茶葉微量元素測定及人體健康相關性探究

馬蔚青

（安徽省地質礦產勘查局 332地質隊，安徽 黃山245000）

茶葉微量元素測定及人體健康相關性探究

馬蔚青

（安徽省地質礦產勘查局 332地質隊，安徽 黃山245000）

茶葉作為中國人傳統的飲料，在我國的飲用有著悠久的歷史。近年來國內外學者從醫學保健、生物學、營養學等方面，對茶葉進行了一系列研究，茶葉中富含的微量元素對于人體的正常代謝和生長發育起著重要作用，因此飲茶不失為一種補充人體必需微量元素的有效途徑。通過對安徽省茶葉中微量元素的含量的檢測，分析了不同品種的茶葉中微量元素的含量，探討了茶葉中微量元素對人體健康的影響，為茶葉的開發提供一定的科學依據。

茶葉；微量元素；人體健康

1 引 言

茶葉，拉丁文名為Camellia sinensis，屬山茶科植物，根據陳宗懋主編的《中國茶經》將茶葉分為六大類：綠茶、紅茶、烏龍茶、白茶、黃茶、黑茶，其茶葉飲品被譽為“世界三大飲料之一”。茶葉不僅僅作為人們日常生活中制作飲品的原材料，更由于茶葉具有豐富的藥用價值而獲得了醫學界、生物界等的廣泛關注。究其原因，茶葉含有多種微量元素和有機成分，例如茶多酚、茶多糖、氨基酸和維生素等，雖然這些成分相較于茶葉本身來說微乎其微，但對于人體機體調節意義重大，大家所熟知的人體必不可少的14種微量元素茶葉中統統包含[1]。

由此可見，假若我們徹底了解了茶葉中的成分及其對人體的作用，并通過科學方法進行檢測甚至提純，從短期來看人類將會進一步開發茶葉的藥用價值，并推動茶葉的廣泛種植，這對于中國這樣擁有悠久茶種植歷史的國家來說既是機遇、又是挑戰；而從長遠角度來說，這必將對人類的醫學發展帶來啟發。

2 現有成果概述

由于中國具有悠久歷史的茶種植大國，對于茶的研究開展得最為深入，因此近年來，國際上關于茶研究的突破性進展均來自于中國。

以丁航、徐美奕[2]為代表的學者對茶葉中3種初級形態的微量元素進行了分析測定，分析結果顯示，Zn、Cu、Fe、Ca等多種微量元素含量較高，而這恰恰是維持人體正常運轉不可或缺的微量元素，換句話說，這項研究成果從科學的角度論證了喝茶有益于保持身體健康。

以呂文英[3]為代表的優秀學者在前人研究成果的基礎上，經過反復科學論證，選用了信陽毛尖、功夫紅茶和西湖龍井這3種產地不同、品性不同的茶葉作為研究對象，利用先進的原子吸收光譜儀作為研究手段，分析測定了其中含有的Fe、Zn、Mn、Ca、Ni、Cu這6種微量元素的含量，最終結果表明，人們日常飲用的茶類當中，上述的6種微量元素最為豐富，而對人體機體有毒害作用的Pb則含量較少。

但是，分析結果同時也顯示出不同種類的茶葉，其中所含的微量元素彼此間也有一定的差別，如表1所示。

表1 樣品茶葉中Fe、Zn、Mn、Ca、Ni、Cu含量(μg/g)

仔細分析表1我們可以發現：

1.Ca元素在這6種微量元素中含量最為豐富；

2.Mn元素含量也不低，僅就本次試驗分析而言，Mn元素在信陽毛尖、西湖龍井和功夫紅茶中的含量依次降低；

3.從整體角度看，在這6種微量元素中，Ni元素含量最低，而從茶葉種類的角度看，西湖龍井所含的Ni含量最低；

除此之外，以黃淵澤[4]為代表的學者對云南省多種茶葉進行了細致的研究，研究內容仍然是茶葉中的微量元素含量。研究人員選取了崗綠茶、普洱大葉茶等總計13種茶葉作為研究樣品，在本文中該部分不做重點闡述，僅就研究樣品中的3種類型茶葉樣本（崗綠茶、普洱大葉茶、糯米香茶）和其中包含的主要6種微量元素（Fe、Zn、Mn、Ca、Co、Cu）進行列表分析、比對，如表2所示。

表2 崗綠茶、普洱大葉茶和糯米香茶樣本中Fe、Zn、Mn、Ca、Co、Cu含量(μg/g)

單就該次試驗分析而言，不考慮其他無關因素（氣候、分析儀器及手段、采樣時間、采樣間隔等）帶來的測試誤差，由表2可以看出，不同種類的茶葉中所含的微量元素含量有不同程度的差異。更進一步的，由于上述3種茶葉樣品取自不同的產地，培育的土壤環境各不相同，而茶葉包含的微量元素主要來自于土壤，因此有理由推斷不同種類茶葉所包含的微量元素的差異性和產地相關。

3 茶葉微量元素分析方法

3.1 樣品的采集及預處理

在先前多位優秀學者得出的研究成果的基礎上，我們可以知道不同產地、不同種類的茶葉其中的微量元素含量具有不同程度的差異，這種差異性客觀存在，不可忽視。因此在本次試驗中，我們選用了6種不同種類的茶葉作為研究樣品，分別是六安瓜片、霍山黃芽、祁門紅茶、太平猴魁、屯溪綠茶、黃山毛峰，采購地均為黃山市。

對于茶葉樣品，為了讓其充分與試驗試劑進行接觸，我們首先對其進行“干灰化”處理，具體的操作步驟如下：

1.將茶葉樣品充分暴露在空氣中，并置于先前洗凈的敞口蒸發皿中；

2.在坩堝中加熱至105℃烘干、研細，要求準確地稱取置于坩堝中；

3.將盛有茶葉樣品的坩堝置于電熱板上，加熱炭化直到無煙冒出，這一過程把有機物經氧化、分解最終燒成灰燼；

4.將上一步處理完畢的茶葉樣品連同坩堝一起放在高溫爐中，溫度調整至550℃，灰化4個小時，隨后冷卻并以水潤濕，用鹽酸進行溶解，轉移至容量瓶中定容，搖勻備用。

在試驗中，灰化階段的溫度務必要控制在茶葉樣品的燃點和熔沸點之間，假使溫度過高會造成部分金屬元素的灰化損失，從而導致最終測定結果低于理論值。

3.2 準確度和精密度試驗

對茶葉樣品的預處理完畢后，向其中分別加入一定量的Fe、Zn、Mn、Cu、Se和Cd的標準溶液，之后進行定容并搖勻，在此基礎上完成準確度和精密度試驗。

3.3 茶葉樣品微量元素的測定與分析

1.灰化法

在該種方法中，利用了火焰原子吸收光譜法測定了茶葉樣品所含的Fe、Cu、Mn、Cd、Se、Zn這6種元素含量，并且對比了濕法和干法這兩種消解茶葉樣品的手段。

通過最終測定結果的分析發現，濕法消解平均回收率區間是[65.3%,76.1%]，而干法的平均回收率區間是[90.6%，94.2%]，這說明了干法效果優于濕法。

2.酸消化法

在這種方法中，通過尺寸排阻色譜法并利用ICP-AES和ICP-MS 測量了6種茶葉樣品和其浸液中Fe、Mn、Zn、Se、Cd、Cu這6種微量元素。

通過分析最終測定結果，從萃取效率的角度分析，Cu和Fe這兩種微量元素的萃取難度要高于Zn和Mn。

與此同時，利用微波等離子炬原子發射光譜法測定茶葉樣品中所含的Mn元素，測定結果與ICPAES方法得出的結果進行比對,發現Mg、Ca等元素對微波等離子炬原子發射光譜法測定Mn元素存在基體干擾現象,但是該現象可以采用在線標準加入法抵消影響。

3.懸浮制樣法

在該方法中，分別測定了上述規定的6種茶葉樣品所含的 Fe、Se、Cd、Mn、Zn、Cu這 6種微量元素，利用了懸浮液進樣技術[5]，并將其應用于火焰原子吸收光譜法，同時用標準加入法測定了茶葉樣品中含的Zn。

最終分析表明，僅就對本次試驗選用的6種茶葉樣品來說，6種微量元素測定結果與灰化法所得出的結果一致。

4.發射光譜法

利用水平觀測ICP-AES方法測定了上述6種茶葉樣本所含的Fe、Cd、Mn、Se、Zn、Cu這6種微量元素，并且使用非待測主分量元素干擾系數校正法以及待測元素間干擾系數校正法抵消ICP-AES所帶來的光譜干擾，得出的最終測定結果符合預期。

5.吸收光譜法

考慮到茶葉樣本中可能含有若干種高溫元素，例如Al元素[6]，故該種方法常用于測定茶葉樣本中的高溫元素。利用石墨爐原子吸收光譜法[7]測定了6種選定的茶葉樣本所含的Al元素，在試驗過程中發現當測定較高含量的Al元素時，可以用濃度不大于7%的硫酸作為基體，這樣所得出的試驗結果具有優良的吸收峰型。

4 結果與討論

4.1 測定結果的準確度與精密度

對所選定的6種茶葉樣品進行了10次平行測定，通過分析最終測定結果，發現相對標準偏差較小，這表明該試驗方法的精密度較高。

除此之外，還進行了6種茶葉樣品所含的6種微量元素含量及相應的加標回收分析，以此來驗證該試驗方法的準確度。最終試驗結果表明，平均回收率處于[86．91%，ll4．38%]區間內。

以下是測定的6種微量元素回收率具體情況：

Cu回收率處于[88．96%，96.43%]區間內；

Cd回收率處于[94．46%，106．59%]區間內；

Se回收率處于[86．71%，97.65%]區間內；

Zn回收率處于[88.64%，112.39%]區間內；

Mn回收率處于[93．41%，99.79%]區間內；

Fe回收率處于[96.58%，105.48%]區間內。

測定結果說明，本試驗方法測定選定的6種茶葉樣品中Cu、Cd、Se、Zn、Mn、Fe這6種微量元素的準確度較高，符合試驗預期，可滿足茶葉樣品分析結果的需要。

4.2 微量元素含量與人體機體健康相關性分析

僅就本次試驗所選用的6種茶葉樣品所含6種微量元素含量如表3，由表3可以看出，其中所含的6種微量元素含量由少到多依次為：Cd＜Se＜Zn＜Cu＜Fe＜Mn。

表3 6種茶葉樣本所含6種微量元素含量對比一覽(μg/g)

在本試驗中，所選定的6種茶葉樣品均不含Cd元素，而富含Fe、Zn、Cu和Mn元素，這從一定角度上說明了人們可以通過飲用茶水的方式來補充人體所需的部分微量元素，從而達到提高人體免疫力、促進人體各項機能互相協調運作的效果。

與此同時，這6種微量元素各自在6種選定的茶葉樣品中含量由少到多依次為：

1.Cu元素：六安瓜片＜太平猴魁＜霍山黃芽＜黃山毛峰＜屯溪綠茶＜祁門紅茶

2.Se元素：祁門紅茶＜黃山毛峰＜太平猴魁＜屯溪綠茶＜霍山黃芽＜六安瓜片

3.Zn元素：屯溪綠茶＜六安瓜片＜霍山黃芽＜太平猴魁＜祁門紅茶＜黃山毛峰

4.Mn元素：霍山黃芽＜屯溪綠茶＜祁門紅茶＜太平猴魁＜六安瓜片＜黃山毛峰

5.Fe元素：祁門紅茶＜屯溪綠茶＜六安瓜片＜霍山黃芽＜黃山毛峰＜太平猴魁

6.Cd元素在6種茶葉樣品中含量均為0，故沒有對比。

通過結果分析對比可以看出，在試驗測定的6種微量元素中，Mn元素含量高居榜首，通常意義上來說Mn元素在成人體內含量約為3.5-5.0mg,當Mn元素在人體內匱乏時，可能出現中耳失衡、腦功能下降等癥狀。而在試驗選定的6種茶葉樣品中，黃山毛峰所含的Mn元素含量最高，缺乏Mn元素的人應該經常飲用黃山毛峰。

Fe元素是人體中含量最高的微量元素，它是制造血紅蛋白不可或缺的元素，在這6種茶葉樣品中，太平猴魁所含的Fe元素含量最高，缺鐵嚴重者可經常飲用太平猴魁。

大體上說，一位正常成年人對于Cu元素的最小需求量約為2.0mg/day,對于Zn元素的需求量是1O.0-15.0mg/day，而對于Se元素的需求量是40μg/ day，目前醫學界也已經證實了Se元素能起到抑制多種癌癥的效果，具有防癌、抗癌的作用。

本實驗中所測定的6種黃山市茶葉不含鎘元素，富含錳、鐵、鋅和銅元素，經常飲用茶水，可以補充人體所需的微量營養元素錳、鐵、鋅和銅，促進人體各項機能的協調，提高人體免疫力，有益于身體健康。

[1]黃淵澤，等.云南茶葉中的微量元素分析[J].微量元素與健康研究.1997,14(2):36-38.

[2]徐美奕,丁航.原子吸收光譜測定茶葉3種初級形態中微量元素的含量[J].廣州食品工業科技,2003（4）:87-89.

[3]呂文英.茶葉中幾種微量元素的測定與研究[J].微量元素與健康研究，2001,18(1):51-53.

[4]黃淵澤，等.云南茶葉中的微量元素分析[J].微量元素與健康研究,1997,14(2):36-38.

[5]劉立行,葛雪萍.懸浮液進樣-火焰原子吸收光譜法測定蝦仁中的鈣、鎂[J].化學分析計量，2003，12（1）：26-27.

[6]張永善，等．原子吸收光譜法測定絞股蘭茶水和茶葉中微量元素[J]．食品科技，1999（l）：44-46.

[7]張秀香，等．原子吸收光譜法測定茶水和茶葉中的微量元素[J]．煙臺師范學院學報，2000，16(3)：189-193.

責任編輯：胡德明

The Determination of Trace Elements in Tea and Their Correlation with Human Health

Ma Weiqing
(Geological Team 332,Bureau of Geological and Mineral Exploration,Huangshan 245000,China)

Tea is a traditional drink of the Chinese with a long history in China.In recent years, scholars at home and abroad have conducted a series of research into tea from the perspectives of medical care,biology and nutrition.The microelements in tea are of important significance for people’s normal metabolism and growth.So drinking tea is an effective way to replenish essential microelements.This paper analyzes the microelement content in different kinds of tea of Anhui Province through detection,and discusses the effectsofthe microelements on human health to provide a scientific basis forthe development of tea.

tea;trace elements;human health

S571.1

A

1672-447X(2016)05-0045-04

2016-08-20

馬蔚青（1968-），安徽黃山人，安徽省地質礦產勘查局332地質隊，研究方向為巖石礦物分析。