段鳳敏　孫力元　保志娟

摘要 綜述了茶葉中重金屬的檢測方法如光譜分析法、液相色譜法、試紙快速檢測法等的研究進展，重點著眼于檢測過程中的內(nèi)部質(zhì)量控制措施，介紹了茶葉標準物質(zhì)的研究進展，并對茶葉標準物質(zhì)的發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞 茶葉;重金屬;質(zhì)量控制;檢測方法;標準物質(zhì)

中圖分類號 TS 272.7文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）23-0031-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.008

Research Progress of Quality Control of Heavy Metal Detection and Reference Materials in Tea

DUAN Feng-min1，SUN Li-yuan1，BAO Zhi-juan2

（1.Yunnan Institute of Measuring and Testing Technology，Kunming，Yunnan 650228;2.College of Tobacco Science，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201）

Abstract This review summarized the research progress of heavy metal detection methods in tea，such as spectroscopic analysis，liquid chromatography and rapid test strip test methods.It focused on the internal quality control measures in the detection process，and introduced the research progress of tea reference materials.The prospects for the development of tea reference materials were prospected.

Key words Tea;Heavy metal;Quality control;Detection method;Reference material

隨著城市化、工業(yè)化、汽車尾氣排放以及農(nóng)業(yè)的集約化經(jīng)營，重金屬污染已經(jīng)成為環(huán)境和農(nóng)業(yè)研究亟需解決的問題之一。根據(jù)2014年全國土壤污染調(diào)查公報顯示，我國耕地鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳的污染物點位超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[1]。重金屬可以通過土壤、大氣沉積、降雨和灌溉等方式進入農(nóng)作物生長環(huán)境，影響植物的正常生理活動及生長發(fā)育，最終影響植株的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。在植物體內(nèi)，重金屬逐漸聚集，濃度不斷提高，在很長時間不被微生物所分解，并通過食物鏈富集到各生物群體，從而危害人體健康[3]。重金屬進入人體后，能與蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生強烈的相互作用，使其失去活性，也能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒，如水俁病、兒童血鉛超標等事件。因此，人們對重金屬離子污染引起的生態(tài)危機和生態(tài)后果予以高度重視。

茶葉是世界三大天然飲料之一，而中國是世界茶葉的發(fā)源地，茶葉生產(chǎn)和出口的大國。茶葉是我國非常重要的農(nóng)產(chǎn)品，據(jù)中國茶葉流通協(xié)會關于《2019中國茶葉消費市場報告》[4]統(tǒng)計，2018年國內(nèi)茶葉內(nèi)銷量達191.05萬t，茶葉市場內(nèi)銷額達2 661億元，特別是近年來人們對健康生活的重視，茶葉因其抗氧化、抗衰老、降脂、減肥等顯著的保健功能，得到越來越多消費者的認可，人們對茶葉產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。通常情況下，茶葉中重金屬的檢測一般都是痕量級的，檢測過程中需要根據(jù)被測元素的特點，選擇適宜的前處理方式和檢測方法，考慮方法檢出限、精密度、回收率等要求，采用合適的質(zhì)量控制措施，方能確保檢測結果的準確、可信，為茶葉產(chǎn)品質(zhì)量控制、消費者健康安全保障提供有意義的指導。

對此，筆者綜述了茶葉常見重金屬檢測的方法，重點著眼于茶葉重金屬檢測過程中質(zhì)量控制方法，并列舉了目前茶葉類標準物質(zhì)的研制情況，以期為茶葉中重金屬檢測工作提供有價值的指導。

1 茶葉中重金屬檢測限量及方法標準

目前涉及到茶葉重金屬有害物質(zhì)的限量標準主要是食品安全國家標準GB 2762—2017《食品中污染物限量》[5]及農(nóng)業(yè)部標準NY 659—2003《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氯化物限量》[6]、NY/T 288—2018《綠色食品 茶葉》[7]，涉及的重金屬限量分別為鉛5.0? mg/kg、鉻5.0? mg/kg、鎘1.0? mg/kg、汞0.3 mg/kg、砷2.0? mg/kg、銅30.0 mg/kg。涉及茶葉重金屬檢測方法的標準主要是GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》[8]和GB/T 30376—2013《茶葉中鐵、錳、銅、鋅、鈣、鎂、鉀、鈉、磷、硫的測定——電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》[9]，2個標準采用的方法主要是電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法和電感耦合等離子原子發(fā)射光譜（ICP-AES）。

2 茶葉中重金屬檢測方法及應用

2.1 樣品的前處理

元素前處理的傳統(tǒng)方法為干灰化法和濕法消解法2種[10]。干灰化法是將有機物在高溫下灼燒，剩下的灰分用稀酸溶解;這種方法操作簡便，但是時間長，且鉛、汞、砷等元素在高溫下易損失。濕法消解是使用濃酸分解有機物，這種方法比較溫和，但酸用量較大，樣品的空白值比較高。故很多研究者進行了方法改進，現(xiàn)在重金屬前處理比較常用的方法是微波消解法[11]，也有研究采用酸提取法、懸浮液直接進樣法[12]、超聲輔助液相微萃取法[13]、金屬有機骨架固相萃取法[14]等進行處理。

2.2 樣品的檢測方法

2.2.1 原子光譜法。

目前茶葉中重金屬元素的檢測方法有多種，但是原子光譜和質(zhì)譜法仍然是首選[15-16]。原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）都屬于原子光譜分析法。原子吸收光譜法按照原子化器的不同又可以分為火焰原子化法（FAAS）[17]和石墨爐原子化法（GFAAS）[18-19]，常用于檢測鉛、鎘、鉻、銅等元素。不同的茶葉品種、不同的前處理方法和儀器條件的細微差別，都可能導致測定結果差別較大。吳愛美[20]采用石墨爐原子吸收光譜法測定茶葉中鉛、鉻、鎘元素，結果表明，茶葉樣品中鉛含量為0.072 4～4.896 0 mg/kg，鉻含量為0.709～2.489 mg/kg，鎘含量為0.025～0.357 mg/kg。Gomes等[21]用火焰原子化法和發(fā)射光譜測定了茶葉樣品中的8種金屬元素（鈣、銅、鐵、鎂、錳、鋅、鈉和鉀），測定結果符合不確定度要求。

原子熒光光譜法是利用金屬元素被還原為氫化物后，進入原子化器中分解為原子態(tài)，在相應的空心陰極燈的激光照射下產(chǎn)生熒光，測量待測元素激發(fā)后熒光強度進行定量分析的方法。原子熒光光譜法常用于檢測砷、汞等元素。劉凡等[22]采用原子熒光光譜法測定了原料茶葉樣本中砷、汞的含量，檢測結果顯示，所采集的46個茶葉原料樣本中砷含量為0.35～2.03 mg/kg，汞含量為0.013～0.100 mg/kg，有個別樣本的砷含量超標。

原子發(fā)射光譜法（AES）具有靈敏度高、測定速度快且可同時測定多元素的優(yōu)點，尤其是結合電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）已經(jīng)廣泛用于多種介質(zhì)中金屬元素的分析。沈明麗等[23]用ICP-AES法測定了13種茶葉樣品及國家標樣（GBW 10052綠茶）中的鈣、鎂、銅、鋅等9種元素。李玉紅等[24]用ICP-AES法同時測定茶葉中鎘、銅、鋅、砷、鎵、鉛、鈦等共23種元素含量，測定結果RSD為0.24%（Co）～6.59%（K），該方法能夠滿足分析要求，但從試驗數(shù)據(jù)可以看出，試驗茶葉樣品中的砷、鉻和鉛元素含量均超出食品安全國家標準和行業(yè)標準限量要求。Ghuniem等[25]用ICP-AES法重點分析紅、黑、綠茶葉中的鉛、鎘、鉻等元素，測定結果符合不確定度要求。

2.2.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。

由于檢出限低、精密度高、檢測速度快，并可以實現(xiàn)多元素同時測定，電感耦合等離子體質(zhì)譜法已經(jīng)成為痕量元素的主要分析方法。董瑞等[26]用該方法測定了茶葉中的鉛、砷、鉻和鎘4種元素，檢出限均可達到0.005? mg/kg。劉文政等[27]采用此法對市售茶葉中的鉛、鎘、鉻、銅、砷等10種金屬元素進行了測定，檢出限為0.41～1.28 μg/kg，加標回收率為90.2%～106.8%。也有研究者利用同位素稀釋與ICP-MS聯(lián)用測定茶葉中的鉛，提高了方法的準確度和精密度[28]。由于電感耦合等離子體質(zhì)譜法的優(yōu)越性能，與液相色譜、離子色譜能技術聯(lián)用后可以實現(xiàn)茶葉中金屬元素的形態(tài)分析[29-30]。

從上述光譜檢測方法在茶葉重金屬檢測中的應用（表1）可以看出，越是精密儀器，或者越是痕量檢測，試驗設計越需要考慮多種質(zhì)量控制措施，如配制標準曲線，研究試驗精密度和加標回收率，采用內(nèi)標溶液、調(diào)諧液等方式，標準物質(zhì)驗證環(huán)節(jié)等，通過上述質(zhì)控措施和驗證方法，為試驗數(shù)據(jù)的準確性和真實性提供了進一步的佐證。

2.2.3 液相色譜法與電化學法。

隨著色譜技術的發(fā)展，HPLC法也被證實可用于無機元素的分析。蘇新國等[34]采用四-（對氨基苯基）-卟啉（T4-APP）柱前衍生結合高效液相色譜法對比了4種鳳凰單樅烏龍茶及其茶湯中銅、鎳、錫、鉛、鎘、汞的含量，結果表明，低山區(qū)茶葉在沖泡過程中有4.19 μg/g 的鉛存在于茶湯，雖然低于國家衛(wèi)生標準的5.0 μg/g，但其飲用安全性仍值得重視。李培等[35]利用同位鍍汞陽極溶出伏安法測定茶葉樣品中鉛元素含量，并與國標方法的測定結果比較，發(fā)現(xiàn)2種方法的測定結果相關系數(shù)r=0.997 9，結果密切相關。方波陽極溶出伏安法是測定痕量金屬離子的一種高靈敏度方法，Melucci等[36]用該法測量了茶葉中的汞、銅、鉛、鎘和鋅，并用標準物質(zhì)菠菜葉NIST-SRM 1570a、番茄葉NIST-SRM 1573a和蘋果葉NIST-SRM 1515進行了驗證，驗證結果符合要求。

2.2.4 茶葉重金屬的快速測定法。

除了上述方法外，茶葉中重金屬的快速測量法還有試紙法、能量色散X射線熒光光譜法術（EDXRF）和激光誘導擊穿光譜技術（LIBS）等。周睿璐等[37]利用重金屬與三苯甲烷類堿性染料顯色反應的特征，以定量濾紙為紙基，孔雀石綠為顯色劑，快速檢測茶葉中鉛含量，并將該試紙測定結果與分光光度法進行比較，結果大致吻合。EDXRF是一種無損快速檢測技術，因其快速、無損等優(yōu)勢在地質(zhì)、礦產(chǎn)、材料等領域有較為廣泛的應用。為實現(xiàn)茶葉中重金屬污染物的快速檢測，李國權等[38]采用X射線熒光峰值法快速無損測定茶葉中鈣、鎂、鐵、鎳、銅、鋅和鉛等11種元素的質(zhì)量分數(shù)，通過不同的預處理方法，建立茶葉的X射線熒光校正模型，并與電耦合等離子體發(fā)射光譜儀測量結果進行了對比，從文獻資料可以看出，此項技術目前還處于研究階段。

LIBS法無需樣品前處理，檢測速度快，可多元素同時檢測，還可以實現(xiàn)原位、遠程檢測，已經(jīng)應用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等多個領域。于巧玲等[39]采用激光誘導擊穿光譜快速檢測茶葉中鉻元素，結果表明，鉻元素特征譜線位于427.48 nm處，強度好，適合定量分析，譜線強度和樣品濃度的標準曲線方程相關系數(shù)為0.991 0。

隨著檢測技術的不斷發(fā)展和進步，因為時限、成本、準確度等要求，快速、靈敏、無損的多元素在線檢測的方法將得到進一步研究和開發(fā)，并在茶葉重金屬檢測方面得到進一步的推廣和應用。

2.3 云南茶葉中重金屬檢測的相關研究

云南是中國茶葉的發(fā)源地，同樣，電感耦合等離子體質(zhì)譜法在云南茶葉中重金屬檢測中也得到了運用和推廣，如繆德仁等[40]、顏媛等[41]、唐琦平等[42]、肖涵等[43]、瞿燕等[44]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分別對云南鳳慶、保山、大理、臨滄、德宏、紅河和普洱等地不同的茶葉中不同元素含量進行測定，同時采取了系列質(zhì)控措施保證了測量結果的可靠性。具體應用見表2。

3 茶葉標準物質(zhì)

如前所述，在對茶葉中的重金屬檢測過程中，檢測方法對檢測結果的影響很大，每種檢測方法因其原理不同，前處理方式不同，有其最適宜的檢測對象、檢測范圍、檢出限，為確保檢測結果真實、可靠，在檢測過程中必須采取必要的質(zhì)量控制措施來確保檢測操作和活動的質(zhì)量，進而確保測試數(shù)據(jù)真實、有效。

標準物質(zhì)（reference material，RM）是具有一種或多種足夠均勻和很好地確定了的特性，用以校準測量裝置、評價測量方法或給材料賦值的一種材料或物質(zhì)[45]。標準物質(zhì)的特性適用于測量或標稱特性檢測中的預期用途[46]。標準物質(zhì)作為分析測量行業(yè)中的“量具”，在校準測量儀器和裝置、評價測量分析方法、測量物質(zhì)或材料特性值和考核分析人員的操作技術水平，以及在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的質(zhì)量控制等領域起著不可或缺的作用。在上述針對茶葉中重金屬檢測的研究中，試驗設計考慮了內(nèi)部質(zhì)量控制措施，包括標準曲線、調(diào)諧液、試驗精密度評價和加標回收試驗等，部分試驗還采用了標準物質(zhì)驗證措施進行溯源或者校準，但是由于所用的部分標準物質(zhì)不是茶葉基體標準物質(zhì)，因此測定的匹配程度不夠好，所以檢測結果的準確性和可靠性仍值得懷疑。另外，由于茶葉基體復雜，不同品種和產(chǎn)區(qū)的茶葉基體效應[33]也不一致，因此，在測定茶葉重金屬含量時，為消除基體效應干擾，應當盡可能保證校準曲線或標準溶液的基體與待測樣品的基體相同或一致，所以茶葉基體標準物質(zhì)對茶葉檢測技術的發(fā)展有著重要的影響，對茶葉檢測工作過程質(zhì)量控制的意義和作用突顯。目前我國可以檢索到的茶類基體標準物質(zhì)共計2種8個，其中一級標準物質(zhì)7個，二級標準物質(zhì)1個，相關標準物質(zhì)簡要情況如表3所示。

從表3可以看出，面對目前我國不同品種、不同產(chǎn)地的茶葉產(chǎn)品，茶類標準物質(zhì)遠遠不能滿足我國目前茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展和茶葉產(chǎn)品質(zhì)量控制工作的需要，所以茶葉基體標準物質(zhì)的研究應該有很大的發(fā)展空間。

4 結語

不同的重金屬檢測方法，因其原理不同、前處理方式不同，有最適宜的檢測對象、檢測范圍、檢出限。每種檢測方法有其優(yōu)越性，同時也有一定的局限性，不論是現(xiàn)有經(jīng)典的傳統(tǒng)檢測方法升級和完善，還是新型快速、現(xiàn)場檢測方法的發(fā)展，在檢測過程中必須考慮相應的質(zhì)量控制措施，確保檢測工作的質(zhì)量，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)真實、有效。標準物質(zhì)因其特定的預期用途，在未來的檢測工作中將發(fā)揮越來越重要的作用。

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基金項目 國家質(zhì)檢總局科技計劃項目（2017QK191）;云南農(nóng)業(yè)大學大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（2018-180）。

作者簡介 段鳳敏（1978—），女，云南鳳慶人，高級工程師，碩士，從事化學計量及標準物質(zhì)研究。*通信作者，副教授，博士，碩士生導師，從事化學計量及標準物質(zhì)研究。

收稿日期 2020-04-26