ICP—MS測定茶葉水中礦物質元素含量并研究其浸出特點

摘 要：采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定了毛峰、鐵觀音茶葉水中礦物質元素的含量，并模擬現實生活中的泡茶方式，進行了不同浸泡時間和水溫及不同沖泡次數這些元素溶出特性的研究。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜（ICP-MS），茶葉水，礦物質元素，溶出特性

Abstract：The mineral elements in two kinds of tea including Maofeng，and Tieguanyin tea were measured with inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）.Through the simulation of the manners of making tea in the real life.The extraction rates of elemental extraction in Maofeng，and Tieguanyin made in different time，different temperature and made for different times were determined.

Key words：ICP-MS，tea，mineral elements，extraction rate

1 前言

茶葉是我國最重要的傳統飲品，也是全球三大天然飲料之一，具有一定的醫療保健功能[1]，如解毒利尿、去膩開胃、降壓降脂、養神養顏等。而隨著各種食品安全問題的不斷曝露，喜愛飲茶的人們也開始將焦點關注在茶葉的衛生質量問題。茶葉中的農殘重金屬含量超標的問題也隨之進入消費者的眼簾，目前我國只針對綠色食品茶葉指標中規定鉛含量和銅含量，但是對人體來說各種礦物質元素均存在安全攝入量限制，因此對茶水中的礦物質元素的含量進行檢測具有現實意義。同時，本實驗模擬生活中人們的飲茶習慣研究不同浸泡時間和溫度以及浸泡次數時茶水中礦物質元素的溶出量。這有助于探索出更健康的的飲茶方法，進而指導人們科學飲茶。

前人已用各種方法對茶葉中礦物質元素進行過測定[2-3]，但是電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）能夠同時測定多種元素，且動態線性范圍寬、檢出限低、干擾少、精度高、分析速度快，比其它分析技術更具優越性[4-5]。

2 實驗部分

2.1 儀器設備

主要儀器：電感耦合等離子體質譜分析儀（美國Agilent，7700e），使用前用含1ng/mL Li、Y、Ce和Tl的調諧溶液優化儀器參數，如表1所示。

2.2 材料與試劑

元素混合標準儲備液（1000mg/mL）（Agilent公司），包含Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Zn、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb標等16種元素。硝酸（高純，科密歐公司），實驗用水為超純水（Milli-Q公司，Reference純水儀制備）。本實驗所用茶葉（毛峰、鐵觀音）均為市售。

2.3 實驗方法

茶水中重金屬元素的分析。

2.3.1 浸泡次數對礦物質元素浸出量的影響

稱取0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL煮沸的去離子水浸泡15min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，記為1泡茶水待測。其后將茶葉殘渣按上述方法進行浸泡，記為2、3、4泡茶水，待測。

2.3.2 浸泡時間對礦物質元素浸出量的影響

分別稱取一系列0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL煮沸的去離子水分別浸泡5、10、15、20、30、60、120min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，待測。

2.3.3 浸泡水溫對礦物質元素浸出量的影響

分別稱取一系列0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL水溫分別為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的去離子水浸泡15min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，待測。

3 結果與討論

3.1 標準曲線

標準溶液系列導入ICP-MS進行測定，分別得到16種元素的線性方程及元素檢出限如表2所示。

3.2 茶葉水中礦物質元素的測定

選取鐵觀音為樣品，不同標準曲線序列分別加入1μg/mL和25ng/mL做樣品加標回收，測定結果顯示加標回收率均處于85%～110%，這證實了本文用ICP-MS法定量測定這些元素含量是可靠的。將樣品4次沖泡各礦物質元素的溶出量加合記為樣品的總溶出量，如下表3所示。

今年國家食品安全風險評估中心發布了的膳食鋁評估報告顯示我國32.5%的個人膳食鋁攝入量超過每人每周安全攝入量（PTWI），而鋁攝入過多可對中樞神經造成損害。按照聯合國發布的每周每公斤體重2mg的安全攝入量（PTWI），50kg的成人每天安全攝入量為14.3mg，根據人體每天正確飲茶量為15g來計算，鐵觀音中的鋁元素溶出量已經達到7.9mg，同時其中的Mn元素含量5.445mg已經大于5mg的安全攝入量。因而必須采取減少沖泡次數、沖泡時間等方式進行控制。

2種茶葉中Cr、Fe、Co、Ni、As、Se、Cd和Pb的含量很小，或未檢出，所以在進一步研究茶葉浸泡次數、時間等溶出特性時將不再對其進行分析。

3.2.1 浸泡次數對礦物質元素浸出量的影響

研究發現多數元素的溶出量（y，μg/g）與浸泡次數（x）的關系可用指數關系擬合，結果如表4所示。結合圖1、2和表4可以看出，茶葉中微量元素的溶出量大多與浸泡次數成負指數關系，且在浸泡前3次時元素的浸出量均較高，而后浸出速度減緩。如鐵觀音在浸泡時，Al元素4次的溶出率（每次溶出量占溶出總量）分別是48.29%、24.67%、20.68%和0.0636%。

該實驗中發現，茶葉中各元素的溶出特性各不相同，如毛峰中Al、Mn、Zn和Na等元素水溶性強，首次浸泡的溶出率均大于69%，所以可通過棄去初泡茶水的方法控制該茶水中此類礦物質元素的攝入量。同時，實驗數據顯示初泡茶水中毛峰的這幾種礦物質元素溶出率基本都高于鐵觀音，因而仔細選擇飲茶品種也是平衡控制礦物質元素攝入的有效途徑。

3.2.2 浸泡時間對礦物質元素浸出量的影響

觀察圖3、4可知，茶葉中的有些微量元素的溶出量隨著浸泡時間的延長呈增加趨勢。但從斜率大小可知不同元素隨時間的延長其溶出量的增加幅度不同，且同一元素在不同時間段的溶出率也不同。如Cu在浸泡前15min其溶出速度很大，而后溶出速度迅速減緩；Al、Mn、Zn、K浸泡的前30min溶出速度大，其后減緩。而Na元素的溶出量與浸泡時間的對數關系差，毛峰和鐵觀音在浸泡的20min和120min時溶出量均有明顯降低，這主要是因為鈉元素大量吸附玻璃燒杯壁。這說明可通過縮短浸泡時間控制茶水中的鋁元素和錳元素。

3.2.3 浸泡水溫對礦物質元素浸出量的影響

從圖5、6可知，不同浸泡水溫對不同元素的浸出量有一些影響，但影響不大。各礦物質元素的浸出量整體呈極緩的上升趨勢，且90℃時各元素的溶出率較低，因而泡茶時選取90℃左右為宜。

綜上所述，我們利用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）準確測定了茶水樣品中的一些礦物質元素。研究中我們發現隨浸泡次數的增加，茶水中礦物質元素的溶出量與其呈負指數降低，減少浸泡次數有助于控制Al和Mn等臨近或超過安全攝入量的元素的溶出量，同時減少浸泡時間同樣可以達到這一目的。以通常的飲茶習慣，90℃左右水浸泡茶葉15min，此時不同種類茶水中礦物質元素含量不同，最好避免長期飲用一種茶葉，以降低某種礦物質元素含量累積超出規定對人體健康產生影響。而且應注意少飲濃茶。

參考文獻

[1] RUAN Yu-cheng（阮宇成）.Chinese Tea（中國茶葉）.1986，6：16.

[2] 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.

[3] XIE Ming-yong，et al（謝明勇，等）.Food Science（食品科學），2000，26（1）：51.

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

[5] 謝永臻，陳賓，莊峙廈，王小如，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.