石墨爐原子吸收光譜法分析茶葉中的鉛、鎘和砷

　　全世界大約有一半人都以茶葉做飲料，在亞洲東南部它被廣泛種植和消費。茶葉富含許多痕量無機元素，其中許多必需元素是維持人體健康必不可少的。一些有毒元素也同樣存在茶葉中，這應歸因于土壤的污染、殺蟲劑和化肥的使用以及工業(yè)活動。但我們很少獲得有關茶葉安全及成品茶受重金屬污染方面的信息。由于茶葉的消耗量巨大，所以了解其有毒重金屬的含量是非常重要的。近年來，痕量重金屬的毒性和它對人類健康以及環(huán)境的危害受到了相當?shù)闹匾暫完P注。在眾多重金屬中，鉛（Pb）、鎘（Cd）和砷（As）的毒性顯著，甚至很低的濃度都會對人的健康造成危害。它們的固有毒性具有以下特點：傾向性的積聚在食物鏈中并且很難通過排泄系統(tǒng)排出體外。含量高于重金屬允許水平以上，可引起血壓高，疲勞，以及腎臟和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究表明重金屬還會對生殖系統(tǒng)造成有害影響。分析茶葉中重金屬的一個主要挑戰(zhàn)是：分析物的水平極低而基質(zhì)水平又非常高。多年來，石墨爐原子吸收分光光度法（GFAAS）已經(jīng)被確立為進行此項分析的可靠首選的方法。使用縱向塞曼背景校正和基體改進劑，在進行高基質(zhì)樣品如茶葉檢測時，有助于得到非常低的檢出限，對于這種分析，石墨爐原子吸收光譜是不可缺少的分析工具。
　　實驗條件
　　儀器
　　測量使用PerkinElmer？ PinAAcleTM 900T原子吸收光譜儀配以用于原子吸收的直觀的WinLabTM32軟件，在微軟公司W(wǎng)indowsTM7操作系統(tǒng)中運行。該軟件具有用于樣品分析，報告和數(shù)據(jù)完成以及確保符合規(guī)范的所有工具。用于本分光光度計的高效光學系統(tǒng)和固態(tài)檢測器可以提供卓越的信噪比�？v向塞曼扣背景效應用于石墨爐分析提供了其他塞曼系統(tǒng)無法達到的損失極輕的準確校正。橫向加熱石墨原子化器（THGA）技術可以在整個石墨管長度上提供均勻一致的溫度。這些技術消除了高基體樣品分析時固有的記憶效應，從而去除干擾。所有測定均使用熱解涂層石墨管（序列號：B3000655），儀器條件見表1。加熱進樣器可用于鉛的測定，也可用于鎬和砷的測定。高性能微波樣品制備系統(tǒng)用于微波輔助消解（見表2）。樣品消解使用10個100mL耐高壓的聚四氟乙烯管進行。
　　標準物質(zhì)，化學試劑和標準參考物質(zhì)
　　PerkinElmer公司用于鉛、鎬和砷測定的單元素標準物質(zhì)，作為標準儲備液用來制備工作曲線（序列貨號分別為Pb：N9300128；Cd：N9300107；As：N9300102）。工作曲線是在獨立的錐形的聚丙烯瓶（序列號為B0193233，15mL錐形瓶B01932334獨立式的50mL錐形瓶）中經(jīng)系列容積比稀釋制備而成。ASTM？1型水（Millipore？過濾系統(tǒng)過濾，美國密理博公司？），使用0.2%的硝酸（Tamapure？，日本多摩化學制劑公司）酸化，同時也用于標準空白和所有稀釋液。30%的過氧化氫（日本東京Kanto化學試劑公司）和硝酸同時用于樣品消解。基體改進劑制備由含10%NH4H2P04（貨號為N9303445），1%Mg如：Mg（N03）2（貨號為B 019 0 63 4）和1% Pd（貨號為B0190635）的儲備液，用0.2%HNO3稀釋而來�；�體改進劑由AS900自動進樣器自動添加到每個標準管，空白管和樣品管中，AS 900自動進樣器是PinAAcle 900T光譜儀的一部分。
　　樣品和標準物質(zhì)的制備
　　塑料管使用10%的HNO3溶液浸泡24小時以上，然后用大量去離子水沖洗干凈后使用。聚丙烯自動進樣杯（貨號B3001566）用20%的硝酸浸泡過夜，并在使用前用0.5%的硝酸徹底沖洗，以減少樣品的污染。在開始樣品分析前，所有的金屬離子的測定都要制作5個標準點的標準曲線（4個標準點加1個空白點），并且保證標準曲線的相關系數(shù)r2大于0.998。NIST？ 1568a有證參考物：大米粉中的痕量金屬，用于驗證方法。三個牌子的茶葉樣品均購于新加坡的超市（鐵觀音茶葉，日本綠茶和龍井綠茶）用于實驗分析。準確稱取0.5g左右的樣品或標準參考物質(zhì)，每個樣品均稱取兩份，作為平行樣。將稱取的樣品轉(zhuǎn)移至微波消解罐中，樣品消解方法（表2）參照美國國家環(huán)保署制定的3052方法執(zhí)行。消解后的樣品用0.2%的HNO3稀釋定容至25mL的聚丙烯管中。
　　結(jié)果和討論
　　在石墨爐原子吸收光譜法實驗中，對于存在于復雜基體的樣品中的低濃度分析物來說，獲得可重復性的結(jié)果是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。樣品導入系統(tǒng)在優(yōu)化瞬時信號的穩(wěn)定性方面起了非常重要的作用。PinAAcle 900T光譜儀采用了獨特的內(nèi)置攝像頭監(jiān)測樣本導入石墨管的全過程。使用石墨爐照相機，可以簡單且容易的定位進樣針進入石墨管的正確深度，從而可獲得高重復性的進樣。在使用恒溫平臺石墨管（STPF），采用縱向塞曼背景校正和自動基體修正等條件下，分析茶葉中低水平的元素幾乎毫不費力，且?guī)缀鯖]有樣品基質(zhì)中共存元素的干擾。建立的方法通過標準參考物質(zhì)（CRMs）的分析來驗證其有效性（表3）。方法的檢出限（MDLs）計算見表4，計算基于測定的7次試劑空白的標準偏差（Student’s檢驗，t值=3.14，ρ=0.02），同時還考慮到了樣品稀釋50倍的因素。這種檢出限的獲得是基于常規(guī)的檢測條件獲得的。這一極其低的檢出限表明了PinAAcle 900T原子吸收分光光度計有能力分析復雜基質(zhì)的被測物。
　　茶葉中含有一些穩(wěn)定性不同的有機物質(zhì)，以及一些難溶解的礦物雜質(zhì)成分。不完全礦化的樣本在微波消解過程中可能會給分析物轉(zhuǎn)移到溶液的過程造成困難，從而導致測定中的光化學干擾。使用濃硝酸及過氧化氫礦化茶葉，可使樣品得到完全消解，這可由標準參考物（表3）中分析元素的測定值來證實。同時還進行了消解后加標回收實驗，結(jié)果列于表5中。實驗獲得的消解后加標回收率的值表明沒有來源于基質(zhì)中的對分析元素信號的干擾。表6中的結(jié)果表明：所有分析樣品中的鉛、鎘和砷的水平都在允許限值（分別為10mg/kg，0.3mg/kg和10mg/kg）以內(nèi)，這是由美國FDA制定的可食植物部分中該元素的限量。結(jié)果證實，經(jīng)微波消解酸溶解后，使用石墨爐原子吸收光譜儀，測定茶葉中的砷，鎘和鉛不受任何干擾。
　　結(jié)論
　　如今，食物原料中的有毒物質(zhì)比以往任何時候都受更大的關注。近年來，更加強調(diào)有毒元素含量。本實驗建立了使用微波-輔助樣品消解系統(tǒng)消解樣品，使用PinAAcle 900T原子吸收分光光度計，石墨爐原子吸收光譜法，準確測定茶葉中的砷、鎘和鉛的方法。加標回收率和標準參考物的分析表明了方法的準確度，檢出限證明了方法的穩(wěn)定性和精密度。PinAAcle 900Z（單一縱向塞曼石墨爐）分光光度計也可用于此項分析。

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