熬煮青磚茶和浸泡茉莉花茶中鋅和鐵元素溶出特性研究

郭 燕，楊新河, 2，斯琴朝克圖, 2*

(1.湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.湖北省植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖北 孝感 432000)

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熬煮青磚茶和浸泡茉莉花茶中鋅和鐵元素溶出特性研究

郭 燕1，楊新河1, 2，斯琴朝克圖1, 2*

(1.湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.湖北省植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖北 孝感 432000)

以青磚茶和茉莉花茶為研究材料，建立了微波消解-原子吸收光譜法測定鋅和鐵元素檢測方法，分析兩種茶葉中鋅、鐵元素含量，以及熬制的青磚茶和泡制的茉莉花茶湯中鋅、鐵溶出率變化規(guī)律，指導(dǎo)消費(fèi)者正確、健康飲茶。結(jié)果表明，方法回收率、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍和線性關(guān)系均符合方法學(xué)要求。青磚茶中鋅含量為120.93 mg/kg，鐵含量為849.50 mg/kg，茉莉花茶中鋅含量為66.13 mg/kg，鐵含量為236.33 mg/kg。熬制處理的青磚茶中鋅、鐵最大溶出率分別為15.79%和2.49%，泡制的茉莉花茶中鋅、鐵最大溶出率分別為 40.83%和8.96%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，青磚茶煮沸后放置10～30 min，茉莉花茶泡制后1 h時(shí)鐵和鋅含量最高。

青磚茶；茉莉花茶；熬煮；浸泡；鋅；鐵；溶出率

茶葉為世界最普遍的飲料，含有多種與人體健康密切相關(guān)的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)元素[1]。茶葉中對人體健康有益的無機(jī)元素包括鈣、鎂、鋅、鐵、銅、錳、硒等，其中鐵、鋅是人體必需的微量元素，具有重要的生理生化功能。眾所周知，鐵是血紅細(xì)胞和肌紅蛋白的形成因子，缺鐵會引起貧血相關(guān)疾病，也會導(dǎo)致免疫和抗感染能力減弱。但人體內(nèi)過量的強(qiáng)化鐵會影響人體對銅和硒的吸收利用。研究表明，鋅可促進(jìn)兒童的智力和生長發(fā)育[2]，增強(qiáng)和恢復(fù)成人性機(jī)能[3]，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合[4]，提高人體免疫力，降低鉛等重金屬毒害[5]，具有解毒防病抗癌等多種功效。

研究茶水中鐵和鋅的溶出率及其影響因素, 可了解通過飲茶人體攝入的鐵、鋅量，為培養(yǎng)正確的飲茶方式提供參考實(shí)驗(yàn)依據(jù)。據(jù)報(bào)道，影響無機(jī)元素溶出量的因素主要有浸提溫度、浸提時(shí)間、浸提次數(shù)和浸提液用量等，而且已報(bào)道的大多數(shù)研究論文集中在上述幾種因素對溶出率的影響，卻未報(bào)道茶葉中鐵、鋅等微量元素的溶出量和溶出率與人們?nèi)粘?shí)際飲茶方式有關(guān)。如少數(shù)民族地區(qū)廣泛消費(fèi)青磚茶的飲用方式，除了偶有浸泡外，大部分邊疆少數(shù)民族消費(fèi)者都采取熬煮的方式飲用。因此，熬煮和放置過程中鐵、鋅等無機(jī)元素的溶出量研究必不可少。有研究證明，茉莉花茶具有抗氧化活性和降血脂的功效[6]，深得偏好口味較重的中國北方消費(fèi)者喜愛，但其制作過程和保存、運(yùn)輸不規(guī)范，極易被重金屬污染或有益金屬元素流失。因此，其鐵和鋅等無機(jī)元素含量及其在日常飲用方法泡制過程中溶出量直接影響其營養(yǎng)價(jià)值。

本文以湖北赤壁趙李橋茶業(yè)有限公司“川”字號青磚茶和市場常見茉莉花茶作為研究對象，建立了微波消解法處理后用原子吸收光譜法測定鋅和鐵元素的檢測方法，測定兩種茶葉中鋅、鐵元素的總含量，并進(jìn)一步研究日常飲用方法熬制的青磚茶和泡制的茉莉花茶中兩種元素溶出量隨放置時(shí)間的含量變化趨勢，為人們科學(xué)飲用青磚茶和茉莉花茶提供重要的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

日立ZA3000型原子吸收分光光度儀(日立公司)、鐵和鋅兩種元素空心陰極燈、WX4000N型微波消解儀、RO·DI醫(yī)用超純水機(jī)(武漢恒嘉科技有限公司)、烘箱、粉碎機(jī)、常用玻璃儀器等。

1.2 藥品與試劑

青磚茶(湖北赤壁趙李橋茶業(yè)有限公司“川”字號青磚茶)、市售茉莉花茶、元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供)、硝酸(分析純，武漢華松精細(xì)化工有限公司)、過氧化氫等。

1.3 樣品制備

茶葉中鋅、鐵元素總含量測定：將準(zhǔn)備好的青磚茶和茉莉花茶樣品烘干，稱量，用植物樣品粉碎機(jī)粉碎，過80目尼龍篩，分別裝袋，干燥器中放置以備用。分別稱取已粉碎好的青磚茶和花茶樣品0.3000 g，放入聚四氟乙烯消解罐中，加硝酸5 mL，過夜。加2 mL 過氧化氫(30%)，放入微波消解儀中進(jìn)行消解。消解時(shí)間15 min，溫度120 ℃，50%功率。冷卻后趕酸，轉(zhuǎn)移，待溶液近干，結(jié)束消化。將消解好的樣品轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶，沖洗2～3次消解罐內(nèi)蓋和溶樣杯，清洗液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，用超純水定容，搖勻，用0.45 μm的微孔濾膜過濾待測?？瞻讟悠愤M(jìn)行同樣處理，待測。

茶湯中鋅、鐵元素溶出率測定：稱取8份青磚茶0.3000 g，分別放入100 mL燒杯，加入冷水50 mL，蓋上玻璃蓋，加熱至沸騰，沸騰后繼續(xù)溫火煮5分鐘。取下燒杯，每組茶湯分別放置0 min、5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h，7 h，過濾，待冷卻后用1% HNO3定容至100 mL，以1% HNO3為空白對照，測定。

稱取7份茉莉花茶0. 3000 g，分別放入100 mL燒杯，加入100 °C沸水，蓋上玻璃蓋，每份分別放置5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h，7 h，過濾，待冷卻后用1% HNO3定容至100 mL。以1% HNO3為空白對照，測定。

1.4 檢測條件

火焰原子吸收分光光度計(jì)，采用乙炔-空氣火焰光度法測定鋅、鐵元素的吸光度。儀器工作條件見表1。

表1 原子吸收儀工作參數(shù)

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

用移液管準(zhǔn)確量取鋅、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL)，按比例用1% HNO3溶液依次稀釋，濃度梯度分別為0 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、160 μg/L、320 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。用空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度儀，按表1的工作條件，以1% HNO3作空白對照，由稀到濃依次測量系列標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.6 回收率與精密度

向青磚茶、茉莉花茶中加入適量鋅和鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鋅濃度分別為20 μg /kg、60 μg /kg和180 μg /kg，鐵濃度分別為100 μg/kg、300 μg/kg和900 μg/kg。青磚茶煮出液和茉莉花茶浸泡液中加入適量鋅和鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鋅濃度分別為20 μg/kg、60 μg/kg和180 μg/kg；鐵濃度分別為100 μg/kg、300 μg/kg和900 μg/kg。采用1.3中方法制備后用原子吸收分光光度儀檢測，回收率采用單點(diǎn)校正法計(jì)算。同一天內(nèi)每個(gè)濃度5個(gè)平行，計(jì)算日內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，每種樣品重復(fù)5天，計(jì)算日間相對偏差。檢測時(shí)加標(biāo)前樣品作為空白對照，減除背景值，計(jì)算其回收率。計(jì)算公式：回收率% =(加標(biāo)液濃度-空白樣品濃度)/加標(biāo)液濃度×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，對Zn、Fe標(biāo)準(zhǔn)系溶液進(jìn)行測定。每個(gè)試樣平行重復(fù)3次，取其平均值，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。Zn線性回歸方程為y = 0.2530 x + 0.0005，線性相關(guān)系數(shù)r = 0.9995。Fe線性回歸方程為y = 0.0299 x + 0.0021，線性相關(guān)系數(shù)r = 0.9998。兩種元素在設(shè)定濃度范圍(0～320 μg/L)之內(nèi)有著良好的線性關(guān)系和相關(guān)性，滿足定量分析要求。

2.2 準(zhǔn)確度與精密度

青磚茶、茉莉花茶、青磚茶煮出液和茉莉花茶浸泡液分別按照上述樣品制備方法處理后，用原子吸收分光光度儀測定獲得的回收率見表2。結(jié)果表明，青磚茶消解液中鋅和鐵的添加回收率分別為93.50%～106.50%和97.00%～105.70%；茉莉花茶消解液中的鐵、鋅添加回收率分別為87.02%～109.22%和103.71%～107.03%，青磚茶煮出液中添加回收率分別為95.50%～106.83%和95.13%～99.23%，茉莉花茶浸泡液中的添加回收率分別為95.10%～104.94%和104.82～108.17%，說明本方法對各種檢測樣品中鋅和鐵元素的測定具有較高的準(zhǔn)確度，均可滿足定量分析方法學(xué)要求和實(shí)際測樣需求。從表2 中可以看出，兩種元素相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，方法的精密度良好，均符合測定茶葉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW 10016)用以評價(jià)方法的準(zhǔn)確度與精密度要求。

2.3 兩種茶葉中Zn和Fe元素含量和溶出率

采用高壓密閉微波消解法分別消解青磚茶和茉莉花茶樣品，測得兩種茶中Zn、Fe元素含量結(jié)果見表3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，青磚茶中Zn、Fe元素含量豐富，遠(yuǎn)高于茉莉花茶中的含量，Zn為1.83倍，F(xiàn)e為3.59倍。

表2 Zn和Fe元素添加回收率(N = 5)

表3 青磚茶和茉莉花茶中Zn和Fe元素含量(N = 5)

茶葉中Zn、Fe元素溶出率受多個(gè)因素影響，浸泡時(shí)間、水溫、放置時(shí)間、泡制次數(shù)、茶葉本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元素在茶水中存在形式等。少數(shù)民族地區(qū)人們飲用青磚茶時(shí)一般采取熬制方法。因此，本文中青磚茶用純水(避免干擾)熬制沸騰5 min后室溫下靜置0 min、5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、7 h；根據(jù)日常飲用花茶習(xí)慣，茉莉花茶采取沸水泡制后在室溫下放置5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、7 h，分別檢測兩種茶湯中Zn和Fe元素，研究其載茶湯中含量隨放置時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果(見表4和圖1)表明，熬制后隨放置時(shí)間的延長，青磚茶茶湯中鋅溶出率曲線先上升，后下降，下降過程中略有回升，但2 h后濃度基本無變化，青磚茶中鋅的最大溶出率為14.67%；鐵離子溶出曲線隨時(shí)間變化，先快速上升，后呈快速下降，2 h后緩慢降低，其溶出率相對較低，最大溶出率僅為2.49%。茉莉花茶茶湯中鋅離子溶出率隨放置時(shí)間延長也有變化，溶出率曲線呈先快速上升后下降再慢速回升的趨勢。鋅離子溶出率比較高，最大溶出率高達(dá)40.83%；鐵離子溶出率曲線先上升后下降，2 h后基本穩(wěn)定?；ú璨杷需F離子最高溶出率僅為8.96%。

3 討論

茶葉中金屬元素含量檢測的前處理方法一般是除去茶葉中的有機(jī)成分，保留包括所需要檢測的金屬元素在內(nèi)的無機(jī)成分。前處理方法大多采用干化消化法、濕化消化法、微波消解法等。其中濕化消化法具有消化完全，元素?fù)p失少等優(yōu)點(diǎn)，但每次處理樣品量少，且消化過程中易產(chǎn)生爆沸，需要有人看守。而干式消化法一次可處理大批量樣品，但存在茶葉消化處理不徹底的現(xiàn)象。前處理方式的選擇對測定結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大的影響。據(jù)報(bào)道，微波消解法結(jié)合了高壓消解和微波快速加熱兩方面的性能，能直接穿透樣品內(nèi)部，具有加熱速度快、均勻、無溫度梯度、無滯后效應(yīng)等特點(diǎn)。特別是一些難溶樣品和生物試樣，微波消解是在密閉條件下進(jìn)行，一些易揮發(fā)元素的損失相對較少，樣品消解效率高、速度快、化學(xué)試劑用量少、金屬元素不易揮發(fā)損失、污染小，可從整體上提高樣品分析的速度和質(zhì)量[7]?？紤]各種前處理方法的優(yōu)、缺點(diǎn)，本研究采用微波消解法處理茶葉樣品，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，鋅的回收率為87.02%～109.22%，鐵的回收率為95.13%～107.03%，符合定量分析方法學(xué)要求。

本文研究對象青磚茶中鋅含量為120.93 mg/kg，鐵含量為849.50 mg/kg，茉莉花茶中鋅含量為66.13 mg/kg，鐵含量為236.33 mg/kg，結(jié)果表明，兩種茶葉中鋅和鐵元素含量豐富，但鐵含量均高于鋅的含量。有報(bào)道證明茶葉受產(chǎn)地、種植方法、加工方式等條件影響，鋅和鐵元素總含量差異顯著[8-9]。而且，茶葉中鋅溶出率主要與加工方法等有關(guān)，與鋅含量無關(guān)[10]。本文溶出率實(shí)驗(yàn)中，青磚茶茶湯中鋅在15 min時(shí)溶出率最高，達(dá)15.79%，此時(shí)茶水中的鋅含量達(dá)57.30 μg/L；青磚茶茶湯中鐵離子在30 min時(shí)溶出率最高為2.49%，此時(shí)茶水中的鐵離子含量為63.50 μg/L。茉莉花茶茶湯中鋅離子在1 h時(shí)溶出率最高為28.88%，此時(shí)茶水中的鋅離子含量為57.30 μg/L，此后溶出率稍下降后又回升，直到7 h時(shí)基本穩(wěn)定，溶出率達(dá)40.83%，含量為81.0 μg/L；鐵離子在1 h時(shí)溶出率最高，達(dá)8.96%，含量為63.5 μg/L。不論是青磚茶還是茉莉花茶，其茶湯中鋅的溶出率均高于鐵，原因與其茶葉中的結(jié)合態(tài)不同有關(guān)。根據(jù)王小平等[11]研究表明，茶葉中的鐵以鐵-硫簇合物的形式參與茶葉細(xì)胞葉綠體光系統(tǒng)的作用，還以鐵卟啉的形式構(gòu)成色素、過氧化氫酶等的活性，致使茶葉中的鐵不易溶出。而鋅作為茶葉細(xì)胞中各種酶的組成成分和活化劑，大部分是以離子形式存在，在高溫熬制或浸泡時(shí)溶出率較高。茶葉中的鋅和鐵元素能否被人體吸收，與茶水中所含的鋅、鐵離子的量存在密切關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及人們?nèi)粘Ｉ钪械娘嫴枇?xí)慣，通過正確飲用青磚茶和茉莉花茶可攝入一定量的鋅、鐵元素，補(bǔ)充人們鋅、鐵等微量元素?cái)z入量不足。青磚茶煮沸后放置10～30 min時(shí)，茉莉花茶泡制后放置1 h時(shí)飲用最佳，此時(shí)人體攝入的鋅和鐵總含量最多。

表4 青磚茶和茉莉花茶茶湯中Zn、Fe元素含量的動(dòng)態(tài)變化(N = 5)

-：未檢測

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(責(zé)任編輯：熊文濤)

Study on Dissolution Characteristics of Zinc and Iron in Boiled Brick Tea and Jasmine Tea Infusion

Guo Yan1, Yang Xinhe1, 2， Harnud Sechenchogt1, 2*

(1.SchoolofLifeandScienceTechnology,HubeiEngineeringUniversity,Xiaogan,Hubei432000,China; 2.HubeiProvinceResearchCenterofEngineering&TechnologyforUtilizationofBotanicalFunctionalIngredients,Xiaogan,Hubei432000,China)

Analytical method of determination of Zn and Fe in brick tea and jasmine tea infusions by atomic absorption spectrometry were developed using microwave digestion. Then Zn and Fe contents and the dynamic changes of the dissolution rate were investigated after different pre-treatment and at different time. The results showed that recovery rate, standard curve linear range and correlation coefficient were in accordance with the requirements of the methodology. The content of Zn and Fe in brick tea was determined to be 120.93 mg/kg and 849.50 mg/kg; the content of Zn and Fe in jasmine tea was determined to be 66.13 mg/kg and 236.33 mg/kg, respectively. The highest dissolution rate of Zn and Fe in boiled brick tea was 15.79% and 2.49%; the highest dissolution rate of Zn and Fe in jasmine tea was 40.83% and 8.96%, respectively. This study suggested that rich contents of Zn and Fe in brick tea and jasmine tea were 1 h and 10 min～30 min of infusion time, respectively.

brick tea; jasmine tea; boiling; infusing; Zn; Fe; dissolution rate

2016-09-03

國家自然科學(xué)基金(31370692)

郭 燕(1991- )，女，湖北孝感人，湖北工程學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生。

楊新河(1974- )，男，湖北赤壁人，湖北工程學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授，博士。

TS201.2

A

2095-4824(2016)06-0042-05

斯琴朝克圖(1971- )，男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，湖北工程學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院講師，博士，本文通信作者。