Cómo detectar metales pesados en el té
El pretratamiento para detectar elementos de metales pesados en las hojas de té generalmente consiste en eliminar los componentes orgánicos de las hojas de té y retener los componentes inorgánicos, incluidos los elementos de metales pesados que se van a medir.
1.1 Métodos tradicionales
Los métodos tradicionales generalmente se dividen en métodos de incineración [1-2] y métodos de digestión [3-5]. El método de incineración utiliza combustión a alta temperatura para destruir la materia orgánica de la muestra y, finalmente, utiliza ácido nítrico diluido para disolver los metales pesados en las cenizas. En la regla de digestión se utilizan oxidantes fuertes como el ácido nítrico concentrado, el ácido sulfúrico concentrado o el ácido nítrico y el ácido perclórico. La materia orgánica de la muestra se descompone completamente y se oxida para escapar en estado gaseoso, mientras que el componente a medir se encuentra. se convierte en materia inorgánica y existe en el jugo digestivo para su detección. Ambos métodos son métodos de procesamiento de muestras estipulados por estándares nacionales, pero durante el proceso de prueba, descubrimos que existen algunas desventajas en ambos métodos:
El método de incineración lleva demasiado tiempo, generalmente de 6 a 8 h, a veces incluso decenas de horas, también puede provocar la pérdida de elementos volátiles o la absorción en el crisol, lo que reduce el valor medido y la tasa de recuperación; el método de digestión también tiene un ciclo de digestión largo, pasos complejos y se genera fácilmente una gran cantidad de gases nocivos durante el proceso. el proceso de digestión y la cantidad de reactivos son grandes, es fácil aumentar el valor en blanco.
1.2 Digestión por microondas y digestión a alta presión
El método de calentamiento por microondas es un "método de calentamiento corporal" directo y su energía puede penetrar el material de embalaje e ingresar directamente al interior de la prueba. solución. Muchos científicos han realizado investigaciones en esta área [6-8]. Fu Ming et al. [9] utilizaron digestión por microondas y espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente para determinar 12 elementos como plomo, arsénico, cobre, cadmio, manganeso, hierro, zinc y selenio en el té. 9, y la tasa de recuperación fue de 84,5~115. Lin Jie et al. [10] utilizaron la digestión por microondas de muestras para determinar los elementos de cobre y plomo en el té. La tasa de recuperación es 93,1 ~ 105,9. Este método tiene las ventajas de rapidez, eficiencia, simplicidad, ahorro de reactivos y bajo valor en blanco.
La digestión a alta presión se refiere a colocar hojas de té en un tanque de digestión a alta presión, utilizando un ambiente ácido fuerte o álcali fuerte sellado a alta temperatura y alta presión en el tanque para lograr el propósito de digerir rápidamente. Materia insoluble, que puede acortar en gran medida el proceso de digestión y maximizar el proceso de digestión. Reducir la pérdida de volatilización de los componentes medidos y ayudar a controlar la precisión de la medición. Ha sido ampliamente utilizado en diversos campos analíticos y está reconocido como un método estándar. Este método tiene buena digestibilidad y bajo costo, pero el factor de riesgo es relativamente mayor que otros métodos. Lu Yang et al. [11] establecieron un método para la determinación simultánea de selenio y estaño en té mediante espectrometría de fluorescencia atómica de digestión sellada. El límite de detección de selenio es 0,32 μ g/L, la desviación estándar relativa de la determinación es 65438 ± 0,8, la tasa de recuperación de la adición de muestra es 96,4 ~ 98,8, el límite de detección de estaño es 0,30 μ g/L y el estándar relativo la desviación de la determinación es 3 . Peng Yukui [12] Revisión de investigaciones sobre la detección de metales pesados en té, como muestras presurizadas.
1.3 Método de extracción ácida
El método de extracción ácida, como tecnología de pretratamiento para la determinación rápida de muestras, también ha sido ampliamente estudiado por académicos nacionales y extranjeros [13-14]. El método de lixiviación consiste en utilizar un agente lixiviante adecuado para lixiviar el componente que se va a medir. Este método es simple y rápido, pero a veces no puede extraer completamente todos los componentes que se están midiendo, por lo que es necesario verificar el grado de extracción. Li Dachun [15] utilizó extracción con ácido clorhídrico y espectrometría de absorción atómica para determinar el plomo y el cobre en el té, y la precisión y exactitud de los resultados fueron básicamente consistentes con el método estándar nacional NHO3-H2SO4-HClO4. Yuan Jian [16] utilizó 2 mol/L de ácido clorhídrico en remojo a 70°C durante 60 minutos para extraer elementos de metales pesados en las hojas de té. La tasa de extracción de cobre fue 96,7 y la tasa de extracción de plomo fue 93,2.
1.4 Otros métodos
Los métodos tradicionales de pretratamiento de muestras tienen problemas como ser engorrosos y lentos, bajas tasas de recuperación, altos valores en blanco experimentales y reactivos que contaminan el medio ambiente. Encontrar un método de pretratamiento de muestras simple y eficaz siempre ha sido un tema de investigación para los analistas. Por ejemplo, Wang et al. [17] utilizaron tecnología de muestreo en suspensión y espectrometría atómica de llama para determinar el cobre en las hojas de té. Weng Di et al. [18] utilizaron tecnología de muestreo de suspensión con agitación ultrasónica y espectrometría de absorción atómica de llama para determinar con éxito el contenido de cobre, hierro, zinc, plomo y cadmio en las hojas de té.
Como tecnología de muestreo que combina ICP-AES e ICP-MS, la evaporación electrotérmica (ETV) tiene las ventajas de una alta eficiencia de muestreo, requisitos de muestra pequeños, límites de detección bajos y puede analizar directamente muestras sólidas. Chen Shizhong [19] utilizó una suspensión de politetrafluoroetileno (PTFE) como modificador químico y utilizó la inyección de suspensión ETV-ICP-AES para medir directa y simultáneamente el comportamiento de evaporación de los oligoelementos La, Yb, Y, Cu y Cr en las hojas de té. y Se estudiaron los principales factores influyentes.
2 Descripción general de los métodos de detección de muestras
2.1 Espectrometría atómica
Espectrometría de absorción atómica (AAS) [2][6][10][20]Sí Actualmente , el método más utilizado para detectar elementos de metales pesados en el té tiene una alta sensibilidad para el análisis de elementos de metales pesados como plomo, cadmio, zinc y cobre en el té. Este método es un método de análisis cuantitativo elemental basado en la absorción de luz ultravioleta y visible por los electrones externos de los átomos en estado fundamental del elemento gaseoso a medir. Según los diferentes métodos de atomización, se puede dividir en espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) y espectrometría de absorción atómica en horno de grafito (GF-AAS). FAAS es una tecnología de análisis madura con las ventajas de una operación simple, velocidad de análisis rápida, menos interferencia al medir elementos de alta concentración y señales estables. La espectrometría de absorción atómica con horno de grafito es una tecnología de análisis de trazas de uso común con las ventajas de alta sensibilidad, pequeño volumen de muestreo, pretratamiento químico simple y puede analizar directamente muestras sólidas y líquidas de alta viscosidad. La desventaja de estos dos métodos es que FAAS no es adecuado para la determinación de elementos resistentes a altas temperaturas (como B, V, Ta, W, Mo) y elementos de metales alcalinotérreos que no pueden descomponerse completamente en llamas, así como elementos cuyas líneas de absorción están en la región ultravioleta lejana (como P, S, halógeno); el método de absorción atómica del horno de grafito tiene una interferencia grave en la matriz y no es adecuado para el análisis de elementos múltiples. Margo et al. [21] estudiaron el uso de espectrometría de absorción atómica en horno de grafito calentado transversalmente para determinar el plomo y el estaño en el té, utilizando dihidrógenofosfato férrico y nitrato de magnesio como modificadores de la matriz mixta para eliminar la interferencia de la matriz. Los límites de detección de plomo y estaño alcanzaron 0,0078 μg/g y 0,0015 μg/g respectivamente. La espectroscopia de emisión atómica (AES) es un método de detección que utiliza la radiación ultravioleta y visible característica emitida por átomos (o iones) gaseosos cuando se calientan o se excitan eléctricamente. Este método tiene alta sensibilidad y buena selectividad y puede analizar múltiples elementos simultáneamente. En particular, ICP-AES tiene una mayor sensibilidad y un rango lineal más amplio (0 ~ 105) y se ha estudiado mucho en los últimos años [4][8][9][12][22-23].
Espectrometría de fluorescencia atómica [11][24] es un método para determinar el contenido del elemento a medir midiendo la intensidad de fluorescencia producida por el vapor atómico del elemento a medir cuando se excita con energía radiante. . Este método tiene las ventajas de una menor interferencia de la matriz y una alta sensibilidad, pero su rango de aplicación es estrecho y se ve seriamente afectado por la luz dispersa durante la medición. En 1969, Holak combinó la reacción clásica de generación de arsina con la espectroscopia atómica y estableció la tecnología de espectrometría atómica de generación de hidruros (HG-AAS). En 1974, Tsjiu y Kuga combinaron la tecnología de muestreo de generación de hidruros con la espectrometría de fluorescencia atómica no dispersa para lograr un análisis conjunto de la espectrometría de fluorescencia atómica no dispersa de generación de hidruros (HG-AFS). Posteriormente, la tecnología de análisis HG-AFS se desarrolló y aplicó rápidamente y ahora se ha convertido en un medio importante de análisis de elementos metálicos. Este método se ha utilizado para medir el té en los últimos años.
2.2 Método electroquímico
Existen numerosos informes sobre el uso de métodos electroquímicos para detectar oligoelementos y metales pesados en el té, representados por el análisis polarográfico. Sobre esta base, se resumió la investigación sobre la detección de metales pesados en el té Houfang durante el primer período.
Análisis voltamperométrico y derivatización de electrodos de iones selectivos [27-28]. Wang Hui et al. [29] utilizaron voltamperometría diferencial de extracción por pulsos para determinar el contenido de plomo en el té en una solución alcalina de HCl HCl de 0,1 mol/L, utilizando un electrodo de película de mercurio a base de plata como electrodo de trabajo. La corriente máxima del plomo tiene una buena relación lineal con su concentración de masa en el rango de 0,1 ~ 15 μg/ml, y el límite de detección más bajo es 0,01 μg. Las ventajas del método de análisis electroquímico son que no se ve afectado por la calidad del color y la turbidez de la solución de la muestra, tiene un amplio rango de medición, alta sensibilidad, pasos de análisis simples y rápidos, no utiliza instrumentos grandes y es económico y aplicable. .
Sus desventajas son las duras condiciones y la mala reproducibilidad de los resultados de las mediciones. Con el desarrollo de diversos biosensores, sistemas catalíticos y sistemas complejos, así como el desarrollo de electrodos enzimáticos, microelectrodos y electrodos modificados, la aplicación de la electroquímica en el análisis de metales pesados del té tiene amplias perspectivas. Zhao Guangying et al. [30] utilizaron electrodos de carbono serigrafiados modificados mediante revestimiento de mercurio in situ para detectar rápidamente el contenido de plomo en el té mediante voltamperometría electroquímica de extracción de onda cuadrada. La sensibilidad de este método es 22,7 na μ g-1 L-1 y el rango lineal es 10 ~ 225 μg·L-65438.
2.3 Espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente
La espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP/MS) es un método de análisis de espectrometría de masas que utiliza plasma acoplado inductivamente (ICP) como fuente de ionización. Muchas personas en el país y en el extranjero han utilizado este método para determinar los metales pesados en el té. Ahora el rango de detección lineal de los instrumentos ICP-MS puede alcanzar 9 órdenes de magnitud. Huang Zhiyong et al. [31] utilizaron espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente para determinar el contenido de oligoelementos en cinco tipos de té: Biluochun, té Oolong, Maofeng, té de jazmín y Yunnan Dianhong. La tasa de recuperación de este método está principalmente entre 95 y 110, y la desviación estándar relativa es inferior a 5.
2.4 Otros métodos
La espectrofotometría UV-visible tiene las ventajas de alta sensibilidad, equipo simple, bajo costo de medición y buena cuantificación, y es adecuada para uso en laboratorio. La desventaja de este método es que el límite de detección de metales pesados de bajo contenido no cumple con los requisitos y la determinación de algunos elementos requiere múltiples extracciones con disolventes orgánicos, lo que complica la operación. Wan Yiqun et al. [32] utilizaron espectrofotometría en fase de cera para determinar trazas de manganeso en el té. El límite de detección fue de 1,6 × 10-9 g/ml. La sensibilidad de este método fue 10 veces mayor que la de la espectrofotometría en fase líquida. Pan Zhongwei et al. [33] utilizaron espectrofotometría de resina de intercambio iónico para determinar trazas de cobre en tres tipos de té. La sensibilidad de este método fue casi 7 veces mayor que la de la espectrofotometría en solución.
Además, existen métodos de extinción de fluorescencia, métodos de cromatografía líquida, métodos de quimioluminiscencia, métodos de análisis de activación de neutrones, etc. El contenido de siete elementos metálicos, incluidos el cobre y el plomo, en el té se determinó mediante cromatografía iónica. Shu Youqin et al. [39] utilizaron análisis de iones capilares (CIA) para determinar zinc, manganeso, cobre, plomo y cadmio en el té. La tasa de recuperación promedio es de 96,4~104,2 y el límite de detección del método es de 0,02~0,2 μg/ml. Zhou Yuehua et al. [40] utilizaron el método de fluorescencia molecular para determinar el contenido de selenio en el té.