。因此，判断和测定三七花茶中重金属污染水平，保证市民的食用安全是十分必要的。

目前，重金属元素含量的分析方法主要有紫外分光光度法[7-8]、荧光法[9]、原子吸收法[10-11]、电化学法[12-13]等。近年来，氢化物发生-原子荧光法[14-19]已成为重金属分析的重要手段，其具有较高的灵敏度及选择性，因此在食品、医药和环境领域中得到了广泛的应用[20-21]。微波消解作为新型样品前处理方法，具有消解效率高、试剂用量少、不易造成样品污染和损失的特点。本文采用微波消解对市面上所购的三七花茶样品进行消解，用氢化物-原子荧光光谱法测定三七花茶中As、Pb和Hg的含量。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

AFS-3100双道原子荧光光度计，北京科创海光仪器有限公司；砷、铅、汞高强度空心阴极灯，北京有色金属研究总院；可调式电加热板，北京市永光明医疗仪器有限公司；XT-Ⅲ型压力自控密闭微波溶样仪，上海新拓分析仪器科技有限公司；EL204电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 试验试剂

砷、汞、铅的单元素标准溶液，1 000 μg·mL-1，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；盐酸，分析纯，北京化学试剂工厂；硝酸，优级纯，成都市科龙化工试剂厂；硼氢化钾，分析纯，天津市光复精细化工研究所；氢氧化钠，分析纯，广东石岐化工厂；铁氰化钾、硫脲，分析纯，成都化学试剂厂；重铬酸钾，分析纯，北京红星化工厂；抗坏血酸，分析纯，天津市光复科技科技发展有限公司；过氧化氢，分析纯，上海联试化工试剂有限公司；草酸，分析纯，上海试剂四厂；三七花购自某市药店、超市和市场；试验用水均为去离子水。

1.3 试验方法

1.3.1 样品预处理

精确称取三七花粉末0.4 g于聚四氟乙烯内存杯中，加少量水湿润，加入浓硝酸5 mL和H2O22 mL，混匀后于100 ℃电加热板上预消解30 min，取下冷却至室温并盖上密封盖，装入消解罐，将消解罐置于微波消解仪反应转子上，同时按照设定的条件进行消解（表1），消解完毕后，待温度低于60 ℃，气压为0 Pa时，取出冷却至室温，将内存杯置于100 ℃电热板上赶酸至溶液剩余约0.5 mL取下。同时进行样品空白试验。

表1 微波消解条件表

用少量水将消解液转移至容量瓶内，向其中加入100 g·L-1硫脲-抗坏血酸溶液5.0 mL，浓盐酸1.25 mL，并用去离子水定容至25 mL，混匀，待测As和Hg。

用少量水将消解液转移至容量瓶中，加入20 g·L-1草酸0.5 mL，浓盐酸0.25 mL和100 g·L-1铁氰化钾2.5 mL，混匀，待测Pb。

1.3.2 样品测定

取5 mL消解稀释液于原子荧光仪的离心管中，在5%盐酸溶液作为载流，2%硼氢化钾和0.5%氢氧化钠溶液作为还原剂的条件下，平行5次测定3种重金属的含量，并取平均值。

1.3.3 As、Hg、Pb标准工作曲线的绘制

移取1 μg·mL-1As标准使用液，加入5%硫脲-抗坏血酸溶液20 mL，用5%盐酸溶液稀释成浓度为1.0 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1、60 μg·L-1、80 μg·L-1和100 μg·L-1的As标准溶液。

移取1 μg·mL-1Hg标准使用液，用5%盐酸溶液 稀 释 成 浓 度 为0.4 μg·L-1、0.8 μg·L-1、1.6 μg·L-1、3.2 μg·L-1、6.4 μg·L-1和10 μg·L-1的Hg标准溶液。

移取1 μg·mL-1Pb标准使用液，加入10%铁氰化钾溶液10 mL，2%草酸溶液2 mL，用5%盐酸溶液 稀 释 成 浓 度 为1.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1和80 μg·L-1的Pb标准溶液。

取上述溶液5 mL至离心管中，并按仪器工作条件进行测定，分别绘制3种元素的标准曲线。

1.3.4 仪器工作条件

优化仪器工作条件，3种元素最佳测定参数如表2和表3所示。

表2 原子荧光光度仪的工作条件表

表3 断续流动程序表

2 结果与分析

2.1 微波消解条件的选择

试验考察了盐酸、硝酸和硝酸-过氧化氢对三七花样品预处理的影响。首先在消解时间2 min，压力2 MPa条件下，比较了5 mL HCl 、5 mL HNO3和5 mL HNO3+2 mL H2O2的消解情况。结果发现盐酸不能完全消解样品，单独使用硝酸在同样的条件下样品消解不完全，而用硝酸-过氧化氢作为三七花样品的消解试剂，消化液透明清亮，消解完全，因此采用硝酸-过氧化氢作为消解剂。其次比较了硝酸和过氧化氢体积比为1.5、2.5、3.5、4.5、5.5时样品消解情况，结果见图1。由图1可知，随着硝酸和过氧化氢的配比不断增大，样品溶液中As、Pb、Hg的荧光强度增大，当V（HNO3）∶V（H2O2）＞2.5时，荧光强度下降，故试验选择V（HNO3）∶V（H2O2）=2.5。

图1 硝酸和过氧化氢用量条件优化图

2.2 线性范围

考察了As、Hg、Pb元素的标准工作曲线线性范围和相关系数。测定荧光强度值，以溶液浓度（X）作为横坐标，荧光强度（F）作为纵坐标绘制标准曲线，求得回归方程和相关系数见表4。结果表明As、Hg、Pb在各自相应浓度范围内，元素浓度和荧光强度呈现良好的线性关系。

表4 标准工作曲线线性范围及相关系数表

2.3 精密度试验

分别取As、Pb、Hg标准溶液，进行重复11次的测定，计算相对标准偏差（RSD）。As、Pb、Hg的RSD分别为3.3%、1.5%、1.3%，3种元素测定RSD均小于5.0%，该方法精密度较高。

2.4 检出限试验

对空白对照溶液连续11次测定，根据公式DL=3×SD/K（K为标准曲线斜率），计算3种元素检出限（DL）。结果表明As、Pb、Hg的检出限分别为0.007 9 μg·L-1、0.218 4 μg·L-1、0.001 6 μg·L-1。

2.5 重复性试验

精密称量三七花茶样品6份，测定样品中As、Pb和Hg元素的荧光强度，并计算相对标准偏差值（RSD）。As、Pb、Hg的相对标准偏差分别为6.9%、4.8%、7.7%，结果表明该方法重复性良好。

2.6 加标回收率试验

称 取 三 七 花 样 品0.4 g，加 入0.250 0 μg·g-1、0.500 0 μg·g-1、1.250 0 μg·g-13个浓度水平的As、Pb、Hg标准溶液，按试验方法测定3种元素的含量，计算其加标回收率，结果见表5。

由表5可知，样品中As、Pb、Hg的回收率为

表5 加标回收率试验结果表

105.4%～110.0%、101.8%～104.9%、98.4%～105.9%，3种元素三七花茶样品加标回收率在98.4%～110.0%，满足日常分析检测质量控制要求。

2.7 样品测定

对9个不同地方采得的三七花茶样品中的As、Hg、Pb 3种重金属元素按照试验方法进行了测定，结果见表6。试验所测云南某市三七花茶重金属As、Pb、Hg的含量分别为0.016～0.113 mg·kg-1、0.224 2～0.238 9 mg·kg-1、0.031 7～0.034 3 mg·kg-1。

表6 样品重金属含量测定结果表（单位：mg·kg-1）

测定结果同《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中重金属限量标准进行对照。药店、超市和市场的三七花茶中Pb和Hg含量均超过标准限值，As元素含量低于重金属限量标准。铅不是人体的必须元素，一旦通过水、食物进入人体并缓慢积累会导致慢性中毒，对人体神经、消化和免疫等系统造成损伤，并具有致癌性。同时，三七花茶中重金属Hg含量也超标，食物和环境中的汞通过人体消化道吸收后易在肝脏和肾脏富集，对中枢神经系统破坏较大，因此三七花茶中Pb和Hg含量超标是需要引起重视的问题。

表7 食品中重金属限量标准表

3 结论

本文建立了微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定三七花茶中As、Pb、Hg的方法。通过对消解剂类型和用量进行优化，确立了样品前处理最佳条件，并在仪器测定条件优化的基础上考察了方法学，方法具有灵敏、快速、操作简捷等特点，可用于三七花茶中As、Pb、Hg的分析。