苦丁茶中多元素衛(wèi)生狀況的研究

陸源，王韋崗，唐雙雙

（鎮(zhèn)江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇鎮(zhèn)江212132）

我國(guó)是茶葉生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，茶的飲用歷史可以追溯到2 000年以前[1]，同時(shí)，茶也是世界上消費(fèi)最大的非酒精飲料之一，具有抗癌、抗氧化、消除人體自由基等獨(dú)特的保健功效。但是，近年來有關(guān)茶葉重金屬污染的報(bào)道卻屢見不鮮[2-5]。食品中重金屬元素的毒性與金屬元素的化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)，一般有機(jī)態(tài)的毒性低于無(wú)機(jī)態(tài)金屬[6-7]。鑒于以上情況對(duì)茶葉中重金屬元素賦存形態(tài)來研究茶葉具有重要意義，本文以苦丁茶為研究對(duì)象,研究其中多元素衛(wèi)生狀況[8]。

目前，針對(duì)茶葉重金屬元素賦存形態(tài)衛(wèi)生指標(biāo)沒有現(xiàn)成的方法標(biāo)準(zhǔn)可以參考執(zhí)行，本研究參考了重金屬形態(tài)劃分方法DD2005-03《中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》，將重金屬形態(tài)劃分為7種：水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)（腐殖酸態(tài)）、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)等，采用符合飲茶習(xí)慣的沸水溶出法研究苦丁茶中的元素種類，研究了苦丁茶中14種元素的含量、沸水溶出率，并就試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于對(duì)苦丁茶中有害元素的衛(wèi)生問題進(jìn)行討論[9-11]。

1 材料與方法

1.1 儀器

Thermo iCAP Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Inductively Coupled Plasma Massspectrometry，ICP-MS）：美國(guó)賽默飛公司；Milli-Q純水處理系統(tǒng)：美國(guó)Millipore公司；安東帕微波消解儀：奧地利安東帕公司。

1.2 試劑與標(biāo)準(zhǔn)溶液

多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[10.00 μg/mL，IV-ICPMS-71A（inorganic），以2%HNO3（體積比）為介質(zhì)，臨用前逐級(jí)稀釋]、內(nèi)標(biāo)元素溶液（10.00 μg/mL，6020ISS）：美國(guó) IV 公司；質(zhì)譜最佳化調(diào)諧液 Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U（1.0μg/mL，2%HNO3+0.5%HCl）、甲醇（優(yōu)級(jí)純）、HNO3（金屬痕量級(jí)）：美國(guó)賽默飛公司；H2O2（優(yōu)級(jí)純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；試驗(yàn)用水為電阻率≥18.2 MΩ·cm的去離子水，所用器皿均采用 20%HNO3（體積比）浸泡6 h～8 h后，用純凈水沖洗3次，烘箱105℃烘干待用。

1.3 樣品前處理

1.3.1 溶出法

將苦丁茶粉碎制成粉狀，準(zhǔn)確稱取0.500 0 g樣品于50 mL離心管，加入純凈水定容至30 mL，放在電熱板上130℃煮沸保持15 min，冷卻至室溫定容至50mL，離心機(jī)4 000 r/min，10 min后取上清液，再經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，濾液為第一次溶出液；殘留苦丁茶按上述沸水溶出法制備第二、第三次溶出液，待測(cè)。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.2 微波消解

將苦丁茶樣品和經(jīng)1.3.1 3次溶出法處理后的苦丁茶殘?jiān)謩e加入5 mL HNO3和1 mL H2O2，放在電熱板上130℃預(yù)消解30 min后旋緊頂蓋放入微波消解儀內(nèi)進(jìn)行消解。消解過程采用三步升溫控制程序，過程如下表1。

消解完成后，130℃電熱板趕酸，趕至余酸量至黃豆粒大小。用高純水將消解液移至50 mL容量瓶，定容，消解液呈澄清透明淡黃色或無(wú)色。搖勻待上機(jī)測(cè)定，同時(shí)做空白試驗(yàn)[12-14]。

1.4 儀器工作參數(shù)

儀器工作參數(shù)通過iCAP Q全自動(dòng)調(diào)諧得到，氧化物產(chǎn)率＜1.9%，RF發(fā)生功率1 550 W，等離子體氣流量15.0 L/min，霧化器流量1.08 L/min，碰撞氣He流速3.0 mL/min，樣品提升量0.1 mL/min，樣品采樣深度5.0 mm，積分時(shí)間3 s，重復(fù)采樣次數(shù)3。

表1 微波消解程序升溫Table 1 The steps of microwave digestion

2 結(jié)果與討論

2.1 苦丁茶中元素種類定性分析

采用溶出法第一次、第二次、第三次，微波消解處理后苦丁茶樣品進(jìn)行定性分析，結(jié)果見圖1。

從譜圖1中可以看出，苦丁茶中元素種類豐富，包含了碳 C、氮 N、鈉 Na、鎂 Mg、鋁 Al、硅 Si、磷 P、氟 F、硫 S、鉀 K、鈣 Ca、鈧 Sc、鈦 Ti、釩 V、鉻 Cr、鐵 Fe、錳Mn、鎳 Ni、鈷 Co、銅 Cu、鋅 Zn、鍺 Ge、鎵 Ga、砷 As、硒Se、溴 Br、氪 Kr、銣 Rb、鍶 Sr、釔 Y、鋯 Zr、鈮 Nb、鉬Mo、釕 Ru、銠 Rh、鈀 Pd、銀 Ag、鎘 Cd、鉛 Pb、銻 Sb、碲Te、碘 I、氙 Xe、銫 Cs、鋇 Ba、鈰 Ce、釹 Nd、釤 Sm、釓Gd、鎢W 50種元素種類，每秒計(jì)數(shù)值（count per second，CPS）響應(yīng)值最高的離子峰為鉀元素；苦丁茶經(jīng)過3次溶出后，元素種類沒有明顯的減少。

由于50種元素在ICP-MS分析過程中均存在不同程度的多原子離子質(zhì)譜干擾，為消除多原子離子的質(zhì)譜干擾，提高苦丁茶中元素分析的準(zhǔn)確性，本試驗(yàn)采用碰撞誘導(dǎo)解離（kinetic energy discrimination，KED）模式進(jìn)行分析。KED模式下由于多原子離子（即干擾離子）碰撞的截面積大于單原子離子（待測(cè)元素）的碰撞面積，在同一質(zhì)譜儀條件下，碰撞氣氦氣原子Ar與多原子離子發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)大于Ar與單原子離子，多原子離子的動(dòng)能損失較單原子離子大。設(shè)置四級(jí)桿的電位勢(shì)高于碰撞反應(yīng)池的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)四級(jí)桿勢(shì)能高于多原子離子的動(dòng)能，多原子離子無(wú)法進(jìn)入四級(jí)桿而不被檢測(cè)，高動(dòng)能的單原子離子可以進(jìn)入四級(jí)桿被檢測(cè)出來。鑒于此，該KED碰撞反應(yīng)池模式適合基體復(fù)雜、干擾類型多的苦丁茶中元素含量的分析[15-19]。

圖1 苦丁茶中元素種類質(zhì)譜圖Fig.1 Mass spectra of broadleaf holly leaf

表2 14種元素線性方程、相關(guān)系數(shù)與檢出限Table 2 Parameters of standard curve，linear correlation and detection limits of the 14 elements

2.2 方法的線性范圍及檢出限

鑒于目前標(biāo)準(zhǔn)溶液元素種類的限制，選取定性分析中鈉 Na、鎂 Mg、鋁 Al、鉀 K、鈣 Ca、鉻 Cr、錳 Mn、鐵Fe、鈷 Co、銅 Cu、鋅 Zn、砷 As、鎘 Cd、鉛 Pb 14 種元素進(jìn)行定量分析。按照自動(dòng)調(diào)諧后儀器的工作參數(shù)，將多元素儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋 0、20、40、60、100 μg/L，各元素呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.999 0～0.999 9。線性范圍與相關(guān)系數(shù)見表2。

續(xù)表2 14種元素線性方程、相關(guān)系數(shù)與檢出限Continue table 2 Parameters of standard curve，linear correlation and detection limits of the 14 elements

從表2中可以看出，KED模式下進(jìn)行分析14種元素同時(shí)測(cè)定具有可行性。

2.3 苦丁茶中重金屬元素的含量

測(cè)定了經(jīng)微波消解后苦丁茶中14種元素的含量，見表3。

表3 苦丁茶中14種元素的含量Table 3 The content of 14 kinds of elements in broadleaf holly leaf

從表3中可以看出14種元素的含量高低不盡相同，其中鉀 K、鈣 Ca、鎂 Mg、鐵 Fe、鋁 Al、錳 Mn、鋅 Zn、鈉Na、銅Cu 9種元素含量較高，這9種元素大部分是地殼元素含量較多的元素，苦丁茶植物在生長(zhǎng)過程中富集了這9種元素。其余的鎘Cd、砷As、鉻Cr、鈷Co、鉛Pb這5種元素含量較一般的食物均高出了許多，其中鎘Cd含量較一般食品中限量值高出了許多，需對(duì)鎘存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行關(guān)注。

2.4 苦丁茶中14種元素的總?cè)艹雎?/h3>

苦丁茶不是直接食用的，人們通過飲用茶水來攝取苦丁茶中的營(yíng)養(yǎng)成分，因此研究苦丁茶中重金屬元素的含量，測(cè)定水溶出法中元素的含量才能正確地對(duì)飲用苦丁茶進(jìn)行衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)，并且水溶出法更符合大多數(shù)人的飲茶習(xí)慣。鑒于茶葉的水溶出法無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可以執(zhí)行，本試驗(yàn)考慮了苦丁茶茶葉量、泡茶用水的體積、浸泡的時(shí)間和浸泡的次數(shù)，并參考了人們的飲茶習(xí)慣，制定了1.3.1的溶出法。14種元素的第一次浸泡、第二次浸泡、第三次浸泡及總沸水溶出率見表4。

表4 14種元素沸水溶出率Table 4 The boiling water dissolution rate of 14 kinds of elements

2.5 苦丁茶中14種重金屬元素的衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)

每日容許攝入量（allowable daily intake，ADI）是指正常成人每日隨同食物、飲水、和空氣攝入的某一外源化學(xué)物不致引起任何損害作用的劑量。若飲茶一次5 g/日，用500 mL沸水分3次沖泡，根據(jù)2.4試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出每日飲用苦丁茶后各元素的攝入量，14種元素的ADI見表5。

表5 14種元素的ADI與飲用苦丁茶攝入量比較Table 5 Compare the ADI of 14 kinds of elements with the consumption from broadleaf holly leaf

從表5發(fā)現(xiàn)，通過比較14種元素飲用苦丁茶進(jìn)入人體的量與FAO/WHO允許的攝入量數(shù)據(jù)[20-25]，F(xiàn)AO/WHO允許的攝入量數(shù)量級(jí)明顯高于飲用苦丁茶進(jìn)入人體的量，通過飲用茶水進(jìn)入人體的重金屬的量不會(huì)對(duì)身體形成真正的威脅，著眼于溶于水的這部分重金屬元素才能真實(shí)的反映出苦丁茶的衛(wèi)生狀況。

3 結(jié)論

通過研究發(fā)現(xiàn)，苦丁茶中含有50種元素種類，作為一種特殊的飲料，不能直接食用，而是飲用苦丁茶的沸水浸出液。選取了50種元素中日常檢測(cè)工作重點(diǎn)關(guān)注的14種重金屬元素采用沸水溶出法處理苦丁茶，得出了14種元素的沸水溶出率。14種元素的沸水溶出率高低不盡相同，比較了14種元素飲用苦丁茶進(jìn)入人體的量與FAO/WHO允許的攝入量ADI數(shù)據(jù)，人們通過飲用苦丁茶沸水溶出液攝入14種元素的量是相當(dāng)有限的，攝入量數(shù)量級(jí)明顯低于FAO/WHO允許的攝入量ADI數(shù)據(jù)，通過飲用茶水進(jìn)入人體的重金屬的量不會(huì)對(duì)身體形成真正的威脅，因此飲用苦丁茶是安全的。

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