验证石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中铅的方法

◎ 代升飞，陈嘉琪，赵婉宁，央嘎美朵，李 游，魏中煜，汤茶琴

（江苏农林职业技术学院，江苏 句容 212400）

我国茶叶重金属污染现状，尤其是铅污染情况，不容乐观[1-3]。茶叶的品质不仅会直接影响人们的身体健康，也是我国茶叶能够进入国际市场的决定性因素[4]。铅是一种对人体有害的重金属元素，能引发多种疾病。准确测量食品中铅的含量，对于我国的食品质量安全事业和人们的健康生活，有着极其重要的意义。茶叶在生长过程中，会吸收大量金属元素，随着环境污染的加剧，尤其是重金属铅的污染尤为突出，茶叶中铅的残留也成为茶叶质量安全的热点问题，进一步凸显了农产品质量安全检测的重要性。目前，茶叶中铅含量的测定方法有电感耦合等离子体质谱法（IC-MS），石墨炉原子吸收法、火焰原子吸收法及二硫腙比色法等。茶叶检测较为常用的方法是火焰原子吸收、石墨炉原子吸收和原子荧光光谱法[5-7]。采用石墨炉原子吸收光谱法检测，不仅灵敏度高、准确性高，而且重复性相对较好。因此，本研究旨在为重金属检测方法开发及食品安全与质量检测，提供有力支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

1.1.1 试剂与耗材

硝酸（优级纯，阿拉丁）、1 000μg·mL-1铅元素标准溶液（国家标准物质CAS411-0029-21）、生物成分标准物质菠菜GBW10015a（GSB-6a）、超纯水、市场购买的绿茶样品、烧杯、移液管、移液枪、容量瓶等。

1.1.2 仪器设备

北京普析通用TAS-990AFG（石墨炉型）原子吸收分光光度计，配备 ASC-990 石墨炉自动进样器、普析通用横向平台石墨管、横向加热石墨炉原子化器和铅空心阴极灯；赛默飞世尔科技有限公司超纯水系统（LabTower EDI15）、梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司千分之一电子天平（ME203E）、安东帕微波消解仪（Multiwave PRO，转速：3 rpm；微波输出功率：1 400 W；最小调节范围1 W）。

1.2 试验方法

1.2.1 仪器条件

石墨炉原子吸收光谱仪参数设置如下：波长283.3 nm；狭缝宽度0.5 nm；光谱带宽0.4 nm；灯电流8.0 mA；滤波系数0.1；积分时间3 s；进样体积10 μL；以高纯氩气（99.999%）为保护气，流量设为250 mL·min-1，并在原子化阶段停气。升温程序见表 1。

表1 石墨炉升温程序表

1.2.2 样品制备和提取

称取0.5 g（精确至0.001 g）试样于微波消解罐中，加入5 mL 硝酸，按照微波消解仪的标准操作步骤进行消解。冷却后，取出消解罐，在控温电热板上于140～160 ℃赶酸至1 mL 左右。消解罐放冷后，将消化液转移至10 mL 容量瓶中，用少量超纯水洗涤消解罐2～3 次，合并洗涤液，用超纯水定容至刻度，混匀备用；同时做试剂空白试验。

1.2.3 标准曲线制作

吸取1 mL 1 000 μg·mL-1铅元素标准溶液，用5%硝酸定容至10 mL，配制成100 μg·mL-1的标准储备溶液，再将储备液用5%硝酸溶液配制成5、10、20、30、40、60 μg·L-1的系列标准曲线工作液。将标准曲线工作液按浓度由低到高的顺序，各取10 μL 注入石墨炉，测其吸光度值，以标准曲线工作液的浓度为横坐标、相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，并求出吸光度值与浓度关系的一元线性回归方程。标准系列溶液应不少于5个点的不同浓度的镉标准溶液，相关系数不应小于0.995。

1.2.4 检出限测定

取经过相同前处理的试剂空白溶液重复测定11次，记录其吸光度Abs。

1.2.5 准确度及精密度测定

准确度：采用测定生物成分分析标准物质进行准确度试验，称取0.3 g 与样品进行相同的前处理过程，重复测定3 次，计算平均值及相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。

精密度：测7 次曲线最高点进行稳定性试验，上机测得结果，结果以吸光度Abs 计，计算相对标准偏差。

1.2.6 试样溶液的测定

于测定标准曲线工作液相同的试验条件下，吸取样品消化液10 μL 注入石墨炉，测其吸光度值Abs。代入标准系列的一元线性回归方程中，求样品消化液中铅的含量，平行测定3 次。

2 结果与分析

2.1 铅元素标准曲线

将配置好的系列标准工作液注入石墨炉自动进样器进样10 μL，检测后得到图谱（图1）。运用AAwin3.0 软件选取不同浓度的铅元素标准溶液建立回归方程，以标样浓度为横坐标（x），吸光度Abs为纵坐标（y），进行线性回归分析，相关系数R为0.999 28，线性范围为0～60 μg·L-1（图1）。

图1 铅元素标准工作曲线图

2.2 检出限

仪器检出限计算公式：LOD（mg·L-1）=3×s/b，式中s为11 次测得值的标准偏差，b为标准曲线斜率[8]。以称样量0.5 g，定容体积为10.00 mL，稀释倍数为1 计。方法检出限计算公式：

式中，ρ 为仪器检出限，V为定容体积，m为称样质量，f为稀释倍数。将测定数据代入检出限计算公式，结果见表2。结果符合GB 5009.12—2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定》中规定的当称样量为0.5 g、定容体积为10 mL 时，方法的检出限为0.02 mg·kg-1或0.02 mg·L-1，定量限为0.04 mg·kg-1或0.04 mg·L-1。

表2 检出限表

2.3 准确度及精密度

将经过相同处理的菠菜生物成分标准物质菠菜GBW10015a（GSB-6a）样品用石墨炉原子吸收光谱仪进行测量，重复3 次，计算试样中铅含量X。试样中铅的含量计算公式：

式中，X为试样中的铅含量，mg·kg-1（或mg·L-1）；ρ2为测定样液中铅的质量浓度，μg·L-1；ρ1为空白液中的铅的质量浓度，μg·L-1；V为试样消化液的定容总体积，mL；m为试样的质量，g 或mL；1 000 为换算系数。

当铅含量大于等于1.00 mg·kg-1（或mg·L-1）时，计算结果保留3 位有效数字；当铅含量小于1.00 mg·kg-1（或mg·L-1）时，计算结果保留2 位有效数字[9]。

测得生物成分标准物质质量浓度平均值为1.083 mg·kg-1，满足标物认定值（1.07±0.09 ）mg·kg-1的要求，且精密度RSD 小于5%（如表3）。

表3 生物成分标准物质测定结果表

式中，Si为3 次重复测定值的标准偏差，为3 次测定的平均值。

将标准曲线吸光度最高点进行7 次重复测量，记录其吸光度，并按照公式计算其RSD：

式中，Si为7 次重复测定值的标准偏差，X为7次测定的平均值。具体结果如表4。

表4 精密度表

2.4 茶叶样品检测

运用该方法对市场购买的15 种绿茶样品进行处理，每个样品做2 个平行样，测量铅含量取平均值。测量结果表明，本次15 种茶叶中的铅含量，其中有10 种未检出，4 种小于1.0 mg·kg-1，仅有1 种达到4.2 mg·kg-1。全部符合GB 2762—2022《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定的铅含量限值5.0 mg·kg-1，说明本次茶样样品中铅的含量均满足质量安全相关国家标准。

3 结论

石墨炉原子吸收光谱法是一种常用的衡量元素分析方法，使用石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中铅含量时，需要严谨的操作和质量控制。在测定过程中，进行质量控制、空白试验、平行样测定等，以确保结果的准确性和可靠性[10]。本试验通过微波消解、石墨炉自动进样，对茶叶中铅含量测定方法进行验证。结果表明，该方法检出限为0.008 4 mg·kg-1；生物成分标准物质菠菜GBW10015a（GSB-6a）样品3 次平行测定结果均满足标物认定值，且相对标准偏差（RSD）为2.12%；精密度测量结果RSD 为1.34%，均能够满足茶叶中铅的定量检测要求；本次茶叶样品中铅含量的检测，均满足食品安全国家标准对铅的限量要求。因此，该检测方法适用于相关检验检测机构进行茶叶中铅含量的检测，可以为茶叶的质量控制和食品安全保驾护航。

4 结语

本研究采用微波消解对样品进行前处理，具有快速、高效、安全的优点。同时，本研究对石墨炉原子吸收法中石墨炉升温条件进行了优化，并确认了该方法的检出限、线性范围、准确度和精密度等，结果显示，其均达到国家标准的要求。总体来说，该检测方法具有用量少、检出限低、灵敏度高等优点，能够满足实际工作需求，为茶叶的质量控制和安全性评估提供有力支撑。