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2020-09(上)高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定茶叶铅铬绿含量

2020-10-15 13:06:05来源: 《中国食品工业》

  摘要:为了建立高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术测定茶叶中铅铬绿含量的分析方法,研究通过对样品前处理的分析,确定样品采用高温灼烧,碱性提取液高温水浴震荡提取铬酸根离子,液相色谱分离后,电感耦合等离子体质谱仪进行含量分析。研究发现在5-100μg/L范围内呈良好线性关系,相关系数R=0.9999,铅铬绿的方法检出限为1mg/kg,加标回收率在71%-84%之间,精密度RSD<2%。研究认为,该方法回收率在合理范围内,检出限低,精密度好,适合茶叶中铅铬绿含量的定量检测。

  铅铬绿又名美术绿,是用铬酸铅颜料沉淀到铁蓝颜料分散体上或使用铬酸铅颜料与铁蓝颜料混合均能制备出的一种颜料,主要用于涂料、油墨和搪瓷的着色等。[1]由于其颜色鲜艳,价格低廉,在茶叶中特别是绿茶中添加此种颜料可以使茶叶的颜色变绿,提高茶叶的色泽度从而被不法商贩用于茶叶中改善茶叶的色泽,增加卖相,以次充好。[2]一种添加了工业色素“铅铬绿”的假碧螺春,其重金属铅含量超标60倍(GB 2762-2017食品安全国家标准食品中污染物限量[3]规定每公斤茶叶里面铅的含量不能超过5毫克),由于添加了铅铬绿的茶叶重金属超标严重,饮用后会摄入大量人体不能降解的铅和铬,长期饮用会对人体肝肾器官造成极大的伤害,[4]鉴于此,铅铬绿已经被全国食品安全整顿工作办列入食品中可能违法添加的非食用物质名单中。

  通过资料文献对铅铬绿的定义可知,铬酸铅和铁蓝是组成铅铬绿的主要成分,且无论何种色调及组成,均含有铬酸铅成分,且铬酸铅的比例大于50%,因此,可通过测定茶叶中铅和铬酸根(CrO42-)含量来确定茶叶中铬酸铅的量,进而确定茶叶中是否含有铅铬绿存在。[1]其中铅含量可以通过食品安全国家标准食品中铅的测定(GB 5009.12-2017)[5]进行测定,铬酸根(CrO42-)含量则可采用本方法中液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用进行定量,其具有线性范围宽,检出限低,重现性好的特点,可为有效监测茶叶中的质量提供技术支持。

  1 材料与方法

  1.1 主要仪器和试剂

  仪器:U3000液相色谱仪(美国赛默飞公司);电感耦合等离子体质谱仪(iCAP RQ,美国赛默飞公司);电子天平(SECURA224-1CN,德国赛多利斯);水浴恒温磁力搅拌器(上海博迅实业有限公司);pH计(美国赛默飞公司);可调式电阻炉(最大功率2000W)。

  试剂:铬酸铅(CAS号:7758-97-6,纯度≥99%);硝酸(色谱纯,美国赛默飞);氨水、氢氧化钠、碳酸钠(优级纯,广州化学试剂厂);质谱调谐液:Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U(1μg/L,美国赛默飞公司)。

  试验样品为市售绿茶(样品粉碎过 200 目筛,储存于密封袋中备用)。

  1.2 溶液的配制

  样品碱性提取液:称取4.0g氢氧化钠和6.0g碳酸钠溶解并定容至1L,配制成0.1mol/LNaOH和0.056mol/LNa2CO3的混合溶液,并确保使用时pH值大于11.5。

  标准储备液:准确称取0.0279g铬酸铅标准物质于100mL烧杯中,加入50mL碱性提取液,置于恒温磁力搅拌水浴锅中,在90℃-95℃温度下不间断搅拌30min,取出后冷却至室温后转移至100mL容量瓶中,用水冲洗烧杯并转移至容量瓶中,用水定容至刻度。溶液中CrO42-的浓度为100mg/L。

  1.3 实验方法

  1.3.1 液相色谱条件

  色谱柱:G3268-80001 色谱柱(30mm×4.6mm,美国安捷伦公司);流动相(50mmol/L硝酸铵溶液):移取3.4mL硝酸和3.7mL氨水用超纯水定容至1000mL,调节pH值在7.0-7.2;流速:0.8mL/min;进样量:50μL。

  1.3.2 质谱条件优化

  用1μg/L质谱调谐液对仪器条件进行调谐,使仪器的灵敏度、双电荷、氧化物、背景等各项指标达到实验要求,经优化后的仪器参数如表1所示。

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表1质谱参数条件

  在优化好的条件下,采用KED模式消除质谱干扰,选择52质量数对样品进行测试。

  1.3.3 标准溶液的配制及曲线制定

  取1.00mLCrO42-标准储备液用流动相(50mmol/L硝酸铵溶液)定容至10mL,得到浓度为10mg/L的标准中间液。再分别吸取0.05,0.1,0.2,0.5,1.0mL标准中间液于100mL容量瓶中,用流动相定容并混匀,得到浓度分别为5μg/L,10μg/L,20μg/L,50μg/L,100μg/L标准工作液,上机测定,以峰面积对浓度作曲线,见图1,该标准系列线性方程为Y=44763.2314x+480.2876,线性相关系数r=0.9999。

图1 铬酸根标准曲线

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  1.3.4 样液的制备

  准确称取制备好的茶叶样品1g(精确到0.01g)于100mL坩埚中,于2000W电炉上灼烧至无烟冒出,呈灰白的灰分状态,关掉电炉,冷却至室温后加入50mL碱性提取液,置于磁力搅拌恒温水浴锅中,在90℃-95℃温度下不间断搅拌30min,取出后冷却至室温,定容至100mL容量瓶中,从中取1.0mL用流动相定容至50mL,过0.45μm水系微孔滤膜过滤,待上机测定。按同一操作方法进行加标试验和空白试验。

  2 结果与分析

  2.1 样品前处理条件的优化选择

  参考文献方法,尝试采用碱性提取液直接提取粉碎茶叶样品中铅铬绿(已经对该茶叶样品进行加标),但检测结果为未检出。

图2 不经过茶叶样品进行萃取的标准色谱图(10μg/L)

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图3 加标茶叶样品(50mg/kg)直接用碱性提取液提取之后测得的色谱图

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  从上面的两张图中可以看出,加标样品在不经过灰化碱性提取液直接提取后,铬酸根含量大大降低,直接测算结果为低于方法的检出限。原因可能为碱性提取液虽然对铬酸铅的提取能力很强,但是因为在茶叶中含有大量的氨茶碱、茶多酚等还原性物质,在直接提取过程中,同时也将茶叶中这些物质提取出来与铬酸根中的六价铬发生还原反应生成三价铬,而三价铬属于阳离子而无法在阴离子柱中进行分离而体现出来。故本实验采用碱性提取液对灰化后的茶叶样品进行萃取后进行测定。样品的全过程加标回收见表2。

  2.2 方法检出限

  方法检出限参照色谱检测中以3倍信噪比的仪器响应值所对应的浓度进行计算,将空白茶叶基质对标准溶液进行逐级稀释进样,确定0.2μg/L时所产生的信号值/噪音信号值≥3,故方法检出限可定为0.2μg/L,按照样品前处理方法,当称样量1g,定容体积为100mL,稀释50倍时,铬酸根的检出限为1mg/kg。

图4 茶叶基质加标样品的 CrO42- 色谱图(0.2μg/L)

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  2.3 回收率和精密度

  为验证方法的准确度,对茶叶样品进行高、中、低三水平加标试验,按样品的制备方法对加标茶叶样品进行高温灰化后,用碱性提取液在95℃水浴下不断搅拌提取30min,同时对每个加标提取液进行6次重复测试,以评价其精密度,结果见表2。

表2 回收率和精密度

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  3 结论

  本试验建立了高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术测定茶叶中铅铬绿含量的分析方法,对前处理过程和实验条件进行了优化,对干扰进行了消除和校正。并进行了准确度和精密度试验,均在合理范围内。该方法前处理简单,干扰少,检出限低、重复性好,在实际检测工作中具有重要的意义。(精益和泰质量检测股份有限公司/肖亦群 花振新 黄姗姗


参考文献:

[1]王莹、石金娥、杨波等。液相色谱-电感耦合等离子体质谱法检测茶叶中“美术绿”的含量[J]。食品安全质量检测学报,2019,10(6):1458-1464。

[2]陈利燕、鲁成银、刘欢。茶叶中铅铬绿的检测方法研究[J].热带农业工程,2008,32(1):38-44。

[3]GB 2762-2017。食品安全国家标准食品中污染物限量[S].2017。

[4]石金娥、华蕾、李滢倩等。离子色谱法和分光光度法测定茶叶中的铅铬绿含量[J]。食品安全质量检测学报,2019,10(6):1534-1540。

[5]GB 5009.12-2017。食品安全国家标准食品中铅的测定[S].2017。



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