茶葉中氟離子的測定及健康飲用建議

王雅琦

摘 要：本研究采用氟離子選擇電極法對日常生活中百姓常飲用的幾種茶葉進行了氟離子含量測定，了解不同種類茶葉含氟量的高低。根據(jù)測定結(jié)果選擇一種含氟量相對較高的茶葉模擬日常沖泡茶葉的關(guān)鍵步驟，通過實驗對比探索茶葉沖泡過程中沖泡濃度、沖泡時間和沖泡次數(shù)等因素對茶水中氟含量的影響，找出變化規(guī)律，從而給出科學(xué)健康飲茶的建議。通過研究我們認識到：茶葉里含氟并不可怕，科學(xué)地飲茶方法不僅可以避免氟中毒，還可以讓氟元素很好的為人體健康服務(wù)。

關(guān)鍵詞：茶葉；黑茶；氟離子；氟含量；測定；健康

中圖分類號：TS272 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0215-04

1 引言

在中國，飲茶文化有著悠久的歷史。茶葉中富含茶多酚、氨基酸、維生素、芳香化合物、碳水化合物等大約300多種化學(xué)成分，對人體具有一定的營養(yǎng)保健作用。同時由于茶樹是一種聚氟作物，具有很強的吸附和積聚氟的能力，可以將土壤和大氣中的氟富集于茶葉的細胞組織中，因此飲茶也成為人體攝取氟的重要途徑。氟是人體生長發(fā)育所必需的重要微量元素之一，占人體微量元素的第三位，僅次于硅和鐵。適量攝入氟離子對人體具有促進骨骼生長發(fā)育、刺激造血、預(yù)防齲齒、防止血管鈣化等好處，但是長期過量攝入則會引發(fā)氟斑牙、氟骨癥和尿氟增高等慢性氟中毒病癥。WHO認為成人日攝入氟4mg/day是適宜的（其中從茶中攝入0.8～1.8mg/day），當從茶中攝入的氟達到2.7～5.9mg/day時就可能引起氟中毒[1]。隨著世界各地不斷報道由茶氟引起的氟牙癥流行后，有學(xué)者將這種氟中毒定義為“飲茶型氟中毒”。這是一種慢性氟中毒，不易被發(fā)現(xiàn)，輕者會導(dǎo)致人渾身無力，記憶力減退，重者則會損害腎臟，甚至引發(fā)癌變，因此對茶葉中氟的研究越來越引起人們的重視。

近年來的研究結(jié)果顯示，影響茶葉中氟含量的主要因素有以下幾方面：

（1）茶葉的種類。不同種類的茶葉氟含量有顯著的差異。采樣測定結(jié)果顯示，以綠茶氟質(zhì)量分數(shù)最低，平均為67.53 ±69.49mg/kg；黑茶最高，平均為296.14±246.07mg/kg；紅茶類、烏龍茶類及花茶類居中，分別為177.01±121.49mg/kg、167.68±112.28mg/kg和140.97±150.51mg/kg[2]。另一組研究測定也給出類似的結(jié)果：茉莉花茶氟質(zhì)量分數(shù)最低，平均為35.54mg/kg；其次是烘青、烏龍茶，分別為42.16mg/kg、44.18mg/kg；再次是紅茶，為70.12mg/kg；磚茶氟質(zhì)量分數(shù)最高，為159.14mg/kg[3]。兩組隔離測定均顯示黑茶（磚茶）的氟含量在我國不同茶類中是最高的。（2）茶葉的等級。茶葉等級反映了茶葉質(zhì)量的好壞及茶葉的老嫩程度。由于茶樹是聚氟植物，顯然葉片生長期越長，氟在葉片中的積聚就越多，因此茶葉等級越低，氟含量越高[2]。（3）茶樹的品種。茶樹品種間的鮮葉氟含量存在顯著差異[4]，這可能與茶葉自身的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。說明可以通過培育低吸氟率茶樹品種來降低茶葉中氟含量。（4）茶葉加工工藝對氟含量的影響。不同類型茶葉加工的基本工藝主要是從殺青、萎凋、揉捻、“發(fā)酵”（或做青）、渥悶（渥堆和悶黃）和干燥等六道工序中，選取幾道工序組成。工序組合不同，生成的茶類則不同。從加工工序的操作看唯一有可能帶入氟的因素是加熱熱源。由于煤中含有氟元素（0.001%～0.048%），煤燃燒時可能會造成環(huán)境氟污染[1]。

2003年我國農(nóng)業(yè)部制定了《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY659-2003），該標準規(guī)定茶葉中氟化物（以F計）≤200mg/kg，而對邊銷茶（黑茶、磚茶等）含氟指標仍按≤300mg/kg執(zhí)行[1]。國家相關(guān)部門委托中國地方病控制中心氟病所制定了磚茶含氟量標準中明確提出：8～15歲的人群每日總攝氟量不超過2.4mg，成人每日總攝氟量不超過3.5mg，磚茶以含氟量低于300mg/kg為安全。

本研究旨在對日常生活中常見的幾種茶葉進行氟離子含量測定，了解不同種類茶葉含氟量的高低，同時通過實驗對比探索茶葉沖泡過程中沖泡濃度、沖泡時間、沖泡次數(shù)等因素對茶水中氟含量的影響，找出變化規(guī)律，從而給出科學(xué)健康飲茶的建議，防止發(fā)生“飲茶型氟中毒”。

2 實驗部分

根據(jù)茶葉中的氟絕大部分為水溶性氟的特點，結(jié)合本研究主要是探討飲茶過程中茶葉沖泡的影響因素，因此選擇沸水沖泡電極法測定茶葉中的氟含量[5]，該方法溶解樣品的過程與飲茶過程相仿，測定結(jié)果接近茶葉的總氟量。該方法需先配制總離子濃度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB），繪制氟離子標準曲線，再利用多參數(shù)測試儀測得溶液電位，換算可得氟離子的濃度。

2.1 實驗儀器（表1）

2.2 實驗藥品（表2）

2.3 氟離子的測定方法

2.3.1 總離子濃度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB）配制

總離子濃度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB）的主要作用是固定溶液的離子強度，控制溶液的pH，以及掩蔽干擾離子等，在氟離子溶液濃度的測試過程中是必不可少的。

（1）TISAB的配制方法：在燒杯中加入250mL去離子水，58.5mL冰醋酸，29gNaCl和2.0g1，2-環(huán)己二胺四乙酸，在冷水浴環(huán)境下，用6mol/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至5.0～5.5之間，將所得溶液轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，加水稀釋至刻線。（2）氟離子溶液的配制：精確配制濃度為2、4、8、12、20mg/L的氟離子溶液（溶質(zhì)為氟化鈉，濃度以氟計）。

2.3.2 氟離子標準曲線的繪制

分別量取30g上述不同濃度氟離子溶液，將其加入到塑料燒杯中，再向溶液中添加3g總離子濃度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB），在磁力攪拌器上240rpm攪拌的條件下，使用氟離子選擇電極法測量溶液電位[6]，用對應(yīng)氟離子溶液電位與溶液濃度的常用對數(shù)（log濃度）做標準曲線。氟離子標準曲線如圖1所示。

本實驗配制的TISAB在配制過程每次均調(diào)節(jié)pH至5.15，故得到氟離子標準曲線公式為：

Y=-0.0171X+2.8564 （式-1）

2.4 茶葉中氟離子的測定

稱取一定量的茶葉置于燒杯中，加入一定量的沸水，浸泡一段時間后，取30g溶液，在取出的30g溶液中加入3gTISAB溶液，配成待測樣品，經(jīng)磁力攪拌混合均勻后，用氟離子選擇電極測量溶液電位，將測得的電位數(shù)值代入標準曲線公式（式-1）可得氟離子濃度，換算可得茶葉中氟離子的含量。

3 結(jié)果與討論

為了給出科學(xué)健康飲茶的建議，防止發(fā)生“飲茶型氟中毒”，研究了不同茶葉的含氟量，沖泡過程中沖泡濃度、沖泡時間和沖泡次數(shù)等因素對茶水中氟含量的影響。

3.1 幾種常見茶葉的氟含量測定

本研究旨在了解日常生活中百姓常飲用的茶葉中的氟離子含量，因此對測定樣品的選擇不需要嚴格區(qū)分產(chǎn)地、等級、采集時間等，僅隨意從手邊正在飲用的茶葉中選擇了比較普通和常見的紅茶、綠茶、黑茶、烏龍茶等7個樣品進行隨機測定，根據(jù)前述的研究成果顯示黑茶（磚茶）的氟含量普遍偏高，因此增加幾個不同品牌的黑茶樣品，如表3所示。

總計7種茶葉，分別稱取3g置于不同的燒杯中，各加入300ml沸水，浸泡2小時后，各自取出30g溶液分放入7個不同的燒杯中，每個燒杯中再加入3gTISAB溶液，配成7杯待測樣品，經(jīng)磁力攪拌器攪拌混合均勻后，用氟離子選擇電極分別測量溶液電位。每個樣品用氟離子選擇電極平行讀取3個溶液電位數(shù)據(jù)，再從3個平行結(jié)果中選擇一個有代表性的電位數(shù)值代入氟離子標準曲線公式（式-1），計算得到氟離子含量，再折算成每千克茶葉中的氟含量，測量結(jié)果見表4及圖2。

從表4可知，5號和6號樣品中的氟含量高達321mg/kg，超過了≤300mg/kg的邊銷茶（黑茶、磚茶等）含氟指標。4號樣品氟含量達到208mg/kg，略高于正常茶葉的標準值（≤200mg/kg）。而其它樣品的氟含量均較低，可以放心飲用。

從圖2也可以看出，5號和6號樣品中的氟含量明顯高于其他樣品，這兩個樣品均是安化黑茶，只是品牌不同；3號和4號的紅茶和烏龍茶的氟含量居中。這一結(jié)果與文獻的測定結(jié)論基本吻合，證明黑茶的氟含量的確可能是偏高的。

而另兩個樣品，1號七彩云南普洱和2號四川雅安金幣茶，雖然也屬黑茶類，但樣品為高檔茗茶，實驗測得的氟含量卻較低，甚至低于7號的綠茶，這也從另一側(cè)面驗證了同為黑茶，產(chǎn)地及質(zhì)量品級的不同，氟含量會有較大差異。因此如果喜歡飲用黑茶應(yīng)盡量選擇優(yōu)質(zhì)高端產(chǎn)品。

3.2 茶葉沖泡條件對茶水中氟離子含量的影響

選擇上述實驗中氟含量較高的6號樣品（安化黑茶園中茶）為測試基準，研究沖泡條件對茶水中氟離子含量的影響。

3.2.1 沖泡時間的影響

取6號樣品30g，置于3000ml沸水中，分別在3min、6min、10min、15min、21min、28min、36min、45min時，各取出30g溶液分置于不同燒杯中，再往每個杯中分別加入3gTISAB溶液，配成8杯樣品，經(jīng)磁力攪拌器攪拌混合均勻后，用氟離子選擇電極分別測量溶液電位，測量結(jié)果見表5和圖3。

表5和圖3顯示了同種茶葉不同沖泡時間對茶水中氟離子含量的影響。從圖3中可以看出，茶水中的氟含量隨沖泡時間的延長而增加，在前10分鐘有明顯增加，而在30～45分鐘左右曲線趨于平穩(wěn)，說明茶葉有沖泡的前10分鐘是氟析出最快的階段，而在沖泡30分鐘后茶葉中的氟絕大部分已溶解于水中。查閱文獻也找到了類似的研究結(jié)果：馬立鋒等[3]研究后認為，茶葉中氟的浸出率隨著沖泡時間的延長而增加，一般在45分鐘左右趨于穩(wěn)定。沙濟琴等[7]認為，氟的浸出率跟沖泡時間呈顯著對數(shù)關(guān)系，在最初6min內(nèi)增加明顯，1h后增加較緩慢。由此可見，飲茶時不宜將茶葉浸泡太久，沖泡3分鐘以內(nèi)為宜。

3.2.2 沖泡濃度的影響

分別取6號樣品1g、6g和9g，置于3個不同的燒杯中，同時沖入300ml沸水，浸泡45分鐘后，用氟離子選擇電極分別測量溶液電位，測量結(jié)果見表6。

表6記錄了不同沖泡濃度時茶水中氟含量的實驗數(shù)據(jù)，其中2號樣品數(shù)據(jù)取自表4中的6號樣品數(shù)據(jù)，唯一差別是3.2.1節(jié)的6號樣品的浸泡時間為2小時，而本節(jié)對比樣品的浸泡時間為45分鐘。根據(jù)前文中不同沖泡時間對茶水中氟離子含量影響的研究結(jié)果可知，茶水中氟含量雖然隨著沖泡時間的延長而增加，但在45分種左右已基本趨于穩(wěn)定。因此可以認為盡管6號樣品浸泡了2小時但其氟含量應(yīng)與45分鐘左右的氟含量相近，故將2號樣品的數(shù)據(jù)補入進行繪圖比較。從圖4中可以看出，隨茶葉量的增加，茶水中的氟含量呈上升趨勢。同時也可看出2號樣品的數(shù)據(jù)點在曲線中的位置基本是合理的，從而也驗證了沖泡時間對茶水氟含量的影響趨勢是正確的。

3.2.3 沖泡次數(shù)的影響

模仿日常泡茶過程中的洗茶環(huán)節(jié)，先稱取3g的6號樣品3份，分別用沸水沖洗1次、2次、3次后，再分別加入300ml沸水，浸泡45分鐘后，同樣各取30g，分別加入3gTISAB溶液，配成3杯樣品，經(jīng)磁力攪拌器攪拌混合均勻后，用氟離子選擇電極分別測量溶液電位，測量結(jié)果見表7和圖5。

日常在功夫茶的沖茶程序中常見到第一步洗茶過程，用沸水將茶葉沖洗1～2次，棄之，再用第3次沖入的沸水浸泡茶葉。本實驗就是模擬洗茶的過程，設(shè)置了沖洗次數(shù)對茶水中氟離子含量影響。從圖5可明顯看出，隨沖洗次數(shù)的增加，茶水中的氟含量顯著降低。有力地證明了茶葉在沖泡前先進行沖洗，是降低氟含量的有效方法。

4 結(jié)語

以上研究結(jié)果表明，不同種類茶葉的氟含量不同，黑茶中氟含量較高。同為黑茶，價格昂貴的高檔茗茶的氟含量較低；茶葉中氟的浸出率隨著沖泡時間的延長而增加；隨茶葉量的增加，茶水中的氟含量呈上升趨勢；在沖泡前加入沸水沖洗步驟可有效降低茶水中的氟含量。

5 科學(xué)飲茶建議

根據(jù)以上研究結(jié)果，我們認識到，茶葉中含氟并不可怕，科學(xué)地飲茶方法不僅可以避免氟中毒，還可以讓氟元素很好的為人體健康服務(wù)。

科學(xué)飲茶建議：（1）茶葉品種盡量選擇綠茶或紅茶，最好不飲用磚茶（黑茶）。如果確實好喝磚茶，也應(yīng)盡可能選擇優(yōu)質(zhì)高等級的茶葉，氟含量會相對較低，同時控制每天的茶葉量不宜超過5克，磚茶（黑茶）應(yīng)控制在3克以下。（2）泡茶前建議將茶葉沖洗1～2次，第3次再浸泡，可以大幅降低氟含量。（3）泡好的茶不要放置太久，以3分鐘以內(nèi)為宜，不要喝隔夜茶。

參考文獻

[1]馬立鋒，石元值，阮建云，等.我國茶葉氟含量狀況研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，2002，21（6）：537-539.

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