微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定茶叶中的砷、镉、铜、铅

微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定茶叶中的砷、镉、铜、铅茶叶作为一种经济作物，在世界饮料市场上占有非常重要的地位。茶叶中的重金属影响着茶叶爱好者的身体健康，如何快速准确地检测茶叶中的重金属，对控制茶叶质量安全、维护人体健康有着非常重要的意义。通过使用HNO3-H2O2消解体系进行样品前处理，有效地消除茶叶中的有机质；通过检测时在线加入内标103Rh减少非质谱干扰；使用碰撞模式减少质谱干扰，选择75As、111Cd、63Cu、208Pb作为测定对象，并分别在标准模式(No Gas)和氦气流量为4、6、8 mL/min的碰撞模式下对标准物质茶叶GSB-7a和柑橘叶GSB-11进行检测，选择仪器最佳的工作状态，建立了利用微波消解进行样品前处理，电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定茶叶中As、Cd、Cu、Pb 的方法。对实验方法进行准确度和精密度验证。结果表明，在氦气流量为6 mL/min的碰撞模式下，标准物质GSB-7a和GSB-11中待测元素测定值均与证书参考值一致，仪器处于最优的工作状态；各待测元素标准曲线线性相关系数均大于0.999，检出限为0.001～0.02 mg/kg，加标回收率为87.0%～110%，相对标准偏差RSD为1.7%～3.8%(n=6)。方法的线性范围宽、检出限低、准确度和精密度良好，适用于茶叶样品中As、Cd、Cu、Pb等重金属元素的定量分析。茶叶是一种深受人们喜爱的健康饮品，茶叶中除了含有对人体有益的茶多酚、茶氨酸、茶黄素、茶皂苷等有机物质和铜、铁、锌等无机微量元素，同时也含有镉、砷、铅等危害人体健康的重金属元素。近年来，随着我国工业的迅速发展，土壤环境受到严重污染，土壤中的重金属被茶树富集后转移到茶叶中，危害着人体的健康。在重金属中，镉、砷、铅有着显著的毒性，它们容易通过植物富集累积在食物链中，且不易通过排泄系统排出，当在人体积累过多时，可导致人体血液系统、肾脏系统和神经系统等疾病。铜作为人体必需的微量元素，摄入过多易引起腹痛、恶心等症状，长期服用易导致肝硬化。为了保障食品安全，维护公众健康，农业部发布了标准《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》(NY 659—2003)和《绿色食品 茶叶》(NY/T 288—2018),国家发布了标准《食品安全国家标准 食物中污染物限量》(GB 2762—2022)。标准 NY 659—2003 规定了茶叶中镉、砷的限量值分别为 1、2 mg/kg，标准 NY/T 288—2018 规定了茶叶中铜的限量值为 30 mg/kg，标准 GB 2762—2022 规定了食品中多种污染物的限量要求，其中茶叶中铅的限量值为5mg/kg。准确测定茶叶中镉、砷、铜、铅等重金属元素，及时掌握茶叶中重金属污染状况，对于茶品质量保障和茶叶产业健康有序的发展具有重要的现实意义。目前，茶叶中金属元素的检测方法有原子吸收光谱(AAS)法、原子荧光光谱(AFS)法、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法等。ICP-MS 法因其检出限低、检测线性范围宽、精确度高、可多元素同时检测等优势，在茶叶重金属元素的检测中受到越来越多的关注。标准《食品安全国家标准 食物中多元素的测定》(GB 5009.268—2016)提到使用 ICP-MS 法测定砷、镉、铜、铅等金属元素，但标准中只给出了精密度和检出限，没有提及准确度的要求；同时，由于茶叶中含有茶多酚、咖啡碱、氨基酸、蛋白质等大量的有机物，其经微波消解产生的有机碳残留会对 ICP-MS 检测产生较强的基体干扰，影响着 ICP-MS 检测的准确性和精密度，标准方法中采用 HNO3对样品进行微波消解处理，仍需要进一步优化。实验选用 HNO3-H2O2的消解体系，设计了合适的微波消解程序对茶叶样品进行前处理；利用 ICP-MS 对茶叶中的砷、镉、铜、铅进行检测，优化了检测方法，实验结果表明，该方法检出限低、精密度和准确度良好。仪器与试剂电感耦合等离子体质谱仪(上海美析仪器有限公司)；微波消解仪；电子天平。As、Cd、Cu、Pb 多元素标准储备溶液(100 µg/mL)，铑标准储备溶液(1 000 µg/mL)，Be、In、Bi、Ce调谐溶液(1 µg/L)。多元素标准溶液系列：取 100 µg/mL 的多元素标准储备溶液用 2%硝酸逐级稀释配制 1、2、5、10、20、50、100 µg/L 的多元素标准溶液系列。铑内标溶液：取铑标准储备溶液，用 5%硝酸稀释到 200 µg/L 作为内标溶液使用。H2O2、HNO3均为优级纯，茶叶样品为市场购买，标准物质茶叶 GSB-7a 和柑橘叶 GSB-11，超纯水。仪器工作条件检测前用调谐溶液对仪器进行调谐，使仪器的稳定性、灵敏度达到最佳水平，双电荷离子产率140Ce++/70Ce+≤3%，氧化物离子产率 156CeO+/140Ce+≤2%，实验采用氦气碰撞模式。经优化后仪器工作参数见表 1。样品前处理称取 0.5 g(精确至 0.000 1 g)干燥研磨后的茶叶样品置于消解罐中，加入 5 mL HNO3、2 mL H2O2，旋紧盖子，消解罐按顺序排好后放入微波消解仪中，按照表 2 的程序进行消解，消解完成后，将消解罐放置到赶酸仪上 140 ℃赶酸至近干，加入 1 mL HNO3，继续在赶酸仪 100 ℃加热至消解罐中残渣溶解，后转移至50 mL 容量瓶中，用超纯水定容，由 0.45 m 滤膜过滤，待测。样品空白、标准物质 GSB-7a 和 GSB-11 与以上茶叶样品同步处理，条件相同。实验方法选用优化后的仪器工作参数，对试样进行检测。在检测中为有效减少茶叶样品产生的非质谱干扰和信号的漂移，选用 103Rh 作为内标，检测时在线加入；开启氦气碰撞模式，选择 75As、111Cd、63Cu、208Pb 进行检测，有效消除检测过程中的质谱干扰。对待测元素标准溶液系列进行检测，制作标准曲线。对试样检测，测定试样中的待测元素含量。方法来源：杨永建，夏莎莎，李红华，黎刚．微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) 法测定茶叶中的砷、镉、铜、铅[J/OL]．中国无机分析化学.