CN102890079B - 激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法，对待检茶叶进行激光拉曼光谱图扫描，出现以下三组吸收峰中的其中任何一组：①2150(±3)cm-1、842(±3)cm-1；(②1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1；(③2150(±3)cm-1、1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1，可得出茶叶中存在美术绿的定性结果；出现第①组特征峰说明美术绿是由铁蓝和铅铬黄拼混而成；出现第②组特征峰说明美术绿是由酞青蓝和铅铬黄拼混而成；出现第③组特征峰说明美术绿是由铁蓝、酞青蓝、铅铬黄拼混而成。能准确定性、定量茶叶中美术绿的存在。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其涉及的是一种激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法。
背景技术
美术绿，又称铅铬绿，是一种工业颜料，因其外观色泽鲜艳，主要用于油漆、涂料、油墨及塑料等工业产品的着色。但由于其颜色鲜艳，着色牢固，无异味，价格低廉，常被不法商贩用于茶叶染色，从而改善茶叶的色泽，增加卖相，以次充好，坑害消费者。美术绿因其含有大量的铅和铬，大量摄人会对人体造成严重的危害。2008年12月卫生部印发《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂品种名单(第一批)》(食品整治办[2008]3号)的通知中，“美术绿”被列入茶叶中可能违法添加的非食用物质名单。但目前还没有行之有效的检测鉴定标准方法。
从物质组成来看美术绿是一种混合物，是由铅铬黄和铁蓝或酞菁蓝拼混而成。铅铬黄分5类产品，柠檬铬黄、浅铬黄、中铬黄、深铬黄和橘铬黄。铁蓝有2种产品，A101铁蓝、A102铁蓝。酞菁蓝又有一系列的产品，酞菁蓝B、酞菁蓝BS、酞菁蓝BGS、酞菁蓝BGNCF、酞菁蓝BRX。
因为美术绿不是单一化合物，而是由多种颜料拼混成的混合物，而且是组成不固定的多组分混合物，从分析检测的技术上来说难度很大，给分析工作者出了一个难题。多年来已有很多分析工作者在研究这项检测难题，从文献报道看，目前对茶叶中添加美术绿的鉴别方法主要为感官和物理检查，从茶叶的外观，和冲泡茶汤的色泽等方面来鉴别，这种方式主要依靠鉴别人员的经验来进行判断，具有一定的不确定性。而所开展的分析检测方法研究，大都是通过测定茶叶中的铅和铬含量来间接推断美术绿的存在。所使用的检测手段主要是利用原子吸收光谱仪、等离子体发射光谱仪等仪器手段和比色法等常规检测手段测定茶叶中的铅和铬，并没有建立有效的测定茶叶中美术绿的定性定量手段。这样的检测结果最多只能表明茶叶中的铅、铬含量是否超标，但不能区分茶叶中铅和铬的存在形态，也无法断言其来源于环境污染还是源自人为添加，没能解决根本问题。目前还没有研究出一种能直接鉴定检测美术绿的方法。
从自2008年12月卫生部把“美术绿”列入茶叶中可能违法添加的非食用物质名单以来，分析工作者一直在研究茶叶中美术绿的鉴定检测方法，因为美术绿为一种组成不固定的混合物，是由铅铬黄和铁蓝或酞菁蓝拼混而成，定性定量工作难度较大，到目前为止，我国尚无专门检测茶叶中美术绿的标准方法。现在存在的鉴别方法，一般用经验的感官检测，比如色泽、茶水颜色、冲泡后颜色是否分层等；检测方法，一般通过检测重金属铅、铬含量来间接判断是否属于“染色茶叶”。
陈利燕等在2008年的《热带农业工程》第32卷第1期发表了“茶叶中铅铬绿的检测方法研究”，研究了添加美术绿对茶叶中铅和铬含量、茶叶感官的影响，以及添加铅铬绿与否，茶叶的冷水洗脱情况，借此综合探讨茶叶中铅铬绿的检测方法。
王庆堂等在《中国卫生检验杂志》2009年第8期发表了“微波消解火焰原子吸收法测定茶叶中的铅铬绿”，研究了用微波消解仪对茶叶样品前处理，火焰原子吸收法对茶叶中的铅和铬2种元素含量进行测试，并对阳性样品的异常结果进行详细研究。
食品与饮水安全快速检测网报道了茶叶中美术绿的检测，主要采用铅速测盒法和水溶性色素速测盒法检测，铅速测盒法主要检测食品中重金属铅，水溶性非食用色素(含孔雀石绿)的快速检测，是利用非食用色素被试棉吸附后，不容易去除的原理，快速筛查是食用色素还是非食用色素。
河南省达兰科技有限公司生产的“24通道智能茶叶安全检测仪”，可快速检测各类茶叶中的有机氯农药、有机磷农药、聚酯类农药、重金属等项目。厦门斯坦道生物技术有限公司生产的“茶叶安全快速检测仪”，能对茶叶中农药残留、重金属铅和氟离子含量进行快速定量测定。
中国专利200810117755.4公开了一种“茶叶质量安全快速检测仪”，可用于现场快速定量检测茶叶中重金属及农药残留含量，是基于样品中被测物质经提取净化后与显色剂反应生成有色化合物，建立的一种比色分析仪器。
中国专利200710164548.x公开了一种检测茶叶中重金属铅含量的方法，应用电化学分析方法检测铅含量。
中国专利200820102861.0公开了一种“茶叶安全快速检测仪”，用于快速检测茶叶等农产品的重金属、农药残留、二氧化硫、甲醛、硝酸盐等指标含量，是基于比色原理的检测仪。
从文献和专利上查到的茶叶中美术绿的检测方法主要有两类，感官检查法和检测茶叶中的重金属铅和铬，这些方法都无法对美术绿是否存在给出准确的结果，不能解决茶叶中美术绿的定性和定量问题。而且现有技术的分析方法步骤复杂，都需要较复杂的样品前处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法。
本发明的技术方案如下：
1.激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法，其中，茶叶中美术绿的定性鉴定方法为：
对待检茶叶进行激光拉曼光谱图扫描，如果出现以下三组吸收峰中的其中任何一组：
①2150(±3)cm-1、842(±3)cm-1；
②1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1；
(③2150(±3)cm-1、1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1，
可得出茶叶中存在美术绿的定性结果；且出现第①组特征峰说明美术绿是由铁蓝和铅铬黄拼混而成；出现第②组特征峰说明美术绿是由酞青蓝和铅铬黄拼混而成；出现第③组特征峰说明美术绿是由铁蓝、酞青蓝、铅铬黄拼混而成(此种情况比较少见)。
2.茶叶中美术绿的定量测定方法：
根据拉曼光谱定量分析原理，通过特征峰的相对强度对美术绿进行定量分析。其定量检测具体步骤如下：
2.1标准曲线的绘制
2.1.1分别称取适量的铁蓝、酞青蓝、中铬黄和制成粉末(过100目筛)的干净茶叶混合，配置成浓度介于1mg/kg～1000mg/kg之间的标准系列。
2.1.2用拉曼光谱仪对步骤2.1.1中配制的不同浓度的各标准系列进行分析，分别以2150(±3cm-1)cm-1、1524(±3)cm-1、842(±3cm-1)cm-1为特征波数的拉曼强度对浓度作图，得到标准曲线。
2.2样品测定
将待检茶叶粉碎并全部过100目筛，对制备好的样品分别在2150cm-1(±3cm-1)、1524cm-1(±3)、842cm-1(±3cm-1)处特征峰信号强度进行测定，根据标准曲线定量。
2.3结果计算：
C＝C2150+C842+C1524
其中：C----茶叶中美术绿的含量，mg/kg。
C2150-------茶叶中铁蓝的含量，mg/kg。
C842--------茶叶中铅铬黄的含量(以中铬黄计)，mg/kg。
C1524-------茶叶中酞青蓝的含量，mg/kg。
本发明所采用的拉曼光谱检测技术，能提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英进行测量。因为美术绿有很灵敏尖锐的拉曼特征吸收，而茶叶的拉曼光谱峰则少而不灵敏、峰型低矮，与美术绿的特征峰基本不产生干扰，故能准确定性茶叶中美术绿的存在，因为美术绿的拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究，根据特征峰的强度大小能定量测定其含量，克服了茶叶中美术绿检测的现有技术的不足，既解决了茶叶中美术绿的定性问题也解决了茶叶中美术绿的定量问题。
附图说明
图1为中铬黄的拉曼谱图。
图2为浅铬黄的拉曼谱图。
图3为柠檬铬黄的拉曼谱图。
图4为橘铬黄的拉曼光谱图。
图5为深铬黄的拉曼光谱图。
图6为酞青蓝的拉曼光谱图。
图7为铁蓝的拉曼光谱图。
图8中沿纵坐标轴自下而上依次为为未染色茶叶、市售美术绿染料、美术绿染色茶的拉曼光谱图。
图9是实例2中美术绿的定量测定标准曲线。
图10是实例3中美术绿的定量测定标准曲线。
图11是实例4中美术绿的定量测定标准曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实例1：
a)、采用ThermoFisher DXR激光显微拉曼光谱仪，780nm激发波长。
b)、对美术绿各组成成分制作拉曼光谱图。因为美术绿是由铅铬黄和铁蓝或酞青蓝拼混而成，分别对组成美术绿的各种单体(铅铬黄、铁蓝、酞菁蓝)制作拉曼光谱图，找出他们的特征吸收。
参考图1～图5，是几种铅铬黄的拉曼图谱，其中都存在842(±3cm-1)cm-1处特征峰；图6是酞青蓝的拉曼图谱，其特征吸收是1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1；图7是铁蓝的拉曼图谱，它的强特征峰是2150(±3cm-1)cm-1。从组成美术绿的各单体(铅铬黄、铁蓝、酞菁蓝)的拉曼光谱图可以看出，它们的特征峰互不干扰。由此可见，如果美术绿是由铅铬黄和铁蓝拼混而成，则出现2150(±3)cm-1和842(±3)cm-1处的特征吸收峰；如果美术绿是由铅铬黄和酞青蓝拼混而成，则出现1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1处的特征吸收峰；如果美术绿是由铅铬黄、铁蓝、酞青蓝拼混而成(这种情况不常见)，则出现2150(±3)cm-1、1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1处都有特征吸收峰。
c)、制作茶叶的拉曼光谱图：如图8中茶叶的拉曼图谱，可以看出茶叶的拉曼图谱中没有尖锐吸收峰。图谱中700cm-1左右的峰比较弱且不是尖锐吸收峰，小于500cm-1处有强吸收，可以看出茶叶的拉曼吸收对美术绿各成分的特征吸收峰都不产生干扰。
d)、对待检茶叶进行拉曼光谱图扫描，与未污染茶叶、美术绿染色茶叶的拉曼光谱图进行对照比较，观察2150(±3)cm-1、1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1处是否有定性方法中所列的三组吸收峰中的一种，从图8中能容易的看出染色茶的拉曼吸收有1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3cm-1)cm-1的特征吸收峰，可以很肯定的判断出美术绿的存在，而且可以推断这款美术绿主要由铅铬黄和酞青蓝混合而成的。可见激光拉曼光谱法对美术绿染色茶的定性具有快速准确的特点，不需要进行样品前处理。其定性检测低限为0.5mg/kg。
实例2：铅铬黄标准曲线的绘制
a)空白茶叶的制备：将干净且干燥的绿茶粉碎并过100目筛。
b)称取中铬黄0.100g(精确度0.0001g)，a)中制备的绿茶粉99.90g(精确度0.0001g)，充分混匀，此标准品浓度为1000mg/kg。
c)称取b)中的标准品0.01g、0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.25g、0.3g，分别加a)中的空白茶粉至10g，充分混匀，得到浓度为1、5、10、15、20、25、30mg/kg的标准系列。
d)把a)中空白茶粉做空白，和c)中的标准系列进行拉曼强度测定，采取ThermoFisher DXR激光显微拉曼光谱仪，780nm激发波长，使用仪器定量分析软件对浓度制作标准曲线。如图9，可以看出在1mg/kg～30mg/kg浓度范围内有良好的线性关系，回归方程为：Y842＝＝2.5562x+4.4344；相关系数r＝0.99878，检出限为0.05mg/kg；
实例3：铁蓝标准曲线的绘制
a)空白茶叶的制备：将干净且干燥的绿茶粉碎并过100目筛。
b)称取铁蓝0.100g(精确度0.0001g)，a)中制备的绿茶粉99.90g(精确度0.0001g)，充分混匀，此标准品浓度为1000mg/kg。
c)称取b)中的标准品0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.25g、0.30、0.35g，分别加a)中的空白茶粉至10g，充分混匀，得到浓度为5mg/kg的标准系列。
d)把a)中空白茶粉做空白，和c)中的标准系列进行拉曼强度测定，采取ThermoFisher DXR激光显微拉曼光谱仪，780nm激发波长，使用仪器定量分析软件对浓度制作标准曲线。如图10，可以看出在5mg/kg～35mg/kg浓度范围内有良好的线性关系，回归方程为：Y2150＝0.6214x-0.2857相关系数r＝0.9980；检出限为0.2mg/kg。
实例4：酞青蓝标准曲线的绘制
a)空白茶叶的制备：将干净且干燥的绿茶粉碎并过100目筛。
b)称取酞青蓝0.100g(精确度0.0001g)，a)中制备的绿茶粉99.90g(精确度0.0001g)，充分混匀，此标准品浓度为1000mg/kg。
c)称取b)中的标准品0.01g、0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.25g、0.5g，分别加a)中的空白茶粉至10g，充分混匀，得到浓度为1、5、10、15、20、25、30mg/kg的标准系列。
d)把a)中空白茶粉做空白，和c)中的标准系列进行拉曼强度测定，采取ThermoFisher DXR激光显微拉曼光谱仪，780nm激发波长，使用仪器定量分析软件对浓度制作标准曲线。如图11，可以看出在1mg/kg～30mg/kg浓度范围内有良好的线性关系，回归方程为：Y1524＝5.1763x+12.044相关系数r＝0.99852。检出限为0.08mg/kg。
实例5：用空白茶粉和适量中铬黄、铁蓝、酞青蓝一起混合配置浓度分别为20mg/kg的样品，对此样品按照制作标准曲线相同的仪器条件测定拉曼强度，在相应的标准曲线上查得中铬黄含量为20.33mg/kg，铁蓝含量为19.67mg/kg，酞青蓝含量为21.22mg/kg。检测结果与配置浓度一致。此样品中美术绿的含量为C＝20.33+19.67g+21.22＝61.22mg/kg。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种激光拉曼光谱技术快速检测茶叶中美术绿的方法，其特征在于，茶叶中美术绿的定性鉴定方法为：
对待检茶叶进行激光拉曼光谱图扫描，如果出现以下三组吸收峰中的其中任何一组：
①2150(±3)cm-1、842(±3)cm-1；
②1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1；
③2150(±3)cm-1、1524(±3)cm-1、1339(±3)cm-1、842(±3)cm-1，
可得出茶叶中存在美术绿的定性结果；且出现第①组特征峰说明美术绿是由铁蓝和铅铬黄拼混而成；出现第②组特征峰说明美术绿是由酞青蓝和铅铬黄拼混而成；出现第③组特征峰说明美术绿是由铁蓝、酞青蓝、铅铬黄拼混而成；
茶叶中美术绿的定量测定的方法步骤如下：
2.1标准曲线的绘制
2.1.1分别称取适量的铁蓝、酞青蓝、中铬黄和制成粉末的干净茶叶混合，配置成浓度介于1mg/kg～1000mg/kg之间的标准系列；
2.1.2用拉曼光谱仪对步骤2.1.1中配制的不同浓度的各标准系列进行分析，分别以2150(±3cm-1)cm-1、1524(±3)cm-1、842(±3cm-1)cm-1为特征波数的拉曼强度对浓度作图，得到标准曲线；
2.2样品测定
将待检茶叶粉碎并全部过100目筛，对制备好的样品分别在2150cm-1(±3cm-1)、1524cm-1(±3)、842cm-1(±3cm-1)处特征峰信号强度进行测定，根据标准曲线定量；
2.3结果计算：
C＝C2150+C842+C1524
其中：C----茶叶中美术绿的含量，mg/kg；
C2150-------茶叶中铁蓝的含量，mg/kg；
C842--------茶叶中铅铬黄的含量(以中铬黄计)，mg/kg；
C1524-------茶叶中酞青蓝的含量，mg/kg。
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