密閉微波消解-UV-Vis分光光度法測定鐵觀音茶葉中的鐵含量

榮 成，劉宇凡，楊桂娣

(福建農(nóng)林大學生命科學學院，福建福州350002)

茶葉作為全球三大天然飲料之一，其保健、醫(yī)藥價值越來越多地受到國內(nèi)外醫(yī)藥工作者的重視(鄒盛勤和羅小鳳，2006)。茶葉中除含有茶多酚、咖啡堿、維生素等有機成分外，還含有多種微量元素，其中Fe元素就是人體不可缺少的微量元素。人體如果缺Fe，可導致體內(nèi)某些生物酶的活性降低，從而影響人體多種代謝過程及DNA合成等(王建森等，2005)。因此，測量茶葉中的鐵含量具有無可置疑的營養(yǎng)學意義。目前報道較多的茶葉中鐵含量的測試方法有火焰原子吸收分光光度法(FAAS)(莫建軍，2006;蔣天智等，2008;劉立行等，1998;黃森科和黃立漳，2006)、電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)(宋黎軍等，2004;金未和王水鋒，2004;張國文和張涵，1997)、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)(黃志勇等，2003)及分光光度法(王功平等，2005)等。除了分析測試方法外，茶葉樣品的預處理方法也對分析結(jié)果有重要影響。茶葉樣品的預處理方法有干法灰化、濕法消化、超聲波提取等方法?；一ㄐ枰邷叵虏僮?，且易造成鐵的揮發(fā)，使測試結(jié)果偏低(孫長霞等，2011)。濕法消化法在消化過程中產(chǎn)生大量酸霧，危險性大、耗時長、操作繁瑣，消化有時不完全(宋黎軍等，2004)。超聲波提取雖然具有操作溫度低、簡便快速等優(yōu)點，但易受超聲波衰減等因素的制約而形成超聲空白區(qū)，致使樣品消解不均勻等缺點(公維磊等，2010;劉麗燕等，2009)。近年來，微波消解法作為樣品消解的新技術(shù)，以其樣品消解效率高、速度快、化學試劑用量少，金屬元素不易揮發(fā)損失，污染小、空白值低，可從整體上提高樣品分析的速度和質(zhì)量等優(yōu)點，引起了研究者越來越廣泛的關(guān)注(黃森科和黃立漳，2006;楊明和索南，1998;傅明和陳新煥，2001;李秀萍等，2005;李暉等，2004;陳大勇等，2009;萬正楊和閆江虹，2006;肖谷清，2006;丁宇清，2003)。本文對市售安溪鐵觀音茶葉進行了微波消解法預處理，并結(jié)合紫外-可見分光光度法對鐵觀音茶葉中的鐵含量進行了測試分析。

1 材料與方法

1．1 樣品材料

安溪產(chǎn)鐵觀音茶葉購于茶葉市場。

1．2 儀器與試劑

FW135中藥粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司);MDS-6型溫壓雙控微波消解/萃取儀(上海新儀微波化學科技有限公司);UV-9600型紫外-可見分光光度計(北京瑞利分析儀器(集團)公司);KQ-100E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);sartorius電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司);H-1650臺式高速離心機(湘儀離心機儀器有限公司);pHS-3C精密酸度計(上海大普儀器有限公司);KL-UP艾科超純水機(成都康寧實驗專用純水設(shè)備廠);各種型號的微量移液器(上海求精生化試劑儀器有限公司)。

優(yōu)級純濃HNO3試劑，10%鹽酸羥胺溶液、0．15%鄰菲咯啉溶液、1 mol/L醋酸鈉溶液、30%氫氧化鈉溶液、10 mg·L-1鐵標準溶液。所有實驗用水均為超純水。

1．3 實驗方法

1．3．1 樣品預處理 將茶葉樣品烘干，用粉碎機粉碎后，貼上標簽備用。準確稱取0．5000 g樣品于100 mL消解罐中，每一樣品平行取5份，加入10 mL HNO3，密閉消解罐。1．3．2 微波消解程序 采用六聯(lián)體消解罐進行消解，其中5份預處理好的茶葉樣品裝于5個100 mL消解罐中，另一個消解罐裝空白溶液，六聯(lián)體消解程序設(shè)置如表1所示。

表1 六聯(lián)體罐微波消解程序Table 1 Microwave digesting program for six combined tanks

1．3．3 顯色反應 消解完后的樣品定容至15 g，用飽和NaOH溶液調(diào)pH到5．0-5．3之間，然后取5．0 mL 茶樣、5．0 mL 10% 鹽酸羥胺溶液、2．0 mL 0．15% 鄰菲羅啉水溶液和 2．0 mL 1 mol/L NaAc溶液混勻，顯色10分鐘。

2 結(jié)果與分析

2．1 分析波長的選擇

利用UV-Vis分光光度法對顯色后的樣品在450-550 nm波長范圍內(nèi)，測定其吸光度，結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，在波長為510 nm時，樣品中鐵(Ⅱ)的吸光度最大，說明UV-Vis分光光度法對Fe2+的最佳測試波長為510 nm。

2．2 鹽酸羥胺用量的影響

為了防止茶葉中Fe3+對顯色的干擾，需用鹽酸羥胺將Fe3+還原成Fe2+。在λ=510 nm條件下，取5．00 mL茶葉樣品，固定NaAc體積為3．0 mL、鄰菲啰呤體積為2．0 mL，改變鹽酸羥胺的體積(1．0、2．0、3．0、4．0、4．5、5．0、5．5、6．0、7．0、8．0 mL)測定樣品的吸光度，結(jié)果見圖 2。當NH2OH·HCl的用量達到 5．0 mL時，溶液的吸光度達到了最大值 0．203。說明 5．0 mL NH2OH·HCl在顯色反應中是最佳用量。

圖1 茶葉樣品中Fe(Ⅱ)的吸收曲線Figure 1 The absorption curve of Fe(Ⅱ)in tea sample

圖2 鹽酸羥氨用量對茶樣中Fe(Ⅱ)吸光度的影響Figure 2 Effect of the NH2OH·HCl volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

2．3 鄰菲羅啉用量的影響

鄰菲羅啉是與Fe2+發(fā)生顯色反應的顯色劑，其用量過多或過少都對實驗結(jié)果有影響。在λ=510 nm條件下，取5．00 mL茶葉樣品，固定NaAc體積為3．0 mL、鹽酸羥胺體積為5．0 mL、NaAc 體積為 2．0 mL，改變鄰菲羅啉的體積(1．0、1．5、2．0、2．5、3．0、4．0、5．0 mL)，測定樣品的吸光度，結(jié)果見圖3。從圖中可以看出，當鄰菲羅啉用量達到2．0 mL時，溶液吸光度達到最大值。因此，本實驗選用2．0 mL鄰菲羅啉。

2．4 醋酸鈉用量的影響

NaAc顯弱堿性，其用量直接影響溶液的pH值，從而影響NH2OH·HCl的還原性能。在λ=510 nm條件下，取5．00 mL茶葉樣品，固定鹽酸羥胺體積為5．0 mL、鄰菲啰啉體積為2．0 mL，改變 NaAc 的體積(1．0、1．5、2．0、2．5、3．0、4．0、5．0 mL)測試樣品的吸光度。結(jié)果表明，當NaAc體積為2．0 mL時，溶液吸光度達到最大(圖4)。因此，本實驗的NaAc溶液取用以2．0 mL為標準。

圖3 鄰菲羅啉用量對茶葉樣品中Fe(Ⅱ)吸光度的影響Figure 3 Effect of the phenanthroline volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

圖4 NaAc用量對茶樣中Fe(Ⅱ)吸光度的影響Figure 4 Effect of the NaAc volume on the absorbance of Fe(Ⅱ)in tea sample

2．5 鐵標準曲線的繪制

準確吸取 Fe 標液(10 mg/L)0．0、0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 mL 分別置于6 只50 mL 小燒杯中;在6 只小燒杯中依次加入 11．0、10．5、10．0、9．5、9．0、8．5 mL 二次水;然后再分別依次加入5．0 mL 10%鹽酸羥胺溶液、2．0 mL 0．05% 鄰菲羅啉水溶液、2．0 mL 1 mol/L NaAc溶液，搖勻、顯色 10 分鐘。標準濃度為 0．00、0．25、0．50、0．75、1．00、1．25 mg/L 的系列溶液，于λ =510 nm下測試溶液的吸光度。以鐵標液濃度為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標繪制標準曲線(圖5)。標準曲線的線性方程為y=0．2023x+0．0032(y為吸光度，x為溶液濃度)，線性系數(shù)R2=0．9993，說明吸光度與濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，可以當工作曲線使用。

圖5 Fe(Ⅱ)標準曲線Figure 5 The standard curve of Fe(Ⅱ)

2．6 實驗精密度和重現(xiàn)性

取同種茶葉消解樣品在最優(yōu)條件下重復測定6次吸光度，實驗結(jié)果表明，RSD=1．4%，證明精密度良好。

分別對同種茶葉5種消解樣品溶液進行測定，每組樣品平行測定5次，測得吸光度的RSD值為2．9%，證明實驗重現(xiàn)性較好。

2．7 樣品分析

對鐵觀音茶葉樣品以本實驗方法進行測定，并對所選樣品進行加標回收實驗，每個濃度加標實驗重復進行5次，實驗結(jié)果見表2。從低標(86 mg·kg-1)到高標(330 mg·kg-1)的四個濃度加標實驗的回收率為92．0%-99．2%，平均回收率達到94．6%，回收率實驗的RSD為3．5%，說明本實驗方法是準確可靠的，也說明鐵觀音茶葉中的鐵含量174．58 mg/kg也是準確可信的。測定結(jié)果表明，安溪鐵觀音茶葉中含有豐富的鐵元素，有助于日常喜歡飲茶人群的身體健康。

表2 樣品分析結(jié)果及回收率Table 2 Analytical result of sample and recoveries

3 結(jié)論

本文探討了用密閉微波消解和鄰二氮菲分光光度法測試鐵觀音茶葉中鐵含量的方法。結(jié)果表明，由5．0 mL 10%鹽酸羥胺、2．0 mL 0．15%鄰菲羅啉以及2．0 mL 1 mol/L醋酸鈉的溶液組合為最優(yōu)顯色條件，最佳測試波長為510 nm。在優(yōu)化條件下，測得鐵觀音茶葉中的鐵含量為174．58 mg/kg。實驗結(jié)果的平均加標回收率為94．6%，回收率的相對標準偏差為3．5%。此外，該實驗方法的精密度和準確度測試的RSD值分別為1．4%和2．9%，因此，該方法準確度和精密度都較高。測定結(jié)果對指導人體日常攝入量有實用價值，對于評價茶葉質(zhì)量及進一步了解茶葉的功效均有著一定的參考價值。

陳大勇，吳新民，陳平，汪泉．2009．微波消解——電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定茶葉中微量元素．理化檢驗:化學分冊，45(7):798-799．

丁宇清．2003．微波消解——原子熒光法測定茶葉中鉛含量．口岸衛(wèi)生控制，8(6):3-4．

傅明，陳新煥．2001．微波消解ICP-AES法測定茶葉中鉛，砷，銅，鐵，鋅，硒等12種元素的含量．食品科學，22(11):76-78．

公維磊，張瀟，楊金玲，王長芹．2010．超聲波提取法測定茶葉中鋅鐵銅錳．濟寧醫(yī)學院學報，33(2):124-126．

黃森科，黃立漳．2006．微波高壓消解——火焰原子吸收分光光度法測定茶葉中微量元素．漳州師范學院學報(自然科學版)，18(4):54-57．

黃志勇，經(jīng)媛元，楊妙峰，孟慶祥，王小如．2003．ICP-MS測定茶葉中微量元素含量及其溶出特性的研究．廈門大學學報(自然科學版)，5:621-625．

蔣天智，吳銘強，周志，周昊．2008．FAAS法測定原生態(tài)茶葉中的微量鐵．安徽農(nóng)業(yè)科學，36(26):11399-11400．

金未，王水鋒．2004．ICP-AfiS測定茶葉中7種無機元素含量．現(xiàn)代儀器，(3):24-26．

李暉，趙青，王紅，肖朝萍．2004．微波消解-ICP-AES法測定烏梅中鐵，錳，銅，鋅．化學研究與應用，16(5):715-716．

李秀萍，李麗華，張金生．2005．微波消解MPT-AES法測定茶葉中的Fe，Cu．現(xiàn)代儀器，11(2):27-29．

劉立行，杜維貞，李雪萍．1998．懸浮液進樣——火焰原子吸收光譜法測定茶葉中鐵和鋅．冶金分析，18(5):15-17．

劉麗燕，張玉雪，馬靜，宋團爭，公維磊，杜曉燕．2009．生物和食品樣品中微量金屬元素的超聲波提取研究．衛(wèi)生研究，38(1):96-98．

莫建軍．2006．火焰原子吸收光譜法測定茶葉中鋅．麗水學院學報，28(5):45-47．

宋黎軍，李春野，谷仕敏．2004．ICP-AES法測定茶葉中9種金屬元素．中國衛(wèi)生檢驗雜志，14(2):195-195．

孫長霞，張美婷，劉海學．2011．預處理方法對測定薺菜中金屬元素含量的影響．食品研究與開發(fā)，32(8):62-64．

萬正楊，閆江虹．2006．微波消解一原子吸收分光光度法測定茶葉中的微量元素．中國衛(wèi)生檢驗雜志，16(12):1459-1460．

王功平，練夢南，黃鎖義．2005．分光光度法測定桂西茶葉中鐵的含量．廣東微量元素科學，12(8):7-10．

王建森，席改卿，劉樹明．2005．火焰原子吸收光譜法測定甘草中的鐵，鋅和錳．光譜實驗室，22(1):90-91．

肖谷清．2006．微波消解——原子吸收光譜法測定茶葉和栽培土壤中的微量元素．光譜實驗室，23(3):493-496．

楊明，索南．1998．微波加熱快速測定茶葉中的茶多酚．青海師范大學學報(自然科學版)，1(4):22-25．

張國文，張涵．1997．茶葉中多種元素的ICP-AES測定．理化檢驗:化學分冊，33(2):63-65．

鄒盛勤，羅小鳳．2006．茶葉中微量元素溶出率及保健作用研究進展．微量元素與健康研究，22(5):57-59．