驗證石墨爐原子吸收光譜法測定茶葉中鉛的方法

◎ 代升飛，陳嘉琪，趙婉寧，央嘎美朵，李 游，魏中煜，湯茶琴

（江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容 212400）

我國茶葉重金屬污染現狀，尤其是鉛污染情況，不容樂觀[1-3]。茶葉的品質不僅會直接影響人們的身體健康，也是我國茶葉能夠進入國際市場的決定性因素[4]。鉛是一種對人體有害的重金屬元素，能引發多種疾病。準確測量食品中鉛的含量，對于我國的食品質量安全事業和人們的健康生活，有著極其重要的意義。茶葉在生長過程中，會吸收大量金屬元素，隨著環境污染的加劇，尤其是重金屬鉛的污染尤為突出，茶葉中鉛的殘留也成為茶葉質量安全的熱點問題，進一步凸顯了農產品質量安全檢測的重要性。目前，茶葉中鉛含量的測定方法有電感耦合等離子體質譜法（IC-MS），石墨爐原子吸收法、火焰原子吸收法及二硫腙比色法等。茶葉檢測較為常用的方法是火焰原子吸收、石墨爐原子吸收和原子熒光光譜法[5-7]。采用石墨爐原子吸收光譜法檢測，不僅靈敏度高、準確性高，而且重復性相對較好。因此，本研究旨在為重金屬檢測方法開發及食品安全與質量檢測，提供有力支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設備

1.1.1 試劑與耗材

硝酸（優級純，阿拉丁）、1 000μg·mL-1鉛元素標準溶液（國家標準物質CAS411-0029-21）、生物成分標準物質菠菜GBW10015a（GSB-6a）、超純水、市場購買的綠茶樣品、燒杯、移液管、移液槍、容量瓶等。

1.1.2 儀器設備

北京普析通用TAS-990AFG（石墨爐型）原子吸收分光光度計，配備 ASC-990 石墨爐自動進樣器、普析通用橫向平臺石墨管、橫向加熱石墨爐原子化器和鉛空心陰極燈；賽默飛世爾科技有限公司超純水系統（LabTower EDI15）、梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司千分之一電子天平（ME203E）、安東帕微波消解儀（Multiwave PRO，轉速：3 rpm；微波輸出功率：1 400 W；最小調節范圍1 W）。

1.2 試驗方法

1.2.1 儀器條件

石墨爐原子吸收光譜儀參數設置如下：波長283.3 nm；狹縫寬度0.5 nm；光譜帶寬0.4 nm；燈電流8.0 mA；濾波系數0.1；積分時間3 s；進樣體積10 μL；以高純氬氣（99.999%）為保護氣，流量設為250 mL·min-1，并在原子化階段停氣。升溫程序見表 1。

表1 石墨爐升溫程序表

1.2.2 樣品制備和提取

稱取0.5 g（精確至0.001 g）試樣于微波消解罐中，加入5 mL 硝酸，按照微波消解儀的標準操作步驟進行消解。冷卻后，取出消解罐，在控溫電熱板上于140～160 ℃趕酸至1 mL 左右。消解罐放冷后，將消化液轉移至10 mL 容量瓶中，用少量超純水洗滌消解罐2～3 次，合并洗滌液，用超純水定容至刻度，混勻備用；同時做試劑空白試驗。

1.2.3 標準曲線制作

吸取1 mL 1 000 μg·mL-1鉛元素標準溶液，用5%硝酸定容至10 mL，配制成100 μg·mL-1的標準儲備溶液，再將儲備液用5%硝酸溶液配制成5、10、20、30、40、60 μg·L-1的系列標準曲線工作液。將標準曲線工作液按濃度由低到高的順序，各取10 μL 注入石墨爐，測其吸光度值，以標準曲線工作液的濃度為橫坐標、相應的吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，并求出吸光度值與濃度關系的一元線性回歸方程。標準系列溶液應不少于5個點的不同濃度的鎘標準溶液，相關系數不應小于0.995。

1.2.4 檢出限測定

取經過相同前處理的試劑空白溶液重復測定11次，記錄其吸光度Abs。

1.2.5 準確度及精密度測定

準確度：采用測定生物成分分析標準物質進行準確度試驗，稱取0.3 g 與樣品進行相同的前處理過程，重復測定3 次，計算平均值及相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。

精密度：測7 次曲線最高點進行穩定性試驗，上機測得結果，結果以吸光度Abs 計，計算相對標準偏差。

1.2.6 試樣溶液的測定

于測定標準曲線工作液相同的試驗條件下，吸取樣品消化液10 μL 注入石墨爐，測其吸光度值Abs。代入標準系列的一元線性回歸方程中，求樣品消化液中鉛的含量，平行測定3 次。

2 結果與分析

2.1 鉛元素標準曲線

將配置好的系列標準工作液注入石墨爐自動進樣器進樣10 μL，檢測后得到圖譜（圖1）。運用AAwin3.0 軟件選取不同濃度的鉛元素標準溶液建立回歸方程，以標樣濃度為橫坐標（x），吸光度Abs為縱坐標（y），進行線性回歸分析，相關系數R為0.999 28，線性范圍為0～60 μg·L-1（圖1）。

圖1 鉛元素標準工作曲線圖

2.2 檢出限

儀器檢出限計算公式：LOD（mg·L-1）=3×s/b，式中s為11 次測得值的標準偏差，b為標準曲線斜率[8]。以稱樣量0.5 g，定容體積為10.00 mL，稀釋倍數為1 計。方法檢出限計算公式：

式中，ρ 為儀器檢出限，V為定容體積，m為稱樣質量，f為稀釋倍數。將測定數據代入檢出限計算公式，結果見表2。結果符合GB 5009.12—2017《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》中規定的當稱樣量為0.5 g、定容體積為10 mL 時，方法的檢出限為0.02 mg·kg-1或0.02 mg·L-1，定量限為0.04 mg·kg-1或0.04 mg·L-1。

表2 檢出限表

2.3 準確度及精密度

將經過相同處理的菠菜生物成分標準物質菠菜GBW10015a（GSB-6a）樣品用石墨爐原子吸收光譜儀進行測量，重復3 次，計算試樣中鉛含量X。試樣中鉛的含量計算公式：

式中，X為試樣中的鉛含量，mg·kg-1（或mg·L-1）；ρ2為測定樣液中鉛的質量濃度，μg·L-1；ρ1為空白液中的鉛的質量濃度，μg·L-1；V為試樣消化液的定容總體積，mL；m為試樣的質量，g 或mL；1 000 為換算系數。

當鉛含量大于等于1.00 mg·kg-1（或mg·L-1）時，計算結果保留3 位有效數字；當鉛含量小于1.00 mg·kg-1（或mg·L-1）時，計算結果保留2 位有效數字[9]。

測得生物成分標準物質質量濃度平均值為1.083 mg·kg-1，滿足標物認定值（1.07±0.09 ）mg·kg-1的要求，且精密度RSD 小于5%（如表3）。

表3 生物成分標準物質測定結果表

式中，Si為3 次重復測定值的標準偏差，為3 次測定的平均值。

將標準曲線吸光度最高點進行7 次重復測量，記錄其吸光度，并按照公式計算其RSD：

式中，Si為7 次重復測定值的標準偏差，X為7次測定的平均值。具體結果如表4。

表4 精密度表

2.4 茶葉樣品檢測

運用該方法對市場購買的15 種綠茶樣品進行處理，每個樣品做2 個平行樣，測量鉛含量取平均值。測量結果表明，本次15 種茶葉中的鉛含量，其中有10 種未檢出，4 種小于1.0 mg·kg-1，僅有1 種達到4.2 mg·kg-1。全部符合GB 2762—2022《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中規定的鉛含量限值5.0 mg·kg-1，說明本次茶樣樣品中鉛的含量均滿足質量安全相關國家標準。

3 結論

石墨爐原子吸收光譜法是一種常用的衡量元素分析方法，使用石墨爐原子吸收光譜法測定茶葉中鉛含量時，需要嚴謹的操作和質量控制。在測定過程中，進行質量控制、空白試驗、平行樣測定等，以確保結果的準確性和可靠性[10]。本試驗通過微波消解、石墨爐自動進樣，對茶葉中鉛含量測定方法進行驗證。結果表明，該方法檢出限為0.008 4 mg·kg-1；生物成分標準物質菠菜GBW10015a（GSB-6a）樣品3 次平行測定結果均滿足標物認定值，且相對標準偏差（RSD）為2.12%；精密度測量結果RSD 為1.34%，均能夠滿足茶葉中鉛的定量檢測要求；本次茶葉樣品中鉛含量的檢測，均滿足食品安全國家標準對鉛的限量要求。因此，該檢測方法適用于相關檢驗檢測機構進行茶葉中鉛含量的檢測，可以為茶葉的質量控制和食品安全保駕護航。

4 結語

本研究采用微波消解對樣品進行前處理，具有快速、高效、安全的優點。同時，本研究對石墨爐原子吸收法中石墨爐升溫條件進行了優化，并確認了該方法的檢出限、線性范圍、準確度和精密度等，結果顯示，其均達到國家標準的要求。總體來說，該檢測方法具有用量少、檢出限低、靈敏度高等優點，能夠滿足實際工作需求，為茶葉的質量控制和安全性評估提供有力支撐。