綠茶茶葉及其浸出液中重金屬含量研究

陳永明， 田 媛

(北京工商大學食品學院，北京 100048)

綠茶茶葉及其浸出液中重金屬含量研究

陳永明， 田 媛

(北京工商大學食品學院，北京 100048)

采用電感耦合等離子體質譜方法測定了不同等級綠茶中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等6種重金屬的含量，并研究了浸泡時間，浸泡次數對6種金屬元素浸出率的影響．結果表明，隨著綠茶等級的提高，茶葉中對人體有害的重金屬含量降低;6種重金屬元素在茶葉浸出液中的含量在前30 min都隨著浸泡時間的增加而增加，且各元素浸出率都隨著浸泡次數的增加而降低．1級湘豐綠茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的質量濃度分別可達 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L．

電感耦合等離子體質譜;茶葉;重金屬;浸出率

茶是人們重要飲品之一，人體的許多重要疾病，包括癌癥、心血管疾病、風濕性關節炎、高血脂、神經退化等疾病，都可通過飲茶得到較好的預防［1］．近幾年，由于茶葉種植環境和生產加工過程的污染，茶葉中重金屬殘留引發的問題日益嚴重，準確快速測定茶葉中重金屬元素的含量不僅對茶葉質量控制有指導意義，而且可以對茶葉的種植、加工生產提供科學依據［2－4］．

由于茶葉是浸泡之后再飲用，因此認為，直接測定得出的茶葉中各金屬元素含量的數據不能用作衛生學評價的依據，結合茶葉浸出液中各金屬元素的含量和浸出率一同考慮才有意義［5］．快捷有效測定茶葉浸出液中重金屬元素，如銅、鎘、鎳等便為茶葉科學的研究重點［6］．研究不同浸泡時間及浸泡次數時茶葉重金屬元素的溶出量有助于指導科學的飲茶方法，而且為進一步研究茶葉中微量元素存在形態提供了重要的實驗數據［7－9］．

電感耦合等離子體質譜(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)具有較低的檢出限、寬的動態線性范圍、干擾少、精度高、分析速度快等分析特性，相比其他分析技術，對微量元素的快速檢測更具優越性［10－11］．

實驗研究了3種不同等級綠茶干茶葉及其浸出液中重金屬含量，并對不同浸泡時間及浸泡次數對茶葉浸出液中重金屬溶出規律進行了初步研究．

1 材料與方法

1.1 材料

茶葉采集于湖南長沙某茶廠，樣品為湘豐綠茶特級、1級、2級．

1.2 儀器與試劑

儀器為 ELAN9000型 ICP-MS儀，美國 PE公司;玻璃儀器使用前用10%硝酸浸泡24 h，用自來水、蒸餾水分別沖洗干凈備用;AY220型電子天平，日本島津公司．

ICP-MS儀采用最佳工作參數如表1，載氣為氬氣，純度≥99.99%．

試劑均使用符合國家標準或專業標準的試劑;水為去離子水或同等純度的水;標準溶液為Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni標準溶液，均為 100 μg/mL，購自于中國計量科學研究院．

表1 ICP-MS工作參數Tab．1 Value of ICP-MS work parameters

1.3 樣品處理

為了減少茶葉中水分所致的誤差，茶葉樣品放于105℃下烘干2 h，取出后馬上放入干燥器冷卻至室溫;將茶葉樣品粉碎，過60目篩，備用．

1.4 實驗設計

1.4.1 干茶葉中重金屬含量的測定

稱取研磨的茶葉粉末1 g左右(精確到0.001 g)于50 mL瓷坩堝中，在電爐上低溫碳化(110～130℃)后，置于馬弗爐中，逐步升溫，并保持在500℃下干灰化處理4 h，至樣品完全灰化，呈灰白色為止．試劑空白同時操作．灰渣在冷卻后用少量蒸餾水濕潤，再加入2 mL 6 mol/L鹽酸，在電爐上低溫溶解，并加入質量分數為30%的過氧化氫溶液使之完全溶解，然后用蒸餾水洗入25 mL容量瓶中，待測，同時做試劑空白．

1.4.2 茶葉浸出液中重金屬含量的測定

稱取茶葉1.00 g于100 mL小燒杯中，加入50 mL 100 ℃超純水浸泡，并分別在 5，10，15，30，60，120 min時對茶葉浸出液中重金屬含量進行監測，監測茶葉浸出液中重金屬含量的變化，并分析浸泡時間對茶葉浸出液中重金屬含量的影響．

稱取茶葉1.00 g于100 mL小燒杯中，加入50 mL 100℃超純水浸泡，傾倒出茶水留在燒杯中的為1次殘渣，將過濾茶水，定容至50 mL為1次浸液，待測．隨后加入50 mL 100℃超純水浸泡1次殘渣，傾倒出茶水定容至50 mL為2次浸液，燒杯中剩余為2次殘渣．繼續加入50 mL 100℃超純水浸泡2次殘渣，傾倒出茶水為3次浸液，定容至50 mL待測．

2 結果與討論

2.1 綠茶茶葉中重金屬含量

對3種不同等級綠茶樣品進行分析監測，其測定結果如表2．

表2 茶葉中重金屬質量分數Tab．2 Content of heavy metal in tea 10 －6

目前，茶葉重金屬含量的相關標準中，只對Cu和Pb有所要求，其上限分別為:60 mg/kg和5 mg/kg，表2可見，茶葉樣品中這兩種元素含量都不超過國家標準．

對于Pb、Cr、Cd幾種危害較大的重金屬元素，隨著綠茶等級的提高，其含量逐漸降低;對于Cu和Zn元素，則表現為隨著茶葉等級提高，其含量也增加的現象，這說明在由于綠茶等級對茶葉原料選擇、運輸、加工工藝等過程的控制，可以減少重金屬的污染，并且增加對人體有益元素的含量．

而對于Ni元素，其在人體中的生理功能尚未研究透徹，但已有研究表明，動物實驗顯示缺乏Ni可能出現生長緩慢、生殖能力減弱等現象，而每天攝入Ni量超過250 mg則會引起中毒，有些敏感的人甚至攝入超過600 μg就可引起中毒．實驗中發現Ni含量與茶葉等級之間并無明顯關系．

2.2 浸泡時間對茶葉浸出液中重金屬含量的影響

用100 ℃水將茶葉浸泡，并分別在5，10，15，30，60，120 min時對茶葉浸出液中重金屬含量進行監測，茶葉浸出液中重金屬含量與浸泡時間的關系如圖1．

結果表明，隨著浸泡時間的增加，茶葉浸出液中6種重金屬含量都隨之增加，且大多表現在前30 min中溶出，30 min后茶葉浸出液中重金屬含量基本不再變化，Ni、Zn、Cu甚至在前10 min就已經溶出大部分．而茶葉浸出液中重金屬含量與茶葉等級同樣存在一定的相關性，與茶葉中含量表現出一致性:Pb、Cr、Cd幾種危害較大的重金屬元素，隨著綠茶等級的提高，其含量逐漸降低;對于Cu和Zn元素，則表現為隨著茶葉等級提高，其含量增加，不過在整個溶出過程中，Cd、Cu、Zn 3種元素的溶出在茶葉等級間存在交叉情況．

圖1 茶葉浸出液中重金屬含量與浸泡時間的關系Fig．1 Relationship between content of heavy metal in tea extract and soaking time

2.3 浸泡次數對茶葉浸出液中重金屬含量及浸出率的影響

經過對茶葉不同浸泡后的1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金屬含量測定，其結果如表3．

表3 不同浸液中重金屬質量濃度Tab．3 Content of heavy metals in different infusions mg/L

重金屬浸出率可以更加直觀的表現出各種金屬在茶葉浸出液中的浸出情況，其計算方法如式(1)．

式(1)中V為重金屬浸出率，%;m1為浸出液中重金屬含量，mg;m2為茶葉干樣中相應重金屬含量，mg．

浸泡次數與6種金屬浸出率的關系如圖2．

圖2 浸泡次數與6種元素浸出率的關系Fig．2 Relationship between soaking times and leaching rate of 6 metal elements

結果表明，Cu和Cr的浸出率較低，而其他4種元素的浸出率較高，主要原因可能是金屬本身的性質和存在形態的差異造成的;并且隨著浸泡次數的增加，茶葉浸出液中重金屬含量降低，說明重金屬的浸出率與茶葉中其初始含量有關，平時人們飲茶時洗茶的習慣可以適當的降低茶葉浸出液中重金屬含量．

3 結論

對同品種綠茶而言，隨著綠茶等級的提高，其中對人體有害元素含量降低，說明綠茶等級對茶葉原料、運輸及加工工藝的要求及控制，可以降低茶葉中重金屬污染風險．浸泡時間對重金屬在茶葉浸出液中的浸出率有一定影響，隨著浸泡時間的增加，茶葉浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等元素含量增加，30 min后各元素含量變化趨勢減緩．浸泡次數對各金屬元素的浸出率也有一定影響，對1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金屬含量分析測定表明，1次浸液中金屬含量明顯高于2、3次浸液，各元素浸出率隨著浸泡次數的增加而降低．

按照人們通常的飲茶習慣，采用沸水沖泡茶葉，浸泡10 min后，1級湘豐綠茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的質量濃度分別可達 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，低于生活飲用水衛生標準(GB 5749—2006)中規定的 1，1，0.01，0.05，0.005 mg/L［12］，因此，茶水中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的含量低于我國生活飲用水衛生標準，符合飲用水衛生要求，可以放心飲用．

［1］周國蘭，劉曉霞．茶葉中鉛測定的影響因素探討［J］．茶葉通訊，2004，43(1):3-4．

［2］李小英，羅方若．原子吸收法測定茶葉中鈣、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銣［J］．地質實驗室，1989，5(2):83-84．

［3］曾躍輝．談談茶樹的微量元素營養［J］．茶葉通訊，1990(1):37-40．

［4］陳春煥．微量元素和茶樹的生長發育［J］．國外科技，1992(4):31-34．

［5］丁航，徐美奕，周克元，等．茶葉中微量元素浸出率的研究［J］．廣東微量元素科學，2003，10(5):56-58．

［6］江用文，魯成銀．我國茶葉的安全質量現狀與建議［J］．中國農業科技導報，2006，8(5):21-23．

［7］郭亞東，朱月春．原子吸收法測定茶葉中的微量元素和溶出率［J］．昆明醫學院學報，1991，12(3):64-66．

［8］沙濟琴，鄭達賢．茶葉硒的溶出量與浸泡時問及沖泡次數的關系［J］．福建茶葉，1995(4):18-21．

［9］黃淵澤，王光燦，蔡大昌．云南茶葉中的微量元素分析［J］．微量元素與健康研究，1997，14(2):36-38．

［10］Jarvis K E，Jarvis A L，Gray R S H．電感耦合等離子體質譜手冊［M］．北京:原子能出版社，1997:10．

［11］謝永臻，陳賓，莊峙廈，等．電感耦等離子體質譜(ICP-MS)同時測定人發中的微量元素［J］．廈門大學學報:自然科學版，1998，37(4):557-562．

［12］中華人民共和國衛生部．GB 5749—2006，生活飲用水衛生標準［S］．北京:中國標準出版社，2006．

(責任編輯:李 寧)

Determination of Heavy Metal Content in Green Tea and Extracts

CHEN Yong-ming，TIAN Yuan
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

ICP-MS method was used for determining the content of heavy metals including Cu，Zn，Pb，Cr，Cd，and Ni of different grade green tea．The influence of immersion time，immersion times on six metal elements leaching rate was studied．The results showed that the contents of heavy metal harmful to human body in tea decreased with the green tea levels increased．The content of heavy metalsin leaching solution of the tea increased in former 30 minutes as the immersion time increased，then the element leaching rate reduced with the increase of immersion times．The content of Cu，Zn，Pb，Cr，and Cd were 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，respectively．

ICP-MS;green tea;heavy metals;leaching rate

TS272.7

A

1671-1513(2012)02-0043-05

2011-09-29

國家“十一五”科技支撐計劃項目(2009BADC2B04－04)．

陳永明，男，碩士研究生，研究方向為污染生態學與環境監測;

田 媛，女，教授，博士，主要從事環境生態學方面的研究．通訊作者．