綠茶飲料中微量元素含量的測(cè)定分析

屈菊平

（焦作大學(xué)化工與環(huán)境工程學(xué)院，河南焦作454003）

茶葉最早起源于我國(guó)，在各種飲品中，茶的愛(ài)好者最為廣泛，幾乎遍布全世界。對(duì)于茶業(yè)的加工及研究，國(guó)內(nèi)外都有很高的重視程度，目前世界茶飲料大有對(duì)壘咖啡可樂(lè)之勢(shì)[1]。綠茶飲料除能止渴解熱外還具有興奮、利尿、強(qiáng)心解痙作用，還能抑制動(dòng)脈硬化、抗菌抑菌作用，抗癌和抗衰老作用[2]?，F(xiàn)代科學(xué)研究證明，特定狀態(tài)下的微量元素是維持健康和防病治病的必要條件之一[3]，微量元素是茶飲品保健作用的物質(zhì)基礎(chǔ)的重要組成部分。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)茶飲品的研究主要集中在茶多酚和咖啡因等有機(jī)成分上，隨著人們對(duì)茶飲品成分的深入探討，無(wú)機(jī)成分尤其是微量元素日益被人們所重視[4]。隨著醫(yī)藥學(xué)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)和食品科學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了許多微量元素的補(bǔ)充方法，最經(jīng)濟(jì)最有效的方法還是食補(bǔ)，所以研究茶飲品中微量元素的含量對(duì)于增強(qiáng)人體健康具有重要意義。前人已用多種方法對(duì)茶葉中的微量元素進(jìn)行了測(cè)定[5]，但對(duì)綠茶飲料中微量元素的測(cè)定鮮見(jiàn)報(bào)道。本文采用等離子發(fā)射光譜法測(cè)定了市場(chǎng)上常見(jiàn)的3個(gè)品牌30批次樣品中 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和 Zn 等 7 種微量元素的含量，為探討茶飲品的多種保健作用，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料

1.1 試劑

K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和 Zn 標(biāo)準(zhǔn)溶液：由國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心，鋼鐵研究總院提供的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，各元素的濃度為1000μg/mL，HNO3（優(yōu)級(jí)純），HClO4（優(yōu)級(jí)純），實(shí)驗(yàn)用水為石英亞沸蒸餾水。

1.2 儀器設(shè)備

Optima 2100 DV電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國(guó)PE公司）；等離子體系統(tǒng)為等離子體側(cè)向-軸向雙觀察系統(tǒng)；光學(xué)系統(tǒng)為中階梯光柵雙光路二維色散分光系統(tǒng)，儀器分辨率小于0.003 nm（200 nm處）；工作方式為光譜直讀，多元素同時(shí)測(cè)定；霧化系統(tǒng)：正交霧化器。儀器工作條件如表1所示。

表1 ICP-AES工作條件Table 1 Optimized operating parameters

1.3 樣品

3種綠茶飲料是在超市內(nèi)購(gòu)買(mǎi)，包括綠茶1、綠茶2和綠茶3等品牌飲料，生產(chǎn)期限從2009年到2012年。

2 方法

2.1 樣品處理

準(zhǔn)確移取綠茶25.00 mL置于100 mL燒杯中，加入2.00 mL的HClO4，然后加入6.00 mL的濃硝酸，蓋上表面皿，置于電熱板上加熱消化，在此過(guò)程中逐滴加入少量的H2O2，至溶液無(wú)色透亮，繼續(xù)加熱至白煙冒盡，溶液近干，冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用2%的稀硝酸溶液定容。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定三次，同時(shí)制作空白。

2.2 分析波長(zhǎng)的選擇

采用ICP-AES法測(cè)定茶飲料中微量元素的含量，ICP-AES法對(duì)每個(gè)元素的測(cè)定都可以同時(shí)選擇多條譜線，一般在實(shí)驗(yàn)中選擇共存元素譜線干擾少、精密度高和信噪比高的譜線，本實(shí)驗(yàn)選擇的各元素分析譜線波長(zhǎng)見(jiàn)表2。

表2 元素分析譜線波長(zhǎng)Table 2 Analytical wavelengths of elements（nm）

2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

將各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度分別為 0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 μg/mL，在選定的儀器工作條件下對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，化學(xué)工作站繪制工作曲線，其相關(guān)系數(shù)在0.999 9～1.000 0之間。

2.4 方法的準(zhǔn)確度和精密度

為考察方法的可靠性，對(duì)樣品1號(hào)綠茶1中的批號(hào)為20120106的樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 回收率和精密度的測(cè)定結(jié)果（n=5）Table 3 Recoveries and precision of the elements（n=5）

從表3可以看出，各元素的回收率在92.5%～105.0%之間，RSD≤4.35%，結(jié)果表明本法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品的測(cè)定結(jié)果

按表1所列儀器的工作條件，用ICP-AES法測(cè)定了 3 種品牌綠茶 30 批次樣品中 K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn等7種微量元素的含量，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4、表5和表6。

表4 綠茶1中微量元素的測(cè)定結(jié)果 （單位：μg/mL）（n=3）Table 4 The analytical results of natural tea beverages 1（μg/mL）（n=3）

3.2 元素的含量與分析

從測(cè)定結(jié)果可以看出，三種綠茶中微量元素含量豐富，含量較多的元素是K、Ca、Mg和Mn，這四種元素的含量順序?yàn)镵﹥Ca﹥Mg﹥Mn，而Fe、Cu和Zn的含量相對(duì)較低，三種綠茶和其它飲品[6]可樂(lè)、雪碧、礦泉水相比較，綠茶中K、Mg和Fe含量較高。研究表明，微量元素是人體所必須的營(yíng)養(yǎng)素之一，它在人體的生理功能中起著特殊的生理作用。

表5 綠茶2中微量元素的測(cè)定結(jié)果（單位：μg/mL）（n=3）Table 5 The analytical results of natural tea beverages 2（μg/mL）（n=3）

表6 綠茶3中微量元素的測(cè)定結(jié)果（單位：μg/mL）（n=3）Table 6 The analytical results of natural tea beverages 3（μg/mL）（n=3）

采用極差分析方法對(duì)三種綠茶中微量元素含量是否存在顯著性差異進(jìn)行檢驗(yàn)[7]，極差檢驗(yàn)法是對(duì)兩組數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行比較，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為M：

若計(jì)算的統(tǒng)計(jì)量M值大于拒絕域的臨界值Mα，落入拒絕域內(nèi)，則判斷兩組數(shù)據(jù)的平均值之間有顯著性差異；若落入非拒絕域內(nèi)，則在顯著性水平α下接受原假設(shè)Ho，認(rèn)為平均值是一致的。

對(duì)綠茶1和綠茶2，綠茶1和綠茶3，綠茶2和綠茶3中微量元素的測(cè)定結(jié)果，采用極差檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，計(jì)算得到的M值見(jiàn)表7。

表7 三種綠茶不同元素之間的統(tǒng)計(jì)量M值Table 7 Statistic M of different elements in three kinds of natural tea beverages

統(tǒng)計(jì)量M的臨界值M0.05(10，10)=0.125。

從表7可以看出，綠茶1和綠茶2各對(duì)應(yīng)微量元素含量之間的統(tǒng)計(jì)量值M12除Cu和Fe外，其它元素的統(tǒng)計(jì)量值均小于M0.05(10，10)說(shuō)明綠茶1和綠茶2中除Cu和Fe外其它5種元素含量沒(méi)有顯著性差別，比較M13和M0.05(10，10)可知，在綠茶1和綠茶3各對(duì)應(yīng)微量元素含量之間除Ca、Cu和Fe外其它4種元素含量沒(méi)有顯著性差別，比較M23和M0.05(10，10)，在綠茶2和綠茶3各對(duì)應(yīng)微量元素之間均沒(méi)有顯著性差別。綠茶1、綠茶2和綠茶3是我國(guó)的知名綠茶品牌，測(cè)定結(jié)果表明，在不同批次3種品牌的綠茶中K、Mg、Mn、和Zn的含量沒(méi)有顯著性差別，因此，K、Mg、Mn、和Zn的含量可以作為判斷綠茶質(zhì)量的重要指標(biāo)，從微量元素的角度可以看出，綠茶1、綠茶2和綠茶3等品牌綠茶在質(zhì)量上沒(méi)有顯著性差異，利用微量元素含量作為綠茶質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)尚需要進(jìn)一步的研究。

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