ICP-OES檢測宜昌茶葉及其浸泡液中鋁含量

陳聰 謝聰 黃龍 向莉

摘 要：采用ICP-OES法，加硝酸后用微波消解茶葉，檢測宜昌茶葉及其浸泡液中鋁元素含量。加標(biāo)回收率在97.9%～99.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）在1.5%～2.8%。結(jié)果表明，宜昌茶葉中含有一定含量的鋁元素，不同種類的茶葉中所含的鋁有一定的差異，而其浸泡液因浸泡次數(shù)和時間的不同，也有一定量的鋁溶出。實(shí)驗(yàn)中采用測定回收率辦法，保證了所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：ICP-OES;茶葉;浸泡液;鋁

中圖分類號 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 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

茶葉是當(dāng)今世界上最流行的飲品之一。中國是國際上三大茶葉出口國之一，有著豐富的茶葉資源優(yōu)勢[1]。茶葉含有多種化學(xué)成分，如氨基酸、咖啡因、維生素、蛋白質(zhì)、單寧芳香族化合物、礦物質(zhì)、碳水化合物等[2]。宜昌是湖北省的主要茶產(chǎn)區(qū)，茶葉是宜昌市重點(diǎn)發(fā)展的農(nóng)業(yè)六大特色茶葉之一，也是宜昌農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一[3]。微量元素或者重金屬過量攝入會對人體產(chǎn)生不良影響，甚至易產(chǎn)生毒性作用。國標(biāo)GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》中限制了茶葉中重金屬鉛的限量，檢測方法有多種，常見的有石墨爐和ICP-MS法[4-7]。在近幾年的檢測中，鉛的合格率達(dá)到100%。但在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，茶葉中的另一種重金屬鋁的含量非常高，當(dāng)前亟需對宜昌產(chǎn)茶葉中所含的鋁元素及其浸泡液規(guī)律進(jìn)行研究。為此，本研究采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，加硝酸和用微波消解茶樣，用ICP-OES（電感耦合等離子體發(fā)射儀）檢測消化液及浸泡后的茶液，采用測定回收率的辦法，保證所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 檢測方法 ICP-OES（電感耦等離子體原子發(fā)射光譜儀）分析是點(diǎn)燃矩管，使電感耦合等離子體焰矩溫度達(dá)6000～8000K，當(dāng)將試樣由進(jìn)樣器引入霧化器，并被氬載氣帶入焰矩時，則試樣組分被原子化、電離、激發(fā)，以光的形式發(fā)射出能量。不同元素的原子在激發(fā)或電離時，發(fā)射不同波長的特征光譜，故可根據(jù)特征光的波長進(jìn)行定性分析;元素的含量不同時，發(fā)射特征光的強(qiáng)弱也有所不同，據(jù)此可進(jìn)行定量分析。微波消解作為一種新的樣品分解技術(shù)，具有節(jié)能、省時、污染少、分解完全等優(yōu)點(diǎn)[8]，已成為國家食品強(qiáng)制檢測標(biāo)準(zhǔn)中的前處理方法之一。食品中的鋁元素一般采用分光光度法或原子吸收光譜法[9-10]，但是檢測條件苛刻，不太穩(wěn)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、靈敏度高、基體干擾小、線性范圍廣等特點(diǎn)，且具有多元素同時檢測的能力而得到了廣泛應(yīng)用[11]，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、化工、衛(wèi)生防疫等各個領(lǐng)域[12]。

1.2 儀器與主要試劑 Optima8000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國帕金埃爾默公司）;Mars6型微波消解儀（美國CEM公司）;Synergy型超純水系統(tǒng)（美國Milli-Q公司）;AL204型電子天平（美國梅特勒托利多公司）;硝酸（優(yōu)級純，CNW公司）;超純水（電阻率為18.2MΩ·cm）;鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L，北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司）;高純氬氣（99.999%）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品測定 樣品于60℃烘4h后用粉碎機(jī)磨碎，過60目篩。稱樣0.5g，置于微波消解密閉罐中，加入8mL硝酸，塞緊內(nèi)塞，置于微波消解儀中，按照下列升溫消解程序進(jìn)行樣品消解：（1）升溫：室溫→180℃，18min;（2）保持：180℃，20min;（3）冷卻：180℃→70℃，18min。待消解完畢，將消解罐置于電熱板上160℃趕酸，至溶液剩至約0.5～1mL，取下冷卻，多次用水沖洗罐壁，轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶，定容。同時做試劑空白。

1.3.2 浸泡液測定 經(jīng)查閱資料，茶葉浸泡茶水比有1∶10[13]，也有1∶50[14]。取中間值，將茶葉量與沖泡水的重量比定為1∶25。稱取4.0g茶樣于茶杯中，用100mL沸水沖泡，浸泡時間為10min。蓋上杯蓋，搖勻，濾出浸泡液，再倒入100mL沸水，浸泡10min，重復(fù)3次。該方法也與通常飲茶的方式基本一致。浸泡完成后，將茶湯過濾，在茶葉浸泡液中滴入2滴濃硝酸，使茶湯酸度保持在l%左右，與配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線酸度一致。將3次浸泡液導(dǎo)入儀器進(jìn)行檢測。

1.4 工作條件 ICP-OES工作測量條件如下：RF功率1300W;光源穩(wěn)定延遲15s;霧化器流量0.55L/min;輔助氣流量0.2L/min;等離子氣流量15L/min;溶液提升量1.5mL/min;樣品沖洗時間：30s;泵穩(wěn)定時間：5s;積分時間1～5s;積分方式：峰面積;觀測距離：15.0mm;重復(fù)次數(shù)：3次。分析譜線：396.153nm，觀測方式：軸向。

1.5 線性關(guān)系 根據(jù)樣品含量，用1%硝酸逐級稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液，先取5.0mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L）定容至50mL，配成100mg/L的次級標(biāo)液，再分別取0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、2.0mL定容至10mL，配成鋁標(biāo)準(zhǔn)曲線序列。曲線濃度范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)詳見表1。

1.6 檢出限及定量限 在儀器最佳條件下，連續(xù)測定試劑空白11次，根據(jù)11次空白值信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，計算出檢出限;以11次空白值信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率計算出檢定量限。算出鋁的檢出限和定量限分別為0.0053mg/L、0.0178mg/L，以稱樣0.5g，定容至50mL計算，檢出限和定量限分別為0.53mg/kg、1.78mg/kg，符合GB 5009.268-2016第二法規(guī)定的0.5mg/kg和2mg/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 測定結(jié)果

2.1.1 茶葉產(chǎn)品鋁含量的分布 樣本為在宜昌市境內(nèi)生產(chǎn)的茶葉，共計221個，按照產(chǎn)地分，包括五峰72個，興山1個，當(dāng)陽6個，枝江1個，長陽12個，夷陵區(qū)44個，點(diǎn)軍18個，宜都23個，秭歸20個，遠(yuǎn)安14個，高新區(qū)10個。按照類別分，有26個紅茶，3個代用茶，9個黑茶，186個綠茶。其中，鋁含量低于100mg/kg的有7個，最高的甚至達(dá)到了1992mg/kg。茶葉鋁含量分布范圍情況見圖1，總體鋁含量均值及各品種茶葉均值見表2。

2.1.2 不同茶葉產(chǎn)品不同浸泡時間的浸提率 抽取10種茶葉進(jìn)行3次沖泡試驗(yàn)，結(jié)果見表3。再取10種茶葉進(jìn)行長期浸泡試驗(yàn)，浸泡時間定為12h和24h，檢測結(jié)果見表4。

2.2 精密度與回收率 選取宜昌產(chǎn)綠茶、紅茶、黑茶各1種，按儀器工作條件，對茶葉樣品進(jìn)行測定（n=6），結(jié)果及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）見表5。對3種茶葉加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，回收率結(jié)果見表6。

試驗(yàn)結(jié)果表明，用微波消解法進(jìn)行前處理，ICP-OES檢測結(jié)果的精密度都比較理想地分布，回收率較高，而且節(jié)省試劑，檢測速度快，能大大提高工作效率。

2.3 分析

2.3.1 茶葉鋁含量分析 （1）各個地域的茶葉，鋁含量有高有低，即使是同一縣域中的差別也很大，與地域關(guān)聯(lián)性不大，可能與其生長環(huán)境和土壤有關(guān);（2）從茶葉等級上來看，等級高的茶葉鋁含量比等級低的要稍低些，嫩葉中的含量比老葉低，如芽毛尖比四級的茶葉鋁含量要低不少;（3）從茶葉品種上來看，代用茶（本質(zhì)上不是茶葉，是以采摘非茶樹植物的芽葉為原料，按茶葉加工工藝加工而成的）最低，3個樣本含量均只有19mg/kg，間接地證明了茶葉此種植物種類對鋁的吸收性較強(qiáng)。同等級的綠茶和紅茶差別不大，但是黑茶尤其高，含量都在700mg/kg以上，遠(yuǎn)高于中位均值。

2.3.2 茶葉不同浸泡時間的浸提率 由表5可知，第1次浸泡液中浸出水平最高，達(dá)到12.7%～33.4%，后2次依次降低，第2次比第1次浸泡的濃度要低4～7倍，第3次更低。3次浸出合計為17.9%～45.9%，并且茶葉中鋁本底含量越高則浸出水平越高。表6則表明，同樣的茶葉，12h浸泡液提取率僅比浸泡10min多一點(diǎn)，浸泡24h后也沒有增加多少，說明鋁的提取率與浸泡時長關(guān)系不大，而與沖泡次數(shù)有關(guān)。可見，飲茶的“頭道茶”的沖洗是很有必要的，能去除掉大量的鋁。

3 結(jié)論與討論

世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（WHO/FAO）于1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制，提出人體鋁的暫定攝入量標(biāo)準(zhǔn)為7mg/kg[15]。人類通過食物而攝入的鋁主要來自谷物糧食、魚制品、奶制品和面制品，而通過飲茶攝入的鋁數(shù)量很少。GB2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，絕大部分食品中的鋁含量不得超過100mg/kg，極少數(shù)不超過200mg/kg。由于茶葉不是直接飲用，故該標(biāo)準(zhǔn)沒有收錄，但從溶出量來看，還是有一定風(fēng)險。而茶葉的植物特性決定了其鋁含量較高，不同品種的茶鋁含量不同，同一品種、不同來源的綠茶含量也不同。由于茶中的鋁主要通過環(huán)境富集，不同產(chǎn)區(qū)的土壤酸堿度的不同、空氣環(huán)境不同，必然造成植株體內(nèi)鋁含量富集程度的差異。即便是同一產(chǎn)區(qū)，生長環(huán)境也會有所差異。另外，同一植株的不同部位也有差異，一般嫩芽中鋁分布少，而較成熟葉和老葉中分布較多，這也就是芽茶中的鋁檢出量少，而黑茶幾乎都是老葉制成的，故鋁檢出量高的原因。與產(chǎn)地來說沒有直接的關(guān)聯(lián)，也可能與土壤或水源有關(guān)。

研究茶葉中的鋁元素的含量及浸出特性有助于進(jìn)一步推動宜昌茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并為茶飲料或者茶產(chǎn)品加工提供科學(xué)依據(jù)。

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作者簡介：陳聰（1983—），男，湖北宜昌人，本科，質(zhì)量工程師，從事食品中重金屬和微量元素的檢測和研究工作。? 收稿日期：2021-12-21