黃聰薇，洪一葦，金壽珍，張琳，馮明慧，章劍揚，*，劉新，*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室，浙江杭州310008；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶葉質(zhì)量安全控制重點實驗室，浙江杭州310008；3.桐鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，浙江桐鄉(xiāng)314500）

菊花屬于菊科植物（Chrysanthemum），為我國傳統(tǒng)中藥，具有散風(fēng)清熱、平肝明目等功效，味甘、苦，性微寒，含有較多的揮發(fā)油、黃酮甙等，并含有豐富的鈣、鐵、鋅等微量元素，具有藥食兩用功效，近年來深受人們的青睞，現(xiàn)已成為我國僅次于茶葉的第二大傳統(tǒng)飲品原料[1]。

隨著人們對食品安全的日益重視，有毒有害元素逐漸受到關(guān)注。由于骨蓄積性、毒性及其對人群健康的潛在危害[2]，稀土元素（rare earth elements，REEs）曾在茶葉中引起多方重視[3-4]，雖然GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中已經(jīng)將其限量取消[5]，但作為風(fēng)險評估和科學(xué)研究需要持續(xù)跟進。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometer，ICP-MS）在元素含量的測定方面具有很多優(yōu)點，例如線性范圍廣、靈敏度高、穩(wěn)定性好，能同時分析多種重金屬元素等，是現(xiàn)今檢測微量金屬元素最便捷的設(shè)備之一，已在食品、農(nóng)產(chǎn)品等分析測試領(lǐng)域普遍應(yīng)用[6-7]。使用ICP-MS分析植食性產(chǎn)品中稀土元素，也已經(jīng)成為當(dāng)今主流[8-10]。

目前，對菊花茶在化學(xué)、藥理、臨床等方面研究的較多，對其鉛、鎘、鉻等常見有害金屬元素和鐵、鋅、鎂等有益金屬總量分析已有文獻報道[11-13]，但對其中的REEs的分析尚未見報道，因此，本研究擬建立和優(yōu)化菊花中REEs的分析測定方法，并選取我國3個主要菊花產(chǎn)地的樣品，對其中的REEs含量進行檢測和初步的分析比較，結(jié)合產(chǎn)地調(diào)研，分析比較了不同產(chǎn)地菊花中REEs含量，為菊花的質(zhì)量控制、風(fēng)險評估、地理溯源以及標(biāo)準(zhǔn)制定提供了一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

杭白菊：市售（浙江桐鄉(xiāng)）；貢菊：市售（安徽黃山）；杭白菊：市售（江蘇射陽）。

硝酸（色譜純）：德國Merck公司；稀土元素標(biāo)液及內(nèi)標(biāo) Ge、In、Re：美國 Sigma公司；去離子水（18.2 MΩ·cm）：Millipore公司。

Mars6微波消解儀：美國CEM公司；X SeriesII型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國賽默飛世爾科技公司；BHW-09C石墨趕酸裝置：上海博通公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別將濃度為100 mg/L的16個稀土元素（Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）標(biāo)準(zhǔn)儲備液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的HNO3溶液配成混標(biāo)，逐級稀釋，配制成濃度為 50、25、10、5、1 μg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（體積比）。

1.2.2 樣品的處理

將購于市場的菊花樣品用粉碎機粉碎，過30目篩，混勻。準(zhǔn)確稱取0.350 g左右試樣，加入（5∶1，體積比）HNO3+H2O2混合酸溶液，經(jīng)微波消解程序升溫消解后（表1），轉(zhuǎn)移至容量瓶中定容，待測，同時測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和空白對照。

表1 微波消解程序Table 1 Digestion procedure of microwave

1.2.3 ICP-MS的條件

使用 10 μg/L 的7Li、59Co、115In、238U 調(diào)諧液對儀器參數(shù)進行優(yōu)化處理，使1 μg/L的115In和238U的計數(shù)分別大于4×104cps和8×104cps以進行全質(zhì)量范圍內(nèi)質(zhì)量校正，使氧化物比率CeO+/Ce2+≤0.5%和雙電荷比率Ba++/Ba+≤2%分別達(dá)到分析要求。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

主成分分析使用Simca-P 11.5軟件，聚類分析使用 PASWstat software（版本18.0，美國）軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別測定16種稀土元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的離子計數(shù)，以離子計數(shù)對應(yīng)溶液濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，重復(fù)6次，線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD）見表 2。

表2 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Linear range，correlation coefficient，detection limit and relative standard deviation

2.2 前處理方式的選擇

由于菊花中含有豐富黃酮類、揮發(fā)油類、有機酸類和氨基酸類等有機物質(zhì)[14]，而其中的揮發(fā)油類物質(zhì)難以常規(guī)消解，因此對前處理的選擇尤其顯得重要。試驗中比較了干灰化消解、濕法消解以及微波消解3種方式，結(jié)果見表3。

表3結(jié)果顯示，干灰化消解后溶液渾濁，稀土含量顯著偏低，約占微波消解處理所測結(jié)果的70%；濕法消解雖然與微波消解處理后的檢測結(jié)果相近，但耗時較多；最后考察了HNO3和H2O2+HNO3兩種消解介質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對純酸，H2O2+HNO3處理后的溶液更加清澈透明，而且結(jié)果更為穩(wěn)定，因此選擇H2O2+HNO3為該試驗的消解介質(zhì)。

表3 不同消解方式考察Table 3 Investigation of different digestion methods

2.3 精密度試驗

取粉碎后的菊花樣品，準(zhǔn)確稱取6份0.3 g～0.4 g，按照優(yōu)化的前處理方式消解，在選定的ICP-MS分析條件下連續(xù)進樣分析。內(nèi)標(biāo)法進行校正，以測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差計算16種元素的重復(fù)性結(jié)果。試驗結(jié)果顯示，所得結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.93%～4.69%之間，說明該方法精密度良好。

2.4 準(zhǔn)確度評價

以GBW10052（GSB-30）《生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（綠茶）》為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參照，重復(fù)6次，分別測定其中16種稀土元素含量，對照參考值，見表4。

表4 各元素在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的參考值、測定值及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 4 Reference，measured values and relative standard deviation

表4結(jié)果顯示，實際測定值在參考值標(biāo)定誤差范圍內(nèi)，說明該方法可靠，測定結(jié)果準(zhǔn)確，滿足稀土元素分析要求。

2.5 實際樣品的測定分析

分別從桐鄉(xiāng)、黃山和射陽3個當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I菊花樣品，并對其中∑REOs（稀土元素氧化物總量）進行了初步分析，3個主要產(chǎn)地菊花中稀土元素含量現(xiàn)狀見表5。

從表5發(fā)現(xiàn)，3個地區(qū)的菊花樣品中∑REOs平均含量均未超過2.0 mg/kg，來自桐鄉(xiāng)的∑REOs平均含量顯著高于其它兩個地區(qū)，達(dá)到1.747 9 mg/kg，黃山地區(qū)的菊花∑REOs含量最低，只有0.445 6 mg/kg，其中LREE和HREE在對應(yīng)菊花中的含量，也呈相應(yīng)比例。黃山地區(qū)的菊花中LREE/HREE比值最低，為2.035 7，射陽和桐鄉(xiāng)地區(qū)分別達(dá)到2.696 4和3.461 5。

表5 3個主要產(chǎn)地菊花中稀土元素含量現(xiàn)狀Table 5 The status of REEs in the chrysanthemum of 3 main planting regions

從檢測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，菊花中∑REOs整體較低，將近70%的樣本量中的含量低于1.0 mg/kg，約90%的樣本量中的含量低于2.0 mg/kg。∑REOs最高樣品來自桐鄉(xiāng)，達(dá)到6.381 8 mg/kg，其中有8個樣品含量超過2.0 mg/kg；含量最低的樣品來自黃山，為0.215 1 mg/kg，只有1個樣品含量超過2.0 mg/kg。3個主要產(chǎn)地菊花中∑REOs含量分布見圖1。

圖1 3個主要產(chǎn)地菊花中∑REOs含量分布Fig.1 Distribution of∑REOs in chrysanthemum from 3 main planting regions

圖2 3個主要產(chǎn)地菊花中稀土各元素含量分布Fig.2 Distribution of each REEs in chrysanthemum from 3 main planting regions

從圖1看出，來自桐鄉(xiāng)的樣品中的∑REOs范圍最大，射陽次之，黃山最小，3個地區(qū)都出現(xiàn)了上限極值。3個主要產(chǎn)地菊花中稀土各元素含量分布見圖2。

從圖2看出，對總量貢獻最主要的是Sc、Y、La、Ce、Pr和Nd 6個稀土元素，3個地區(qū)的稀土單個元素的含量分布呈鋸齒狀，且趨勢類似，說明不同產(chǎn)地和不同菊花品種對單個稀土元素的積累和富集無明顯選擇性差異。相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻率和累計方差貢獻率見表6。

表6 相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻率和累積方差貢獻率Table 6 Eigenvalues of two principal components and their variance contribution and cumulative variance contribution rates

由表6可見，前2個主成分的累計貢獻率可達(dá)90%以上，所以可將上述16個元素相對含量的指標(biāo)綜合成表6中的2個主成分（PC1和PC2）。其中對PC1的影響的主要特征向量為除了Sc、Y和Eu以外的13個元素。因此本研究將這13個元素的含量水平在一定程度上是判別菊花產(chǎn)地的重要指標(biāo)。全部菊花樣品在PC1和PC2上的三點分布圖如圖3所示。

圖3 不同產(chǎn)地的菊花樣品在第1主成分和第2主成分分布Fig.3 Scatter plot of the first two principal component analysis of chrysanthemum samples from different origins

由圖3可知，來自黃山的樣品聚集最為集中，基本可以通過這些指標(biāo)實現(xiàn)有效區(qū)分，而來自桐鄉(xiāng)的樣品最為分散，而且與來自射陽的樣品在圖上重疊較多，區(qū)分效果不理想。

3 結(jié)論

本文通過混合酸消解預(yù)處理，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定，建立了菊花中稀土元素含量的準(zhǔn)確測定方法，該方法準(zhǔn)確、可靠、快速，適用于菊花樣品中稀土元素的測定。應(yīng)用所建立的方法，對我國3個主要菊花產(chǎn)地所采集的菊花樣品中的稀土含量進行了測定，并通過方差分析和主成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自黃山的菊花樣品與其他樣品達(dá)到了較好的區(qū)分效果。該研究為我國菊花中稀土元素的風(fēng)險評估及產(chǎn)地溯源等科學(xué)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和一定的理論參考。