微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法測定茶葉中的砷、鎘、銅、鉛

茶葉作為一種經(jīng)濟作物，在世界飲料市場上占有非常重要的地位。茶葉中的重金屬影響著茶葉愛好者的身體健康，如何快速準確地檢測茶葉中的重金屬，對控制茶葉質(zhì)量安全、維護人體健康有著非常重要的意義。通過使用HNO3-H2O2消解體系進行樣品前處理，有效地消除茶葉中的有機質(zhì)；通過檢測時在線加入內(nèi)標103Rh減少非質(zhì)譜干擾；使用碰撞模式減少質(zhì)譜干擾，選擇75As、111Cd、63Cu、208Pb作為測定對象，并分別在標準模式(No Gas)和氦氣流量為4、6、8 mL/min的碰撞模式下對標準物質(zhì)茶葉GSB-7a和柑橘葉GSB-11進行檢測，選擇儀器工作狀態(tài)，建立了利用微波消解進行樣品前處理，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定茶葉中As、Cd、Cu、Pb 的方法。對實驗方法進行準確度和精密度驗證。結(jié)果表明，在氦氣流量為6 mL/min的碰撞模式下，標準物質(zhì)GSB-7a和GSB-11中待測元素測定值均與證書參考值一致，儀器處于工作狀態(tài)；各待測元素標準曲線線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢出限為0.001～0.02 mg/kg，加標回收率為87.0%～110%，相對標準偏差RSD為1.7%～3.8%(n=6)。方法的線性范圍寬、檢出限低、準確度和精密度良好，適用于茶葉樣品中As、Cd、Cu、Pb等重金屬元素的定量分析。

茶葉是一種深受人們喜愛的健康飲品，茶葉中除了含有對人體有益的茶多酚、茶氨酸、茶黃素、茶皂苷等有機物質(zhì)和銅、鐵、鋅等無機微量元素，同時也含有鎘、砷、鉛等危害人體健康的重金屬元素。近年來，隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，土壤環(huán)境受到嚴重污染，土壤中的重金屬被茶樹富集后轉(zhuǎn)移到茶葉中，危害著人體的健康。在重金屬中，鎘、砷、鉛有著顯著的毒性，它們?nèi)菀淄ㄟ^植物富集累積在食物鏈中，且不易通過排泄系統(tǒng)排出，當在人體積累過多時，可導致人體血液系統(tǒng)、腎臟系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等疾病。銅作為人體必需的微量元素，攝入過多易引起腹痛、惡心等癥狀，長期服用易導致肝硬化。為了保障食品安全，維護公眾健康，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了標準《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》(NY 659—2003)和《綠色食品 茶葉》(NY/T 288—2018),國家發(fā)布了標準《食品安全國家標準 食物中污染物限量》(GB 2762—2022)。標準 NY 659—2003 規(guī)定了茶葉中鎘、砷的限量值分別為 1、2 mg/kg，標準 NY/T 288—2018 規(guī)定了茶葉中銅的限量值為 30 mg/kg，標準 GB 2762—2022 規(guī)定了食品中多種污染物的限量要求，其中茶葉中鉛的限量值為5mg/kg。準確測定茶葉中鎘、砷、銅、鉛等重金屬元素，及時掌握茶葉中重金屬污染狀況，對于茶品質(zhì)量保障和茶葉產(chǎn)業(yè)健康有序的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，茶葉中金屬元素的檢測方法有原子吸收光譜(AAS)法、原子熒光光譜(AFS)法、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法等。ICP-MS 法因其檢出限低、檢測線性范圍寬、精確度高、可多元素同時檢測等優(yōu)勢，在茶葉重金屬元素的檢測中受到越來越多的關(guān)注。標準《食品安全國家標準 食物中多元素的測定》(GB 5009.268—2016)提到使用 ICP-MS 法測定砷、鎘、銅、鉛等金屬元素，但標準中只給出了精密度和檢出限，沒有提及準確度的要求；同時，由于茶葉中含有茶多酚、咖啡堿、氨基酸、蛋白質(zhì)等大量的有機物，其經(jīng)微波消解產(chǎn)生的有機碳殘留會對 ICP-MS 檢測產(chǎn)生較強的基體干擾，影響著 ICP-MS 檢測的準確性和精密度，標準方法中采用 HNO3對樣品進行微波消解處理，仍需要進一步優(yōu)化。實驗選用 HNO3-H2O2的消解體系，設(shè)計了合適的微波消解程序?qū)Σ枞~樣品進行前處理；利用 ICP-MS 對茶葉中的砷、鎘、銅、鉛進行檢測，優(yōu)化了檢測方法，實驗結(jié)果表明，該方法檢出限低、精密度和準確度良好。

儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(上海美析儀器有限公司)；微波消解儀；電子天平。

As、Cd、Cu、Pb 多元素標準儲備溶液(100 μg/mL)，銠標準儲備溶液(1 000 μg/mL)，Be、In、Bi、Ce調(diào)諧溶液(1 μg/L)。

多元素標準溶液系列：取 100 μg/mL 的多元素標準儲備溶液用 2%硝酸逐級稀釋配制 1、2、5、10、20、50、100 μg/L 的多元素標準溶液系列。

銠內(nèi)標溶液：取銠標準儲備溶液，用 5%硝酸稀釋到 200 μg/L 作為內(nèi)標溶液使用。

H2O2、HNO3均為優(yōu)級純，茶葉樣品為市場購買，標準物質(zhì)茶葉 GSB-7a 和柑橘葉 GSB-11，超純水。

儀器工作條件

檢測前用調(diào)諧溶液對儀器進行調(diào)諧，使儀器的穩(wěn)定性、靈敏度達到最佳水平，雙電荷離子產(chǎn)率¹⁴⁰Ce⁺⁺/⁷⁰Ce⁺≤3%，氧化物離子產(chǎn)率 ¹⁵⁶CeO⁺/¹⁴⁰Ce⁺≤2%，實驗采用氦氣碰撞模式。經(jīng)優(yōu)化后儀器工作參數(shù)見表 1。

樣品前處理

稱取 0.5 g(精確至 0.000 1 g)干燥研磨后的茶葉樣品置于消解罐中，加入 5 mL HNO3、2 mL H2O2，旋緊蓋子，消解罐按順序排好后放入微波消解儀中，按照表 2 的程序進行消解，消解完成后，將消解罐放置到趕酸儀上 140 ℃趕酸至近干，加入 1 mL HNO3，繼續(xù)在趕酸儀 100 ℃加熱至消解罐中殘渣溶解，后轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中，用超純水定容，由 0.45 ?m 濾膜過濾，待測。樣品空白、標準物質(zhì) GSB-7a 和 GSB-11 與以上茶葉樣品同步處理，條件相同。

實驗方法

選用優(yōu)化后的儀器工作參數(shù)，對試樣進行檢測。在檢測中為有效減少茶葉樣品產(chǎn)生的非質(zhì)譜干擾和信號的漂移，選用 103Rh 作為內(nèi)標，檢測時在線加入；開啟氦氣碰撞模式，選擇 75As、111Cd、63Cu、208Pb 進行檢測，有效消除檢測過程中的質(zhì)譜干擾。對待測元素標準溶液系列進行檢測，制作標準曲線。對試樣檢測，測定試樣中的待測元素含量。

儀器參數(shù)

ICP-MS6880電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

1.產(chǎn)品介紹
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 (簡稱ICP-MS），是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新的微量、痕量和超痕量元素分析技術(shù)。ICP-MS可測定元素周期表中大部分元素，且具有極低的檢出限、極寬的動態(tài)線性范圍、譜線簡單、干擾少、精密度高、分析速度快等性能優(yōu)勢，上海美析儀器是國內(nèi)較早開發(fā)ICP-MS的廠家，擁有國內(nèi)資深的ICP-MS研發(fā)團隊，努力打造國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的ICP-MS產(chǎn)品。
2.性能特點
◇ 集成氣路模塊，減少氣路接頭，輕量化、模塊化，保障儀器便于移動工作
◇自主研發(fā)的固態(tài)電源可以保證儀器在多種模式（如常規(guī)模式、冷等離子體模式）下運行，并且在同一方法中允許運行多種模式，節(jié)約大量分析時間及方便研究。
◇ 采用主流化市場設(shè)計，為用戶特別是第三方檢測用戶大大節(jié)省了儀器占用空間，也為未來實現(xiàn)車載應用，增加了可能性。
◇中英文快速切換軟件界面，“一鍵式”參數(shù)設(shè)置直觀快捷，提高了用戶的工作效率，也提供自動控制儀器及其附件的能力，完美適應Windows 專業(yè)操作系統(tǒng)
◇美析儀器遍布全國的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，我們10分鐘響應、48小時內(nèi)上門服務(wù)、客服中心隨時跟蹤服務(wù)、保證服務(wù)質(zhì)量
3.應用領(lǐng)域
高校、質(zhì)檢中心、環(huán)境監(jiān)測站、企業(yè)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、地質(zhì)地礦、 環(huán)境保護、地質(zhì)冶金、電子電器、食品安全、化工制藥等。

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上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領(lǐng)域，不斷開發(fā)出先進的產(chǎn)品，使美析成為優(yōu)質(zhì)儀器資源的供應者。

美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，目前，我們的產(chǎn)品已廣泛應用于有機化學、無機化學、生物化學、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時美析利用在產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)、光學設(shè)計、電氣應用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合市場的需求，近期將陸續(xù)推出一批分析類儀器。美析的總部及生產(chǎn)基地設(shè)在上海，營銷中心設(shè)在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內(nèi)外的部分科研單位也進行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。為更好的服務(wù)于廣大客戶，美析儀器國內(nèi)設(shè)有 12家辦事機構(gòu)，度身定制符合您需求的應用解決方案，提高產(chǎn)品的附加值。在不斷服務(wù)國內(nèi)用戶的同時，美析也與 20 多個國家的分銷機構(gòu)建立了深度的戰(zhàn)略合作關(guān)系。