ICP—MS測(cè)定茶葉水中礦物質(zhì)元素含量并研究其浸出特點(diǎn)

摘 要：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定了毛峰、鐵觀音茶葉水中礦物質(zhì)元素的含量，并模擬現(xiàn)實(shí)生活中的泡茶方式，進(jìn)行了不同浸泡時(shí)間和水溫及不同沖泡次數(shù)這些元素溶出特性的研究。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS），茶葉水，礦物質(zhì)元素，溶出特性

Abstract：The mineral elements in two kinds of tea including Maofeng，and Tieguanyin tea were measured with inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）.Through the simulation of the manners of making tea in the real life.The extraction rates of elemental extraction in Maofeng，and Tieguanyin made in different time，different temperature and made for different times were determined.

Key words：ICP-MS，tea，mineral elements，extraction rate

1 前言

茶葉是我國(guó)最重要的傳統(tǒng)飲品，也是全球三大天然飲料之一，具有一定的醫(yī)療保健功能[1]，如解毒利尿、去膩開(kāi)胃、降壓降脂、養(yǎng)神養(yǎng)顏等。而隨著各種食品安全問(wèn)題的不斷曝露，喜愛(ài)飲茶的人們也開(kāi)始將焦點(diǎn)關(guān)注在茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量問(wèn)題。茶葉中的農(nóng)殘重金屬含量超標(biāo)的問(wèn)題也隨之進(jìn)入消費(fèi)者的眼簾，目前我國(guó)只針對(duì)綠色食品茶葉指標(biāo)中規(guī)定鉛含量和銅含量，但是對(duì)人體來(lái)說(shuō)各種礦物質(zhì)元素均存在安全攝入量限制，因此對(duì)茶水中的礦物質(zhì)元素的含量進(jìn)行檢測(cè)具有現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)?zāi)M生活中人們的飲茶習(xí)慣研究不同浸泡時(shí)間和溫度以及浸泡次數(shù)時(shí)茶水中礦物質(zhì)元素的溶出量。這有助于探索出更健康的的飲茶方法，進(jìn)而指導(dǎo)人們科學(xué)飲茶。

前人已用各種方法對(duì)茶葉中礦物質(zhì)元素進(jìn)行過(guò)測(cè)定[2-3]，但是電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）能夠同時(shí)測(cè)定多種元素，且動(dòng)態(tài)線性范圍寬、檢出限低、干擾少、精度高、分析速度快，比其它分析技術(shù)更具優(yōu)越性[4-5]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器設(shè)備

主要儀器：電感耦合等離子體質(zhì)譜分析儀（美國(guó)Agilent，7700e），使用前用含1ng/mL Li、Y、Ce和Tl的調(diào)諧溶液優(yōu)化儀器參數(shù)，如表1所示。

2.2 材料與試劑

元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000mg/mL）（Agilent公司），包含Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Zn、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb標(biāo)等16種元素。硝酸（高純，科密歐公司），實(shí)驗(yàn)用水為超純水（Milli-Q公司，Reference純水儀制備）。本實(shí)驗(yàn)所用茶葉（毛峰、鐵觀音）均為市售。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

茶水中重金屬元素的分析。

2.3.1 浸泡次數(shù)對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

稱(chēng)取0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL煮沸的去離子水浸泡15min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，記為1泡茶水待測(cè)。其后將茶葉殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄟM(jìn)行浸泡，記為2、3、4泡茶水，待測(cè)。

2.3.2 浸泡時(shí)間對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

分別稱(chēng)取一系列0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL煮沸的去離子水分別浸泡5、10、15、20、30、60、120min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，待測(cè)。

2.3.3 浸泡水溫對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

分別稱(chēng)取一系列0.5g茶葉樣品于50mL小燒杯中，加入25mL水溫分別為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的去離子水浸泡15min，傾倒出全部茶水并取上清液5mL定容至50mL，待測(cè)。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列導(dǎo)入ICP-MS進(jìn)行測(cè)定，分別得到16種元素的線性方程及元素檢出限如表2所示。

3.2 茶葉水中礦物質(zhì)元素的測(cè)定

選取鐵觀音為樣品，不同標(biāo)準(zhǔn)曲線序列分別加入1μg/mL和25ng/mL做樣品加標(biāo)回收，測(cè)定結(jié)果顯示加標(biāo)回收率均處于85%～110%，這證實(shí)了本文用ICP-MS法定量測(cè)定這些元素含量是可靠的。將樣品4次沖泡各礦物質(zhì)元素的溶出量加合記為樣品的總?cè)艹隽浚缦卤?所示。

今年國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心發(fā)布了的膳食鋁評(píng)估報(bào)告顯示我國(guó)32.5%的個(gè)人膳食鋁攝入量超過(guò)每人每周安全攝入量（PTWI），而鋁攝入過(guò)多可對(duì)中樞神經(jīng)造成損害。按照聯(lián)合國(guó)發(fā)布的每周每公斤體重2mg的安全攝入量（PTWI），50kg的成人每天安全攝入量為14.3mg，根據(jù)人體每天正確飲茶量為15g來(lái)計(jì)算，鐵觀音中的鋁元素溶出量已經(jīng)達(dá)到7.9mg，同時(shí)其中的Mn元素含量5.445mg已經(jīng)大于5mg的安全攝入量。因而必須采取減少?zèng)_泡次數(shù)、沖泡時(shí)間等方式進(jìn)行控制。

2種茶葉中Cr、Fe、Co、Ni、As、Se、Cd和Pb的含量很小，或未檢出，所以在進(jìn)一步研究茶葉浸泡次數(shù)、時(shí)間等溶出特性時(shí)將不再對(duì)其進(jìn)行分析。

3.2.1 浸泡次數(shù)對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)元素的溶出量（y，μg/g）與浸泡次數(shù)（x）的關(guān)系可用指數(shù)關(guān)系擬合，結(jié)果如表4所示。結(jié)合圖1、2和表4可以看出，茶葉中微量元素的溶出量大多與浸泡次數(shù)成負(fù)指數(shù)關(guān)系，且在浸泡前3次時(shí)元素的浸出量均較高，而后浸出速度減緩。如鐵觀音在浸泡時(shí)，Al元素4次的溶出率（每次溶出量占溶出總量）分別是48.29%、24.67%、20.68%和0.0636%。

該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，茶葉中各元素的溶出特性各不相同，如毛峰中Al、Mn、Zn和Na等元素水溶性強(qiáng)，首次浸泡的溶出率均大于69%，所以可通過(guò)棄去初泡茶水的方法控制該茶水中此類(lèi)礦物質(zhì)元素的攝入量。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示初泡茶水中毛峰的這幾種礦物質(zhì)元素溶出率基本都高于鐵觀音，因而仔細(xì)選擇飲茶品種也是平衡控制礦物質(zhì)元素?cái)z入的有效途徑。

3.2.2 浸泡時(shí)間對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

觀察圖3、4可知，茶葉中的有些微量元素的溶出量隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)。但從斜率大小可知不同元素隨時(shí)間的延長(zhǎng)其溶出量的增加幅度不同，且同一元素在不同時(shí)間段的溶出率也不同。如Cu在浸泡前15min其溶出速度很大，而后溶出速度迅速減緩；Al、Mn、Zn、K浸泡的前30min溶出速度大，其后減緩。而Na元素的溶出量與浸泡時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系差，毛峰和鐵觀音在浸泡的20min和120min時(shí)溶出量均有明顯降低，這主要是因?yàn)殁c元素大量吸附玻璃燒杯壁。這說(shuō)明可通過(guò)縮短浸泡時(shí)間控制茶水中的鋁元素和錳元素。

3.2.3 浸泡水溫對(duì)礦物質(zhì)元素浸出量的影響

從圖5、6可知，不同浸泡水溫對(duì)不同元素的浸出量有一些影響，但影響不大。各礦物質(zhì)元素的浸出量整體呈極緩的上升趨勢(shì)，且90℃時(shí)各元素的溶出率較低，因而泡茶時(shí)選取90℃左右為宜。

綜上所述，我們利用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）準(zhǔn)確測(cè)定了茶水樣品中的一些礦物質(zhì)元素。研究中我們發(fā)現(xiàn)隨浸泡次數(shù)的增加，茶水中礦物質(zhì)元素的溶出量與其呈負(fù)指數(shù)降低，減少浸泡次數(shù)有助于控制Al和Mn等臨近或超過(guò)安全攝入量的元素的溶出量，同時(shí)減少浸泡時(shí)間同樣可以達(dá)到這一目的。以通常的飲茶習(xí)慣，90℃左右水浸泡茶葉15min，此時(shí)不同種類(lèi)茶水中礦物質(zhì)元素含量不同，最好避免長(zhǎng)期飲用一種茶葉，以降低某種礦物質(zhì)元素含量累積超出規(guī)定對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。而且應(yīng)注意少飲濃茶。

參考文獻(xiàn)

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