不同成熟度茶葉中鋁、氟的含量分析

許立松，楊慧琪，方云山，王穎臻

(昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214)

茶葉是我國的主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著較好促進(jìn)作用[1].現(xiàn)代生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)研究[2]表明，茶葉中含有450 種以上的有機(jī)化合物，15種以上的無機(jī)礦物營養(yǎng)元素.茶樹屬山茶科山茶屬，體內(nèi)Al含量高于一般植物，是典型的聚鋁植物.為加快生長和提高抗病能力，茶樹在生長過程不斷從土壤中攝入大量鋁，Al含量隨葉齡的增加而增高，不同齡茶樹葉片間Al含量有明顯差異，粗老葉片中可高達(dá) 17 000 mg/kg[3].作為嗜鋁作物，茶樹只能在酸性土壤中生長良好，并在葉片中累積大量的鋁[4,5]，受土壤、水質(zhì)及肥料使用等因素影響時，可能發(fā)生鋁的超累積現(xiàn)象.Ruan等[6]研究了相同茶樹品種在不同地區(qū)生長，茶樹體內(nèi)鋁累積的效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一般土體酸化越嚴(yán)重，茶樹體內(nèi)累積的鋁就越高.茶樹還是典型的聚氟和耐氟植物，樹體內(nèi)的氟主要富集于葉片之中，尤其是老葉片中F含量可達(dá) 6 400 mg/kg[7].F含量超標(biāo)容易對植物造成危害[8].在非氟污染區(qū)，常見植物葉片的F含量一般只有0.5～25.0 mg/kg[9]，相似生長環(huán)境下，茶樹的F含量是其他植物的10～100倍[10].

世界衛(wèi)生組織規(guī)定每人每日攝入Al的限量范圍為0～0.6 mg/kg，我國《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 2760-2011)中規(guī)定，食品中Al的殘留量要小于 100 mg/kg.但對于茶葉中鋁的限量標(biāo)準(zhǔn)，目前還沒有具體規(guī)定.F是人體必需微量元素之一，我國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會在2016年發(fā)布《人群總攝F量》 (WS/T 87-2016)，規(guī)定8～16周歲(包括16周歲)人群每人每日總氟攝入量應(yīng)小于 2.4 mg，16周歲以上的人群每人每日總氟攝入量應(yīng)小于 3.5 mg.2003年我國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》 (NY 659—2003)規(guī)定茶葉中氟化物限量(以F-計)應(yīng)小于 200 mg/kg.

茶樹主要生長于南緯16°到北緯30°之間.作為茶樹起源地，我國西南地區(qū)是大規(guī)模生產(chǎn)茶葉的重要原產(chǎn)地.本研究擬選取西南茶產(chǎn)區(qū)3處茶園的茶葉為樣品，通過測定不同成熟度茶葉中Al、F含量并從理論層面作相關(guān)性分析，旨在能為相關(guān)工作者研究、控制茶葉中Al、F含量提供理論參考，也為茶友對不同茶葉中Al、F含量及其形態(tài)的認(rèn)識提供借鑒.

1 方法與材料

1.1 方法

分別依據(jù)GB 5009.182—2017、NY/T 838—2004，應(yīng)用石墨爐原子吸收光譜法、F-選擇電極法測定茶葉樣品中的Al、F含量.

1.2 茶葉樣品

茶葉樣品分別(采自2019年8月)來源于云南境內(nèi)的2處茶園和廣西境內(nèi)的1處茶園各自不同的3個區(qū)域，以所選區(qū)域茶樹不同部位各采集老葉、嫩葉若干作為測定對象，將茶葉樣品于75 ℃烘干，研磨，過40目篩，編號(上述茶園編號為A、B、C，嫩葉與老葉分別以Y、O表示)，以其中所含Al、F為目標(biāo)物進(jìn)行分析.

1.3 儀器與試劑

雷磁ZDJ-4A型自動電位滴定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；原子吸收光譜儀WFX-210(北京瑞利分析儀器公司)；實驗所用試劑均為分析純或以上級別，所用水為超純水.

1.4 茶葉樣品前處理

準(zhǔn)確稱取過篩后茶樣 1.000 0 g 至錐形瓶中，加入 20 mL 濃硝酸靜置隔夜后，加入 5 mL 濃鹽酸，在電熱板上50～65 ℃ 加熱消解，直至溶液透亮，再加入適量30%H2O2溶液，加熱至溶液剩余3～4 mL 時，停止加熱，冷卻至室溫，用3%硝酸溶液轉(zhuǎn)移并入 50 mL 容量瓶中，定容，搖勻，備用.

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.1.1A-CAl3+標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

分別移取2.50，5.00，10.00，15.00，20.00 mL Al3+標(biāo)準(zhǔn)使用液(CAl3+=1.000 0 g/mL)于 100 mL 容量瓶中，用3%硝酸溶液稀釋定容，充分搖勻，配制成質(zhì)量濃度依次為25.00,50.00,100.00,150.00,200.00 μg/L 的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，在石墨爐原子吸收光譜儀較佳工作條件：Al檢測波長 309.3 nm，燈電流 25 mA，光譜通帶狹縫寬度 0.2 nm，干燥溫度1(80 ℃ 持續(xù) 10 s)，干燥溫度2(100 ℃ 持續(xù) 5 s)，灰化溫度(500 ℃ 持續(xù) 10 s)，原子化溫度(2 400 ℃ 持續(xù) 5 s)下進(jìn)行測定，所得A-CAl3+標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖1所示.結(jié)果表明，Al含量在25.00～200.00 μg/L 范圍，該方法標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為:A=0.002 5CAl3++0.293 3，R2=0.998 8，線性關(guān)系良好，符合定量分析要求.

圖1 A-CAl3+標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.1.2E-lgCF-標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

分別移取1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL 的F-標(biāo)準(zhǔn)使用液(CF-=100.00 g/mL)，加入TISAB緩沖溶液 50 mL 于 100 mL 容量瓶中，并用高純水定容，充分搖勻，制備得到質(zhì)量濃度為1.00，2.00，4.00,6.00,8.00,10.00 g/mL 的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別將上述溶液轉(zhuǎn)入聚乙烯燒杯，插入F-選擇電極和飽和甘汞參比電極，開啟磁力攪拌器后依次讀取平衡電位，E-lgCF-標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖2所示.結(jié)果表明，F(xiàn)-質(zhì)量濃度在1.00～10.00 g/mL 范圍有良好線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為：E=-68.719CF-+247.44，R2=0.999 3.

圖2 E-lg CF-標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.2 茶葉樣品中Al和F的定量分析

2.2.1 茶樣中Al含量的測定

將 20.00 μL 樣品消化液(稀釋250倍)、空白溶液分別注入石墨爐原子吸收光譜儀樣品池進(jìn)行測定，由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到試樣消化液中的Al含量.所測樣品中Al含量按下式計算，平行測定3次，結(jié)果見表1.

式中：X為茶樣中Al含量，單位：mg/kg；C為茶樣消化液中Al的質(zhì)量濃度，單位：μg/L；C0為空白溶液中Al的質(zhì)量濃度，單位：μg/L；m為稱樣量，單位：g；V為樣品消化液的定容體積，單位：mL.

可見，所測茶葉樣品結(jié)果均表現(xiàn)為老葉中的Al含量遠(yuǎn)高于嫩葉；B茶園老葉中Al含量最高，A茶園嫩葉中Al含量最低.

表1 茶葉樣品中Al含量

2.2.2 茶樣中F含量的測定

準(zhǔn)確稱取過篩后茶樣 1.000 0 g，轉(zhuǎn)入聚乙烯燒杯，加 50 mL 高氯酸溶液(CHClO4=0.1 mol/L)，磁力攪拌器攪拌 30 min 后，加入 50 mL TISAB緩沖溶液，插入F-選擇電極、飽和甘汞參比電極，再攪拌 30 min 后讀取平衡電位Ex，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線可得樣品溶液中的F含量.所測樣品中含F(xiàn)量按下式計算，平行測定3次，結(jié)果見表2.

式中：X為樣品中F含量，單位：mg/kg；C為樣品溶液中F的質(zhì)量濃度，單位：μg/mL；m為樣品的稱樣量，單位：g.

從表2可知,所測茶葉樣品結(jié)果均表現(xiàn)為老葉中的F含量高于嫩葉；B茶園老葉中F含量最高，A茶園嫩葉中F含量最低.

表2 茶葉樣品中F含量

2.3 精密度分析

在所確定實驗條件下，分別選擇50.00，100.00 μg/L 的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液及1.00，3.00，5.00 μg/mL 的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液各平行3次測定，所得結(jié)果的RSD可考查方法精密度.

2.3.1 Al3+測定結(jié)果RSD

分別移取5.00，10.00 mL Al3+標(biāo)準(zhǔn)使用液(CAl3+=1.00 μg/mL)于 100 mL 容量瓶中，用3%硝酸溶液稀釋定容，充分搖勻，得到質(zhì)量濃度各為50.00，100.00 μg/L 的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，石墨爐原子吸收光譜儀較佳條件下測定吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線可得Al含量.平行測定3次，結(jié)果見表3.

表3 標(biāo)準(zhǔn)溶液中Al的質(zhì)量濃度

2.3.2 F-測定結(jié)果RSD

分別移取1.00，3.00，5.00 mL F-標(biāo)準(zhǔn)使用液(CF-)=100.00 μg/mL)，加入 50 mL TISAB緩沖溶液、高純水于 100 mL 容量瓶中定容，充分搖勻，將質(zhì)量濃度各為1.00，3.00，5.00 μg/mL 的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)入聚乙烯燒杯中，插入F-選擇電極、飽和甘汞參比電極，測定其穩(wěn)定電位，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算可得F含量.平行測定3次，結(jié)果見表4.

表4 標(biāo)準(zhǔn)溶液中F的質(zhì)量濃度

上述結(jié)果可見RSD在0.31%～1.74%之間，符合儀器分析定量要求，方法精密度良好.

2.4 回收率分析

對目標(biāo)物按平行測定3次進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，測定結(jié)果既可反映分析結(jié)果準(zhǔn)確度，也可判斷其精密度.

2.4.1 Al3+回收率結(jié)果

根據(jù)所測不同茶葉樣品中Al3+含量情況，分別定量加入50.00，100.00 μg/L 的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，實驗測定條件同前，平行測定3次，結(jié)果見表5.

表5 茶樣中Al3+加標(biāo)回收率

2.4.2 F-回收率結(jié)果

根據(jù)所測不同茶葉樣品中F-含量情況，分別定量加入1.00，3.00，5.00 μg/mL 的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液，實驗測定條件同前，平行測定3次，結(jié)果見表6.

以上結(jié)果表明，所測樣品加標(biāo)回收率均值在94.63%～101.81%之間，滿足微量組分回收率范圍要求.

表6 茶樣中F-加標(biāo)回收率

2.5 茶樣中Al和F相關(guān)性分析

3 結(jié)論