直接进样测汞法测定茶叶中汞含量

       摘要：本文应用北京吉天仪器有限公司的 DMA-500 直接进样测汞仪测定茶叶中汞的含量。样品经粉碎混匀后，无需任何前处理，即可全自动直接进样测定，外标法定量。实验结果表明：以进样量 0.10g 计算，方法检出限为 0.023μg/kg,样品加标回收率 90.6%~103.9%。对仪器进行方法学考察，仪器重复性 RSD 为 0.4%，检出限DL为0.0023ng，不同测量范围标准曲线线性关系：低浓度（0ng~20ng），r=0.9996；高浓度（20ng~200ng），r=0.9993；质控样品平行测量结果均在合格范围内，RSD 为 1.7%。直接进样测汞法测定茶叶中汞含量，分析效率高，结果准确可靠。1 、前言        茶叶因其抗氧化、抗衰老、降脂、减肥等显著的保健功能，得到越来越多消费者的认可，是世界三大天然饮料之一。中国是茶叶生产和出口的大国，年产值约 300 亿人民币。随着人们对健康生活的重视，对茶叶产品质量的要求也越来越高。市场上部分茶叶及其制品存在重金属超标问题，茶叶中重金属主要来自于受污染的土壤、大气、水、施肥不当以及加工过程的不合理操作。重金属对人体造成了极大的损害，能与蛋白质和酶等发生强烈的相互作用，使其失去活性，也会在人体的某些器官中积累，造成慢性中毒，因此对其的质量控制尤为重要。按照《NY 659-2003 茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》中的要求，汞限量为 0.3mg/kg，汞的 检 测 方 法 按 照 GB 5009.17 执 行 。《 GB5009.17-2021 食品中总汞及有机汞的测定》中总汞的测试方法有原子荧光法、直接进样测汞法、电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法，原子荧光法、电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法的样品前处理方法都采用微波消解或常压湿法消解，自动化程度差，需消耗大量时间和精力。本文采用的直接进样测汞法测定茶叶中汞含量，既减少了样品用量，节省时间，避免操作人员接触强酸溶剂，操作简单，减少人为因素引入的误差，重现性好，提高了分析效率。2 、仪器设备3 、测试原理       样品经高温灼烧及催化热解后，汞被还原成汞单质，用金汞齐富集，再经过高温释放后通过载气带入检测器，在 253.7nm 波长处测量汞的原子吸收信号，外标法定量。4、 分析方法       4.1 试样制备       4.1.1 试剂溶液       硝酸溶液（1+99）：移取 1mL 硝酸，溶于水并稀释至 1000mL，混匀。       重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）:称取 0.05g 重铬酸钾，用硝酸溶液（1+99）溶解并稀释至 100mL，混匀。       4.1.2 标准品溶液       汞标准储备液（1000mg/L）：汞标准溶液（GBW080617）。       汞标准中间液（100.0mg/L）：准确移取 10.0mL 汞标准储备液于 100mL 容量瓶中，用重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）稀释并定容至刻度。       汞标准中间液（10.0mg/L）：准确移取 1.0mL 汞标准储备液于 100mL 容量瓶中，用重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）稀释并定容至刻度。       汞标准系列溶液：准确吸取汞标准使用液（10.0mg/L），用重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）逐级稀释成浓度为0.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L、40.0μg/L、80.0μg/L、160.0μg/L、200.0μg/L 和 400.0μg/L 的低浓度系列标准溶液；准确吸取汞标准使用液（100.0mg/L），用重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）逐级稀释成浓度为 0.40mg/L、0.60mg/L 、0.80mg/L、1.6mg/L、2.0mg/L、3.0mg/L 和 4.0mg/L 的高浓度系列标准溶液。       4.1.3 试样制备       将茶叶样品放入高速粉碎机中粉碎，粉碎后样品过 40 目筛网，混匀备用。       4.2 仪器分析参考条件       4.3 数据处理方式       4.3.1 含量计算      在 DMA-500 分析软件中，带有自动计算浓度功能，并可直接生成测试报告或者数据文件。5、 实验结果        5.1 重复性       汞标准使用液（100ng/mL）每次进样 10μL，绝对质量为 1ng，连续测试 7 次，重复性统计见表 3。         5.2 标准曲线        5.2.1 低浓度标准曲线： 分别吸取 50μL 低浓度标准溶液系列于样品舟中，低浓度标准系列汞含量分别为0.0ng、0.5 ng、1.0 ng、2.0 ng、4.0 ng、8.0 ng、10.0 ng、20.0 ng，以汞含量为横坐标，测得的响应值为纵坐标，绘制低浓度标准曲线，线性见图 1，线性方程及相关系数见表 4。       5.2.2 高浓度标准曲线： 分别吸取 50μL 低浓度标准溶液系列于样品舟中，高浓度标准系列汞含量分别为20.0 ng、30.0 ng、40.0ng、80.0 ng、100.0 ng、150.0 ng、200.0 ng，以汞含量为横坐标，测得的响应值为纵坐标，绘制高浓度标准曲线，线性见图 2，线性方程及相关系数见表 4。        5.3 检出限        以重铬酸钾-硝酸溶液（0.5g/L）作为空白溶液，对空白溶液进行 11 次响应值的测量，每次进样 40μL，根据测试结果计算其标准偏差 S，根据公式 K S DL / 3   计算仪器检出限。仪器检出限为 0.0023ng，当取样量为 0.10g 时，方法检出限为 0.023μg/kg，详细结果见表 5。        5.4 准确度测试        对绿茶成分分析标准物质 GBW10052a（GSB-30a）进行分析测试，验证仪器准确性，平行测定 6 次，测定值均在标准值范围内，RSD 为 1.4%详细结果见表 6。       5.5 样品测试       对市售的不同品牌的绿茶、大红袍、小罐红茶、毛茶、红茶包 5 个茶叶样品进行测试，每个样品平行测定 3 次，并计算平行样品的精密度，详细结果见表 7。        5.6 样品加标回收率测试        对红茶包采用 0.1ng、0.2ng、0.4ng 三个浓度水平的加标，每个加标浓度水平分别进行 3 个样品加标，加标回收率为 90.6%~103.9%，加标回收率结果详见表 8。6、 结论        本文使用直接进样测汞仪（DMA-500）对方法参数进行了优化，使分析时间＜5min，并对 5 种市售的不同品牌的茶叶中汞进行了分析测定和方法学考察，实验结果表明，样品检出限、精密度完全可以满足《GB5009.17-2021 食品中总汞及有机汞的测定》第一篇 第二法（直接进样测汞法）的分析要求，该方法适用于茶叶中汞的分析检测，可大幅节约由前处理带来的时间成本和经济成本，特别适用于高通量的样品测定，值得推广。 直接进样测汞法测定茶叶中汞含量 摘要：本文应用北京吉天仪器有限公司的 DMA-500 直接进样测汞仪测定茶叶中汞的含量。样品经粉碎混 后，无需任何前处理，即可全自动直接进样测定，外标法定量。实验结果表明：以进样量 0.10g计算，方法 检出限为 0.023ug/kg，样品加标回收率90.6%~103.9%。对仪器进行方法学考察，仪器重复性 RSD 为 0.4%，检出限DL 为 0.0023ng，不同测量范围标准曲线线性关系：低浓度(Ong~20ng)，r=0.9996；高浓度(20ng~200ng)，r=0.9993；质控样品平行测量结果均在合格范围内， RSD 为 1.7%。直接进样测汞法测定茶叶中汞含量，分 析效率高，结果准确可靠。 茶叶因其抗氧化、抗衰老、降脂、减肥等显 著的保健功能，得到越来越多消费者的认可，是 世界三大天然饮料之一。中国是茶叶生产和出口 的大国，年产值约300亿人民币。随着人们对健 康生活的重视，对茶叶产品质量的要求也越来越 高。市场上部分茶叶及其制品存在重金属超标问 题，茶叶中重金属主要来自于受污染的土壤、大 气、水、施肥不当以及加工过程的不合理操作。重金属对人体造成了极大的损害，能与蛋白质和 酶等发生强烈的相互作用，使其失去活性，也会 在人体的某些器官中积累，造成慢性中毒，因此 对其的质量控制尤为重要。 按照《NY 659-2003 茶叶中铬、镉、汞、砷及 氟化物限量》中的要求，汞限量为 0.3mg/kg， 汞 的检测方法按照 GB35009.17执行。《GB 5009.17-2021食品中总汞及有机汞的测定》中总汞 的测试方法有原子荧光法、直接进样测汞法、电 感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法，原子荧 光法、电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法 的样品前处理方法都采用微波消解或常压湿法消 解，自动化程度差，需消耗大量时间和精力。本 文采用的直接进样测汞法测定茶叶中汞含量，既 减少了样品用量，节省时间，避免操作人员接触 强酸溶剂，操作简单，减少人为因素引入的误差，重现性好，大大提高了分析效率。 表1：实验所用仪器/设备/耗材/试剂 # 仪器/设备/耗材 # 标物及试剂 1 北京吉天仪器有限公司DMA-500直接进样测汞仪 1 汞标准溶液 (GBW080617) 2 电子天平(感量为0.01mg) 2 浓硝酸(优级纯) 3 超纯水仪 3 重铬酸钾(分析纯) 4 高纯氧 4 绿茶成分分析标准物质 GBW10052a (GSB-30a) 5 高速粉碎机 6 40目筛网(孔径425um) 7 容量瓶(100mL) 8 移液器(量程1000uL、100uL、20uL) 3测试原理 样品经高温灼烧及催化热解后，汞被还原成汞单质，用金汞齐富集，再经过高温释放后通过载气带入 检测器，在253.7nm波长处测量汞的原子吸收信号，外标法定量。 4分析方法 4.11试样制备 4.1.1试剂溶液 硝酸溶液(1+99)：移取1mL硝酸，溶于水并稀释至1000mL， 混匀。 重铬酸钾-硝酸溶液 (0.5g/L )：称取 0.05g重铬酸钾，用硝酸溶液(1+99)溶解并稀释至100mL， 混匀。 4.1.2标准品溶液 汞 标准储备液 (1000mg/L)：汞标准溶液 (GBW080617)。 汞标 准中间液 (100.0mg/L)：准确移取 10.0mL 汞标准储备液于 100mL 容量瓶中，用重铬酸钾-硝酸溶液 (0.5g/L)稀释并定容至刻度。 汞 标准中间液(10.0mg/L)：准确移取 1.0mL 汞标准储备液于 100mL容量瓶中，用重铬酸钾-硝酸溶液(0.5g/L)稀释并定容至刻度。 汞 标准系列溶液 ：准确吸取汞标准使用液(10.0mg/L)， 用重铬酸钾-硝酸溶液 (0.5g/L) 逐级稀释成浓度为 0.0pg/L、10.0pg/L、20.0ug/L、40.0ug/L、80.0ug/L、160.0ug/L、200.0ug/L 和 400.0ug/L 的低浓度系列标准 溶液；准确吸取汞标准使用液 (100.0mg/L)，用重铬酸钾-硝酸溶液 (0.5g/L) 逐级稀释成浓度为 0.40mg/L、0.60mg/L、0.80mg/L、1.6mg/L、2.0mg/L、3.0mg/L 和 4.0mg/L 的高浓度系列标准溶液。 4.1.3试样制备 将茶叶样品放入高速粉碎机中粉碎，粉碎后样品过40目筛网，混匀备用。 4.2仪器分析参考条件 表2：仪器分析参数 序号 步骤 时间(s) 温度(℃) 汞阱功率(W) 载气流量(mL/min) 1 干燥 30 100 5 175 2 灰化 140 600 5 175 3 平衡 60 一一 5 175 4 释放 15 一一 80 150 5 采集 40 5 150 备注：催化温度为500℃ 4.3数据处理方式 4.3.1含量计算 式中： ω(Hg)：试样中汞的含量，单位为微克每克(pg/g)； m：使用标准曲线计算汞的质量，单位为纳克(ng)； mo：试样的质量，单位为克(g)； 在 DMA-500 分析软件中，带有自动计算浓度功能，并可直接生成测试报告或者数据文件。 5实验结果 5.1重复性 汞标准使用液 (100ng/mL) 每次进样 10pL，绝对质量为 1ng， 连续测试7次，重复性统计见表3。 表3：1ng汞标准溶液重复性 序号 峰面积 1 0.0645 2 0.0643 3 0.0640 4 0.0640 5 0.0642 6 0.0647 7 0.0643 平均值 0.0643 RSD (n=7) 0.4% 5.2标准曲线 5.2.1低浓度标准曲线： 分别吸取 50pL 低浓度标准溶液系列于样品舟中，低浓度标准系列汞含量分别为 0.0ng、0.5 ng、1.0 ng、2.0ng、4.0 ng、8.0 ng、10.0 ng、20.0 ng， 以汞含量为横坐标，测得的响应值为纵坐 标，绘制低浓度标准曲线，线性见图1，线性方程及相关系数见表4。 5.2.2高浓度标准曲线： 分别吸取 50uL 低浓度标准溶液系列于样品舟中，高浓度标准系列汞含量分别为 20.0 ng、30.0 ng、40.0ng、80.0 ng、100.0 ng、150.0 ng、200.0 ng， 以汞含量为横坐标，测得的响应值为纵 坐标，绘制高浓度标准曲线，线性见图2， 线性方程及相关系数见表4。 图1：低浓度标准曲线 图2：高浓度标准曲线 表4：线性及相关系数 测量范围 线性方程 相关系数r 低浓度 (0~20ng) y=0.066x+0.0084 0.9996 高浓度 (20ng~200ng) y=-0.0001x+0.056x +0.3225 0.9993 5.3检出限 以重铬酸钾-硝酸溶液 (0.5g/L) 作为空白溶液，对空白溶液进行11次响应值的测量，每次进样 40pL， 根据测试结果计算其标准偏差S， 根据公式DL=3*S/K计算仪器检出限。仪器检出限为 0.0023ng，当 取样量为 0.10g时，方法检出限为 0.023ug/kg， 详细结果见表5。 表5：检出限测试结果 一- 11次空白响应值 仪器检出限(ng) 方法检出限(ug/kg) Hg 0.00055，000051，0.00046，0.00055，0.00057，0.00052，，0.00051，0.00050， 0.00049，0.00050，0.00065 0.0023 0.023 5.4准确度测试 对绿茶成分分析标准物质 GBW10052a (GSB-30a) 进行分析测试，验证仪器准确性，平行测定6次，测定值均在标准值范围内， RSD 为 1.4%详细结果见表6。 表6：绿茶质控样品(GSB-30a) 测试结果 样品名称 测定值(ug/kg) 标准值 (ug/kg) RSD(%)n=6 绿茶成分分析标准物质 GBW10052a (GSB-30a) 7.66 7.3±0.7 1.4 7.63 7.91 7.86 7.78 7.82 5.5样品测试 对市售的不同品牌的绿茶、大红袍、小罐红茶、毛茶、红茶包5个茶叶样品进行测试，每个样品平行 测定3次，并计算平行样品的精密度，详细结果见表7。 表7：样品测试结果 序号 样品名称 进样量(mg) 测定值(ug/kg) 平均值(ug/kg) 精密度(%) 1 绿茶 47.3 3.28 3.24 1.0 2 45.7 3.37 3.9 3 49.5 3.09 -4.9 4 大红袍 51.5 3.03 3.04 -0.2 5 52.3 3.01 -1.0 6 52.2 3.08 1.3 7 小罐红茶 46.2 7.79 7.90 3.0 8 44.0 7.30 -7.6 9 45.4 7.60 -3.7 10 毛茶 65.1 5.01 4.95 1.2 11 67.2 4.80 -3.0 12 67.4 5.04 1.8 13 某品牌红茶包 70.1 2.41 2.42 -0.5 14 71.1 2.44 0.5 15 71.1 2.42 -0.01 5.6样品加标回收率测试 对红茶包采用 0.1ng、0.2ng、0.4ng 三个浓度水平的加标，每个加标浓度水平分别进行3个样品加标，加标回收率为 90.6%~103.9%，加标回收率结果详见表8。 表8：样品加标回收率结果 样品名称 加标量 (ng) 测定值(ug/kg) 加标回收率(%) 某品牌红茶包 0.1 3.65 95.1 3.82 100.0 3.88 103.9 0.2 5.03 92.9 5.06 93.3 5.11 96.6 0.4 7.46 90.6 7.66 92.3 7.77 94.6 6 结论 本文使用直接进样测汞仪 (DMA-500) 对方法参数进行了优化，使分析时间<5min， 并对5种市售的 不同品牌的茶叶中汞进行了分析测定和方法学考察，实验结果表明，样品检出限、精密度完全可以满足《GB 5009.17-2021 食品中总汞及有机汞的测定》第一篇第二法(直接进样测汞法)的分析要求，该方法适用于 茶叶中汞的分析检测，可大幅节约由前处理带来的时间成本和经济成本，特别适用于高通量的样品测定，值得推广。 版权所有◎北京吉天仪器有限公司保留一切权利。 未经本公司书面许可，任何单位及个人不得以任何方式或理由对上述产品、服务、信息、材料的任何部分 进行使用、复制、修改、抄录、传播或与其它产品捆绑使用、销售。凡侵犯本公司知识产权的，本公司必 依法追究其法律责任。 地 址：北京市朝阳区酒仙桥东路1号M6座3-4层 邮 编：100016 售 后：010-64377792 010-64377759 (工 作日8：30至17：30) 传 真：010-64379929网 址： www.bjtitanco.com E-mail： service@bjtitanco.com O2017 北京吉天仪器有限公司版权所有