【开学季】***茶中稀土元素溶出性研究

我是风儿

2014/09/18

私聊

ICP-MS

1引言

由于***的土壤特性含有较高的稀土元素，以及茶叶管理施用肥料，这都茶叶生长带来富集稀土元素的可能。因此，有些茶叶稀土超标是不可避免的。那么超标的茶叶稀土元素测过人们的泡茶，被人们饮用的茶汤又含有多少稀土元素呢？徐清在《浸泡法测茶叶中稀土氧化物的溶出量》一文研究认为从茶叶浸泡温度、时间曲线和浸泡次数曲线,得出稀土氧化物含量随温度的升高、浸泡时间的延长呈上升趋势。茶叶浸泡液中稀土含量远小于茶叶中的稀土总含量,一般都小于总量的20%。石元值等人研究表明采用3次冲泡的总浸出率以乌龙茶粉最高,约为60%；其次是乌龙整茶，约为50%；针形绿茶的稀土浸出率最低，仅为5%。鉴于人们饮用的是茶汤，而从前人的研究来看，茶叶中被人们饮用的稀土总量只是一小部分，本实验旨来通过***岩茶的稀土总量采用水浸泡分析茶汤中稀土总量，并且研究茶叶稀土总量溶出率及16种单质稀土元素的溶出性，为人们茶叶饮用安全提供科学依据，及食品安全研究提供基础数据。

据中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院副院长杨秀芳介绍，茶叶稀土标准自发布实施以来，就引起很大争议，许多学者和茶叶企业持不同见解。2mg/kg的限量指标是将茶叶与稻谷、玉米、小麦等粮食等量齐观，但茶叶不同于其他植物性食品。茶叶通常被人们用来冲泡饮用，稀土较难溶于水，冲泡的茶汤中只有不到1/4的稀土氧化物会浸出，对人体的安全风险很小，这与粮食直接吃到肚子里是完全不同的。

2实验材料与方法

2.1实验材料

选择***地区的岩茶，先通过茶叶稀土元素含量的测试，然后进行实验茶叶的选择。把茶叶稀土元素氧化物总量超过国家标准限量值2.0mg/kg作为实验材料，数量为10个。

2.2主要仪器及试剂

Agilent 7700x ICP-MS 电感耦合等离子体质谱仪； ETHOS ONE微波消解仪（Milestone公司产）；Al204电子分析天平；粉碎制样机；高纯氩：99.999%；

16种稀土元素单标标准物质溶液100ug/mL；测定时将其配制成（0、5、10、15、20、30）ng/mL（Y、La、Ce、Nd、Pr、Sm）轻稀土组；（0、2、4、6、8、10）ng/mL（Sc、Gd、Dy、Eu、Tb）中稀土组；（0、0.1、0.2、0.4、0.6、1.0）ng/mL(Ho、Er、Tm、Yb、Lu)重稀土组工作曲线用的标准溶液系列；

调谐液：Li、Co、Y、Ce、Tl浓度为1ng/mL；

内标溶液：In、Rh、Re浓度为1ug/mL；硝酸、过氧化氢，所用试剂均为优级纯，试验用水为超纯水，电阻率大于18MΩ·cm；

2.3仪器工作条件

ICP-MS仪器优化后的条件见表5.1。

表5.1 茶叶及茶叶浸泡液测定时ICP-MS仪器优化后的条件

仪器参数	数值
RF功率	1500W
采样深度	8.0mm
冷却气流量	15L/min
辅助气流量	1.0 L/min
载气流量	0.8 L/min
补偿气流量	0.2L/min
蠕动泵转速	0.1rps
样品提取时间	45s
稳定时间	60s
积分时间	0.3s
重复次数	3次
信号响应值cps	Y（89）≥8万 Tl（205）≥3万
Y、Tl信号响应值cps的RSD	＜5%
氧化物	＜1.2%
采集模式	全谱模式
调谐模式	no gas调谐模式

注：内标加入方式为在线内标,以铟、铑、铼混合液做为16种稀土元素测定的内标液。

2.4试验方法

茶叶浸泡液样品的前处理：称取样品4g左右，放入专门用于泡饮的碗中（带有过滤网），然后用沸腾的超纯水进行浸泡提取，每次放50mL沸腾的超纯水，浸泡时间为1min，然后倒出全部茶汤并收集起来；再往茶叶倒50mL沸腾的超纯水，重复以上步骤5次，共收集到250mL茶叶浸泡提取液，供样品分析用。

把供分析用样品浸泡提取液放入蒸发皿中，再放到水浴锅上面进行样品浓缩。当250mL茶叶浸泡提取液浓缩至3mL左右时，转入微波消解罐中，再放入赶酸器中进行水分蒸发，再次浓缩至1mL左右，加入5mL硝酸，进行预处理与赶酸约2小时，冷却，再加放3mL硝酸、1mL过氧化氢进行微波消解（消解程序见表2.2）。把微波消解好的样品进行赶酸2小时，冷却，定容至50mL，该溶液为待机分析样液。

3 结果与讨论

3.1干茶叶与浸出液中稀土总量的分析

对选择的10个样品干茶叶与浸出液进行了16种稀土元素的分析测定，结果如表5.2。

通过对10个干茶叶稀土总量分析，结果表明这几个***茶样本的稀土氧化物总量水平2.530mg/kg~5.399mg/kg，选择高水平稀土含量的茶叶，主要是以便在浸出液能够更好分析，减少分析误差。从溶出茶叶稀土总量的统计数据来看，水浸出的茶叶内容物的稀土总量是0.162～1.018mg/kg，平均稀土总量为0.441mg/kg。干茶叶中的稀土元素经开水浸泡后的被人们饮用茶汤的稀土溶出率为4.8%～34.9%，平均溶出率为13.1%，结果表明干茶叶经浸泡后稀土元素溶出率是较低的，也说明被人所摄用的稀土氧化物总量较少的。

表5.2***茶大红袍茶叶中稀土总量及浸泡液稀土总量分析表

样品编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
茶叶稀土总量( ug/kg)	2759	2967	3042	3039	5399	4069	3776	3409	2920	2530
溶出茶叶稀土总量(ug/kg)	292	171	318	260	755	582	480	162	1018	370
稀土溶出率（%）	10.6	5.8	10.5	8.6	14.0	14.3	12.7	4.8	34.9	14.6

3.2干茶叶与其浸泡茶汤中16种稀土单质元素含量的分析

选取同样的10个样品干茶叶与浸出液中16种稀土单质元素含量进行分析，结果见表5.4。

表5.4 ***茶大红袍茶叶中16种稀土元素含量及浸泡液含量总量分布表

(单位：ug/kg )

样品号	分析项目	45 Sc	89 Y	139 La	140 Ce	141 Pr	146 Nd	147 Sm	151 Eu	157 Gd	159 Tb	162 Dy	165 Ho	166 Er	169 Tm	172 Yb	175 Lu
1	茶叶稀土	171	324	383	619	68.8	241	45.4	11.1	56.0	0	45.2	0	28.4	0	30.2	0
	溶出稀土	5.9	21.7	36.7	108	6.0	24	4.1	4.4	16.4	0	4.3	0	2.7	0	2.7	0
	溶出率(%)	3.5	6.7	10.0	17.4	8.7	10.0	9.0	39.6	29.3	/	9.5	/	9.5	/	8.9	/
2	茶叶稀土	212	325	433	758	88.5	324	59.8	14.3	67.5	0	48.7	0	26	0	22.9	0
	溶出稀土	18.6	44.6	17.7	44.5	3.4	15	2.8	0.9	3.7	0	2.8	0	1.9	0	1.5	0
	溶出率(%)	8.8	13.7	4.1	5.9	3.8	4.6	4.7	6.3	5.5	/	5.8	/	7.3	/	6.6	/
3	茶叶稀土	135	361	388	898	79.4	309	62	0	68.2	0	58.1	0	38.1	0	45.6	0
	溶出稀土	4.7	30	31.9	129	6.5	27.8	5.6	0	7.8	0	5.5	0	3.8	0	4.1	0
	溶出率(%)	3.5	8.3	8.2	14.4	8.2	9.0	9.0	/	11.4	/	9.5	/	10.0	/	9.0	/
4	茶叶稀土	92.7	305	532	962	81.8	289	49	15.7	55.7	0	40	0	25.4	0	25.8	0
	溶出稀土	13.9	15.4	36.8	86.4	5.6	21.4	4.0	4.7	16.2	0	2.9	0	1.7	0	1.5	0
	溶出率(%)	15.0	5.0	6.9	9.0	6.8	7.4	8.2	29.9	29.1	/	7.3	/	6.7	/	5.8	/
5	茶叶稀土	132	745	1008	1024	192	743	131	19.1	144	0	116	0	69.9	0	74.8	0
	溶出稀土	1.4	40	60.3	248	10.1	168	7.6	3	47.3	0	11.8	0	15.7	0	5.3	0
	溶出率(%)	1.1	5.4	6.0	24.2	5.3	22.6	5.8	15.7	32.8	/	10.2	/	22.5	/	7.1	/
6	茶叶稀土	99.3	465	1161	582	126	470	92.3	91.1	92.8	0	78.7	0	46.7	0	57.2	0
	溶出稀土	3.4	50.2	109	130	21.6	87.2	17.2	5.0	29.2	0	12.5	0	6.5	0	7.0	0
	溶出率(%)	3.4	10.8	9.4	22.3	17.1	18.6	18.6	5.5	31.5	/	15.9	/	13.9	/	12.2	/
7	茶叶稀土	119	421	831	747	141	522	85.2	0	93.4	0	66.8	0	32.9	0	33.7	0
	溶出稀土	4	35.0	75.0	172	12.3	48.6	8.5	0	24.6	0	7.0	0	4.0	0	3.9	0
	溶出率(%)	3.4	8.3	9.0	23	8.7	9.3	10.0	/	26.3	/	10.5	/	12.2	/	11.6	/
8	茶叶稀土	93.4	301	1490	414	69.7	81.0	43.6	0	46.7	0	37.2	0	22.2	0	22.6	0
	溶出稀土	11.2	11.0	13.0	72.5	2.8	13.4	2.5	0	9.7	0	2.5	0	1.8	0	1.5	0
	溶出率(%)	12.0	3.7	0.9	17.5	4.0	16.5	5.7	/	20.8	/	6.7	/	8.1	/	6.6	/
9	茶叶稀土	90.1	387	752	501	95.2	351	55.3	0	62.7	0	48.5	0	26.1	0	25.3	0
	溶出稀土	20.5	47.7	57.5	52.2	8.5	70.4	6.8	0	6.8	0	6.4	0	8.2	0	3.3	0
	溶出率(%)	22.8	12.3	7.7	10.4	8.9	20.1	12.3	/	10.8	/	13.2	/	31.4	/	13.0	/
10	茶叶稀土	44.9	151	76.5	1184	52.6	192	22.1	0	29.5	0	15.1	0	0	0	0	0
	溶出稀土	4.0	55.4	31.5	169	5.4	20.8	3.4	0	6.1	0	2.9	0	0	0	0	0
	溶出率(%)	8.9	36.6	41.2	14.3	10.3	10.8	15.4	/	20.7	/	19.2	/	/	/	/	/
平均溶出率(%	8.2	11.1	10.3	15.8	8.2	12.9	9.9	9.7	21.8	0	10.7	0	12.2	0	8.1	0