固相萃取-離子色譜法測定茶葉中的陰離子

鄭遠利，范伢，穆凱艷，譚偉，楊敏，王紅斌（云南民族大學化學與生物技術學院，民族藥資源化學國家民委-教育部重點實驗室，云南昆明650500）

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固相萃取-離子色譜法測定茶葉中的陰離子

鄭遠利，范伢，穆凱艷，譚偉，楊敏，王紅斌*
（云南民族大學化學與生物技術學院，民族藥資源化學國家民委-教育部重點實驗室，云南昆明650500）

摘要：建立了用離子色譜同時測定茶葉中的F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-5種重要陰離子的分析方法。以Ionpac AS11為分離柱、AG11為保護柱、NaOH等濃度洗脫，以普洱綠茶為樣品，考察了不同的回流時間，提取液體積，篩目大小對茶葉提取率的影響，其他3種茶葉作為推廣。結果表明：該方法回歸方程的線性相關系數在0.999 1~0.999 8之間，各組分的檢出限在0.015 mg/L～0.041 mg/L之間，RSD值<5 %，加標回收率在80.6 %～113.7 %之間。該方法具有快速、靈敏、準確的特點，用于實際茶葉樣品中陰離子的分析，結果令人滿意。

關鍵詞：固相萃取；離子色譜法；茶葉；陰離子

茶葉是人們不可缺少的健康飲品[1]，是中國人的傳統飲料，茶葉與其他植物源性食品相比，富含茶多酚類和色素類化合物[2]，經不同工藝加工的茶葉產品成分也有很大差異，完善對茶葉中陰離子的定性、定量分析在茶葉生產加工過程中是必不可少的環節，對茶葉品質開發具有重要意義，茶葉中的F、Cl、N、S是人體必需的元素[3]。攝入適量的氟有益于人體的健康，可降低齲齒的發生，但攝入過量的氟會對人體產生危害[4-5]，茶葉中含有硝酸鹽，進入人體后可能被還原為亞硝酸鹽，使人體缺氧，導致高鐵血紅蛋白癥，甚至形成致癌物質亞硝胺[6]。目前測定茶葉中陰離子的方法有分光光度法、比色法、滴定法、離子選擇性電極法、毛細管電泳等[7-8]，這些方法操作復雜，干擾因素多，不能在一次測定中很好地對多種陰離子進行測定。離子色譜法[9-11]用于陰離子的測定具有簡便、快速、靈敏、試劑用量小、污染少、準確、選擇性好、重現性好和多組分同時測定的優點，已被廣泛用于能源、環境、地質、食品、醫藥等領域。本文采用回流法提取、固相萃取[12]凈化，離子色譜法對普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅和綠茶中的5種無機陰離子進行分析測定，為茶葉中無機陰離子的分析檢測提供參考。

1材料與方法

1.1材料、儀器及試劑

茶葉樣品來源：普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅購于超市，綠茶從茶樹上采摘晾干后制得。

ICS-1500型離子色譜儀、DS6溫控電導檢測器、IonPac AS11（250 mm×4.0 mm）離子交換柱、IonPac AG11（50 mm×4.0 mm）保護柱、ASRS-300自動再生抑制器、chromeleon工作站（軟件帶空白扣除）：美國戴安公司；超聲波清洗機；套式恒溫器；0.45 μm微孔過濾器、SPE-C18固相萃取小柱、尼龍0.22 μm微孔濾膜。

NaOH、KF、KCl、KNO2、KNO3、K2SO4均為優級純；甲醇（分析純）；試驗用水為超純水（電阻率為18 MΩ·c）。

標準貯備液（1 000 mg/L）：將氟化鉀、氯化鉀、亞硝酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀等用超純水配制，于4℃條件下保存待用。

1.2色譜條件

淋洗液：7.5 mmol/LNaOH；流速：0.7 mL/min；進樣量：25 μL；柱溫：30℃，以保留時間定性，峰面積定量。

1.3樣品前處理

將茶葉置于烘箱中，于80℃干燥2 h后在研缽中研碎，過不同目數的篩子備用。準確稱取0.1 g茶葉樣品，加水30 mL，在微沸狀態下回流[13]40 min，冷卻后，用0.45 μm的微膜過濾后用超純水定容至100 mL容量瓶中,取5 mL提取液過300 mg C18－SPE柱，收集濾液過0.22 μm有機膜微孔濾膜，在色譜條件下進行測定。

1.4標準曲線的繪制

取不同體積的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－標準儲備液（1 000 mg /L），分別用超純水稀釋，配制一系列不同濃度5種陰離子的混合標準溶液，在選定的色譜條件下，測定離子的峰面積。以質量濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線，得到相應的線性回歸方程。將待測樣品的色譜峰面積代入回歸方程，得到樣品中各離子的濃度。

2結果與分析

2.1前處理條件的選擇

2.1.1淋洗液濃度

淋洗液濃度較低時不能將目標組分完全洗脫出來，且保留時間相對較長，隨著淋洗液濃度的增大，洗脫能力增強，保留時間縮短，分離度降低。由于茶葉實際樣品成分復雜，干擾較多，試驗了6.5、7.5、8.0 mmol/L等不同濃度的淋洗液后，選擇7.5 mmol/L的NaOH溶液為淋洗液。

2.1.2淋洗液流速

淋洗液流速較小，保留時間長，低流速時目標組分在15 min內不能完全洗脫出來，隨著流速增大，保留時間縮短，當淋洗液流速為0.8 mL/min時，氯離子和亞硝酸根離子不能完全分離。綜合考慮峰形、分析時間、峰高及泵壓等因素，通過比較了0.6、0.7、0.8 mL/min的流速后，確定淋洗液最佳流速為0.7 mL/min。

2.1.3浸提時間對茶葉中各陰離子浸出的影響

試驗了20、30、40、60 min不同回流時間對陰離子浸出的影響，試驗結果如圖1所示。

圖1浸提時間的影響Fig.1 Effect of extraction time

由圖1可知，回流40 min時陰離子提取率達到最大。故試驗選擇最佳提取時間為40 min。

2.1.4提取液體積對茶葉中各陰離子浸出的影響

試驗考察了不同提取液體積對提取率的影響。分別加入15、20、30、40 mL的超純水，回流40 min后分別進行測定，試驗結果如圖2所示。

圖2提取液體積的影響Fig.2 Effect of extraction volume

試驗結果表明，不同提取液體積對F-、Cl-的提取率有較大影響，從圖2中可以看出，隨著提取液的量的增加，F-和Cl-的含量增加，當提取液的量為30 mL時，對F-和Cl-的提取達到最大。不同提取液體積對NO3－、SO42-的影響較小，加入提取液體積為30 mL時各離子的相對提取率較高。因此選擇提取液體積為30 mL。

2.1.5不同篩目對茶葉中陰離子浸出的影響

將茶葉烘干后用研缽研碎，分別過40、60、80、100目的篩子，準確稱取0.1 g茶葉樣品，經前處理后，進儀器測定，結果如圖3所示。

圖3篩目大小的影響Fig.3 Effect of mesh size

從圖3中可以看出，過100目篩子的樣品中的Cl-的含量不是最大，但其他3種離子的含量都比過其他篩目的離子含量高，綜合考慮選用100目的篩子。

2.2方法的檢出限、相關系數和標準曲線

配制一系列不同濃度的標準溶液，按本試驗方法對5種無機陰離子標準溶液進行測定，以峰面積（y）對質量濃度（x）進行線性回歸，得到5種陰離子的線性范圍、線性方程和檢出限，見表1。

表1 5方法的線性范圍，線性方程和檢出線Table 1 Linearity ranges，linear regression equations and the detection limits of the methods

從表1中可知：方法的檢出限在0.015 mg/L~ 0.041 mg/L之間，相關系數在0.999 1~0.999 8范圍內，相對標準偏差RSD<5.0 %。

2.3方法的精密度和加標回收試驗

為了驗證方法的準確性，采用標準加入法對普洱綠茶樣品中的F-，Cl-，NO2-，NO3-，SO42-5種組分做加標回收試驗，結果如表2所示。

由表2可知5種陰離子的加標回收率在80.8 %～108.2%之間。通過在選定的色譜條件下，測定1.0 mg/L混合標準溶液，平行進樣7次，測定結果計算相對標準偏差（RSD），結果如表2所示，結果表明RSD均小于5.0 %，表明方法的精密度較好。

表2普洱綠茶加標回收率及精密度（n=7）Table 2 Tests for precision and recovery in Puer tea（n=7）

2.4方法的推廣

以普洱綠茶為樣品，試驗得出最佳前處理條件。在最佳條件下測定3種茶葉作為方法推廣，加標回收率如表3所示。

表3 5種陰離子的加標回收試驗結果Table 3 The recovery rate of the five anions in tea samples

由表3可知，5種陰離子的加標回收率在80.6 %～113. 7 %之間，滿足要求。

2.5實際樣品分析

按選定的最佳試驗條件，對普洱綠茶、普洱茶生餅、普洱茶熟餅、綠茶4種不同的茶葉樣品進行了測定，茶葉樣品經提取后測定陰離子含量結果如表4。

表4茶葉樣品中陰離子含量的測定結果Table 4 Measurement results of five anions in tea samples

由表4可知，在4種茶葉樣品中都未檢測到NO2-原因是：所檢測的茶葉樣品中NO2-的含量很低或茶葉的抗氧化作用[14]。在該試驗方法的條件下不能檢出。混合標準溶液色譜圖和普洱茶生餅色譜圖分別為圖4和圖5所示。國內外飲用水中無機陰離子限量標準表，如表5所示。

圖4混合標準溶液色譜圖Fig.4 Chromatograms of mixed standards of inorganic anions

圖5普洱茶生餅色譜圖Fig.5 Chromatogram of raw puer tea cake

表5國內外飲用水中無機陰離子限量標準表Table 5 Determination results for different countries of drinking water

3　結論

本試驗研究了提取溶液體積、提取時間、不同篩目等不同影響因子對茶葉中5種陰離子測定的影響。試驗采用ICS- 1500型離子色譜儀，Ionpac AS11為分離柱，選用SPE-C18作為前處理凈化富集柱，建立了電導抑制—離子色譜法分離并同時檢測茶葉中的F－、Cl－、NO2－、NO3－、SO42－5種重要陰離子的試驗方法。該試驗方法中在4種茶葉中都沒有檢測到NO2-。所測定的茶葉浸提液中幾種陰離子與國內外飲用水水質標準作對比，普洱茶熟餅和綠茶中的F－沒有超過美國飲用水標準，茶葉中的F－超過歐盟和中國飲用水標準，建議適量飲茶。本方法有較好的選擇性與重現性，且準確、快速，對測定茶葉中陰離子可提供一定參考。

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SPE-Ion Chromatographic Determination of Inorganic Anions in Tea

ZHENG Yuan-li，FAN Ya，MU Kai-yan，TAN Wei，YANG Min，WANG Hong-bin*
（Key Laboratory of Ethnic Medicine Resource Chemistry，State Ethnic Affairs Commission & Ministry of Education，School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan Minzu University，Kunming 650500，Yunnan，China）

Abstract：Conditions for separation and detection of F-，Cl-，NO2-，NO3-and SO42 -by gradient ion chromatography with suppressed conductivity detection were studied. NaOH solution as mobile phase，the target component in the extract were separated on AS11 column with AG11 as guard column. Puer tea as samples，investigated different reflux time，extract volume，the impact of mesh size on the tea extraction rate. It was found that the correlation coefficients of linear regression equations were above 0.999 1-0.999 8，and the detection limits of those anions were in the range of 0.015 mg/L-0.041 mg/L，RSD %<5 %，the recoveries of the method were between 80.6 % to 113.7 %. The method offered fast operation，good reproducibility，high sensitivity and accuracy. The method is used for the actual of anion in the tea samples analysis，the result is satisfactory.

Key words：SPE；ion chromatograph；tea fluoride；anion

收稿日期：2014-09-19

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.02.027

*通信作者：王紅斌（1966—），男（漢），教授，主要從事分離分析的教學與科研工作。

作者簡介：鄭遠利（1989—），女（漢），碩士研究生，主要從事分離分析研究工作。

基金項目：云南民族大學綠色化學與功能材料研究省創新團隊項目（2011HC008）；云南省高校綠色化學新能源與材料科技創新團隊項目（2011UY09）；2012年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201210691001）