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编号:10292657
茶叶中微量元素Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn的溶出率及化合态研究
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     作者:高舸 陶锐

    单位:成都市卫生防疫站,成都 610021

    关键词:茶叶;微量元素;溶出率;化学形态

    卫生研究000413 摘要:用电感耦合等离子体—光发射光谱法(ICP-OES)测定了市售茶叶中Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn等微量元素的含量及各元素沸水溶出率,平均溶出率分别为Cr 39.8%、Cu 42.5%、Fe 8.6%、Mn 45.5%、Ni 87.1%、Zn 71.0%。溶出率随浸泡次数增加而降低,总溶出量中80%的Cr、Cu、Mn、Ni、Zn及60%的Fe在第一次浸泡中被溶出。另外测定了6种元素在茶水中的化学形态,其中有机态与无机态的比率分别为Cr 0.33、Cu 0.022、Fe 0.18、Mn 0.002、Ni 0.01、Zn 0.18。实验所得数据用于评估饮茶对6种微量元素的实际摄入量,指出茶叶不是这些元素的良好食物来源。
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    中图分类号:R151.3 TS272 文献标识码:A

    文章编号:1000-8020(2000)04-0231-03

    Study on the chemical form and extraction rate of

    Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and Zn in tea

    Gao Ge, Tao Rui

    (Hygiene and Anti-epidemic Centre of Chengdu, Chengdu 610021, China)

    Abstract:The content of Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and Zn in the tea commonly available in China market were measured by inductivity coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES). The extraction rates of the six elements in tea leachate were measured. The solubilitied were 39.8% for Cr, 42.5% for Cu, 8.6% for Fe, 45.5% for Mn, 87.1% for Ni and 71.0% for Zn. The process of making tea leachate affects the elements extraction rates. The content of the microelements in tea leave extracts decreases gradually with the processing. About 80% of Cr, Cu, Mn, Ni and Zn and 60% of Fe were in the first infusion of tea. Moreover, the chemical forms of six elements were determined. The ratios of organic to inorganic forms were 0.33 for Cr, 0.022 for Cu, 0.18 for Fe, 0.002 for Mn, 0.01 for Ni and 0.18 for Zn. It is concluded that the six elements from the tea infusion extracted from 5g tea are too little to meet the recommend dietary allowance (RDA). Therefore, tea is not a rich food source of Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and Zn.
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    Key words:tea, microelement, extraction rate, chemical form

    茶树适宜于在酸性土壤中生长,并吸收其中可溶态无机元素,致使茶叶富含多种微量元素,其中许多为人体必需元素[1,2]。因此,饮茶被认为可预防微量元素缺乏症,有益于健康。长期以来,农业、生态、环保、化学等领域对茶叶中微量元素进行了广泛深入的研究,取得丰硕成果[3~6]。茶叶与咖啡、可可并为3大天然饮料,饮茶遍及全球许多地区,且有的人已养成饮茶习惯。因此,从食品卫生角度研究茶叶中微量元素的可利用率及其对人体健康的影响,具有更重要的意义。

    本文就茶叶中Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn等人体必需或可能必需元素的含量,溶出方法,溶出率以及各元素在溶出液中存在的化学形态等进行了试验。实验数据用以评估饮茶中上述元素的实际摄入量等食品卫生学问题。
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    1 实验部分

    1.1 仪器

    Thermo jarrell Ash公司Trace Scan型扫描等离子体发射光谱仪。

    1.2 试剂

    实验用无机酸为优级纯;固相萃取剂为XAD Amelit(Aldrich);6种元素标准贮备液为市售国家标准溶液临用前稀释。

    1.3 茶叶样品

    均为市售茶叶。

    1.4 溶出液的制备

    称取茶叶5.00g置400ml烧杯内,加鲜沸去离子水200ml,搅拌10min,放置20min后过滤,滤液为第1次溶出液。残留茶叶按上述溶出法制备第2、3次溶出液。取第1次溶出液50.0ml,第2、3次溶出液各100ml,分别置250ml凯氏烧瓶内,加浓硝酸3ml,浓缩至约20ml,用硝酸-过氯酸湿消化法消化样品[3]
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    1.5 化学形态分离

    将制备的第1次溶出液经0.45μm滤膜过滤,取滤液50ml,用XAD Amerlite非离子聚合吸附剂分离萃取无机态及有机态元素[4]

    1.6 各元素的测定

    样品溶液测定项下,用ICP-OES法操作测定[3]

    2 结果与讨论

    2.1 茶叶中6种元素的含量

    茶叶中微量元素的含量,受土壤地球化学背景值、茶叶品种、等级及加工方法等因素的影响,其含量有一定差异。本文测定10种茶叶中微量元素的含量(见表1),各元素的含量范围与文献类同[2]。必须指出,市售茶叶中微量元素含量高的另一重要原因是茶叶为干样品,新鲜茶叶经干燥脱水后所含微量元素被高度浓缩,导致茶叶各元素的含量明显高于一般天然食物。
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    表1 茶叶中6种元素的含量(n=7)mg/kg 茶叶

    产地

    Cr

    Cu

    Fe

    Mn

    Ni

    Zn

    特级花茶①

    成都

    1.03

    34.33

    258
, 百拇医药
    781

    7.75

    48.77

    特级花茶②

    恩施

    1.68

    26.34

    55

    773

    7.43

    44.42

    三级花茶

    成都
, 百拇医药
    1.78

    34.76

    1048

    1044

    8.26

    45.61

    绿茶①

    马边

    1.16

    16.50

    163

    850

    11.90
, 百拇医药
    61.25

    绿茶②

    恩施

    0.55

    42.07

    265

    265

    10.05

    62.92

    绿茶③

    恩施

    0.74

    43.18
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    218

    275

    10.48

    62.66

    沱茶

    下关

    2.34

    19.43

    269

    521

    5.42

    37.19

    铁观音茶
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    福州

    1.95

    13.31

    345

    1265

    2.25

    26.28

    乌龙茶

    泉州

    0.87

    22.52

    354

    1075
, 百拇医药
    1.40

    39.65

    红茶

    昆明

    2.79

    24.40

    105

    525

    4.35

    34.74

    2.2 微量元素的溶出率

    茶叶非直接可食的天然饮料,茶叶溶出液中各元素的含量,与饮茶卫生学的评价直接相关。制定一个尽可能符合多数人饮茶习惯的茶叶成分溶出方法,十分必要。茶叶的溶出方法随研究目的不同而异,如茶叶中元素的化学形态研究用粉末样品[4,5],而卫生学研究应该用叶片样品[6],茶叶粉末样品的比表面积大于叶片样品,其溶出率显然应高于叶片。茶叶中元素的溶出方法无标准依据,影响溶出率的因素有茶叶重量与沸水体积的比例,溶出时间及溶出次数。结合多数地区的饮茶习惯,制订出1.4项下的溶出法,作为本文以下试验的方法依据。
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    测定了10种茶叶中6种元素的溶出率(见表2)。结果显示同一元素在不同茶叶中溶出率不尽相同,随茶叶品种与品质而异。第1次溶出率多为总溶出率的70%~90%;第3次溶出率降至1%~3%,可溶态元素已所剩无几。同一茶叶中各元素间的溶出率存在较大的差异,如铁的总溶出率在5%~15%之间,低于其他几种元素的溶出率。茶叶中各有机态金属是以儿茶素及其所属黄酮类化合物的络合物存在[7,9],其溶出率与该络合物的溶解度有关。铁与茶丹宁中儿茶素形成不溶态化合物[7,8],可能是影响溶出率低的因素。镍与锌的溶出率均高,特别是镍高达82%~95%。表3指出茶水中以无机态镍为主,占茶水中总镍的96%~99%,可能是镍溶出率高的原因。

    表2 6种元素的沸水溶出率% 茶叶

    溶出液

    Cr

    Cu
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    Fe

    Mn

    Ni

    Zn

    特级花茶①

    第1次

    61.4

    55.1

    4.1

    57.1

    74.9

    65.0

    总溶出
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    75.7

    62.9

    5.8

    62.4

    92.6

    71.4

    特级花茶②

    第1次

    29.5

    40.2

    2.8

    38.2

    84.2
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    49.5

    总溶出

    35.9

    46.3

    5.8

    41.6

    91.8

    56.0

    三级花茶

    第1次

    23.5

    38.3

    11.7
, 百拇医药
    36.6

    78.3

    65.2

    总溶出

    37.8

    46.8

    15.5

    43.0

    90.8

    78.7

    绿茶①

    第1次

    33.2
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    30.3

    7.0

    37.7

    79.3

    53.0

    总溶出

    25.6

    39.5

    8.0

    39.7

    84.0

    60.4

    绿茶②
, 百拇医药
    第1次

    40.5

    25.9

    5.1

    49.4

    84.2

    61.3

    总溶出

    52.2

    34.7

    12.4

    54.4

    94.1
, http://www.100md.com
    68.5

    绿茶③

    第1次

    34.8

    31.5

    8.2

    41.2

    77.7

    51.4

    总溶出

    44.3

    39.5

    14.9
, 百拇医药
    46.5

    86.2

    58.4

    沱茶

    第1次

    16.9

    26.2

    6.7

    44.6

    73.4

    67.2

    总溶出

    24.1
, http://www.100md.com
    35.8

    10.1

    51.4

    89.3

    75.7

    铁观音茶

    第1次

    18.9

    30.3

    3.6

    27.7

    70.4

    67.2
, 百拇医药
    总溶出

    25.6

    39.5

    8.0

    32.9

    85.4

    94.1

    乌龙茶

    第1次

    29.0

    34.1

    8.8

    27.1
, 百拇医药
    72.8

    51.7

    总溶出

    42.3

    40.8

    13.1

    33.9

    89.5

    67.0

    红茶

    第1次

    17.5

    25.5
, 百拇医药
    8.2

    46.7

    60.0

    67.7

    总溶出

    17.5

    30.4

    12.5

    49.1

    67.3

    80.1

    表3 茶叶的第一次溶出液中元素的化学形态分析μg/L 茶叶

, http://www.100md.com     化学形态

    Cr

    Cu

    Fe

    Mn

    Ni

    Zn

    特级花茶①

    有机

    3

    ND

    75

    870

    2
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    219

    无机

    8

    354

    80

    7860

    141

    475

    特级花茶②

    有机

    4

    4

    120

, 百拇医药     12

    3

    131

    无机

    6

    275

    232

    6890

    170

    551

    三级花茶

    有机

    2

    9
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    111

    30

    3

    96

    无机

    6

    198

    568

    7120

    138

    469

    绿茶①

    有机

, 百拇医药     1

    2

    40

    15

    1

    90

    无机

    11

    211

    193

    9330

    294

    691

    绿茶②
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    有机

    7

    ND

    90

    6

    2

    165

    无机

    7

    200

    190

    3160

    274

    951
, 百拇医药
    绿茶③

    有机

    1

    8

    72

    16

    3

    125

    无机

    3

    334

    170

    2560

    250
, 百拇医药
    970

    沱茶

    有机

    8

    ND

    33

    24

    1

    226

    无机

    12

    151

    290

    6940
, 百拇医药
    128

    570

    铁观音茶

    有机

    3

    ND

    28

    10

    ND

    146

    无机

    4

    81

    670
, 百拇医药
    8760

    49

    469

    乌龙茶

    有机

    ND

    6

    49

    10

    ND

    25

    无机

    10

    130
, 百拇医药
    263

    5790

    29

    364

    红茶

    有机

    6

    7

    170

    12

    3

    167

    无机

    13
, 百拇医药
    124

    190

    6890

    68

    579

    注:ND未检出(低于检出限)

    2.3 茶水中各元素的化学形态分析

    茶叶中元素的化学形态,影响其溶出率、吸收及生物活性。茶水中各元素存在有机形态及无机形态,其比例随茶叶品种及元素不同而异。表3为茶水中各元素化学形态分析结果,有机态低于无机态,二者的比值远低于文献的结果[4,5]。其原因除茶叶品种外,叶片样品的比表面积小则溶出率低,另外植物叶片表面的角质层阻挡分子量大的有机态元素溶出,粉末样品比表面积大,角质层的阻挡作用相对减少,使有机态元素更易溶出。但从卫生学研究的角度,叶片溶出更为合理。
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    2.4 卫生学评估

    Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn为人体不可缺少的微量元素,需经食物及饮水补充。茶叶富含多种微量元素,但饮茶是否是补充微量元素的食物来源,应进一步深入研究。

    2.4.1 茶叶微量元素含量的卫生学意义 茶叶中不仅含有多种微量元素,而且其含量远高于粮食、蔬菜、肉类等主要食物[9]。但作为一种饮料,有别于其他天然食物的特殊性是不能直接食用,而是饮用茶叶的沸水浸渍液。因此,直接测定茶中各元素含量的数据[2],显然不能用为卫生学评价的依据,必需结合各元素的溶出率、饮用量,计算每日摄入量,才可获取卫生学评价的有效数据。如表1及表2所示,茶叶中铁含量普遍较高,但其总溶出率仅约10%,而90%为不可摄入的铁。锌的含量虽然低于铁,但总溶出率高达80%,只有20%为不可摄入的。镍的含量更低,约5~10mg/kg,但其溶出率却达90%,其可摄入率很高。因此,应该明确地指出,表1及文献中直接测定茶叶中微量元素的含量,不能作为茶叶卫生学评价的依据。
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    2.4.2 饮茶对微量元素的补充 按每日用5g茶叶泡茶一次计算,10种茶叶中各元素的日摄入量与文献提供的推荐每日供给量[10]比较见表4。除锰以外,其他5种元素通过饮茶所提供的量明显很低,不能作为补充这些元素的主要食物来源。

    表4 6种微量元素的饮茶日摄入量与推荐日供给量比较mg 元素

    5g茶叶的茶水

    推荐供给量

    元素

    5g茶叶的茶水

    推荐供给量

    Cr

    0.001~0.004
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    0.05~0.2

    Mn

    1.20~2.44

    2~5

    Cu

    0.026~0.108

    1.0

    Ni

    0.006~0.05

    0.15

    Fe

    0.066~0.812

    12~18
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    Zn

    0.124~0.185

    11~13

    3 结论

    茶叶含有丰富的铬、铜、铁、锰、锌等人体必需元素,含量远高于其他天然食物,但由于食用量少及各元素的溶出率有限,饮茶并不是补给这些元素的良好食物来源。

    茶叶本身非可食部分,饮茶是经茶水摄取茶叶中可溶态成分。因此,文献中有关茶叶本身微量元素含量的数据,不宜直接用于评估茶叶营养及卫生学的依据。而以茶水中各元素的含量用于评估饮茶与健康的关系更为合理。

    作者简介:高舸,男,大学,主管技师

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    (2000-01-13收稿), 百拇医药