不同沖泡條件對茶葉中氟浸出率的影響

彭功明

云南中茶茶業有限公司，650200

氟（Fluorine）是維持人體正常生命活動所必需的微量元素，它對人類健康既有有益的一面，也有有害的一面。有益的一面表現在防齲齒和脫敏以及參與骨骼的代謝等，適量的氟能維持機體正常的鈣磷代謝；有害的一面主要表現為氟對認知功能與神經系統的影響，氟化物對線粒體、心血管系統的損傷，對腎臟的毒性等[1]。氟攝入過量會導致氟積累，進而引起氟中毒及氟斑牙等各種疾病[2-3]。

茶樹是一種聚氟植物，茶樹的葉片又是氟含量較高的組織器官。葉片和新梢加工成的茶葉在沖泡時氟隨之浸出。茶葉中氟的浸出率受到沖泡溫度、時間、茶水比等沖泡條件的影響。因此，研究不同的沖泡條件對茶葉中氟浸出率的影響，不僅有利于科學飲茶，而且對茶葉深加工中降氟工藝開發具有指導作用。

一、材料與方法

1.試驗材料

（1）試驗儀器

PF-1C 型復合氟離子電極（上海精密科學儀器有限公司），PHS-3C型雷磁精密pH計（上海鵬帥科學儀器有限公司），SH-2 型磁力攪拌計（北京東方開物科學器材有限公司），SL202N 型電子天平（上海精密科學儀器有限公司）。

（2）試驗試劑

鹽酸（武漢市洪山中南化工試劑有限公司）、乙酸（天津市福宇精細化工有限公司）、乙酸鈉（天津市福晨化學試劑廠）、檸檬酸鈉（天津市福晨化學試劑廠）、檸檬酸三鈉（天津市福晨化學試劑廠）、高氯酸（天津市福晨化學試劑廠），均為分析純；氟化鈉（國藥集團化學試劑有限公司），優級純；自制去離子水。

（3）試驗材料

供試茶樣分別為：采花珍眉，產自湖北宜昌；祁門紅茶，產自安徽祁門；鐵觀音，產自福建安溪；茯磚黑茶，產自湖南安化；君山銀針，產自湖南岳陽；白毫銀針，產自福建福鼎。

2.試驗方法

（1）試液配制方法

乙酸溶液：1.06 g/mL的乙酸溶液500 mL。

鹽酸溶液I：取10 mL 鹽酸，加水稀釋至120 mL。

鹽酸溶液Ⅱ：1.19 g/mL 鹽酸溶液與蒸餾水等體積混合。

乙酸鈉溶液： 稱取 204 g 乙酸鈉（CH3COONa·3H2O）,溶于300 mL 水中，加乙酸溶液（1 mol/L）調節pH 至7.0，加水稀釋至500 mL。

檸檬酸鈉溶液：稱取110 g 檸檬酸鈉（Na3C6H5O7·2 H2O）溶于300 mL 水中，加14 mL高氯酸，再加水稀釋至500 mL。

總離子強度緩沖液I：乙酸鈉溶液（3 mol/L）與檸檬酸鈉溶液（0.75 mol/L）等量混合，現配現用。

離子強度緩沖液II：稱取348.2 g 檸檬酸三鈉（Na3C6H5O7·5H2O）溶于蒸餾水中。用鹽酸溶液Ⅱ調節pH 為6 后，用蒸餾水稀釋至1 000 mL。

氟化物標準儲備液：1.0 mg/mL，稱取0.221 g經105℃干燥2 h 后的氟化鈉，溶于蒸餾水中，并用蒸餾水定容至100 mL，置于冰箱保存。

氟化物標準液（氟離子質量濃度10μg/mL）：吸取5 mL 配置好的氟化物標準儲備液于500 mL容量瓶中，并用蒸餾水定容至刻度。

（2）測定方法

①茶樣中氟含量的檢測方法：GB/T 5009.18—2003中氟離子選擇電極法[4]。具體如下：

吸取0.0、1.0、2.0、5.0、10.0 mL 氟化物標準儲備液（相當于0.0、1.0、2.0、5.0、10.0 μg氟），分別置于50 mL 容量瓶中，于各容量瓶中分別加入25 mL 總離子強度緩沖液I、10 mL 鹽酸溶液I，加水至刻度，混勻放入電磁攪拌器，插入復合氟離子電極，在電磁攪拌器中讀取平衡電位值，待電位值平衡后，以電極電位值為縱坐標，氟離子濃度為橫坐標，繪制標準曲線（圖1）。

圖1 茶葉氟含量的電極電位標準曲線

稱取1.00 g 粉碎后過40 目篩的茶樣，置于50 mL 容量瓶中，加10 mL 鹽酸溶液I，密閉浸提1 h （不時輕輕搖動），盡量避免試樣粘于瓶壁上。提取后加25 mL總離子強度緩沖液I，加水至刻度，混勻備用。連接復合氟離子電極，調節電位平衡后，即可進行樣液的電位測定。在已繪制氟離子電極電位標準曲線上求得提取液氟離子質量濃度（A,μg/mL）。茶樣中氟的含量（X,mg/kg）按下式進行計算：

式中m為試樣質量（g），V為樣液總體積（mL）。

②茶湯中氟含量檢測方法：參照GB/T 8538—2008中氟離子選擇電極法中的校準曲線法[5]。具體如下：

分別吸取氟化物標準液0.0、0.2、0.4、0.6、1.0、2.0、3.0 mL置于50 mL的燒杯中，各加蒸餾水10 mL，加入離子強度緩沖液Ⅱ10 mL，此系列標準液氟質量濃度分別為0.0、0.2、0.4、0.6、1.0、2.0、3.0 mg/L。以電位值為縱坐標，氟離子濃度為橫坐標，繪制標準曲線（圖2）。

吸取10 mL 茶湯置于50 mL 燒杯中，加入10 mL 離子強度緩沖液Ⅱ，放入電磁攪拌器攪拌茶湯，插入復合氟離子電極，在不斷攪拌下讀取電位平衡值，在標準曲線上求得茶湯中氟離子質量濃度（C,μg/mL）。按如下公式計算氟浸出率：氟浸出率（%）=（C×150）/（F×3），式中F為茶樣中的氟含量(μg/g)。

圖2 茶湯中氟離子濃度的電極電位標準曲線

3.試驗方案

（1）測定6個茶葉樣品中氟含量，每個樣品3次重復。

（2）沖泡次數對茶葉氟浸出率的影響。稱取3.00 g充分混勻的茶樣，置于150 mL審評杯內，注入沸水（去離子水）150 mL，沖泡5 min后，濾液為第一泡茶湯。殘留茶葉按上述方法制備1 ～5次沖泡的濾出液。用氟離子選擇電極法測定1 ～5泡茶湯中的氟含量，3次重復。

（3）沖泡時間對茶葉氟浸出率的影響。每個樣品分別稱取3.00 g 充分混勻的茶樣6 份，置于6個150 mL 審評杯內，注入沸水（去離子水）150 mL，分別沖泡3、5、10、20、30、40、50、60 min 后，濾出茶湯。用氟離子選擇電極法測定第一泡茶湯中的氟含量，3次重復。

（4）沖泡水溫對茶葉氟浸出率的影響。每個樣品分別稱取3.00 g 充分混勻的茶樣6 份，置于6個150 mL 審評杯內，再分別注入溫度為70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃的去離子水150 mL 沖泡5 min 后，濾出茶湯，用氟離子選擇電極法測定第一泡茶湯中的氟含量，3次重復。

（5）不同茶水比對茶葉氟浸出率的影響。根據對茶樣中氟含量的測定，選取氟含量高的茶2種，按茶水比1∶15、1∶20、1∶25、1∶50、1∶75、1∶100、1∶150，以審評杯容量為標準，分別稱取10.0、7.5、6.0、3.0、2.0、1.5、1.0 g 茶樣，沖泡5 min后濾出茶湯，用氟離子選擇電極法測定第一泡茶湯中的氟含量，3次重復。

二、結果與分析

1.茶樣中氟含量分析

氟離子選擇電極法測定茶樣中的氟含量結果如表1。3 次重復中6 個茶樣氟含量接近，其中茯磚黑茶、鐵觀音氟含量最高。樣品中茯磚黑茶、鐵觀音采摘嫩度低于其他4 種樣品，嫩度相近的君山銀針、白毫銀針氟含量也相近，由此可分析茶葉越粗老氟含量往往會越高。

2.沖泡條件對茶葉氟浸出率的影響

（1）沖泡次數對茶葉氟浸出率的影響

采用氟離子選擇電極法，分別測定6種茶樣5次沖泡后茶湯中氟的含量（表2）。結果顯示，6種試樣5 次重復，都是第一泡茶湯中氟含量最高，不同的沖泡次數茶湯中氟含量都有明顯差異，隨著沖泡次數的增加，茶湯中氟含量減少，但減少的趨勢逐漸平緩。6種茶樣沖泡后白毫銀針茶湯氟含量最低，而6 種樣茶中白毫銀針氟含量并非最低，因白毫銀針的加工中不經過揉捻，由此筆者認為茶葉揉捻工序也可能導致沖泡過程氟濃度增加。

表1 樣品氟含量測定結果 mg/kg

表2 不同沖泡次數茶湯中氟含量測定結果 μg/mL

統計不同沖泡次數茶湯中氟浸出率變化（表3）可以看出，除白毫銀針外，其他5 個茶樣前5次沖泡時茶湯氟浸出率高于90%，說明5 次沖泡后大部分茶葉中的氟幾乎全部浸出。6 個茶樣都是第一次沖泡氟浸出率最高，之后隨著沖泡次數的增加，茶葉中氟的浸出率逐漸減小，且減小的趨勢趨于平緩。茯磚黑茶第一次沖泡氟浸出率高于其他茶類，其原因筆者認為是茯磚茶粗老，氟含量較高，浸泡過程中氟溶解較快，浸出率高。采花珍眉和祁門紅茶每次沖泡氟浸出率相近，其原因為兩者茶葉采摘嫩度較為一致，茶葉氟含量也大致相近。由此可以看出茶葉老嫩度不同，在沖泡過程中氟浸出率也不同。

表3 不同沖泡次數茶湯氟浸出率變化 %

（2）沖泡時間對茶葉氟浸出率的影響

由于沖泡時間設計為變量，部分試驗組茶葉浸泡時間較長，而茶葉經長時間浸泡后，其水溶性物質幾乎全部溶解，檢測多次沖泡茶湯中的氟浸出率已沒有實際意義，因此本試驗在不同的沖泡時間下檢測第一泡茶湯中的氟濃度，結果見圖3。 由圖中可以看出，沖泡時間對茶湯中氟浸出率有較大的影響，沖泡時間越久，茶葉氟浸出率越高。隨著沖泡時間的延長，茶湯中氟濃度逐漸上升，同時上升趨勢也隨時間的增加趨于平緩。當時間低于40 min 左右時，茶湯中氟濃度隨時間的增加而迅速升高，而當時間大于40 min以后，茶湯中氟濃度的上升趨勢趨于平緩。

（3）沖泡水溫對茶葉氟浸出率的影響

不同水溫沖泡后茶湯中的氟浸出率結果見圖4。由圖4可知，沖泡水溫對茶葉氟浸出率有明顯影響，茶葉氟浸出率隨沖泡水溫的升高而升高，溫度低于75℃時只有少量的氟溶出，但當溫度達到95℃左右時，茶湯中氟的浸出率達到峰值，而后隨著溫度的升高，氟浸出率緩增降低。采用100℃的沸水泡茶有利于茶葉呈味物質的溶出，此時氟的浸出率并未達最高值。

圖3 不同沖泡時間茶湯中氟浸出率的變化

圖4 不同沖泡水溫對茶葉氟浸出率影響曲線

（4）茶水比對茶葉氟浸出率的影響

不同茶水比條件下茶湯中的氟濃度檢測結果見表4。結果表明，不同茶水比在茶葉沖泡過程中對茶葉氟浸出率的影響明顯。隨著茶水比的增大，氟的浸出率不斷增高。由此可見，泡茶時投茶量越大，氟浸出率越高。茶葉品飲時根據不同的茶具合理投放茶葉，可以有效降低氟的攝入。

表4 不同茶水比沖泡茶湯中氟浸出率 %

三、結論

不同的沖泡次數茶葉中氟浸出率有明顯差異，其中第一泡茶湯中氟濃度最高，隨著沖泡次數的增加，茶湯中的氟含量減少，而且減少的趨勢逐漸變緩。沖泡5次后茶葉中的氟幾乎全部溶出。

相同沖泡時間下，氟的浸出率隨茶水比的增加而增加，投茶量越大，氟浸出率越高；相同茶水比下，沖泡時間少于40 min 時，茶湯中氟的浸出率隨時間增加而迅速提高，40 min 后增加趨于穩定；而相同沖泡時間、相同茶水比條件下，茶湯中氟的浸出率隨溫度的升高先增加后緩慢降低，水溫95℃左右時氟的浸出率最高。