白茶中鋁、鐵、錳元素的測(cè)定及溶出特征分析

屈艷勤，何 焱，劉芷君，張 釬，金 珊，鄭德勇，葉乃興*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院/茶學(xué)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建 福州 350002)

茶作為世界三大飲料之一，是我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，其豐富的內(nèi)含物對(duì)人體生理調(diào)節(jié)和保健具有重要的作用。研究表明，茶葉中不僅含有茶多酚、氨基酸、咖啡堿、茶多糖等有機(jī)成分，而且含有豐富的礦質(zhì)元素。許多礦質(zhì)元素能夠參與植物的物質(zhì)組成，調(diào)節(jié)其生理代謝活動(dòng)，維持生物體內(nèi)酸堿平衡等[1]。其中鉀、鈉、鎂、鐵、錳、硒、鋁等17種元素對(duì)人體具有營(yíng)養(yǎng)藥用價(jià)值，但是過(guò)量攝入又會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。茶樹是一種典型的富鋁植物[2-3]，一方面，鋁元素可以促進(jìn)茶樹的生長(zhǎng)發(fā)育以及光合作用，促進(jìn)兒茶素類物質(zhì)的合成[4]；另一方面，茶葉中過(guò)量的鋁也會(huì)對(duì)健康造成潛在的威脅[5-6]。茶葉中鋁元素的測(cè)定多有報(bào)道，一些研究表明茶葉中鋁含量的分布在成熟葉和老葉中居多，而嫩葉中相對(duì)較少[7]。茶樹也是一種含錳較高的植物，錳是體內(nèi)很多酶的重要組成成分，還具有抗癌變的作用，是茶樹生長(zhǎng)和人類健康發(fā)育所必需的微量元素[8]。鐵是血紅蛋白的重要組分[9]，能夠參與茶樹葉片葉綠素的合成、光合作用和呼吸作用，對(duì)茶樹的成長(zhǎng)發(fā)育也具有重要的作用。但如果鐵攝入過(guò)多，可能會(huì)引起嘔吐、腸胃炎等癥狀[10]。在以往的一些研究文獻(xiàn)中錳、鐵、鋁是很多植物中含量較高的3種微量礦質(zhì)元素[11-12]。

白茶作為我國(guó)六大茶類之一，因其清涼素雅的風(fēng)格，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。白茶加工工藝獨(dú)特，除白毫銀針是以肥壯的芽頭為原料，多數(shù)白茶是一芽二葉或三葉制成的。因此由老葉制成的白茶中，應(yīng)該也含有豐富的礦質(zhì)元素。本文采用石墨爐原子化法，測(cè)定白茶茶葉以及不同沖泡方式的茶湯中鐵、錳、鋁元素的含量，分析不同的沖泡方式對(duì)各元素溶出量的影響，以期能夠通過(guò)合理的沖泡方式、達(dá)到適量攝入的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

白茶(白牡丹，2016年春茶)，由福鼎市張?jiān)洸枞~有限公司提供。茶葉采用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)40目篩茶葉粉末為供試茶葉樣品。

1.2 主要儀器及試劑

AA900T型原子吸收光譜儀和石墨爐自動(dòng)進(jìn)樣器(均為美國(guó)PE公司)；鋁、鐵、錳元素空心陰極燈(購(gòu)于北京曙光明電子光源儀器有限公司)；MDS-6G微波消解儀(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司)；Milli-D-24UV 超純水系統(tǒng)(美國(guó)Millipore公司)。

鋁、鐵、錳元素標(biāo)準(zhǔn)液(1000 μg·mL-1，購(gòu)于北京有色金屬研究總院)；鹽酸、硝酸均為優(yōu)級(jí)純(購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；高純氬氣，純度為99.999%；試驗(yàn)用水為超純水。

1.3 儀器分析條件

AA900T型原子吸收光譜儀測(cè)定條件如表1：

表1 石墨爐原子光譜儀工作條件

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 鋁、鐵、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置 將鋁、鐵、錳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液分別用1% HNO3溶液稀釋成一系列濃度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見(jiàn)表2)。

1.4.2 樣品消解 準(zhǔn)確稱取白茶樣品0.500 g于微波消解罐中，加入8 mL濃硝酸和2 mL過(guò)氧化氫試劑，蓋好內(nèi)蓋，放置于微波消解儀中。消解完畢后，取出消解罐，置于智能控溫加熱板上加熱揮去消解液至1 mL，取出冷卻至室溫，將罐內(nèi)消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用少量1% HNO3溶液沖洗消解罐內(nèi)壁，合并沖洗液，定容，搖勻待測(cè)。并做空白試驗(yàn)對(duì)照。

1.4.3 白茶中3種金屬元素溶出規(guī)律的研究1.4.3.1 沖泡次數(shù)對(duì)3種金屬元素溶出的影響 準(zhǔn)確稱取白茶樣品1.000 g，用40 mL 沸水(高純水)沖泡5 min，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中以6000 r·min-1轉(zhuǎn)速離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，為第1道茶水。濾渣再用40 mL沸水沖泡5 min以同樣的方法定容至50 mL，為第2道茶水；如此進(jìn)行，為第3、第4、第5道茶水。準(zhǔn)確量取每道茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3種金屬元素含量的測(cè)定。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4.3.2 沖泡時(shí)間對(duì)3種金屬元素溶出的影響 準(zhǔn)確稱取5份白茶樣品1.000 g，用40 mL 沸水(高純水)沖泡，沖泡時(shí)間分別為5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中6000 r·min-1轉(zhuǎn)速下離心5min，將上清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，得到5泡茶水。準(zhǔn)確量取每泡茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3種金屬元素含量的測(cè)定。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4.3.3 沸水煮茶時(shí)間對(duì)3種金屬元素溶出的影響 準(zhǔn)確稱取白茶樣品1.000g左右，加入40 mL 沸水(高純水)在沸騰狀態(tài)下煮茶，持續(xù)時(shí)間分別5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中6000 r·min-1轉(zhuǎn)速下離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，得到5泡茶水。準(zhǔn)確量取每道茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3種金屬元素含量的測(cè)定。每個(gè)處理3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)表2。由表可見(jiàn)，各元素在一定的線性范圍內(nèi)，具有良好的線性關(guān)系。

表2 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液溶度及回歸方程

2.2 回收率測(cè)定

在試驗(yàn)條件下，對(duì)白茶樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定和加標(biāo)回收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，樣品中各元素的加標(biāo)回收率在95.5%～101.1%之間，標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在0.46%～1.82%之間，說(shuō)明用石墨爐原子化法測(cè)白茶中礦質(zhì)元素含量是可行的。

表3 樣品回收率及標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.3 樣品測(cè)定

按照1.3.1、1.3.2的樣品測(cè)定條件，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，通過(guò)微波消解方法測(cè)定白茶中含有較高的Mn元素，Al元素次之，F(xiàn)e元素含量較少。

2.4 白茶中礦質(zhì)元素溶出特性分析

由表4可見(jiàn)，在自然飲茶沖泡條件下，得出的5泡茶水中，礦質(zhì)元素含量會(huì)隨著沖泡次數(shù)的增加而急劇降低。第1道茶水中3種礦質(zhì)元素的溶出量都明顯高于第2道、3道、4道茶水中的含量，而第1道茶水中Al元素的含量明顯高于Fe、Mn元素，溶出率為30.6%，說(shuō)明Al元素比Fe、Mn元素更容易溶出，因此在飲茶過(guò)程中可以通過(guò)洗茶的方式降低茶葉中有害礦質(zhì)元素的吸收。

表4 茶葉及茶水中礦質(zhì)元素的含量及溶出率

通過(guò)改變沖泡時(shí)間可以發(fā)現(xiàn)，沸水沖泡條件下沖泡時(shí)間增加，Al、Mn元素的溶出量增加，說(shuō)明某些礦質(zhì)元素的溶出量會(huì)隨著沖泡時(shí)間的增加而升高。而Fe元素的溶出量卻出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這可能是由于隨著沖泡時(shí)間的增加，茶水中的多酚類物質(zhì)溶出量增加，與Fe絡(luò)合反應(yīng)之后降低了Fe元素的含量。

將泡茶方式沸水煮白茶的方式，可以看出白茶煮制過(guò)程中，Al和Mn元素隨著時(shí)間的增加溶出量急劇增加，與沸水沖泡25 min相比，Al的溶出率由39.3%增加到66.7%，Mn的溶出率由11.65%增加到16.5%。這也說(shuō)明無(wú)論何種沖泡方式，Al元素在茶葉中都是極易溶出的，而且溶出率較高。

3 結(jié)論

本文采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定茶葉和茶湯中的Al、Fe、Mn元素的含量，該方法靈敏度高、簡(jiǎn)單、快速，為進(jìn)一步研究茶葉中其它礦質(zhì)元素奠定基礎(chǔ)。

本試驗(yàn)研究了Al、Fe、Mn 3種礦質(zhì)元素在不同沖泡時(shí)間和不同沖泡方式下的溶出情況，結(jié)果表明Al在第一次沖泡中溶出率達(dá)到30%以上，而煮茶過(guò)程中，隨著時(shí)間的增加，Al元素的溶出率高達(dá)60%以上。Fe、Mn元素在沖泡過(guò)程中也比較容易溶出?？梢酝ㄟ^(guò)飲茶，補(bǔ)充人體必需的微量元素，同時(shí)在飲茶過(guò)程中采用適當(dāng)?shù)臎_泡方式，避免一些礦質(zhì)元素的過(guò)度攝取，為科學(xué)飲茶提供參考。