白茶中铝、铁、锰元素的测定及溶出特征分析

屈艳勤，何 焱，刘芷君，张 钎，金 珊，郑德勇，叶乃兴*

(1.福建农林大学园艺学院/茶学福建省高校重点实验室，福建 福州 350002；2.福建农林大学材料工程学院，福建 福州 350002)

茶作为世界三大饮料之一，是我国热带和亚热带地区的主要经济作物，其丰富的内含物对人体生理调节和保健具有重要的作用。研究表明，茶叶中不仅含有茶多酚、氨基酸、咖啡碱、茶多糖等有机成分，而且含有丰富的矿质元素。许多矿质元素能够参与植物的物质组成，调节其生理代谢活动，维持生物体内酸碱平衡等[1]。其中钾、钠、镁、铁、锰、硒、铝等17种元素对人体具有营养药用价值，但是过量摄入又会对人体产生危害。茶树是一种典型的富铝植物[2-3]，一方面，铝元素可以促进茶树的生长发育以及光合作用，促进儿茶素类物质的合成[4]；另一方面，茶叶中过量的铝也会对健康造成潜在的威胁[5-6]。茶叶中铝元素的测定多有报道，一些研究表明茶叶中铝含量的分布在成熟叶和老叶中居多，而嫩叶中相对较少[7]。茶树也是一种含锰较高的植物，锰是体内很多酶的重要组成成分，还具有抗癌变的作用，是茶树生长和人类健康发育所必需的微量元素[8]。铁是血红蛋白的重要组分[9]，能够参与茶树叶片叶绿素的合成、光合作用和呼吸作用，对茶树的成长发育也具有重要的作用。但如果铁摄入过多，可能会引起呕吐、肠胃炎等症状[10]。在以往的一些研究文献中锰、铁、铝是很多植物中含量较高的3种微量矿质元素[11-12]。

白茶作为我国六大茶类之一，因其清凉素雅的风格，深受广大消费者的喜爱。白茶加工工艺独特，除白毫银针是以肥壮的芽头为原料，多数白茶是一芽二叶或三叶制成的。因此由老叶制成的白茶中，应该也含有丰富的矿质元素。本文采用石墨炉原子化法，测定白茶茶叶以及不同冲泡方式的茶汤中铁、锰、铝元素的含量，分析不同的冲泡方式对各元素溶出量的影响，以期能够通过合理的冲泡方式、达到适量摄入的目的。

1 材料与方法

1.1 试验材料

白茶(白牡丹，2016年春茶)，由福鼎市张元记茶叶有限公司提供。茶叶采用粉碎机粉碎，过40目筛茶叶粉末为供试茶叶样品。

1.2 主要仪器及试剂

AA900T型原子吸收光谱仪和石墨炉自动进样器(均为美国PE公司)；铝、铁、锰元素空心阴极灯(购于北京曙光明电子光源仪器有限公司)；MDS-6G微波消解仪(上海新仪微波化学科技有限公司)；Milli-D-24UV 超纯水系统(美国Millipore公司)。

铝、铁、锰元素标准液(1000 μg·mL-1，购于北京有色金属研究总院)；盐酸、硝酸均为优级纯(购于国药集团化学试剂有限公司)；高纯氩气，纯度为99.999%；试验用水为超纯水。

1.3 仪器分析条件

AA900T型原子吸收光谱仪测定条件如表1：

表1 石墨炉原子光谱仪工作条件

1.4 测定方法

1.4.1 铝、铁、锰标准溶液的配置 将铝、铁、锰标准储备液分别用1% HNO3溶液稀释成一系列浓度，绘制标准曲线(见表2)。

1.4.2 样品消解 准确称取白茶样品0.500 g于微波消解罐中，加入8 mL浓硝酸和2 mL过氧化氢试剂，盖好内盖，放置于微波消解仪中。消解完毕后，取出消解罐，置于智能控温加热板上加热挥去消解液至1 mL，取出冷却至室温，将罐内消解液转移至50 mL容量瓶中，用少量1% HNO3溶液冲洗消解罐内壁，合并冲洗液，定容，摇匀待测。并做空白试验对照。

1.4.3 白茶中3种金属元素溶出规律的研究1.4.3.1 冲泡次数对3种金属元素溶出的影响 准确称取白茶样品1.000 g，用40 mL 沸水(高纯水)冲泡5 min，冷却至室温，转入离心机中以6000 r·min-1转速离心5 min，将上清液转入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，为第1道茶水。滤渣再用40 mL沸水冲泡5 min以同样的方法定容至50 mL，为第2道茶水；如此进行，为第3、第4、第5道茶水。准确量取每道茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3种金属元素含量的测定。每个处理3次重复。

1.4.3.2 冲泡时间对3种金属元素溶出的影响 准确称取5份白茶样品1.000 g，用40 mL 沸水(高纯水)冲泡，冲泡时间分别为5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，冷却至室温，转入离心机中6000 r·min-1转速下离心5min，将上清液转入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，得到5泡茶水。准确量取每泡茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3种金属元素含量的测定。每个处理3次重复。

1.4.3.3 沸水煮茶时间对3种金属元素溶出的影响 准确称取白茶样品1.000g左右，加入40 mL 沸水(高纯水)在沸腾状态下煮茶，持续时间分别5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，冷却至室温，转入离心机中6000 r·min-1转速下离心5 min，将上清液转入50 mL容量瓶中，用1% HNO3溶液定容至50 mL，得到5泡茶水。准确量取每道茶水10 mL，用1% HNO3溶液定容至50 mL，用于茶水中3种金属元素含量的测定。每个处理3次重复。

2 结果与分析

2.1 标准工作曲线

各元素标准曲线见表2。由表可见，各元素在一定的线性范围内，具有良好的线性关系。

表2 各元素标准溶液溶度及回归方程

2.2 回收率测定

在试验条件下，对白茶样品进行6次平行测定和加标回收试验，试验结果见表3。从表3可以看出，样品中各元素的加标回收率在95.5%～101.1%之间，标准偏差范围在0.46%～1.82%之间，说明用石墨炉原子化法测白茶中矿质元素含量是可行的。

表3 样品回收率及标准偏差

2.3 样品测定

按照1.3.1、1.3.2的样品测定条件，结果见表4。由表4可见，通过微波消解方法测定白茶中含有较高的Mn元素，Al元素次之，Fe元素含量较少。

2.4 白茶中矿质元素溶出特性分析

由表4可见，在自然饮茶冲泡条件下，得出的5泡茶水中，矿质元素含量会随着冲泡次数的增加而急剧降低。第1道茶水中3种矿质元素的溶出量都明显高于第2道、3道、4道茶水中的含量，而第1道茶水中Al元素的含量明显高于Fe、Mn元素，溶出率为30.6%，说明Al元素比Fe、Mn元素更容易溶出，因此在饮茶过程中可以通过洗茶的方式降低茶叶中有害矿质元素的吸收。

表4 茶叶及茶水中矿质元素的含量及溶出率

通过改变冲泡时间可以发现，沸水冲泡条件下冲泡时间增加，Al、Mn元素的溶出量增加，说明某些矿质元素的溶出量会随着冲泡时间的增加而升高。而Fe元素的溶出量却出现降低的趋势，这可能是由于随着冲泡时间的增加，茶水中的多酚类物质溶出量增加，与Fe络合反应之后降低了Fe元素的含量。

将泡茶方式沸水煮白茶的方式，可以看出白茶煮制过程中，Al和Mn元素随着时间的增加溶出量急剧增加，与沸水冲泡25 min相比，Al的溶出率由39.3%增加到66.7%，Mn的溶出率由11.65%增加到16.5%。这也说明无论何种冲泡方式，Al元素在茶叶中都是极易溶出的，而且溶出率较高。

3 结论

本文采用石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶和茶汤中的Al、Fe、Mn元素的含量，该方法灵敏度高、简单、快速，为进一步研究茶叶中其它矿质元素奠定基础。

本试验研究了Al、Fe、Mn 3种矿质元素在不同冲泡时间和不同冲泡方式下的溶出情况，结果表明Al在第一次冲泡中溶出率达到30%以上，而煮茶过程中，随着时间的增加，Al元素的溶出率高达60%以上。Fe、Mn元素在冲泡过程中也比较容易溶出。可以通过饮茶，补充人体必需的微量元素，同时在饮茶过程中采用适当的冲泡方式，避免一些矿质元素的过度摄取，为科学饮茶提供参考。