英山云霧茶中活性鋁的溶出及形態(tài)分布研究

黃丹娟，毛迎新，譚榮榮，陳 勛，王紅娟，龔自明，王友平

英山云霧茶中活性鋁的溶出及形態(tài)分布研究

黃丹娟1，毛迎新1，譚榮榮1，陳 勛1，王紅娟1，龔自明1，王友平2*

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，湖北 武漢 430064）

茶樹是一種典型的聚鋁富鋁植物，而攝入過(guò)量的鋁對(duì)人體造成毒害，茶葉飲用安全問(wèn)題引起人們高度關(guān)注。本研究利用KCl、NH4Ac、HCl和NaOH 4種浸提液，對(duì)英山云霧茶進(jìn)行浸提，并采用鉻天青S（CAS）分光光度法進(jìn)行鋁化學(xué)形態(tài)與含量測(cè)定。結(jié)果表明，英山云霧茶中有毒形態(tài)的Al3＋、Al（OH）2＋、Al（OH）＋2只占溶出總鋁量的16%，含量較低；無(wú)毒的膠態(tài)Al和有機(jī)腐殖酸鋁Al-HA含量占到84%，對(duì)人體健康不存在潛在危害。

英山云霧茶；活性鋁；形態(tài)分布

大多數(shù)植物體的鋁含量都很低，小于100 mg·kg－1。但茶樹是一種典型的聚鋁富鋁植物，茶樹體內(nèi)平均鋁含量在1500 mg·kg－1以上［1－2］。Githua等［3］比較了同一生境下茶樹、葉類蔬菜和谷類植物體內(nèi)鋁含量，發(fā)現(xiàn)茶樹鋁含量明顯高于其他所有植物，老葉中鋁含量達(dá)1350～2100 mg·kg－1。世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制［4］。鋁對(duì)人體健康的危害已得到人們的普遍認(rèn)可，然而鋁在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化、生物可利用性及毒性不完全取決于總量，而是與其化學(xué)形態(tài)有關(guān)［5］。目前茶葉中測(cè)定的鋁含量多以總鋁含量表示，很少有關(guān)于其形態(tài)的分析。已有研究指出，KCl、NH4Ac、HCl和NaOH能將食物中不同形態(tài)鋁浸提出來(lái)（表1），利用差減法，即可得出各種形態(tài)鋁的溶出量［6］。

英山縣位于湖北省東北部大別山區(qū)，年產(chǎn)茶葉1.25萬(wàn)t，獨(dú)特優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境和氣候條件造就了品質(zhì)上佳的英山云霧茶，深受消費(fèi)者喜愛［7－8］。本研究以英山云霧茶為材料，KCl、NH4Ac、HCl和NaOH作為浸提劑，采用鉻天青S（CAS）分光光度法分析了英山云霧茶葉中不同形態(tài)鋁的浸出特性，為人們科學(xué)飲茶提供參考依據(jù)。

表1 不同浸提劑對(duì)活性鋁的浸出形態(tài)Table 1 The morphology of aluminum by different leaching liquor

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用茶葉樣品為英山云霧茶，來(lái)源于湖北省英山縣溫泉鎮(zhèn)志順茶葉有限公司，原料為一芽二葉，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后密封，存放于4℃冰箱備用。

鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0.1758 g硫酸鋁鉀（分析純）溶于水中，加入1.0 m L濃硫酸，移入100 m L容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，該溶液含鋁量為100.0μg·m L－1，用時(shí)稀釋為10.0 μg·m L－1的鋁標(biāo)準(zhǔn)工作液。KCl溶液：1.0 mol·L－1，p H＝5.5；NH4Ac溶液：1.0 mol·L－1，p H＝4.8；HCl：1.0 mol·L－1；NaOH：1 mol·L－1；5%鹽酸；0.5 g·L－1鉻天青S（CAS）溶液；300g·L－1六亞甲基四胺緩沖溶液：p H＝5.5。試驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 在25 m L容量瓶中分別加人10.0μg·m L－1鋁標(biāo)準(zhǔn)工作液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 m L，依次加入5%鹽酸1 m L，六亞甲基四胺緩沖溶液4 m L，絡(luò)天青S（CAS）溶液1.5 m L，最后用雙蒸水定容至25 m L。搖勻，靜置10 min。以水替代茶葉待測(cè)液為空白對(duì)照，于550 nm處測(cè)定吸光度，以吸光值為縱坐標(biāo)，鋁的濃度為橫坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2 茶葉中活性鋁的浸提與測(cè)定 稱取2 g茶葉樣品4份于250 m L錐形瓶中，分別加入50 m L 1.0 mol·L－1KCl、1.0 mol·L－1NH4Ac、1.0 mol·L－1HCl和1.0 mol·L－1NaOH 4種浸提液，置于振蕩器上于室溫下震蕩浸提60 min，靜置30 min后，0.45μm濾膜抽濾。KCl和NH4Ac提取的溶液，可直接用作待測(cè)液。HCl和NaOH浸提液則需要稀釋，方法為：取2.5 m L浸提液于25 m L容量瓶中，加水12.5 m L，用1.0 mol·L－1NaOH或HCl調(diào)節(jié)p H為3.0左右，定容，作為待測(cè)液。

鋁含量測(cè)定釆用鉻天青S（CAS）分光光度法。在25 m L容量瓶中加入待測(cè)液2.5 m L，按照1.2.1方法測(cè)定鋁含量。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

由表1可知，1 mol·L－1KCl用來(lái)提取可交換態(tài)的Al3＋，并能保持其溶解的狀態(tài)。用p H＝4.8的NH4Ac除能提取可交換態(tài)的Al3＋外，還包含單羥基聚合鋁如Al（OH）2＋、Al，可溶的富里酸鋁，以及被膠體牢固吸附的聚合體鋁，但經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾，能除去膠體吸附的聚合鋁。1.0 mol·L－1HCl能浸提出酸溶無(wú)機(jī)態(tài)鋁，如可溶態(tài)及膠體Al三價(jià)鋁離子及其他羥基鋁離子（一價(jià)、二價(jià)）等，而腐殖酸鋁（包括富里酸鋁）則不被溶出。1.0 mol·L－1NaOH能浸取出包括所有能形成Al（OH）－4的無(wú)機(jī)鋁離子及腐殖酸鋁。

各種浸提液對(duì)茶葉中鋁的溶出能力大小順序?yàn)椋篕Cl（18.73μg·g－1）＜NH4Ac（67.32 μg·g－1）＜HCl（249.77μg·g－1）＜NaOH（418.78μg·g－1）。其中HCl溶出的鋁含量是NH4Ac的3.7倍，NaOH溶出的鋁含量最高，為KCl溶出量的22倍。

利用差減法計(jì)算不同浸取液提取出的鋁的主要化學(xué)形態(tài)，結(jié)果見表2。由表2可知，茶葉中鋁的含量以Al3＋形態(tài)存在最少，僅占溶出總鋁量的4.47%。其次為Al（OH）2＋和Al形態(tài)的鋁含量，占到總鋁量的11.6%。和Al-HA形態(tài)的鋁占總?cè)艹鲣X量的百分比則均達(dá)到了40%以上。

表2 英山云霧茶中各種形態(tài)鋁的溶出量Table 2 The leaching amount of various aluminum morphology in Yingshan cloud tea

3 討論與結(jié)論

鋁形態(tài)的多樣性和復(fù)雜性使得鋁形態(tài)的區(qū)別不是簡(jiǎn)單地建立在價(jià)態(tài)不同的基礎(chǔ)上，而是與其特殊的配位性質(zhì)和聚集傾向有關(guān)［9］。目前，茶葉中與茶湯中鋁的形態(tài)變化分析方法主要有色譜法和光譜法等［10］。色譜法存在的問(wèn)題是洗脫需要花費(fèi)一定的時(shí)間，加上固定相和流動(dòng)相的影響，往往會(huì)導(dǎo)致鋁形態(tài)的變化。這些方法所需要的儀器如高效液相色譜、電感耦合等離子體光譜儀等價(jià)格昂貴，也難以普及。早在1986年，化學(xué)浸提法就用于研究土壤中活性鋁的溶出及形態(tài)分布［11］。該方試驗(yàn)步驟操作簡(jiǎn)便，所用到的儀器分光光度計(jì)價(jià)格相對(duì)低廉，被廣泛應(yīng)用于中藥活性鋁的溶出及形態(tài)分布研究中［12－14］。郭春燕等［15］曾將此方法用于茉莉花茶中不同形態(tài)鋁的研究，但結(jié)果表明樣品中Al3＋、Al（OH）2＋和Al（OH）＋2等毒性較大的形態(tài)占到溶出總鋁量的48.84%，含量較高，具有一定的潛在危害，與本研究結(jié)果相悖，這可能是試驗(yàn)樣品不同的原因。

從對(duì)英山云霧茶的測(cè)定結(jié)果來(lái)看，有毒形態(tài)的Al3＋、Al（OH）2＋、Al（OH）＋2只占溶出的總鋁量的16%，含量較低。茶葉中膠態(tài)Al（OH）03和有機(jī)腐殖酸鋁Al-HA含量為84%，這兩種形態(tài)的鋁均是無(wú)毒的。但是在酸性條件下，Al（OH）03可轉(zhuǎn)化為Al3＋、Al（OH）2＋和Al（OH）＋2等毒性形態(tài)，因此在利用茶葉進(jìn)行再加工或深加工時(shí)，應(yīng)避免酸性環(huán)境或酸性物質(zhì)的污染和干擾，以消除其潛在危害。

茶湯中鋁的溶出量與溶出形態(tài)與飲茶健康評(píng)價(jià)直接相關(guān)［15］。研究表明，茶湯中鋁的主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)形式存在，如多元酚配合物、鋁的有機(jī)酸鹽、鋁的氟化物、聚合羥基鋁等，自由形式的Al3＋極少［10，16］。Street等［17］對(duì)29個(gè)不同的茶湯樣品進(jìn)行分析，也發(fā)現(xiàn)所有樣品均未檢測(cè)出高毒性的Al3＋。由此可見，茶葉或茶湯中大部分鋁以有機(jī)結(jié)合態(tài)溶出得到普遍共識(shí)，而有毒的Al3＋和羥基態(tài)鋁的含量極低，不會(huì)對(duì)人體造成危害。需要指出的是，試驗(yàn)測(cè)得的是英山云霧茶中鋁的不同形態(tài)，原料為較嫩的一芽二葉春茶，其他茶類特別是原料較老的烏龍茶和黑茶鋁的存在形態(tài)如何，有待進(jìn)一步研究。

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Studies on the Leaching and Morphology Distribution of Active Aluminum in Yingshan Cloud Tea

HUANG Dan-juan1，MAO Ying-xin1，TAN Rong-rong1，CHEN Xun1，WANG Hong-juan1，GONG Zi-ming1，WANG You-ping2*
（1.Institute of Fruit and Tea，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064，China；2.Institute of Plant Protection，Soil and Fertilizers，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064，China）

Tea plant is a typical aluminum（Al）hyper-accumulator.More attention was paid to the safety of tea drinking for excessive aluminum intake could cause different degrees of intoxication to human body.In this study，the various chemical species of aluminum in tea were leached by four kinds of extraction solutions-KCl、NH4Ac、HCl and NaOH.The content of aluminum were determined by CAS spectrophotometry.The results showed that the content of the toxic form Al3＋，Al（OH）2＋，Al（OHin tea was very low that only 16 percent of total aluminum content.The content of non-toxic colloidal Al（OHand organic humic acid Al-HA was 84 percent of total aluminum content.There is no potential danger to human health.

Yingshan cloud tea；active aluminum；morphology distribution

S571.1

A

2096－0220（2017）02－0055－03

2017－02－29初稿；2017－04－28修改稿

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0200900）；國(guó)家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄂東南綜合試驗(yàn)站（CARS－19）；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2016－620－000－001－032）。

黃丹娟（1990－），女，研究實(shí)習(xí)員，主要從事茶樹栽培與生理研究。E－mail：huangdjtea＠163.com

*通訊作者：王友平（1961－），男，研究員，主要從事茶樹病蟲害綜合治理研究。E－mail：Ypwang7485＠263.net