傅仙玉,鐘智霞,武廣珩,劉金仙*
(武夷學(xué)院 a.茶與食品學(xué)院;b.生態(tài)與資源工程學(xué)院,福建 武夷山 354300)
氟是人體生命活動(dòng)必不可少的微量元素,不同程度存在于人體的各個(gè)組織之中,但大量分布在人體的骨骼和牙齒中,約占人體含氟量的90%[1]。氟利于牙釉質(zhì)的形成,能抑制牙齒細(xì)菌的生長,能夠堅(jiān)固牙齒,具有防齲齒作用,還具有加速人體骨骼形成,增強(qiáng)骨骼硬度的作用。但人體所需氟的安全閾值比較窄,適當(dāng)攝入氟利于健康,攝入不足、過量都對(duì)人體有害,不足易使人產(chǎn)生骨質(zhì)疏松和齲齒等,一旦過量,會(huì)引起甲狀腺腫大、氟斑牙、氟骨癥等中毒現(xiàn)象[2]。因此,世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定,人均每天適宜的氟攝入量為2.5~4.0 mg[3];我國制定的最大攝入量標(biāo)準(zhǔn)為4 mg[4]。
茶樹是一種富集氟能力很強(qiáng)的植物,含氟量是普通水果的12~30倍,蔬菜的5~20倍,其葉片是氟元素富集的一個(gè)重要場所,含量高達(dá)每千克幾百至上千毫克[5]。而且茶葉中42%~86%的氟可被溶解到茶水中[6]。
飲茶是人體獲取氟的途徑之一,但過度飲茶也可致氟中毒。近年來,在我國四川、新疆、內(nèi)蒙古等地均有飲茶型氟中毒癥報(bào)道[7],中毒的臨床表現(xiàn)主要有氟斑牙、尿氟升高和氟骨癥。對(duì)飲茶愛好者而言,茶葉中氟含量高低對(duì)人體健康產(chǎn)生較大的影響,目前因飲茶而導(dǎo)致氟中毒,以及如何預(yù)防氟中毒已經(jīng)引起了社會(huì)各界的關(guān)注[8-9]。
水仙和肉桂作為武夷巖茶中的兩大品種,是武夷山茶區(qū)的主打茶[10],二者以其獨(dú)特的品質(zhì)特征受到許多茶客的青睞。據(jù)研究表明,茶葉中的氟離子含量與其原料的老嫩程度有關(guān),制作原料越老,成品茶的含氟量越高[11]。巖茶的原料較成熟,因而其含氟量會(huì)相對(duì)較高。在武夷山地區(qū),飲茶已成為人們?nèi)粘I畈豢煞指畹囊徊糠郑行┤嗣咳諘?huì)飲入大量的茶水,而人體的每日氟的攝入量是有限的,這樣勢必有可能導(dǎo)致氟的攝入量過多,引起飲茶型氟中毒現(xiàn)象。本研究對(duì)水仙和肉桂中氟的浸出規(guī)律進(jìn)行研究,從而為人們的健康飲茶提供依據(jù)。
供試材料:水仙、肉桂成品茶(產(chǎn)于武夷山當(dāng)?shù)兀?/p>
試驗(yàn)試劑:1 mol·L-1CH3COOH、3 mol·L-1CH3COONa、0.75 mol·L-1Na3C6H5O7、NaF 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液(total ionic strength adjustment buffer,TISAB):將 3 mol·L-1CH3COONa 溶液與0.75 mol·L-1Na3C6H5O7溶液等量混合,現(xiàn)配現(xiàn)用。
10 μg·mL-1F-標(biāo)準(zhǔn)液:稱取 0.022 1 g 基準(zhǔn)氟化鈉(NaF)。預(yù)先105~110℃干燥2 h,干燥器內(nèi)冷卻,轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶中,加去離子水稀釋至標(biāo)線,搖勻,貯存在聚乙烯瓶中。
1.2.1 氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線制備
(1)氟離子標(biāo)準(zhǔn)液配制:用10 mL的移液管分別移取 1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL 的 10μg·mL-1F-標(biāo)準(zhǔn)液于5個(gè)50 mL容量瓶中,再往每個(gè)容量瓶中各加入10 mLTISAB,然后用去離子水定容,搖勻,配成F-標(biāo)準(zhǔn)液。
(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備:將電極浸入去離子水中,在離子計(jì)上測量其電位,然后更換去離子水,觀察其電位變化,如此反復(fù)進(jìn)行處理,直至其電位達(dá)到穩(wěn)定并為它的純水電位為止,然后再進(jìn)行測量氟離子濃度。一般情況下要求其電動(dòng)勢達(dá)到330 mV以上。
將F-標(biāo)準(zhǔn)溶液分別倒入5只塑料燒杯中,放入磁性攪拌子,插入氟離子選擇電極和甘汞飽和電極,連接好離子計(jì),開啟磁力攪拌器(轉(zhuǎn)數(shù)1 000 r/min左右,以下測定時(shí)所使用磁力攪拌器的轉(zhuǎn)數(shù)均為1 000 r/min左右),依稀至濃的順序依次測量,在儀器數(shù)字顯示在±1 mV內(nèi),讀取電位值,記錄數(shù)據(jù)。再分別測定其他F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值,并記錄數(shù)據(jù)。
1.2.2 水仙、肉桂不同溫度氟離子的浸出率
按茶水比為1∶22,稱取肉桂、水仙茶葉各5 g三份,分別加入100℃、80℃、60℃水110 mL,浸泡15 s,傾出茶湯,用微孔濾膜過濾后,用10 mL的移液管移取10 mL茶湯至50 mL的容量瓶中,再加入10 mL的TISAB,加去離子水定容至50 mL,氟離子選擇電極法測定,具體操作參見國標(biāo)GB/T 5009.18-2003。
1.2.3 水仙、肉桂不同茶水比氟離子的浸出率
按茶水比為 3∶110、5∶110、7∶110,分別稱取水仙、肉桂茶葉各3 g、5 g、7 g三份,皆加入100℃水110 mL,浸泡15 s,傾出茶湯,用濾膜過濾后,用10 mL的移液管移取10 mL茶湯至50 mL的容量瓶中,再加入10 mL的TISAB,加去離子水定容至50 mL,氟離子選擇電極法測定,具體操作參見國標(biāo)GB/T 5009.18-2003。
1.2.4 水仙、肉桂不同沖泡時(shí)間氟離子的浸出率
按茶水比為1∶22,稱取肉桂、水仙茶葉各5 g三份,皆加入100℃水110 mL,三份浸泡時(shí)間不同,分別 5 s、15 s、30 s,傾出茶湯,用濾膜過濾后,用10 mL的移液管移取10 mL茶湯至50 mL的容量瓶中,再加入10 mL的TISAB,加去離子水定容至50 mL,氟離子選擇電極法測定,具體操作參見國標(biāo)GB/T 5009.18-2003。
1.2.5 水仙、肉桂不同沖泡次數(shù)氟離子的浸出率
按茶水比為1∶22,稱取肉桂、水仙茶葉各5 g三份,每份沖泡5次,每次加入100℃水110 mL,第一次浸泡5 s,傾出茶湯,后面的4次每次浸泡10 s,傾出茶湯,用濾膜過濾后,用10 mL的移液管移取10 mL茶湯至50 mL的容量瓶中,再加入10 mL的TISAB,加去離子水定容至50 mL,氟離子選擇電極法測定,具體操作參見國標(biāo)GB/T 5009.18—2003。
1.2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
原理:氟離子選擇電極的氟化鑭單晶膜對(duì)氟離子產(chǎn)生選擇性的影響,當(dāng)氟電極與甘汞電極組成電池,電池電動(dòng)勢(E)隨待測溶液中氟離子濃度(c)的變化而改變,符合Nernst方程式。
式中E為電池電動(dòng)勢(mV);E0為在一定的試驗(yàn)條件下為一定值(mV);R為摩爾氣體常數(shù)(8.314 J·(mol·K)-1);T為測定時(shí)熱力學(xué)溫度(K);F為法拉第常數(shù)(96 486.70 C·mol-1);c為氟離子濃度(mol·L-1)。E與 lgc成線性關(guān)系,2.303RT/F為該直線的斜率。
根據(jù)F-標(biāo)準(zhǔn)溶液電動(dòng)勢的記錄結(jié)果,以F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的負(fù)對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo),以電位值為縱坐標(biāo)作圖,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。再參照當(dāng)天的標(biāo)準(zhǔn)曲線,將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理,獲得各組茶湯樣液的含氟量。
表1顯示了不同沖泡水溫條件下,以茶水比為1∶22,沖泡時(shí)間為15 s所得的茶湯中的氟離子含量。從表1可知,水仙在沖泡水溫為80℃時(shí)茶湯中的氟濃度是60℃時(shí)的1.351倍,100℃時(shí)是80℃的1.655倍,說明水仙的變化增長幅度差異大;肉桂的沖泡水溫為80℃時(shí)茶湯中的氟濃度是60℃時(shí)的1.267倍,100℃時(shí)是80℃的1.269倍,增幅差距小,說明肉桂的變化增長幅度相對(duì)比較穩(wěn)定。說明溫度對(duì)水仙氟浸出率的影響比肉桂明顯,但是肉桂中氟濃度的水平始終在水仙之上,其氟浸出量高于水仙。另外發(fā)現(xiàn),兩種茶葉隨著水溫的升高,表現(xiàn)出不同的變化幅度,水仙的變化幅度大于肉桂,水仙氟的浸出率在100℃時(shí)是60℃的2.236倍;而肉桂氟的浸出率在60℃與100℃之間的變化率為1.608倍,遠(yuǎn)小于水仙。綜上可知,本研究的結(jié)果符合前人的研究規(guī)律,隨著沖泡水溫的升高,茶湯中氟的濃度也升高,在相同條件下,水仙和肉桂都遵循這個(gè)規(guī)律。分析認(rèn)為,因?yàn)椴枞~中的氟以無機(jī)形態(tài)存在,沖泡的水溫越高,越有利于氟的浸出。
表1 不同溫度條件下氟離子含量
表2顯示了以不同茶水比在100℃水溫,沖泡時(shí)間為15 s條件下所得茶湯中氟離子含量。由表2可知,水仙在茶水比為5∶110時(shí)是3∶110的1.542倍,在 7∶110時(shí)是 5∶110的 1.286倍;肉桂在茶水比為 5∶110時(shí)是 3∶110的 1.574倍,在 7∶110時(shí)是5∶110的1.775倍,說明氟浸出率與茶水比呈正相關(guān)關(guān)系。另外發(fā)現(xiàn),在茶水比為3∶110時(shí),水仙氟浸出量僅比肉桂高0.055 mg·L-1,在5∶110條件下水仙氟浸出量僅比肉桂高0.049 mg·L-1,說明在這兩個(gè)茶水比條件下二者的氟浸出率差異不明顯。綜上可知,本研究結(jié)果符合前人研究的規(guī)律,茶水比值越高,茶水中的氟離子濃度越高,茶水比與浸出率呈正相關(guān)。在相同的條件下,水仙和肉桂都符合這個(gè)規(guī)律。
表3顯示了以茶水比為1∶22,沖泡水溫為100℃條件下,不同沖泡時(shí)間所得的茶水中的氟離子含量。根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)可得,水仙沖泡15 s時(shí),茶水中氟濃度是沖泡5 s的1.385倍,沖泡30 s時(shí)氟的濃度是15 s的1.231倍,水仙中氟離子浸出率呈一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的規(guī)律增長。肉桂沖泡15 s時(shí)茶水中氟濃度是5 s時(shí)的1.304倍,而沖泡30 s與15 s之間的氟濃度差距很小,只有略微增加。綜上所述可得,第一泡沖泡的時(shí)間越長,水仙和肉桂茶水中的氟離子濃度越高,水仙和肉桂中氟的浸出率與時(shí)間呈正相關(guān)。肉桂中氟的浸出量始終大于水仙。分析認(rèn)為,氟浸出率可能跟茶葉品種有關(guān),不同的茶葉品種其氟的含量不同,沖泡時(shí)間對(duì)其影響也不同。
表2 不同茶水比氟離子含量
表3 不同沖泡時(shí)間氟離子含量
表4顯示了以茶水比為1∶22,沖泡水溫為100℃條件下,第一次沖泡時(shí)間為5 s,之后每次沖泡10 s所得茶湯中氟離子的含量。從表4的測定結(jié)果可看出,第二次沖泡的茶水氟含量高于第一次沖泡的茶水氟含量,是所有沖泡次數(shù)中氟浸出率最高的,水仙第二泡氟的含量達(dá)到前5泡總量的25.95%,肉桂第二泡氟的含量占總量的25.41%,之后隨著沖泡次數(shù)的增加,每次溶出氟離子的含量在逐漸減少。分析認(rèn)為,茶葉經(jīng)過第一次的沖泡使茶葉本身溫度上升,同時(shí)因?yàn)椴枞~細(xì)胞內(nèi)外存在氟濃度壓差,使得茶葉中的氟更容易浸出,在第二泡時(shí)浸出率達(dá)到最高,之后由于茶葉中的氟含量有限濃度壓差減小,所以隨著沖泡次數(shù)增加,水仙和肉桂的茶湯中氟浸出量逐漸減少。
本研究主要分析了不同沖泡條件下,水仙和肉桂中氟的浸出規(guī)律,主要從不同沖泡溫度、不同茶水比、不同沖泡時(shí)間以及不同沖泡次數(shù)進(jìn)行探索。綜上研究結(jié)果表明,這4個(gè)因子都對(duì)水仙和肉桂氟浸出率有顯著影響。
沖泡水溫越高,水仙和肉桂中氟浸出率越高。水仙在沖泡水溫為80℃時(shí)茶湯中的氟濃度是60℃時(shí)的1.351倍,100℃時(shí)是60℃的2.236倍;肉桂在沖泡水溫為80℃時(shí)茶水中的氟濃度是60℃的1.267倍,100℃時(shí)是60℃的1.608倍。水仙沖泡水溫為100℃,此時(shí)茶水中的氟濃度最高,達(dá)到1.681 mg·L-1,以此為參照依據(jù),則沖泡12 g的水仙,其茶湯中氟的量就已超出了人體每日攝入氟的安全閾值,所以建議每人每天這樣飲用水仙的量控制在12 g以內(nèi)。肉桂在水溫100℃的沖泡條件下,茶水中氟的濃度達(dá)到1.761 mg·L-1,同理,建議每人每天飲用肉桂的量不超過11.5 g。
表4 多次沖泡條件下氟離子含量
沖泡時(shí),茶水比越高,水仙和肉桂茶水中氟濃度越高,茶水比與浸出率呈正相關(guān)。水仙茶水比為 5∶110時(shí)是 3∶110時(shí)的 1.542倍,在 7∶110時(shí)是3∶110的 1.982倍;肉桂茶水比為 5∶110時(shí)是 3∶110時(shí)的 1.574倍,在7∶110時(shí)是3∶110的 2.793倍。以最高的茶水比7∶110為參照依據(jù),此時(shí)水仙的茶水氟濃度達(dá)到2.337 mg·L-1,肉桂茶水中氟的濃度達(dá)到3.139 mg·L-1,建議如此茶水比的情況水仙的飲用量不超過8.5 g,肉桂的不超過6.4 g。
沖泡時(shí)間越長,茶水中氟的濃度越高,水仙和肉桂氟的浸出率與時(shí)間呈正相關(guān)。水仙沖泡15 s時(shí)茶湯中氟濃度是5 s的1.385倍,沖泡30 s時(shí)的是5 s的1.706倍;肉桂沖泡15 s時(shí)茶湯中氟濃度是5 s的1.304倍,沖泡30 s時(shí)的是5 s的1.337倍。以最長沖泡時(shí)間30 s為參照依據(jù),建議此法單獨(dú)飲用水仙的量不超過9 g,肉桂的量不超過8.8 g;如果二者同時(shí)飲用,建議茶的總量不超過8.8 g。
在多次沖泡過程中,除第二泡茶水中氟濃度上升,之后隨著沖泡次數(shù)增加,氟浸出率減小。分析認(rèn)為,是由于茶葉全氟量和氟濃度壓差引起的。本研究的整體測定數(shù)據(jù)顯示,肉桂茶水中的氟離子濃度明顯高于水仙,分析認(rèn)為與品種有關(guān),不同的茶葉含氟量不同,認(rèn)為肉桂本身氟的含量高于水仙,導(dǎo)致肉桂的氟濃度壓差大于水仙,所以肉桂茶水中氟濃度高于水仙。
綜上所述,水仙的茶水中的氟離子濃度在0.75~2.34 mg·L-1之間,以此為參考依據(jù),建議每日沖泡水仙的量應(yīng)控制在8.5~12 g。肉桂的茶水中的氟離子濃度在1.10~3.14 mg·L-1之間,建議每日沖泡肉桂的量應(yīng)控制在6.4~11.5 g之間。根據(jù)本課題的研究結(jié)果,建議在沖泡茶葉時(shí)可以使用溫度低一些的水沖泡;第一泡最好僅作為洗茶不用于飲用,這樣可減少氟的攝入量,在一定程度上防止飲茶型氟中毒現(xiàn)象;同時(shí)有大量數(shù)據(jù)顯示,等級(jí)越高的茶,其含氟量越低[12],同時(shí)其保健功效也會(huì)越好,因此建議在購買茶葉時(shí)選品質(zhì)好的茶。
阜陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2019年1期