云南勐海普洱茶中重金屬元素的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

肖 涵，楊婉秋，李 燁

(1.昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214；2.國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京100037)

茶葉是全球最受歡迎的無(wú)酒精飲料之一，2018年我國(guó)茶葉消費(fèi)量達(dá)191萬(wàn)t[1]．茶葉中富含各種人體所必需的無(wú)機(jī)元素以及各種重金屬元素，對(duì)于飲茶是否會(huì)對(duì)人體造成潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，目前結(jié)論不一.有研究[2-3]指出茶葉中重金屬可能會(huì)影響人體健康，也有研究[4-6]表明飲用茶湯沒(méi)有顯著的健康風(fēng)險(xiǎn)．由于茶葉并非直接食用，而是通過(guò)浸泡后飲用茶湯．因此，對(duì)茶葉中重金屬元素含量進(jìn)行研究，不能完全反映飲茶所帶來(lái)的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，且茶葉中重金屬含量高低受種植條件、加工環(huán)境的影響，差異較大，不同產(chǎn)地所產(chǎn)不同類型茶葉中重金屬對(duì)人體的潛在危害差別顯著．

普洱茶是云南特產(chǎn)，也是我國(guó)地理標(biāo)識(shí)性產(chǎn)品，分為普洱生茶和普洱熟茶，因其具有顯著的抗疲勞、抗癌、降脂減肥、提高免疫力[7-8]等保健功效，頗受人們喜愛(ài)．勐?？h位于云南西南部，屬熱帶—亞熱帶氣候，處于東經(jīng)99°56′～100°41′、北緯21°28′～22°28′之間，是中國(guó)最早的茶葉產(chǎn)地，也是普洱茶的發(fā)源地之一[9]，其茶葉年產(chǎn)量20萬(wàn)t左右，是普洱茶產(chǎn)量最大的縣份之一．目前，對(duì)茶葉中重金屬元素含量的研究較多[10-12]，但鮮見(jiàn)對(duì)勐海普洱茶重金屬含量進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究報(bào)道．為充分了解勐海普洱茶中重金屬元素含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)，本研究以勐海縣具有代表性的4類茶葉樣品為研究對(duì)象，通過(guò)ICP-MS分析茶葉及茶湯中重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)元素的含量，并采用美國(guó)環(huán)保署(USEPA)推薦的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)茶葉及茶湯中重金屬的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行評(píng)估，以期為科學(xué)安全飲茶提供科學(xué)依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

2017年通過(guò)市場(chǎng)采購(gòu)獲得勐海產(chǎn)普洱生茶兩類(臺(tái)地茶和喬木茶，分別記為PETD和PEQM)、普洱熟茶兩類(臺(tái)地茶和喬木茶，記為PUTD和PUQM)．

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，Agilent 7700e)對(duì)茶葉及茶湯中重金屬元素含量進(jìn)行分析，以Rh和Re標(biāo)準(zhǔn)溶液為內(nèi)標(biāo)溶液，金屬多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液為標(biāo)準(zhǔn)溶液，儀器經(jīng)諧調(diào)優(yōu)化后進(jìn)行檢測(cè)．

所用實(shí)驗(yàn)試劑均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水(Milli-Q純水儀制備)．

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 茶葉中重金屬元素含量的測(cè)定

采用電熱板混酸消解后，ICP-MS測(cè)定茶葉中7種重金屬(As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb和Zn)含量．

消解條件：準(zhǔn)確稱取茶葉干粉樣品2.000 g，加入硝酸25 mL、高氯酸5 mL，加蓋靜置過(guò)夜，置于電熱板上加熱消解，至消解完全，趕酸至4 mL左右，定容至200 mL，待測(cè)．每件樣品平行3次，空白溶液同法制備．

1.2.2 茶湯中重金屬元素含量的測(cè)定

人們的飲茶習(xí)慣差異極大，最為常見(jiàn)的飲茶方式為在一定時(shí)間內(nèi)(5～15 min)多次(2～6次)浸泡茶葉和長(zhǎng)時(shí)間浸泡茶葉．參考Cao等人[6]問(wèn)卷調(diào)查所得的常見(jiàn)普洱茶飲茶方法，茶湯的制備如下：

準(zhǔn)確稱取茶葉樣品2.000 g置于小燒杯中，加入沸騰的超純水200 mL，浸泡15 min后，倒出全部茶湯，加入硝酸1 mL，過(guò)濾，得1浸液，待測(cè)．同法制得2浸液、3浸液．

1.3 潛在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

采用USEPA推薦的目標(biāo)危害系數(shù)(THQ)和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(HI)對(duì)茶湯中重金屬潛在健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估．

(1)

(1)式中：EDI為日均重金屬暴露量(mg/kg/d)；C為茶湯中重金屬的含量(mg/kg)；EF為暴露頻率(d/a)；ED為平均暴露時(shí)間(a)；FIR為茶湯攝取率(mL/人/d)；WAB為平均體質(zhì)量(成人，60 kg)；TA為平均暴露時(shí)間(EF×ED)．而2016年中國(guó)居民膳食指南建議飲水量為1 500～1 700 mL，假設(shè)成人每天飲用茶湯1 700 mL，則對(duì)應(yīng)的茶葉干質(zhì)量為10.88 g[6]．

單一重金屬的非致癌潛在健康風(fēng)險(xiǎn)可通過(guò)THQ進(jìn)行評(píng)估，THQ值<1表明沒(méi)有明顯非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)．

(2)

在式子(2)中，RfD表示經(jīng)口攝入的參考劑量[(mg·kg-1)/d]．重金屬元素的經(jīng)口攝入?yún)⒖紕┝恳?jiàn)表1．

表1 重金屬元素的經(jīng)口攝入?yún)⒖紕┝?/p>

多元素復(fù)合的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)以HI表示，計(jì)算公式如下：

(3)

(3)式中，THQi是第i種污染物的THQ．

2 結(jié)果與討論

2.1 茶葉中重金屬元素的含量

采用ICP-MS對(duì)勐海4類茶葉中重金屬元素含量進(jìn)行分析，所得結(jié)果列于表2之中．

表2 茶葉中重金屬元素含量

茶葉中重金屬元素含量分析結(jié)果表明，勐海產(chǎn)茶葉中重金屬元素含量除Ni和Zn(暫無(wú)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))外，均低于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (wAs<2.0 mg/kg，wCd<1.0 mg/kg，wCr<5.0 mg/kg，wCu<30.0 mg/kg，wPb<5.0 mg/kg)，且各元素含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，茶葉中重金屬元素含量高低順序表現(xiàn)為：w(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(Cr)>w(Pb)>w(As)>w(Cd)．

2.2 茶湯中重金屬元素的含量

采用ICP-MS對(duì)茶湯中重金屬元素進(jìn)行分析，結(jié)果匯總于表3之中．

表3 茶湯中重金屬元素含量

茶湯中重金屬元素含量分析結(jié)果表明，Cd浸出量低于儀器檢出限，Zn浸出量最高，PUTD和PUQM的3浸液中As、Cr和Pb浸出量均低于檢出限，PEQM的3次浸出液中Pb含量均低于檢出限，浸出液中各元素含量平均值高低順序?yàn)椋簑(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(As)>w(Pb)>w(Cr)>w(Cd)．檢出的各元素浸出量隨著浸泡次數(shù)的增加均呈減少趨勢(shì)．各元素總浸出率(圖1)表現(xiàn)為：μ(Ni)≈μ(As)>μ(Zn)>μ(Cu)>μ(Pb)>μ(Cr)>μ(Cd).

2.3 潛在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

按照USEPA推薦的日估攝入量(EDI)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果匯總于表4之中．

由表4可知，茶葉中各重金屬元素的EDI平均值大小順序?yàn)椋篍DIZn>EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDIAs>EDICd，與繆德仁等人[13]研究的鳳慶茶葉及Cao等人[6]研究的普洱茶中日的EDI值基本一致．

表4 茶葉和茶湯中的EDI計(jì)算值

茶湯中各元素EDI平均值的高低順序?yàn)椋篍DIZn>EDICu>EDINi>EDIAs>EDICr>EDIPb>EDICd．該結(jié)果與Li等人[4]研究的江西茶葉1浸液中EDI平均值的高低順序(EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDICo>EDIAl>EDICd)以及Sun等人[5]研究鐵觀音浸出液EDI的平均值高低順序(EDIZn>EDICu>EDICr>EDIAs>EDIBa>EDIAg>EDIBe>EDISb>EDIPb>EDITl>EDICd)略有差異，這可能與茶葉中各元素含量差異及茶葉種類有關(guān)．對(duì)茶葉和茶湯各元素的THQ和HI值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果匯總于表5之中．

表5 茶葉和茶湯中的THQ和HI計(jì)算值

續(xù)表5

計(jì)算結(jié)果表明，茶葉中Cu的THQ值最高，平均值達(dá)6.92×10-2；Pb的THQ值最低，平均值僅為3.18×10-3．茶葉中各重金屬的THQ計(jì)算結(jié)果由高到低的排序?yàn)椋篢HQCu>THQCr>THQNi>THQZn>THQAs>THQCd>THQPb．而勐海茶葉中7種重金屬元素的HI計(jì)算值均遠(yuǎn)小于1，表明勐海茶葉中各重金屬元素對(duì)人體的潛在健康危害風(fēng)險(xiǎn)較低．

茶葉浸出液中各金屬元素的THQ和HI計(jì)算結(jié)果表明，各茶葉1浸液HI的平均值為1.05×10-1，2浸液HI的平均值為5.67×10-2，而3浸液HI的平均值僅為1.82×10-2，均遠(yuǎn)低于1，表明飲用茶湯對(duì)人的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)較?。摻Y(jié)論與Li等人[4]的研究結(jié)論一致．

3 結(jié)論

通過(guò)以上研究，可以得出如下結(jié)論：

1)勐?？h4類普洱茶中7種重金屬元素含量均低于國(guó)家衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限量，各元素含量高低順序?yàn)椋簑(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(Cr)>w(Pb)>w(As)>w(Cd)；茶湯中7種重金屬元素浸出量隨著浸泡次數(shù)的增加均呈減少趨勢(shì)，各元素總浸出率表現(xiàn)為：μ(Ni)≈μ(As)>μ(Zn)>μ(Cu)>μ(Pb)>μ(Cr)>μ(Cd)．

2)茶葉和茶湯中各重金屬元素的EDI值均較低，各元素的EDI平均值由高到低的順序分別為：EDIZn>EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDIAs>EDICd和EDIZn>EDICu>EDINi>EDIAs>EDICr>EDIPb>EDICd．

3)勐海茶葉及茶湯中As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb和Zn的THQ和HI計(jì)算值均低于1，因此飲用勐海茶葉對(duì)人體無(wú)明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)．