ICP-OES检测宜昌茶叶及其浸泡液中铝含量

2022-07-13陈聪谢聪黄龙向莉

安徽农学通报 2022年11期

陈聪谢聪黄龙向莉

摘要：采用ICP-OES法，加硝酸后用微波消解茶叶，检测宜昌茶叶及其浸泡液中铝元素含量。加标回收率在97.9%～99.8%，相对标准偏差（n=6）在1.5%～2.8%。结果表明，宜昌茶叶中含有一定含量的铝元素，不同种类的茶叶中所含的铝有一定的差异，而其浸泡液因浸泡次数和时间的不同，也有一定量的铝溶出。实验中采用测定回收率办法，保证了所测数据的准确性。

关键词：ICP-OES;茶叶;浸泡液;铝

中图分类号文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）11-0122-03

Determination of the Content Aluminium in Tea Produced by Yichang and Its Soaking Solution by ICP-OES

CHEN Cong XIE Cong HUANG Long XIANG Li

（Three Gorges Public Inspection and Testing Center， Yichang 443001， China）

Abstract： The experiment determines the content of aluminum in different tea produced by Yichang and its soaking solution by ICP-OES method，with nitric acid and microwave digestion.The recovery rate was from 97.9% to 99.8% and the relative standard deviation of 6 parallel determination were from 1.5% to 2.8%. It is shown that the tea produced by Yichang contains a certain amount of aluminum，which vary according to different types of teas and their content measured in soaking solution are influenced by immersion frequency or time. The accuracy of measurements is ensured by determining the recovery rate.

Key words： ICP-OES; Tea; Soaking solution; Aluminum

茶叶是当今世界上最流行的饮品之一。中国是国际上三大茶叶出口国之一，有着丰富的茶叶资源优势[1]。茶叶含有多种化学成分，如氨基酸、咖啡因、维生素、蛋白质、单宁芳香族化合物、矿物质、碳水化合物等[2]。宜昌是湖北省的主要茶产区，茶叶是宜昌市重点发展的农业六大特色茶叶之一，也是宜昌农村经济中的优势产业之一[3]。微量元素或者重金属过量摄入会对人体产生不良影响，甚至易产生毒性作用。国标GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中限制了茶葉中重金属铅的限量，检测方法有多种，常见的有石墨炉和ICP-MS法[4-7]。在近几年的检测中，铅的合格率达到100%。但在实际检测中发现，茶叶中的另一种重金属铝的含量非常高，当前亟需对宜昌产茶叶中所含的铝元素及其浸泡液规律进行研究。为此，本研究采用电感耦合等离子体发射光谱法，加硝酸和用微波消解茶样，用ICP-OES（电感耦合等离子体发射仪）检测消化液及浸泡后的茶液，采用测定回收率的办法，保证所测数据的准确性。

1 材料与方法

1.1 检测方法 ICP-OES（电感耦等离子体原子发射光谱仪）分析是点燃矩管，使电感耦合等离子体焰矩温度达6000～8000K，当将试样由进样器引入雾化器，并被氩载气带入焰矩时，则试样组分被原子化、电离、激发，以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离时，发射不同波长的特征光谱，故可根据特征光的波长进行定性分析;元素的含量不同时，发射特征光的强弱也有所不同，据此可进行定量分析。微波消解作为一种新的样品分解技术，具有节能、省时、污染少、分解完全等优点[8]，已成为国家食品强制检测标准中的前处理方法之一。食品中的铝元素一般采用分光光度法或原子吸收光谱法[9-10]，但是检测条件苛刻，不太稳定。ICP-OES是痕量元素分析最常用最有效的分析方法，具有精密度高、灵敏度高、基体干扰小、线性范围广等特点，且具有多元素同时检测的能力而得到了广泛应用[11]，已被广泛应用于环境、化工、卫生防疫等各个领域[12]。

1.2 仪器与主要试剂 Optima8000型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国帕金埃尔默公司）;Mars6型微波消解仪（美国CEM公司）;Synergy型超纯水系统（美国Milli-Q公司）;AL204型电子天平（美国梅特勒托利多公司）;硝酸（优级纯，CNW公司）;超纯水（电阻率为18.2MΩ·cm）;铝标准溶液（1000mg/L，北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司）;高纯氩气（99.999%）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品测定样品于60℃烘4h后用粉碎机磨碎，过60目筛。称样0.5g，置于微波消解密闭罐中，加入8mL硝酸，塞紧内塞，置于微波消解仪中，按照下列升温消解程序进行样品消解：（1）升温：室温→180℃，18min;（2）保持：180℃，20min;（3）冷却：180℃→70℃，18min。待消解完毕，将消解罐置于电热板上160℃赶酸，至溶液剩至约0.5～1mL，取下冷却，多次用水冲洗罐壁，转移至50ml容量瓶，定容。同时做试剂空白。

1.3.2 浸泡液测定经查阅资料，茶叶浸泡茶水比有1∶10[13]，也有1∶50[14]。取中间值，将茶叶量与冲泡水的重量比定为1∶25。称取4.0g茶样于茶杯中，用100mL沸水冲泡，浸泡时间为10min。盖上杯盖，摇匀，滤出浸泡液，再倒入100mL沸水，浸泡10min，重复3次。该方法也与通常饮茶的方式基本一致。浸泡完成后，将茶汤过滤，在茶叶浸泡液中滴入2滴浓硝酸，使茶汤酸度保持在l%左右，与配制的标准曲线酸度一致。将3次浸泡液导入仪器进行检测。

1.4 工作条件 ICP-OES工作测量条件如下：RF功率1300W;光源稳定延迟15s;雾化器流量0.55L/min;辅助气流量0.2L/min;等离子气流量15L/min;溶液提升量1.5mL/min;样品冲洗时间：30s;泵稳定时间：5s;积分时间1～5s;积分方式：峰面积;观测距离：15.0mm;重复次数：3次。分析谱线：396.153nm，观测方式：轴向。

1.5 线性关系根据样品含量，用1%硝酸逐级稀释标准溶液，先取5.0mL铝标准溶液（1000mg/L）定容至50mL，配成100mg/L的次级标液，再分别取0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、2.0mL定容至10mL，配成铝标准曲线序列。曲线浓度范围、线性回归方程及相关系数详见表1。

1.6 检出限及定量限在仪器最佳条件下，连续测定试剂空白11次，根据11次空白值信号的标准偏差的3倍除以标准曲线斜率，计算出检出限;以11次空白值信号的标准偏差的10倍除以标准曲线斜率计算出检定量限。算出铝的检出限和定量限分别为0.0053mg/L、0.0178mg/L，以称样0.5g，定容至50mL计算，检出限和定量限分别为0.53mg/kg、1.78mg/kg，符合GB 5009.268-2016第二法规定的0.5mg/kg和2mg/kg。

2 结果与分析

2.1 测定结果

2.1.1 茶叶产品铝含量的分布样本为在宜昌市境内生产的茶叶，共计221个，按照产地分，包括五峰72个，兴山1个，当阳6个，枝江1个，长阳12个，夷陵区44个，点军18个，宜都23个，秭归20个，远安14个，高新区10个。按照类别分，有26个红茶，3个代用茶，9个黑茶，186个绿茶。其中，铝含量低于100mg/kg的有7个，最高的甚至达到了1992mg/kg。茶叶铝含量分布范围情况见图1，总体铝含量均值及各品种茶叶均值见表2。

2.1.2 不同茶叶产品不同浸泡时间的浸提率抽取10种茶叶进行3次冲泡试验，结果见表3。再取10种茶叶进行长期浸泡试验，浸泡时间定为12h和24h，检测结果见表4。

2.2 精密度与回收率选取宜昌产绿茶、红茶、黑茶各1种，按仪器工作条件，对茶叶样品进行测定（n=6），结果及相对标准偏差（RSD%）见表5。对3种茶叶加入标准溶液进行回收实验，回收率结果见表6。

试验结果表明，用微波消解法进行前处理，ICP-OES检测结果的精密度都比较理想地分布，回收率较高，而且节省试剂，检测速度快，能大大提高工作效率。

2.3 分析

2.3.1 茶叶铝含量分析（1）各个地域的茶叶，铝含量有高有低，即使是同一县域中的差别也很大，与地域关联性不大，可能与其生长环境和土壤有关;（2）从茶叶等级上来看，等级高的茶叶铝含量比等级低的要稍低些，嫩叶中的含量比老叶低，如芽毛尖比四级的茶叶铝含量要低不少;（3）从茶叶品种上来看，代用茶（本质上不是茶叶，是以采摘非茶树植物的芽叶为原料，按茶叶加工工艺加工而成的）最低，3个样本含量均只有19mg/kg，间接地证明了茶叶此种植物种类对铝的吸收性较强。同等级的绿茶和红茶差别不大，但是黑茶尤其高，含量都在700mg/kg以上，远高于中位均值。

2.3.2 茶叶不同浸泡时间的浸提率由表5可知，第1次浸泡液中浸出水平最高，达到12.7%～33.4%，后2次依次降低，第2次比第1次浸泡的浓度要低4～7倍，第3次更低。3次浸出合计为17.9%～45.9%，并且茶叶中铝本底含量越高则浸出水平越高。表6则表明，同样的茶叶，12h浸泡液提取率仅比浸泡10min多一点，浸泡24h后也没有增加多少，说明铝的提取率与浸泡时长关系不大，而与冲泡次数有关。可见，饮茶的“头道茶”的冲洗是很有必要的，能去除掉大量的铝。

3 结论与讨论

世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO）于1989年正式将铝确定为食品污染物加以控制，提出人体铝的暂定摄入量标准为7mg/kg[15]。人类通过食物而摄入的铝主要来自谷物粮食、鱼制品、奶制品和面制品，而通过饮茶摄入的铝数量很少。GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定，绝大部分食品中的铝含量不得超过100mg/kg，极少数不超过200mg/kg。由于茶叶不是直接饮用，故该标准没有收录，但从溶出量来看，还是有一定风险。而茶叶的植物特性决定了其铝含量较高，不同品种的茶铝含量不同，同一品种、不同来源的绿茶含量也不同。由于茶中的铝主要通过环境富集，不同产区的土壤酸碱度的不同、空气环境不同，必然造成植株体内铝含量富集程度的差异。即便是同一产区，生长环境也会有所差异。另外，同一植株的不同部位也有差异，一般嫩芽中铝分布少，而较成熟叶和老叶中分布较多，这也就是芽茶中的铝检出量少，而黑茶几乎都是老叶制成的，故铝检出量高的原因。与产地来说没有直接的关联，也可能与土壤或水源有关。

研究茶叶中的铝元素的含量及浸出特性有助于进一步推动宜昌茶产业发展，并为茶饮料或者茶产品加工提供科学依据。

参考文献

[1]高峰.茶叶是世界上最好的饮品[J].老人世界，2014（003）：44-44.

[2]陈清，卢国.微量元素与健康[M].北京：北京大学出版社，1980：54-71.

[3]蔡烈伟，曾令相. 宜昌茶产业发展的思路与对策[J].中国茶叶，2006，28（3）：2.

[4]李里.石墨炉原子吸收光谱法在茶叶中铅含量测定中的应用[J].粮食流通技术，2017，012（023）：112-113，124.

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[6]郑欣.ICP-MS分析茶叶中的重金属及稀土元素[J].实验与分析，2010（3）：2.

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[8]刘华.微波消解技术在分析食品中微量元素方面的应用[J].中国卫生检验杂志，2001，11（004）：406-408.

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[10]宋慧坚.石墨炉原子吸收光谱法测定面制品中铝[J].中国卫生检验杂志，2006，16（3）：2.