黃山地方茶中重金屬浸出規律及健康風險評價

馬明海，萬順利，黃民生，劉倩麗，洪　敏，羅　明（.黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山4504；.華東師范大學生態與環境科學學院，上海0006）

黃山地方茶中重金屬浸出規律及健康風險評價

馬明海1，2，萬順利1，黃民生2，劉倩麗1，洪敏1，羅明1
（1.黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山245041；2.華東師范大學生態與環境科學學院，上海200062）

以五種黃山地方茶為研究對象，考察了浸泡次數、浸泡時間和浸泡溫度對茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn浸出的影響，并對人體健康風險進行了評價。結果表明，五種茶葉中Pb和Cu含量低于國家標準，五種重金屬總浸出量與浸泡次數、浸泡時間和浸泡溫度均成正相關關系，棄除浸泡1 min的茶湯可除去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬，三次浸泡后五種重金屬通過茶湯飲用所產生的健康風險水平大小順序為Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，均不會對人體健康構成明顯的危害。

茶湯，重金屬，浸出率，黃山地方茶，健康風險評價

茶是世界上最流行的非酒精飲料之一，也是中國具有資源優勢和文化底蘊的傳統健康飲品，不僅可減少心血管疾病風險，降低膽固醇，其微量元素也是人體的有益補充［1-4］。隨著人們環保意識的不斷增強以及對安全食品的需求與日俱增，茶葉的質量安全，尤其是會對人體健康產生重要影響的重金屬的殘留問題，備受國內外學者關注［5-11］。

茶葉并非直接供人食用，而是經浸泡后飲用，茶葉中的部分重金屬經茶湯而轉入人體，并給人體健康帶來一定的潛在風險。因此，研究茶葉中的重金屬浸出規律及其對人體健康的風險具有重要意義［12-14］。以黃山市具有代表性的地方茶為例，選用了市售的太平猴魁、黃山毛峰、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶五種茶葉，考察了浸泡次數、浸泡時間、浸泡溫度對所選茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量的影響，并對人體健康的潛在風險進行了評價，以期為人們科學健康地飲茶及茶葉的種植、加工生產提供參考依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

五種茶葉黃山毛峰、太平猴魁、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶購自黃山市本地市場；硝酸鉛、硫酸銅、硝酸鋅、氯化鎘和硫酸錳等試劑均為分析純；實驗用水為新鮮超純水。

WFX-21型火焰原子吸收分光光度計北京瑞利分析儀器公司；MDS-2003F型微波消解儀上海新儀微波化學科技有限公司；ABY-6002-U型超純水儀重慶頤洋企業發展有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1五種茶葉中重金屬含量測定分別稱取1.00 g經105℃烘干2.0 h并恒重的五種茶葉于100 mL微波消解罐中，加入5.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2進行微波消解［15］（壓力1.5 MPa，消解時間20 min），采用火焰原子吸收光譜法測定消解液中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的吸光度（波長分別為283.3、324.7、213.9、228.8、279.5 nm，燈電流均為3.0 mA，燃燒器高分別為5.0、6.0、7.0、6.5、7.0 mm），并根據各重金屬工作曲線計算其含量［16］。重金屬含量（mg/kg）=由回歸方程算出的重金屬濃度（mg/L）×溶液體積（mL）/稱取的茶葉質量（g）。

1.2.2浸泡次數對重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，加入50 mL煮沸的超純水于水浴鍋中100℃恒溫浸泡10 min，過濾后的上清液為一浸液，濾渣為一次濾渣。將一次濾渣按上述條件進行浸泡，得到二浸液和二次濾渣，依次類推，得到三浸液，待測。浸出率（%）=浸泡后溶液中重金屬含量（mg）/投加的茶葉中該金屬含量（mg），總浸出量為三次浸泡浸出量之和。

1.2.3浸泡時間對重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，加入50 mL煮沸的超純水于水浴鍋中100℃恒溫浸泡1、5、10、20、30、60、120 min，4000 r/min離心5 min后取上清液測定重金屬元素含量。

1.2.4浸泡溫度對重金屬浸出量的影響分別稱取1.00 g茶葉樣品于一系列100 mL燒杯中，分別加入50 mL 50、60、70、80、90、100℃的超純水，恒溫浸泡10 min，4000 r/min離心5 min后取上清液測定重金屬元素含量。

1.2.5健康風險評價采用USEPA推薦的暴露計算方法和健康風險評價模型計算茶葉中的重金屬通過茶湯攝取途徑所致的個人健康危害年風險，計算公式［17-18］分別為：

式中，Ric和Rjn分別為化學致癌物i和非致癌物j經食入途徑產生的平均個人致癌年風險（a-1），Di和Dj分別為化學致癌物i和非致癌物j經食入途徑的單位體重日均暴露劑量［mg/（kg·d）］，qi為化學致癌物i經食入途徑致癌強度系數［mg/（kg·d）］，RfDj為非致癌物就j經食入途徑的單位體重日均暴露劑量［mg/（kg·d）］，Ci和Cj分別為茶湯中化學致癌物i和非致癌物j的濃度（mg/L），74.83為2010年中國人均壽命（a），1.1為成年人每日平均飲茶量（L）［19］，70為人均體重（kg）［20］。RfDj和qi參考值［21］見表1。

表1　RfDj和qi參考值Table 1　The values of RfDjand qiof model parameters

1.2.6數據處理采用SPSS 19.0分析總浸出量與總浸出率之間的相互關系及浸出率之間的差異性。

2　結果與討論

2.1重金屬工作曲線

繪制出Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲線見表2。由各重金屬工作曲線的相關系數可以看出，線性關系良好，符合要求。五種重金屬含量為2.00 μg的樣品測得結果的相對偏差為3.3%～9.2%。加標量為2.00 μg時，回收率為91.8%～102.6%。

表2　重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲線Table 2　Working curves of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn

2.2茶葉樣品中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量

分別測定了黃山毛峰、太平猴魁、屯溪綠茶、祁門紅茶和茉莉花茶五種茶葉樣品中重金屬元素Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量，結果見表3。根據食品安全國家標準GB 2762-2012中Pb限量標準（≤5 mg/kg）、國家農業部標準NY/T 288-2012中Cu含量（≤30 mg/kg）以及NY 659-2003中Cd含量（≤1 mg/kg）可知，五種黃山地方茶茶葉中Pb和Cu含量均低于國家標準；除黃山毛峰和茉莉花茶Cd含量低于限值外，太平猴魁、屯溪綠茶和祁門紅茶三種茶葉的Cd含量分別超標96%、185%和74%，這可能與黃山市土壤中Cd含量的現狀有關［22］。現行有關茶葉的國標中未對Mn和Zn做出限量規定，少量的Mn和Zn是人體有益的微量元素補充，過量亦會對人體健康產生危害［23-24］。除Mn外，茉莉花茶中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd含量均小于祁門紅茶和綠茶（黃山毛峰、太平猴魁和屯溪綠茶）。

表3　五種茶葉中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量Table 3　The contents of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn in five teas

2.3浸泡次數對重金屬浸出量的影響

五種茶葉不同浸泡次數下的重金屬浸出量和三次浸泡后總浸出率結果分別見表4和圖1。可以看出，一浸液中各重金屬含量明顯高于二浸液和三浸液，棄除一浸液可以除去茶葉中5.09%～68.43%的重金屬，各重金屬浸出量隨著浸泡次數的增加而降低。五種茶葉中各重金屬經三次浸泡后的浸出總量均與總浸出率成顯著正相關關系（p＜0.05）。五種茶葉經三次浸泡后，Mn的浸出總量最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出總量較低，這與茶葉是聚錳植物有關，且Zn和Mn較易浸出［25］。

表4　不同浸泡次數下的重金屬元素的浸出量Table 4　Extraction amounts of heavy metals under condition of different brewing times

五種茶葉中，三次浸泡后太平猴魁中Mn和Zn的總浸出率最高均達90%以上；Cd的總浸出率在黃山毛峰中最高為55.79%，屯溪綠茶中最低為13.51%；Pb在五種茶葉中的總浸出率差別較小（祁門紅茶中最高為26.24%，黃山毛峰最低為21.88%）；Cu的總浸出率在屯溪綠茶中最高為22.83%，太平猴魁最低為9.04%（見圖1）。

圖1　三次浸泡重金屬總浸出率Fig.1　Total extraction rate of heavy metals with three times brewing

圖2　五種茶葉不同浸泡時間下的重金屬浸出率Fig.2　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing time

2.4浸泡時間對重金屬浸出率的影響

五種茶葉不同浸泡時間下的重金屬浸出率見圖2。可以看出，隨著浸泡時間的延長，五種重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量均呈增長趨勢，前20 min內各重金屬浸出速度較快，當浸泡時間大于20 min后，浸出量的增長趨于平緩，其規律與前人［26］研究結果相吻合。《中國茶葉大辭典》中指出，洗茶作為一種古人遺風習慣，洗去了散茶表面雜質，且可誘發茶香、茶味。初次洗茶（浸泡1 min）便可以洗去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬。因此，飲茶前可棄去首次浸泡的茶湯，以洗去茶葉表面雜質和部分重金屬，但不宜多次洗茶，這是因為多次洗茶會造成茶葉中多酚類、咖啡堿和氨基酸等營養成分的丟失［27］。

圖3　五種茶葉不同浸泡溫度下的重金屬浸出率Fig.3　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing temperature

2.5浸泡溫度對重金屬浸出率的影響

五種茶葉不同浸泡溫度下的重金屬浸出率見圖3。由圖3可知，五種茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出率均隨著浸泡溫度的上升而增加，不同茶葉同種重金屬浸出率之間無顯著差異性（p＞0.05）。若將100℃的水冷卻至50℃后再用來泡茶，每一種茶葉中重金屬Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的最高浸出率可分別減少13.36%、8.72%、51.00%、31.58%和40.60%。

2.6茶湯中重金屬污染物健康風險評價

五種茶葉經三次浸泡后每種重金屬污染物的總浸出濃度的健康風險評價結果見表5。可以看出，五種茶湯中非致癌化學物質Pb、Cu、Zn、Mn通過食入途徑產生的健康風險等級從高到低依次為Mn＞Cu＞Zn＞Pb。各健康風險值均在10-11～10-8a-1之間，即每千萬人口中因茶湯的非致癌物而受到健康危害或死亡的人數不到1人，遠低于國際防輻射委員會（ICRP）推薦的標準值5.0×10-5a-1。這表明在飲用茶湯中，非致癌化學物質所引起的健康危險甚微，暫不會對暴露人群構成明顯的危害。五種茶湯中致癌化學物質Cd通過食入途徑產生的健康風險較其他四種非致癌物質高，最高風險值為1.56×10-5a-1，與ICRP的最大可接受風險水平（5.0×10-5a-1）較接近，表明五種茶湯中Cd存在潛在的污染，應成為主要的控制目標。

表5　重金屬污染物的平均個人年健康風險Table 5　Health risk caused by heavy metal pollutants in the study

3　結論

五種黃山地方茶茶葉中Pb和Cu含量均低于國家有關標準值，太平猴魁、屯溪綠茶和祁門紅茶三種茶葉的Cd含量均存在超標現象。除Mn外，茉莉花茶中其余重金屬含量均小于其他四種茶葉。少量的Mn和Zn是人體有益的微量元素補充，過量亦會對人體健康產生危害。

實驗條件下各重金屬的總浸出量均隨著浸泡次數、浸泡溫度和浸泡時間的增加而增大。三次浸泡后，五種重金屬浸出總量Mn最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出總量較低，棄除浸泡1 min的茶湯可洗去茶葉中1.75%～28.28%的重金屬，溫水泡茶亦可降低重金屬浸出量。

經三次浸泡后，五種茶湯中各重金屬通過食入途徑產生的健康風險水平大小順序為Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，非致癌物質（Mn、Cu、Zn、Pb）所引起的健康危險甚微，暫不會對暴露人群構成明顯的危害，致癌物質（Cd）的健康風險值接近限值，存在潛在的污染。

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Health risk assessment and extraction behavior of heavy metals in local tea of Huangshan

MA Ming-hai1，2，WAN Shun-li1，HUANG Min-sheng2，LIU Qian-li1，HONG Min1，LUO Ming1（
1.College of Life and Environmental Science，Huangshan University，Huangshan 245041，China；2.School of Ecological and Environmental Sciences，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

The influence of brewing times，brewing time and brewing temperature on the extraction of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn from five kinds of local tea in Huangshan was investigated，and the individual health risk assessment was also conducted in this study.Results showed that the contents of Pb and Cu in five teas were both lower than national standard.There was a positive correlationship between total extraction amount of each metal and brewing times，brewing time and brewing temperature.Discard of the first tea infusion with 1 min brewing would remove 1.75%～28.28%of heavy metals.The health risk level of Cd produced through drinking tea infusion was the highest after three times brewing，followed by Mn，Cu，Zn and Pb.All of the five metals showed no significantly hazards to human health.

tea infusion；heavy metal；extraction rate；local tea of Huangshan；health risk assessment

TS201.6

A

1002-0306（2015）20-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.001

2014－12－03

馬明海（1981-），男，博士，講師，研究方向：環境污染與健康，E-mail：maminghai@hsu.edu.cn。

安徽省高校優秀青年人才基金項目（2012SQRL188）；安徽省高校優秀青年重點基金項目（2013SQRL091ZD）；安徽省大學生創新訓練項目（AH201310375039）。