黃山地方茶中重金屬浸出規(guī)律及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬明海，萬(wàn)順利，黃民生，劉倩麗，洪　敏，羅　明（.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山4504；.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海0006）

黃山地方茶中重金屬浸出規(guī)律及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬明海1，2，萬(wàn)順利1，黃民生2，劉倩麗1，洪敏1，羅明1
（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山245041；2.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海200062）

以五種黃山地方茶為研究對(duì)象，考察了浸泡次數(shù)、浸泡時(shí)間和浸泡溫度對(duì)茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn浸出的影響，并對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，五種茶葉中Pb和Cu含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，五種重金屬總浸出量與浸泡次數(shù)、浸泡時(shí)間和浸泡溫度均成正相關(guān)關(guān)系，棄除浸泡1 min的茶湯可除去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬，三次浸泡后五種重金屬通過(guò)茶湯飲用所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)水平大小順序?yàn)镃d＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，均不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成明顯的危害。

茶湯，重金屬，浸出率，黃山地方茶，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

茶是世界上最流行的非酒精飲料之一，也是中國(guó)具有資源優(yōu)勢(shì)和文化底蘊(yùn)的傳統(tǒng)健康飲品，不僅可減少心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，降低膽固醇，其微量元素也是人體的有益補(bǔ)充［1-4］。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)安全食品的需求與日俱增，茶葉的質(zhì)量安全，尤其是會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生重要影響的重金屬的殘留問(wèn)題，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注［5-11］。

茶葉并非直接供人食用，而是經(jīng)浸泡后飲用，茶葉中的部分重金屬經(jīng)茶湯而轉(zhuǎn)入人體，并給人體健康帶來(lái)一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究茶葉中的重金屬浸出規(guī)律及其對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義［12-14］。以黃山市具有代表性的地方茶為例，選用了市售的太平猴魁、黃山毛峰、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶五種茶葉，考察了浸泡次數(shù)、浸泡時(shí)間、浸泡溫度對(duì)所選茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量的影響，并對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以期為人們科學(xué)健康地飲茶及茶葉的種植、加工生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

五種茶葉黃山毛峰、太平猴魁、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶購(gòu)自黃山市本地市場(chǎng)；硝酸鉛、硫酸銅、硝酸鋅、氯化鎘和硫酸錳等試劑均為分析純；實(shí)驗(yàn)用水為新鮮超純水。

WFX-21型火焰原子吸收分光光度計(jì)北京瑞利分析儀器公司；MDS-2003F型微波消解儀上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；ABY-6002-U型超純水儀重慶頤洋企業(yè)發(fā)展有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1五種茶葉中重金屬含量測(cè)定分別稱取1.00 g經(jīng)105℃烘干2.0 h并恒重的五種茶葉于100 mL微波消解罐中，加入5.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2進(jìn)行微波消解［15］（壓力1.5 MPa，消解時(shí)間20 min），采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定消解液中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的吸光度（波長(zhǎng)分別為283.3、324.7、213.9、228.8、279.5 nm，燈電流均為3.0 mA，燃燒器高分別為5.0、6.0、7.0、6.5、7.0 mm），并根據(jù)各重金屬工作曲線計(jì)算其含量［16］。重金屬含量（mg/kg）=由回歸方程算出的重金屬濃度（mg/L）×溶液體積（mL）/稱取的茶葉質(zhì)量（g）。

1.2.2浸泡次數(shù)對(duì)重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，加入50 mL煮沸的超純水于水浴鍋中100℃恒溫浸泡10 min，過(guò)濾后的上清液為一浸液，濾渣為一次濾渣。將一次濾渣按上述條件進(jìn)行浸泡，得到二浸液和二次濾渣，依次類推，得到三浸液，待測(cè)。浸出率（%）=浸泡后溶液中重金屬含量（mg）/投加的茶葉中該金屬含量（mg），總浸出量為三次浸泡浸出量之和。

1.2.3浸泡時(shí)間對(duì)重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，加入50 mL煮沸的超純水于水浴鍋中100℃恒溫浸泡1、5、10、20、30、60、120 min，4000 r/min離心5 min后取上清液測(cè)定重金屬元素含量。

1.2.4浸泡溫度對(duì)重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，分別加入50 mL 50、60、70、80、90、100℃的超純水，恒溫浸泡10 min，4000 r/min離心5 min后取上清液測(cè)定重金屬元素含量。

1.2.5健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用USEPA推薦的暴露計(jì)算方法和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算茶葉中的重金屬通過(guò)茶湯攝取途徑所致的個(gè)人健康危害年風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算公式［17-18］分別為：

式中，Ric和Rjn分別為化學(xué)致癌物i和非致癌物j經(jīng)食入途徑產(chǎn)生的平均個(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn)（a-1），Di和Dj分別為化學(xué)致癌物i和非致癌物j經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露劑量［mg/（kg·d）］，qi為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑致癌強(qiáng)度系數(shù)［mg/（kg·d）］，RfDj為非致癌物就j經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露劑量［mg/（kg·d）］，Ci和Cj分別為茶湯中化學(xué)致癌物i和非致癌物j的濃度（mg/L），74.83為2010年中國(guó)人均壽命（a），1.1為成年人每日平均飲茶量（L）［19］，70為人均體重（kg）［20］。RfDj和qi參考值［21］見(jiàn)表1。

表1　RfDj和qi參考值Table 1　The values of RfDjand qiof model parameters

1.2.6數(shù)據(jù)處理采用SPSS 19.0分析總浸出量與總浸出率之間的相互關(guān)系及浸出率之間的差異性。

2　結(jié)果與討論

2.1重金屬工作曲線

繪制出Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲線見(jiàn)表2。由各重金屬工作曲線的相關(guān)系數(shù)可以看出，線性關(guān)系良好，符合要求。五種重金屬含量為2.00 μg的樣品測(cè)得結(jié)果的相對(duì)偏差為3.3%～9.2%。加標(biāo)量為2.00 μg時(shí)，回收率為91.8%～102.6%。

表2　重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲線Table 2　Working curves of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn

2.2茶葉樣品中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量

分別測(cè)定了黃山毛峰、太平猴魁、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶五種茶葉樣品中重金屬元素Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762-2012中Pb限量標(biāo)準(zhǔn)（≤5 mg/kg）、國(guó)家農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 288-2012中Cu含量（≤30 mg/kg）以及NY 659-2003中Cd含量（≤1 mg/kg）可知，五種黃山地方茶茶葉中Pb和Cu含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；除黃山毛峰和茉莉花茶Cd含量低于限值外，太平猴魁、屯溪綠茶和祁門紅茶三種茶葉的Cd含量分別超標(biāo)96%、185%和74%，這可能與黃山市土壤中Cd含量的現(xiàn)狀有關(guān)［22］。現(xiàn)行有關(guān)茶葉的國(guó)標(biāo)中未對(duì)Mn和Zn做出限量規(guī)定，少量的Mn和Zn是人體有益的微量元素補(bǔ)充，過(guò)量亦會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害［23-24］。除Mn外，茉莉花茶中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd含量均小于祁門紅茶和綠茶（黃山毛峰、太平猴魁和屯溪綠茶）。

表3　五種茶葉中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量Table 3　The contents of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn in five teas

2.3浸泡次數(shù)對(duì)重金屬浸出量的影響

五種茶葉不同浸泡次數(shù)下的重金屬浸出量和三次浸泡后總浸出率結(jié)果分別見(jiàn)表4和圖1?？梢钥闯?，一浸液中各重金屬含量明顯高于二浸液和三浸液，棄除一浸液可以除去茶葉中5.09%～68.43%的重金屬，各重金屬浸出量隨著浸泡次數(shù)的增加而降低。五種茶葉中各重金屬經(jīng)三次浸泡后的浸出總量均與總浸出率成顯著正相關(guān)關(guān)系（p＜0.05）。五種茶葉經(jīng)三次浸泡后，Mn的浸出總量最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出總量較低，這與茶葉是聚錳植物有關(guān)，且Zn和Mn較易浸出［25］。

表4　不同浸泡次數(shù)下的重金屬元素的浸出量Table 4　Extraction amounts of heavy metals under condition of different brewing times

五種茶葉中，三次浸泡后太平猴魁中Mn和Zn的總浸出率最高均達(dá)90%以上；Cd的總浸出率在黃山毛峰中最高為55.79%，屯溪綠茶中最低為13.51%；Pb在五種茶葉中的總浸出率差別較?。ㄆ铋T紅茶中最高為26.24%，黃山毛峰最低為21.88%）；Cu的總浸出率在屯溪綠茶中最高為22.83%，太平猴魁最低為9.04%（見(jiàn)圖1）。

圖1　三次浸泡重金屬總浸出率Fig.1　Total extraction rate of heavy metals with three times brewing

圖2　五種茶葉不同浸泡時(shí)間下的重金屬浸出率Fig.2　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing time

2.4浸泡時(shí)間對(duì)重金屬浸出率的影響

五種茶葉不同浸泡時(shí)間下的重金屬浸出率見(jiàn)圖2。可以看出，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，五種重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，前20 min內(nèi)各重金屬浸出速度較快，當(dāng)浸泡時(shí)間大于20 min后，浸出量的增長(zhǎng)趨于平緩，其規(guī)律與前人［26］研究結(jié)果相吻合。《中國(guó)茶葉大辭典》中指出，洗茶作為一種古人遺風(fēng)習(xí)慣，洗去了散茶表面雜質(zhì)，且可誘發(fā)茶香、茶味。初次洗茶（浸泡1 min）便可以洗去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬。因此，飲茶前可棄去首次浸泡的茶湯，以洗去茶葉表面雜質(zhì)和部分重金屬，但不宜多次洗茶，這是因?yàn)槎啻蜗床钑?huì)造成茶葉中多酚類、咖啡堿和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分的丟失［27］。

圖3　五種茶葉不同浸泡溫度下的重金屬浸出率Fig.3　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing temperature

2.5浸泡溫度對(duì)重金屬浸出率的影響

五種茶葉不同浸泡溫度下的重金屬浸出率見(jiàn)圖3。由圖3可知，五種茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出率均隨著浸泡溫度的上升而增加，不同茶葉同種重金屬浸出率之間無(wú)顯著差異性（p＞0.05）。若將100℃的水冷卻至50℃后再用來(lái)泡茶，每一種茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的最高浸出率可分別減少13.36%、8.72%、51.00%、31.58%和40.60%。

2.6茶湯中重金屬污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

五種茶葉經(jīng)三次浸泡后每種重金屬污染物的總浸出濃度的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5?？梢钥闯觯宸N茶湯中非致癌化學(xué)物質(zhì)Pb、Cu、Zn、Mn通過(guò)食入途徑產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從高到低依次為Mn＞Cu＞Zn＞Pb。各健康風(fēng)險(xiǎn)值均在10-11～10-8a-1之間，即每千萬(wàn)人口中因茶湯的非致癌物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不到1人，遠(yuǎn)低于國(guó)際防輻射委員會(huì)（ICRP）推薦的標(biāo)準(zhǔn)值5.0×10-5a-1。這表明在飲用茶湯中，非致癌化學(xué)物質(zhì)所引起的健康危險(xiǎn)甚微，暫不會(huì)對(duì)暴露人群構(gòu)成明顯的危害。五種茶湯中致癌化學(xué)物質(zhì)Cd通過(guò)食入途徑產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)較其他四種非致癌物質(zhì)高，最高風(fēng)險(xiǎn)值為1.56×10-5a-1，與ICRP的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平（5.0×10-5a-1）較接近，表明五種茶湯中Cd存在潛在的污染，應(yīng)成為主要的控制目標(biāo)。

表5　重金屬污染物的平均個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)Table 5　Health risk caused by heavy metal pollutants in the study

3　結(jié)論

五種黃山地方茶茶葉中Pb和Cu含量均低于國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值，太平猴魁、屯溪綠茶和祁門紅茶三種茶葉的Cd含量均存在超標(biāo)現(xiàn)象。除Mn外，茉莉花茶中其余重金屬含量均小于其他四種茶葉。少量的Mn和Zn是人體有益的微量元素補(bǔ)充，過(guò)量亦會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

實(shí)驗(yàn)條件下各重金屬的總浸出量均隨著浸泡次數(shù)、浸泡溫度和浸泡時(shí)間的增加而增大。三次浸泡后，五種重金屬浸出總量Mn最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出總量較低，棄除浸泡1 min的茶湯可洗去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬，溫水泡茶亦可降低重金屬浸出量。

經(jīng)三次浸泡后，五種茶湯中各重金屬通過(guò)食入途徑產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)水平大小順序?yàn)镃d＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，非致癌物質(zhì)（Mn、Cu、Zn、Pb）所引起的健康危險(xiǎn)甚微，暫不會(huì)對(duì)暴露人群構(gòu)成明顯的危害，致癌物質(zhì)（Cd）的健康風(fēng)險(xiǎn)值接近限值，存在潛在的污染。

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Health risk assessment and extraction behavior of heavy metals in local tea of Huangshan

MA Ming-hai1，2，WAN Shun-li1，HUANG Min-sheng2，LIU Qian-li1，HONG Min1，LUO Ming1（
1.College of Life and Environmental Science，Huangshan University，Huangshan 245041，China；2.School of Ecological and Environmental Sciences，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

The influence of brewing times，brewing time and brewing temperature on the extraction of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn from five kinds of local tea in Huangshan was investigated，and the individual health risk assessment was also conducted in this study.Results showed that the contents of Pb and Cu in five teas were both lower than national standard.There was a positive correlationship between total extraction amount of each metal and brewing times，brewing time and brewing temperature.Discard of the first tea infusion with 1 min brewing would remove 1.75%～28.28%of heavy metals.The health risk level of Cd produced through drinking tea infusion was the highest after three times brewing，followed by Mn，Cu，Zn and Pb.All of the five metals showed no significantly hazards to human health.

tea infusion；heavy metal；extraction rate；local tea of Huangshan；health risk assessment

TS201.6

A

1002-0306（2015）20-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.001

2014－12－03

馬明海（1981-），男，博士，講師，研究方向：環(huán)境污染與健康，E-mail：maminghai@hsu.edu.cn。

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目（2012SQRL188）；安徽省高校優(yōu)秀青年重點(diǎn)基金項(xiàng)目（2013SQRL091ZD）；安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（AH201310375039）。