陳曉霞，呼 娜，楊曉華

（河北科技大學(xué)河北省分析測試研究中心，河北 石家莊 050018）

茶葉及茶湯中鋁元素含量測定及浸出特性研究

陳曉霞，呼 娜，楊曉華

（河北科技大學(xué)河北省分析測試研究中心，河北 石家莊 050018）

采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定茶葉及茶湯中鋁元素含量。結(jié)果顯示：相同品種茶葉間，鋁含量存在差異；不同品種茶葉間，烏龍茶、紅茶較綠茶、白茶，花茶鋁含量高。鋁含量的高低，不僅與品種、土壤環(huán)境及加工工藝有關(guān)，而且茶葉中鋁含量的分布在成熟葉和老葉中居多，而嫩葉中相對含量較少；烏龍茶、紅茶是用成熟葉和老葉制成，因此含量相對較高。通過沖泡時間及次數(shù)的測試發(fā)現(xiàn)，喝茶前洗茶很有必要，洗茶第一泡的時間10～30min為宜。該研究對于茶葉質(zhì)量控制及消費者合理購茶、科學(xué)飲茶具有參考價值。

微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜；茶葉；茶湯；鋁元素

0 引 言

茶葉為茶屬雙子葉植物，有抗疲勞，抗衰老，增強機體免疫力等功效，日益成為消費者首選的天然飲品[1]。然而，在茶葉消費不斷增長的同時，其品質(zhì)及安全問題也受到人們的廣泛關(guān)注。茶葉富含多種微量元素，但在種植及加工過程中可能會引入對人體有害的微量元素?？茖W(xué)工作者們對于茶葉中鎘、鉻、砷等有害金屬已做了大量研究，而對于鋁元素的研究卻相對不足。目前還沒有關(guān)于茶葉中鋁的限量和檢測標(biāo)準(zhǔn)[2]。鋁是地殼中的第三微量元素，研究表明，攝入過量鋁會導(dǎo)致貧血、骨質(zhì)疏松、損傷大腦神經(jīng)等[3-4]。因此，準(zhǔn)確測定茶葉及茶湯在正常飲用狀態(tài)下，鋁元素的含量，對于茶葉種植和消費者合理購茶、科學(xué)飲茶具有重要意義。

本研究采用微波消解方式對樣品進行處理，該方式具有污染小，時間短，消解徹底等優(yōu)點[5-6]；采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定樣品的鋁元素含量。與操作比較繁瑣的分光光度法及干擾比較嚴(yán)重的原子吸收法相比，該方法簡便快速、準(zhǔn)確度高、精密度好，線性范圍寬，適合茶葉中鋁元素的測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試劑：硝酸、鹽酸（北京化工廠），優(yōu)級純；1 000mg/L鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，編號467（北京納克分析儀器有限公司）；GBW10016（GSB-7）標(biāo)準(zhǔn)茶葉（地球物理地球化學(xué)勘察研究所）。

表1 茶葉樣品

茶葉樣品的來源及編號如表1所示。

1.2 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀ICAP6300（美國Thermo公司）；微波消解儀（美國CEM公司）；電子天平（德國賽多利斯）；超純水系統(tǒng)（默克密理實驗室設(shè)備有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

茶葉樣品：準(zhǔn)確稱取茶葉0.200 0 g左右，將其置于消解罐中，在消解罐中加入10mL最優(yōu)比例硝酸與鹽酸，并做空白試驗?；靹蚝?，按表2消解，冷卻后放于電熱板上進行蒸發(fā)趕酸，冷卻后試樣轉(zhuǎn)移到10mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，待測。

表2 微波消解程序1）

茶湯：分別準(zhǔn)確稱取茶葉5 g，包裹濾膜，用100mL超純沸水沖泡，完全浸泡后，開始計時，一定時間后，取浸泡液9mL，不經(jīng)消解，直接加鹽酸1mL定容至10mL，待測。

1.3.2 儀器工作條件

高頻發(fā)生器發(fā)射功率1 150 W，冷卻氣體流量12 L/min，霧化氣體流量 0.65 L/min，輔助氣流量0.5L/min，觀測高度8mm，轉(zhuǎn)速75r/min，徑向觀測。

1.3.3 鋁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

取1000mg/L鋁標(biāo)準(zhǔn)儲備液，以超純水逐級稀釋為系列標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.5，2.0，10.0，50.0，100.0mg/L，待測。

1.4 微波消解酸體系-鹽酸硝酸比值

取烏龍茶14號樣品0.2g（精確到0.0001g），鹽酸硝酸體積比依次為 0∶10，1∶9，3∶7，5∶5，8∶2 條件下按表2進行微波消解。測試條件同1.3.2，考察鹽酸硝酸體積比對試液鋁含量的影響。

1.5 茶葉及茶湯中鋁含量測定

1）茶葉中鋁含量測定：方法同1.3.1茶葉樣品部分和1.3.2。

2）茶葉沖泡時間與Al含量的關(guān)系：浸泡時間分別為 5，10，20，30，60 min，其他同 1.3.1 茶湯部分。

3）茶葉沖泡次數(shù)與Al含量的關(guān)系：分別準(zhǔn)確稱取茶葉2g，包裹濾膜，用50mL超純沸水沖泡，完全浸泡后，每隔20 min過濾茶湯后重復(fù)沖泡，取3次沖泡的茶水，其他同1.3.1茶湯部分。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

根據(jù)1.3.2儀器工作條件，實驗所用的分析線為396.1 nm，對不同濃度梯度的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液進行檢測，得出鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=1974x-96.24，其相關(guān)系數(shù)為1.0000。如圖1所示。

圖1 鋁的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.2 鹽酸硝酸體積比對試液鋁含量的影響

由圖2可知，當(dāng)鹽酸硝酸體積比為3∶7時，消解的樣品所測得鋁含量最高。這是因為硝酸具有強氧化性，在消解過程中可以將鋁元素全部分解。鹽酸是非氧化性酸，具有一定的還原性，在鋁的測量中提供一定還原性，提高了響應(yīng)強度，增加了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，使得樣品茶葉消解更完全，更徹底。以此確定微波消解體系鹽酸硝酸體積比為3∶7。

圖2 鹽酸/硝酸體積比對鋁含量的影響

2.3 茶葉中鋁含量測定結(jié)果

本實驗測定了23個茶葉樣品中的鋁含量，結(jié)果見表3。如表所示，同分類不同品種茶的鋁含量存在一定差異。白茶中，天目湖白茶與白茶的鋁含量差別不大；綠茶中，4號荷葉茶鋁含量最高。這可能是由于種植土壤中鋁含量不同，有研究表明，土壤的pH值越低，茶葉生長過程中對鋁富集量越大[7-8]。烏龍茶中，10號（鐵觀音1號）鋁含量最低，可能是因為該地區(qū)茶葉生長過程中土壤及水質(zhì)富集的鋁元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他地區(qū)，茶葉自身吸收少，且后期加工過程中并未引入鋁元素污染物。其他類型烏龍茶鋁含量較高，一方面與生長環(huán)境有關(guān)，另一方面其利用老葉發(fā)酵的加工工藝也可能導(dǎo)致鋁含量增高。紅茶中，普洱3號含量最高，可能與其生產(chǎn)過程中發(fā)酵工藝有關(guān)；花茶中，23號香碧螺鋁含量最高，卻低于烏龍茶等發(fā)酵茶。

有研究顯示：茶葉中鋁含量的分布在成熟葉和老葉中居多，而嫩葉中相對含量較少[9-10]。烏龍茶、紅茶類發(fā)酵茶是用成熟葉和老葉制成，因此含量相對較高。鋁含量的高低還與品種、加工工藝及產(chǎn)區(qū)有關(guān)，不同酸堿度的土壤，不同水域環(huán)境，導(dǎo)致鋁含量存在差異，不同加工工藝，鋁制容器的使用也可能導(dǎo)致茶葉中鋁含量增加。

表3 茶葉樣品中的鋁含量

2.4 茶湯中鋁元素含量及浸提率分析結(jié)果

2.4.1 茶葉沖泡時間與Al含量的關(guān)系

本實驗結(jié)果如表4所示：1）比較不同種類的茶，可見隨著浸泡時間的延長，茶湯中鋁含量逐漸增加，對應(yīng)的浸提率升高。2）針對不同品種茶最大浸提率而言，白茶為3.66%，綠茶為6.25%，烏龍茶為75.02%，紅茶為11.26%，花茶為4.85%，由數(shù)據(jù)可以看出，烏龍茶浸提率最高，其次為紅茶、綠茶和花茶，白茶最低。對比表3發(fā)現(xiàn)，茶葉中鋁含量：烏龍茶＞紅茶＞花茶＞綠茶＞白茶。由此可見，元素的溶出與元素的總量沒有直接關(guān)系，影響元素溶出的原因可能是元素在不同茶葉中的存在形式不同所致[11]。

各類茶葉的沖泡時間與浸提率的關(guān)系如圖3～圖7所示。

如圖3所示，白茶隨著沖泡時間的增加，浸提率逐漸增加，天目湖白茶浸提率高于白茶。這可能是由于前者中鋁含量以游離態(tài)形式存在的較多，因此隨著沖泡時間增加，浸提率高于后者。

圖3 白茶浸提率

圖4 綠茶浸提率

圖5 烏龍茶浸提率

圖6 紅茶浸提率

圖7 花茶浸提率

如圖4所示，綠茶中，荷葉茶浸提率最低，且沖泡10min時，浸提率達(dá)到最大，后隨著時間的增加，浸提率逐漸減少。一方面由于茶葉自身鋁含量低，另一方面是10min時，鋁元素即達(dá)到了最大溶出率；因此，洗茶時第一泡的最佳沖泡時間為10min。其他類型的綠茶，隨著沖泡時間的增加，浸提率逐漸增加，但并非洗茶時間越長越好[12]?？紤]到水溫及實際飲用情況，可將其控制在10～30min。

如圖5所示，烏龍茶中，隨著沖泡時間的增加，浸提率逐漸增加。鐵觀音1號及5號的浸提率增長較快?？赡苁且驗槭褂贸墒烊~制作的烏龍茶中鋁元素含量高[13]，以游離態(tài)形式存在的比例高，因此，浸提率相對高。

如圖6所示，紅茶中，隨著沖泡時間的增加，浸提率整體呈增長趨勢。紅茶同樣是用成熟葉制成的發(fā)酵類茶，較用嫩葉制成的綠茶等鋁含量高，浸提率相應(yīng)高。其中，金駿眉增長幅度最大。

如圖7所示，花茶中，隨著沖泡時間的增加，浸提率不斷增加。茉莉花茶與香碧螺相比，浸提率無顯著差異；但與烏龍茶、紅茶相比，明顯低于這兩類發(fā)酵茶。究其原因，花茶是用鮮葉制成，發(fā)酵類茶用成熟葉、老葉制成。研究表明茶葉中鋁含量的變化規(guī)律為老葉＞成熟葉＞嫩葉。因此，花茶本身鋁含量低于發(fā)酵茶，浸提率相應(yīng)低。此外，花茶中可能以游離態(tài)存在的鋁元素相對較少[14]，也導(dǎo)致浸提率低。

2.4.2 茶葉沖泡次數(shù)與Al含量的關(guān)系

本實驗結(jié)果如表5所示，可知隨著浸泡次數(shù)的增加，浸泡出鋁的含量呈現(xiàn)的趨勢是逐漸降低。以上結(jié)果說明：飲茶時，洗茶可以使茶湯中鋁的含量降低，從而減少鋁對人體造成的健康影響。

2.5 方法驗證

2.5.1 精密度實驗

按照實驗方法對同一樣品（1號）進行8次平行測定，計算得樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.71%，說明該方法精密度高。

表5 茶葉沖泡次數(shù)對應(yīng)鋁含量結(jié)果 mg/kg

2.5.2 加標(biāo)回收實驗

分別稱量茶葉樣品（2號）3份0.2 g（精確到0.0001g），依次加入 0.5，6，20mg/L 的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3.1與1.3.2處理測定，進行回收率試驗，結(jié)果見表6。

表6 回收率測定

由表可知，該方法回收率在99.60%～100.34%之間，準(zhǔn)確度好。

2.5.3 標(biāo)準(zhǔn)茶葉測定

稱取國家標(biāo)準(zhǔn)茶葉GBW10016（GSB-7）0.3 g（精確到0.000 1 g），按照1.3.1和1.3.2進行樣品前處理并測定，結(jié)果見表7。

表7 國家標(biāo)準(zhǔn)茶葉測定結(jié)果

由表可知，測得值為998.16 mg/kg，在給定標(biāo)準(zhǔn)值范圍（991±12）mg/kg內(nèi)，因此該方法的準(zhǔn)確度好。

3 結(jié)束語

本文采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定茶葉及茶湯中鋁元素含量，不同品種茶葉中鋁元素含量不同。烏龍茶、紅茶的鋁含量相對較高，一方面是由于茶葉中鋁含量的分布在成熟葉和老葉中居多，而嫩葉中相對含量較少。而烏龍茶、紅茶是用成熟葉和老葉制成，因此含量相對較高。另一方面，可能與其生長土壤及加工工藝有關(guān)。

通過沖泡時間及次數(shù)的測試發(fā)現(xiàn)：泡茶用的茶葉量不宜過大，少飲濃茶，泡茶時間不宜過長。沖泡次數(shù)增加，茶湯中鋁元素含量降低，洗茶的習(xí)慣可以適當(dāng)降低茶葉浸出液中鋁元素。

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（編輯：莫婕）

Research on the detection of aluminum elements in tea leaf and tea soup and its extracting characteristics

CHEN Xiaoxia， HU Na， YANG Xiaohua
（Hebei Research Centre of Analysis and Testing，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China）

The content of aluminum element in tea leaf and tea soup is determined by ICP-AES after microwave digestion.The results show that there is content discrepancy in aluminum element in same varieties of tea.However， among different varieties of tea， the aluminum content in oolong tea and black tea is higher than that of in green tea，white tea and scented tea.The high or low of aluminum content of tea is not only related to varieties，soil environment and processing techniques，the aluminum content is also largely found in mature leaves and old leaves than found in tender leaves.As the oolong tea and black tea are made from mature and old leaves，the aluminum content thus is relatively high.It is also discovered from the tea brewing time and frequency of brewing that the optimal brewing time is 10 to 30 minutes，and tea rinsing also is necessary before drinking.Such research is of great significant to the tea leaf quality control and reasonable tea purchasing and scientific tea drinking.

microwave digestion； inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES）；tea leap； tea soup； aluminum element

A

1674-5124（2017）06-0037-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.06.008

2016-12-07；

2017-02-01

河北省科技廳政策法規(guī)處項目（14K56215D）

陳曉霞（1978-），女，河北衡水市人，助理研究員，碩士，主要從事食品藥品中光譜分析工作。