綠茶茶葉及其浸出液中重金屬含量研究

陳永明， 田 媛

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

綠茶茶葉及其浸出液中重金屬含量研究

陳永明， 田 媛

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048)

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜方法測(cè)定了不同等級(jí)綠茶中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等6種重金屬的含量，并研究了浸泡時(shí)間，浸泡次數(shù)對(duì)6種金屬元素浸出率的影響．結(jié)果表明，隨著綠茶等級(jí)的提高，茶葉中對(duì)人體有害的重金屬含量降低;6種重金屬元素在茶葉浸出液中的含量在前30 min都隨著浸泡時(shí)間的增加而增加，且各元素浸出率都隨著浸泡次數(shù)的增加而降低．1級(jí)湘豐綠茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的質(zhì)量濃度分別可達(dá) 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L．

電感耦合等離子體質(zhì)譜;茶葉;重金屬;浸出率

茶是人們重要飲品之一，人體的許多重要疾病，包括癌癥、心血管疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、高血脂、神經(jīng)退化等疾病，都可通過飲茶得到較好的預(yù)防［1］．近幾年，由于茶葉種植環(huán)境和生產(chǎn)加工過程的污染，茶葉中重金屬殘留引發(fā)的問題日益嚴(yán)重，準(zhǔn)確快速測(cè)定茶葉中重金屬元素的含量不僅對(duì)茶葉質(zhì)量控制有指導(dǎo)意義，而且可以對(duì)茶葉的種植、加工生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)［2－4］．

由于茶葉是浸泡之后再飲用，因此認(rèn)為，直接測(cè)定得出的茶葉中各金屬元素含量的數(shù)據(jù)不能用作衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)的依據(jù)，結(jié)合茶葉浸出液中各金屬元素的含量和浸出率一同考慮才有意義［5］．快捷有效測(cè)定茶葉浸出液中重金屬元素，如銅、鎘、鎳等便為茶葉科學(xué)的研究重點(diǎn)［6］．研究不同浸泡時(shí)間及浸泡次數(shù)時(shí)茶葉重金屬元素的溶出量有助于指導(dǎo)科學(xué)的飲茶方法，而且為進(jìn)一步研究茶葉中微量元素存在形態(tài)提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［7－9］．

電感耦合等離子體質(zhì)譜(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)具有較低的檢出限、寬的動(dòng)態(tài)線性范圍、干擾少、精度高、分析速度快等分析特性，相比其他分析技術(shù)，對(duì)微量元素的快速檢測(cè)更具優(yōu)越性［10－11］．

實(shí)驗(yàn)研究了3種不同等級(jí)綠茶干茶葉及其浸出液中重金屬含量，并對(duì)不同浸泡時(shí)間及浸泡次數(shù)對(duì)茶葉浸出液中重金屬溶出規(guī)律進(jìn)行了初步研究．

1 材料與方法

1.1 材料

茶葉采集于湖南長(zhǎng)沙某茶廠，樣品為湘豐綠茶特級(jí)、1級(jí)、2級(jí)．

1.2 儀器與試劑

儀器為 ELAN9000型 ICP-MS儀，美國(guó) PE公司;玻璃儀器使用前用10%硝酸浸泡24 h，用自來水、蒸餾水分別沖洗干凈備用;AY220型電子天平，日本島津公司．

ICP-MS儀采用最佳工作參數(shù)如表1，載氣為氬氣，純度≥99.99%．

試劑均使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的試劑;水為去離子水或同等純度的水;標(biāo)準(zhǔn)溶液為Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液，均為 100 μg/mL，購(gòu)自于中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院．

表1 ICP-MS工作參數(shù)Tab．1 Value of ICP-MS work parameters

1.3 樣品處理

為了減少茶葉中水分所致的誤差，茶葉樣品放于105℃下烘干2 h，取出后馬上放入干燥器冷卻至室溫;將茶葉樣品粉碎，過60目篩，備用．

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 干茶葉中重金屬含量的測(cè)定

稱取研磨的茶葉粉末1 g左右(精確到0.001 g)于50 mL瓷坩堝中，在電爐上低溫碳化(110～130℃)后，置于馬弗爐中，逐步升溫，并保持在500℃下干灰化處理4 h，至樣品完全灰化，呈灰白色為止．試劑空白同時(shí)操作．灰渣在冷卻后用少量蒸餾水濕潤(rùn)，再加入2 mL 6 mol/L鹽酸，在電爐上低溫溶解，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液使之完全溶解，然后用蒸餾水洗入25 mL容量瓶中，待測(cè)，同時(shí)做試劑空白．

1.4.2 茶葉浸出液中重金屬含量的測(cè)定

稱取茶葉1.00 g于100 mL小燒杯中，加入50 mL 100 ℃超純水浸泡，并分別在 5，10，15，30，60，120 min時(shí)對(duì)茶葉浸出液中重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)茶葉浸出液中重金屬含量的變化，并分析浸泡時(shí)間對(duì)茶葉浸出液中重金屬含量的影響．

稱取茶葉1.00 g于100 mL小燒杯中，加入50 mL 100℃超純水浸泡，傾倒出茶水留在燒杯中的為1次殘?jiān)?，將過濾茶水，定容至50 mL為1次浸液，待測(cè)．隨后加入50 mL 100℃超純水浸泡1次殘?jiān)?，傾倒出茶水定容至50 mL為2次浸液，燒杯中剩余為2次殘?jiān)^續(xù)加入50 mL 100℃超純水浸泡2次殘?jiān)?，傾倒出茶水為3次浸液，定容至50 mL待測(cè)．

2 結(jié)果與討論

2.1 綠茶茶葉中重金屬含量

對(duì)3種不同等級(jí)綠茶樣品進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)，其測(cè)定結(jié)果如表2．

表2 茶葉中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab．2 Content of heavy metal in tea 10 －6

目前，茶葉重金屬含量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，只對(duì)Cu和Pb有所要求，其上限分別為:60 mg/kg和5 mg/kg，表2可見，茶葉樣品中這兩種元素含量都不超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．

對(duì)于Pb、Cr、Cd幾種危害較大的重金屬元素，隨著綠茶等級(jí)的提高，其含量逐漸降低;對(duì)于Cu和Zn元素，則表現(xiàn)為隨著茶葉等級(jí)提高，其含量也增加的現(xiàn)象，這說明在由于綠茶等級(jí)對(duì)茶葉原料選擇、運(yùn)輸、加工工藝等過程的控制，可以減少重金屬的污染，并且增加對(duì)人體有益元素的含量．

而對(duì)于Ni元素，其在人體中的生理功能尚未研究透徹，但已有研究表明，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示缺乏Ni可能出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、生殖能力減弱等現(xiàn)象，而每天攝入Ni量超過250 mg則會(huì)引起中毒，有些敏感的人甚至攝入超過600 μg就可引起中毒．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Ni含量與茶葉等級(jí)之間并無明顯關(guān)系．

2.2 浸泡時(shí)間對(duì)茶葉浸出液中重金屬含量的影響

用100 ℃水將茶葉浸泡，并分別在5，10，15，30，60，120 min時(shí)對(duì)茶葉浸出液中重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，茶葉浸出液中重金屬含量與浸泡時(shí)間的關(guān)系如圖1．

結(jié)果表明，隨著浸泡時(shí)間的增加，茶葉浸出液中6種重金屬含量都隨之增加，且大多表現(xiàn)在前30 min中溶出，30 min后茶葉浸出液中重金屬含量基本不再變化，Ni、Zn、Cu甚至在前10 min就已經(jīng)溶出大部分．而茶葉浸出液中重金屬含量與茶葉等級(jí)同樣存在一定的相關(guān)性，與茶葉中含量表現(xiàn)出一致性:Pb、Cr、Cd幾種危害較大的重金屬元素，隨著綠茶等級(jí)的提高，其含量逐漸降低;對(duì)于Cu和Zn元素，則表現(xiàn)為隨著茶葉等級(jí)提高，其含量增加，不過在整個(gè)溶出過程中，Cd、Cu、Zn 3種元素的溶出在茶葉等級(jí)間存在交叉情況．

圖1 茶葉浸出液中重金屬含量與浸泡時(shí)間的關(guān)系Fig．1 Relationship between content of heavy metal in tea extract and soaking time

2.3 浸泡次數(shù)對(duì)茶葉浸出液中重金屬含量及浸出率的影響

經(jīng)過對(duì)茶葉不同浸泡后的1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金屬含量測(cè)定，其結(jié)果如表3．

表3 不同浸液中重金屬質(zhì)量濃度Tab．3 Content of heavy metals in different infusions mg/L

重金屬浸出率可以更加直觀的表現(xiàn)出各種金屬在茶葉浸出液中的浸出情況，其計(jì)算方法如式(1)．

式(1)中V為重金屬浸出率，%;m1為浸出液中重金屬含量，mg;m2為茶葉干樣中相應(yīng)重金屬含量，mg．

浸泡次數(shù)與6種金屬浸出率的關(guān)系如圖2．

圖2 浸泡次數(shù)與6種元素浸出率的關(guān)系Fig．2 Relationship between soaking times and leaching rate of 6 metal elements

結(jié)果表明，Cu和Cr的浸出率較低，而其他4種元素的浸出率較高，主要原因可能是金屬本身的性質(zhì)和存在形態(tài)的差異造成的;并且隨著浸泡次數(shù)的增加，茶葉浸出液中重金屬含量降低，說明重金屬的浸出率與茶葉中其初始含量有關(guān)，平時(shí)人們飲茶時(shí)洗茶的習(xí)慣可以適當(dāng)?shù)慕档筒枞~浸出液中重金屬含量．

3 結(jié)論

對(duì)同品種綠茶而言，隨著綠茶等級(jí)的提高，其中對(duì)人體有害元素含量降低，說明綠茶等級(jí)對(duì)茶葉原料、運(yùn)輸及加工工藝的要求及控制，可以降低茶葉中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)．浸泡時(shí)間對(duì)重金屬在茶葉浸出液中的浸出率有一定影響，隨著浸泡時(shí)間的增加，茶葉浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等元素含量增加，30 min后各元素含量變化趨勢(shì)減緩．浸泡次數(shù)對(duì)各金屬元素的浸出率也有一定影響，對(duì)1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金屬含量分析測(cè)定表明，1次浸液中金屬含量明顯高于2、3次浸液，各元素浸出率隨著浸泡次數(shù)的增加而降低．

按照人們通常的飲茶習(xí)慣，采用沸水沖泡茶葉，浸泡10 min后，1級(jí)湘豐綠茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的質(zhì)量濃度分別可達(dá) 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749—2006)中規(guī)定的 1，1，0.01，0.05，0.005 mg/L［12］，因此，茶水中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的含量低于我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，符合飲用水衛(wèi)生要求，可以放心飲用．

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［12］中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部．GB 5749—2006，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

(責(zé)任編輯:李 寧)

Determination of Heavy Metal Content in Green Tea and Extracts

CHEN Yong-ming，TIAN Yuan
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

ICP-MS method was used for determining the content of heavy metals including Cu，Zn，Pb，Cr，Cd，and Ni of different grade green tea．The influence of immersion time，immersion times on six metal elements leaching rate was studied．The results showed that the contents of heavy metal harmful to human body in tea decreased with the green tea levels increased．The content of heavy metalsin leaching solution of the tea increased in former 30 minutes as the immersion time increased，then the element leaching rate reduced with the increase of immersion times．The content of Cu，Zn，Pb，Cr，and Cd were 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，respectively．

ICP-MS;green tea;heavy metals;leaching rate

TS272.7

A

1671-1513(2012)02-0043-05

2011-09-29

國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BADC2B04－04)．

陳永明，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槲廴旧鷳B(tài)學(xué)與環(huán)境監(jiān)測(cè);

田 媛，女，教授，博士，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)方面的研究．通訊作者．