張文拯，王稀稀，程時勁，劉曉霞

（武漢東湖學院 生物醫(yī)用材料創(chuàng)新研究所 生命科學與化學學院，湖北 武漢 430212）

茶葉自古以來是我國人民所熱愛的一種大眾飲品[1]，茶葉中無機礦物元素大約有28 種，包括鉀、鎂、鈉、鐵、銅、鋅等，而鐵在茶葉中的含量相對較高，鐵是人體血紅素的重要構成物質(zhì)[2，3]，而血紅素在人體內(nèi)主要起著供氧的作用，它能夠將氧氣運輸?shù)饺梭w的各個器官和細胞，適當?shù)娘嫴枘軌蝾A防貧血。此外，鐵還具有一系列的作用，如提高人體免疫力，對人體的皮膚發(fā)育有促進作用。所以，測定茶葉中的鐵元素含量，具有重大的實際意義。測定鐵元素比較常見的方法有鄰啡羅啉比色法[4]和原子吸收光譜法[5]，因原子吸收光譜法具有更高的靈敏度、更好的選擇性、更低的干擾和更低的檢出限，故被廣泛用于微量元素的測定分析[6-8]。為了得到更準確的測定結果，本文選用具有提取效率高、時間短、溫度低、適應性廣等優(yōu)點的超聲波提取法[9]。此法通過超聲波輔助溶劑的方式，對植物產(chǎn)生強烈的空化效應、機械效應和熱效應[10，11]，在這些復合效應下植物細胞被破壞，細胞內(nèi)待測有效物質(zhì)會加速釋放、擴散和溶解，能顯著提高萃取效率。本實驗對茶葉中鐵含量的測定使用石墨爐原子吸收法，通過改變HCl 提取液濃度、超聲提取時間、超聲提取溫度和超聲提取功率對工藝進行了優(yōu)化研究。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

茶葉，選自武漢東湖學院學生超市Lipton 零售盒裝茶葉，產(chǎn)地為合肥市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)；NH4Fe（SO4）2·12H2O（AR 國藥集團化學試劑有限公司）；濃HNO3、濃HCl、濃H2SO4，中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，以上試劑均為分析純；鐵標準儲備液（1mg·mL-1）；鐵標準使用液（10μg·mL-1）。

KQ-100DE 型數(shù)控超聲波清洗器（上海右一儀器）；AA-7002 型原子吸收光譜儀（北京東西分析）；AUY120 型分析天平（上海右一儀器）；CD-UPT-I-10T 型純水器（成都越純科技）；FW135 型中草藥粉碎機（天津市泰斯特儀器）。

1.2 實驗方法

用中草藥粉碎機將樣品茶葉粉碎后，過80 目篩，裝在密封袋中待用。準確稱取若干份2.0g 樣品，分別置于25mL 錐形瓶中，加入一定濃度的HCl 溶液，置于超聲波清洗器中，調(diào)節(jié)至一定溫度和功率下超聲一段時間，過濾后用容量瓶定容至50mL。開啟石墨爐原子吸收分光光度計，安裝鐵元素空心陰極燈，設置各種儀器參數(shù)，吸收線波長設置為最靈敏線248.3nm，狹縫寬度設置為0.2nm，元素燈電流調(diào)節(jié)至3mA，背景校正模式氘燈，氘燈電流設為80mA，進行對光調(diào)節(jié)和掃描后，開啟循環(huán)保護水，打開保護氣Ar 并調(diào)節(jié)到合適流量，最后開啟石墨爐電源開關，多次空燒凈化石墨爐后，用10μL 移液槍進樣，測定吸光度，確定最佳HCl 提取液濃度、最佳超聲溫度、功率和時間。在最佳實驗條件下對茶葉樣進行測定，求得茶葉中鐵含量，鐵含量計算公式為：

D=C×50/m

式中 D：茶葉粉末中鐵含量，μg·g-1；C：待測液中鐵含量，μg·mL-1；50：待測液體積，mL；m：取用樣品質(zhì)量，g。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

用石墨爐原子吸收光譜儀按1.2 方法測定標液的吸光度A，繪制標準溶液工作曲線，見圖1。

圖1 標準溶液工作曲線Fig.1 Working curve of standard solution

由圖1 可見，吸光度A 與鐵標準溶液濃度C 的線性回歸方程為A=0.06847C+0.00104，相關系數(shù)R=0.99987，表明待測鐵離子在2.0~10.0μg·mL-1濃度范圍內(nèi)與吸光度A 有較好的線性相關性，可用于檢測鐵離子濃度。

2.2 HCl 提取液濃度優(yōu)化

取5 份2.0g 茶葉粉末，加入濃度分別為0.25、0.5、0.75、1.0、1.25mol·L-1的HCl 提取液，設置超聲時間為30min、超聲溫度為50℃、超聲功率為50W，考察HCl 濃度對吸光度的影響。結果見圖2。

由圖2 可見，隨著HCl 濃度的增加，溶液吸光度先增加后遞減，其原因可能是在HCl 濃度較低時不足以使鐵離子完全浸出，而當HCl 濃度過高時，又會使得提取出的鐵離子更容易吸附在樣品中，導致提取效率降低，因此，最終確定HCl 提取液的最佳濃度為0.75mol·L-1。

2.3 超聲時間的優(yōu)化

取6 份2.0g 茶葉粉末，加入濃度為0.75mol·L-1的HCl 提取液，設置超聲溫度為50℃，超聲功率保持50W 不變，將超聲時間分別設置為0、10、20、30、40、50min，考察超聲時間對吸光度的影響，結果見圖3。

圖3 超聲時間對吸光度的影響Fig.3 Effect of different ultrasonic time on absorbance

由圖3 可見，前20min 鐵離子的提取處于正在進行的過程，溶液的吸光度在這一時間段不斷上升，而當超聲時間達到20min 以后，鐵離子的提取過程已基本完成，故其后的溶液吸光度值趨于穩(wěn)定，考慮到20min 是達到穩(wěn)定后的第一個節(jié)點，存在一定的不穩(wěn)定性，因此，取最佳超聲時間為30min。

2.4 超聲溫度的優(yōu)化

超聲溫度用于提取植物樣品時不宜過低，過低則提取效率差，過高則會破壞樣品。本實驗取5 份2.0g 茶葉粉末，加入濃度為0.75mol·L-1的HCl 提取液，調(diào)節(jié)超聲時間和超聲功率分別為30min 和50W，考察超聲溫度分別為20、30、40、50、60℃對吸光度的影響，結果見圖4。

圖4 超聲溫度對吸光度的影響Fig.4 Effect of different ultrasonic temperature on absorbance

由圖4 可見，待測溶液的吸光度隨著超聲溫度的增加呈現(xiàn)出先增加后遞減的趨勢，其最大吸光度值為0.3096，對應的超聲溫度為50℃，可以選為最佳超聲溫度。

2.5 超聲功率的優(yōu)化

取6 份2.0g 茶葉粉末，加入濃度為0.75mol·L-1的HCl 提取液，定容體積為50mL，設置超聲時間為30min，超聲溫度為50℃，考察超聲功率分別為30、40、50、60、70、80W 對吸光度的影響，結果見圖5。

圖5 超聲功率對吸光度的影響Fig.5 Effect of different ultrasonic power on absorbance

由圖5 可見，當超聲功率逐漸增加時，待測溶液的吸光度呈先增后減的趨勢。這是因為超聲功率過低時，提取效率較差，超聲功率太高時會產(chǎn)生許多無用空化氣泡，形成超聲屏障，反而會降低提取效率，因此，功率過低或過高均不合理，故本實驗確定吸光度最大時對應的超聲功率50W 為最佳的超聲功率。

2.6 茶葉中鐵含量的測定

5 個茶葉待測樣中鐵含量的平行測定在最佳實驗條件下的檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 茶葉待測樣中鐵含量與吸光度數(shù)據(jù)Tab.1 Results of absorbance and iron content in the tea samples

由表1 可見，樣液中鐵含量的平均值為4.514μg·mL-1，相對平均偏差為0.27%，相對標準偏差RSD 為0.34%，表明用此法檢測結果的重現(xiàn)性良好，計算可得茶葉樣中鐵含量為112.85μg·g-1。

為檢驗準確程度，對茶葉樣進行平行加標回收實驗3 次，加標量為2.0μg·mL-1，加標回收率結果見表2。

表2 空白樣和待測樣加標回收率Tab.2 Recovery rate of blank and sample

由表2 可見，空白樣、待測樣的加標平均回收率分別為96.75%和95.60%，回收效果較好，表明這種方法準確可靠，可以用于茶葉中鐵的檢測。

3 結論

本實驗以中草藥粉碎機粉碎后的茶葉粉末為原料，采用超聲波提取法，用石墨爐原子吸收光譜儀測定鐵含量，其最佳提取工藝條件為：HCl 提取液濃度為0.75mol·L-1，超聲時間為30min，超聲溫度為50℃，超聲功率為50W。在此條件下測得的茶葉樣品待測液中的鐵含量為4.514μg·mL-1，RSD 為0.34%，重現(xiàn)性和準確性都較好，茶葉樣品粉末中鐵含量為112.85μg·g-1。