王同蕾，任 碩，卓 勤

(中國(guó)疾病預(yù)防控制中心營(yíng)養(yǎng)與健康所，北京 100050)

茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，是形成茶葉色香味的主要成分之一，也是茶葉中有保健功能的主要成分之一。研究表明，茶多酚等活性物質(zhì)具解毒、抗氧化和抗輻射作用，且無(wú)毒副作用，無(wú)異味[1-4]，但茶葉在生長(zhǎng)、采收加工、運(yùn)輸存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)通常受到外界環(huán)境污染，造成不良后果。其中，鉛和總砷成為重要的外源性污染物之一。本文采用電感耦合等離子質(zhì)譜法[5-8]對(duì)茶多酚片中的重金屬污染物鉛和總砷的含量進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)JJF10591.1-2012計(jì)量技術(shù)規(guī)范[9]，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)其不確定度來源及各組分進(jìn)行量化分析評(píng)定，以便更好地控制茶多酚類保健品的質(zhì)量安全，為準(zhǔn)確測(cè)定其含量提供科學(xué)依據(jù)[10]。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，Neixon350D型，美國(guó)PerkinElmer公司，配有7個(gè)高精度氣體質(zhì)量流量控制器，耐高鹽、高效無(wú)記憶效應(yīng)同心霧化器；微波消解儀，Mars6-Express型，美國(guó)CEM公司，內(nèi)置雙光路溫度控制系統(tǒng)和全罐異常壓力監(jiān)控系統(tǒng)；可調(diào)式電熱板，Labtech S36型，萊博泰科公司；超純水處理器，Milli Plus 2150型，美國(guó)MILLIPORE公司。

鉛、總砷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，批號(hào)分別為GBW(E)080129、GBW(E)080117，濃度均為100mg/L；綠茶成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，批號(hào)GBW10052；In、Ge、Sc、Bi混合內(nèi)標(biāo)溶液，PE公司，濃度為100mg/L(使用前用1%硝酸稀釋成1.0mg/L)；硝酸，北京化學(xué)試劑廠，BV-Ⅲ級(jí)，批號(hào)151202；實(shí)驗(yàn)用水由超純水系統(tǒng)提供。

1.2 測(cè)量步驟

1.2.1樣品前處理 稱取0.30g茶多酚樣品于干凈的聚四氟乙烯消解罐中，加入6～8mL硝酸，混勻放置過夜以進(jìn)行冷消化。設(shè)置微波消解系統(tǒng)的升溫條件(表1)進(jìn)行消化，消解完成后自然冷卻至室溫。放置于電熱板上加熱至120～160℃，開蓋趕酸，冷卻后用去離子水定量轉(zhuǎn)移并清洗管壁，后定容至25mL容量瓶，搖勻，供上機(jī)備用，同時(shí)做試劑空白。

表1 微波消解運(yùn)行程序

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 分別精確吸取Pb、As元素標(biāo)準(zhǔn)溶液5mL于50mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液定容至刻度，配制成濃度為10mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。然后用5%的硝酸溶液將其逐級(jí)稀釋配制成為Pb、As濃度為0.5、1.0、5.0、10.0、50.0ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列。用超純水稀釋濃度為100mg/L的內(nèi)標(biāo)溶液，配制成1.0mg/L的內(nèi)標(biāo)使用液。

1.2.3儀器工作參數(shù) 用質(zhì)譜調(diào)諧溶液對(duì)儀器測(cè)定時(shí)的工作條件進(jìn)行優(yōu)化，使儀器的靈敏度、背景、氧化物、雙電荷和分辨率等各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到測(cè)定要求，從而得到儀器最佳技術(shù)參數(shù)與設(shè)定值。功率：1 300 W；冷卻氣流速：15L/min；輔助氣流量：1.1L/min；載氣流速：1.05L/min；采樣深度：6.4mm；分析模式：定量；測(cè)量模式：KED；掃描次數(shù)：20；重復(fù)次數(shù)：3。在設(shè)定條件下，分別用調(diào)諧液及內(nèi)標(biāo)溶液調(diào)整儀器，將在線內(nèi)標(biāo)、試劑空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液和樣品溶液分別引入儀器，根據(jù)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別計(jì)算出各物質(zhì)的濃度。

2 不確定度的評(píng)定

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

茶多酚片中鉛、砷含量測(cè)定的數(shù)學(xué)公式為式(1)：

(1)

式(1)中：C為試樣中鉛、砷的含量(mg/kg)；C0為試樣消化液中鉛、砷的濃度(ng/mL)；V為試樣消化液總體積(mL)；m為稱樣質(zhì)量(g)。

2.2 不確定度的來源分析

根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，從檢測(cè)過程和數(shù)學(xué)模型分析，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定茶多酚中鉛、砷的不確定度來源，主要包括樣品稱量、樣品前處理、樣品定容和儀器分析等步驟(附圖)。

附圖 不確定度來源分析

2.3 不確定度各分量的分析與計(jì)算

(2)

樣品質(zhì)量由2次稱量(去皮和稱樣)所得，稱樣量的平均值為0.300 0g，則稱樣量引入的相對(duì)不確定度為：

(3)

2.3.2樣品前處理過程引入的不確定度urel2在茶多酚樣品的前處理過程中，不可避免存在消解不完全或消解過程的污染、損失等問題，導(dǎo)致樣品中的鉛、砷元素不能100%進(jìn)入消化液中，因此，可通過分析計(jì)算回收率的不確定度來評(píng)定消解過程引入的不確定度。根據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中加標(biāo)回收率的計(jì)算方式，采用1.2.1的消解過程，同時(shí)消解6個(gè)平行樣，計(jì)算鉛、砷的回收率范圍分別為95.3%～102.6%、96.6%～101.8%，平均回收率R分別為98.6%、99.0%，代入式(4)計(jì)算：

b+=100×R上限-100；b-=100-100×R下限；

(4)

式(4)中：b+為回收率上限對(duì)應(yīng)的極差值，b-為回收率下限對(duì)應(yīng)的極差值；u(p)為回收率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，urel2為回收率的相對(duì)不確定度。由式(2)可知，回收率的不確定度取決于回收率的范圍，因此，消解過程應(yīng)盡量提高精密度，減小回收率范圍以降低不確定度。經(jīng)計(jì)算，由此引入的鉛、砷的相對(duì)不確定度分別為0.021 4、0.013 1。

2.3.4標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel4標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度主要包括標(biāo)準(zhǔn)品本身的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的不確定度。

(5)

(3)標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度urel(c3)實(shí)驗(yàn)過程采用5個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)定3次，采用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線得到線性方程Yi=a+bxi，由此引入的不確定度由式(6)表示：

(6)

由式(3)和表2數(shù)據(jù)得出，由鉛、砷標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分別為u(c3-Pb)=0.143、u(c3-As)=0.140。其相對(duì)不確定度分別為urel(c3-Pb)= 0.043 6、urel(c3-As)=0.028 5。

表2 ICP-MS法測(cè)定茶多酚中鉛和總砷的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合不確定度

綜上，標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度為式(7)：

(7)

經(jīng)計(jì)算，鉛、砷的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為urel(4-Pb)= 0.043 6、urel(4-As)=0.028 6。

(8)

經(jīng)計(jì)算，儀器重復(fù)性實(shí)驗(yàn)(隨機(jī))變化引入的相對(duì)不確定度分別為urel(5-Pb)= 0.006 6、urel(5-As)=0.007 8。

2.4 結(jié)果報(bào)告

以上各不確定度分量互不相關(guān)，綜合上述各分量urel1、urel2、urel3、urel4、urel5可知，對(duì)元素含量測(cè)定的不確定度評(píng)定影響最大的因素有2個(gè)，即樣品前處理過程引入的不確定度urel2和標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel4，其他3項(xiàng)為次要分量，具體評(píng)估中可忽略。根據(jù)合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度公式：

(9)

經(jīng)計(jì)算，urel(Pb)=0.036、urel(As)=0.032，則擴(kuò)展不確定度uc=k×urel×m(擴(kuò)展因子k=2時(shí)，對(duì)應(yīng)的置信概率為95%)。當(dāng)稱樣量為0.2g時(shí)，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定茶多酚片中鉛、總砷含量的結(jié)果如下：wPb=0.406±0.029mg/kg、wAs=0.158±0.010mg/kg。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)茶多酚片保健食品進(jìn)行了微波消解前處理，對(duì)其中的鉛和總砷進(jìn)行了ICP-MS法測(cè)定，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。通過分析各不確定度分量可知，樣品前處理和標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度為主要來源，其他分量在實(shí)際工作中可忽略不計(jì)。這為今后開展相關(guān)工作提供了參考：(1)在標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中，溶液稀釋的步驟越多，產(chǎn)生的不確定度越大，因此，應(yīng)盡量減少稀釋步驟；(2)為減少前處理過程引入的誤差，應(yīng)確保取樣的均勻性和代表性，保證操作過程一致，平行測(cè)定，同時(shí)盡量減少樣品消解過程中的損失；(3)操作儀器過程中，嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，減少儀器波動(dòng)，以降低重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。◇

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