茶叶中氟离子的测定及健康饮用建议

王雅琦

摘 要：本研究采用氟离子选择电极法对日常生活中百姓常饮用的几种茶叶进行了氟离子含量测定，了解不同种类茶叶含氟量的高低。根据测定结果选择一种含氟量相对较高的茶叶模拟日常冲泡茶叶的关键步骤，通过实验对比探索茶叶冲泡过程中冲泡浓度、冲泡时间和冲泡次数等因素对茶水中氟含量的影响，找出变化规律，从而给出科学健康饮茶的建议。通过研究我们认识到：茶叶里含氟并不可怕，科学地饮茶方法不仅可以避免氟中毒，还可以让氟元素很好的为人体健康服务。

关键词：茶叶；黑茶；氟离子；氟含量；测定；健康

中图分类号：TS272 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0215-04

1 引言

在中国，饮茶文化有着悠久的历史。茶叶中富含茶多酚、氨基酸、维生素、芳香化合物、碳水化合物等大约300多种化学成分，对人体具有一定的营养保健作用。同时由于茶树是一种聚氟作物，具有很强的吸附和积聚氟的能力，可以将土壤和大气中的氟富集于茶叶的细胞组织中，因此饮茶也成为人体摄取氟的重要途径。氟是人体生长发育所必需的重要微量元素之一，占人体微量元素的第三位，仅次于硅和铁。适量摄入氟离子对人体具有促进骨骼生长发育、刺激造血、预防龋齿、防止血管钙化等好处，但是长期过量摄入则会引发氟斑牙、氟骨症和尿氟增高等慢性氟中毒病症。WHO认为成人日摄入氟4mg/day是适宜的（其中从茶中摄入0.8～1.8mg/day），当从茶中摄入的氟达到2.7～5.9mg/day时就可能引起氟中毒[1]。随着世界各地不断报道由茶氟引起的氟牙症流行后，有学者将这种氟中毒定义为“饮茶型氟中毒”。这是一种慢性氟中毒，不易被发现，轻者会导致人浑身无力，记忆力减退，重者则会损害肾脏，甚至引发癌变，因此对茶叶中氟的研究越来越引起人们的重视。

近年来的研究结果显示，影响茶叶中氟含量的主要因素有以下几方面：

（1）茶叶的种类。不同种类的茶叶氟含量有显著的差异。采样测定结果显示，以绿茶氟质量分数最低，平均为67.53 ±69.49mg/kg；黑茶最高，平均为296.14±246.07mg/kg；红茶类、乌龙茶类及花茶类居中，分别为177.01±121.49mg/kg、167.68±112.28mg/kg和140.97±150.51mg/kg[2]。另一组研究测定也给出类似的结果：茉莉花茶氟质量分数最低，平均为35.54mg/kg；其次是烘青、乌龙茶，分别为42.16mg/kg、44.18mg/kg；再次是红茶，为70.12mg/kg；砖茶氟质量分数最高，为159.14mg/kg[3]。两组隔离测定均显示黑茶（砖茶）的氟含量在我国不同茶类中是最高的。（2）茶叶的等级。茶叶等级反映了茶叶质量的好坏及茶叶的老嫩程度。由于茶树是聚氟植物，显然叶片生长期越长，氟在叶片中的积聚就越多，因此茶叶等级越低，氟含量越高[2]。（3）茶树的品种。茶树品种间的鲜叶氟含量存在显著差异[4]，这可能与茶叶自身的组织结构有关。说明可以通过培育低吸氟率茶树品种来降低茶叶中氟含量。（4）茶叶加工工艺对氟含量的影响。不同类型茶叶加工的基本工艺主要是从杀青、萎凋、揉捻、“发酵”（或做青）、渥闷（渥堆和闷黄）和干燥等六道工序中，选取几道工序组成。工序组合不同，生成的茶类则不同。从加工工序的操作看唯一有可能带入氟的因素是加热热源。由于煤中含有氟元素（0.001%～0.048%），煤燃烧时可能会造成环境氟污染[1]。

2003年我国农业部制定了《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》（NY659-2003），该标准规定茶叶中氟化物（以F计）≤200mg/kg，而对边销茶（黑茶、砖茶等）含氟指标仍按≤300mg/kg执行[1]。国家相关部门委托中国地方病控制中心氟病所制定了砖茶含氟量标准中明确提出：8～15岁的人群每日总摄氟量不超过2.4mg，成人每日总摄氟量不超过3.5mg，砖茶以含氟量低于300mg/kg为安全。

本研究旨在对日常生活中常见的几种茶叶进行氟离子含量测定，了解不同种类茶叶含氟量的高低，同时通过实验对比探索茶叶冲泡过程中冲泡浓度、冲泡时间、冲泡次数等因素对茶水中氟含量的影响，找出变化规律，从而给出科学健康饮茶的建议，防止发生“饮茶型氟中毒”。

2 实验部分

根据茶叶中的氟绝大部分为水溶性氟的特点，结合本研究主要是探讨饮茶过程中茶叶冲泡的影响因素，因此选择沸水冲泡电极法测定茶叶中的氟含量[5]，该方法溶解样品的过程与饮茶过程相仿，测定结果接近茶叶的总氟量。该方法需先配制总离子浓度调节缓冲溶液（TISAB），绘制氟离子标准曲线，再利用多参数测试仪测得溶液电位，换算可得氟离子的浓度。

2.1 实验仪器（表1）

2.2 实验药品（表2）

2.3 氟离子的测定方法

2.3.1 总离子浓度调节缓冲溶液（TISAB）配制

总离子浓度调节缓冲溶液（TISAB）的主要作用是固定溶液的离子强度，控制溶液的pH，以及掩蔽干扰离子等，在氟离子溶液浓度的测试过程中是必不可少的。

（1）TISAB的配制方法：在烧杯中加入250mL去离子水，58.5mL冰醋酸，29gNaCl和2.0g1，2-环己二胺四乙酸，在冷水浴环境下，用6mol/L的NaOH调节溶液pH至5.0～5.5之间，将所得溶液转移到500mL容量瓶中，加水稀釋至刻线。（2）氟离子溶液的配制：精确配制浓度为2、4、8、12、20mg/L的氟离子溶液（溶质为氟化钠，浓度以氟计）。

2.3.2 氟离子标准曲线的绘制

分别量取30g上述不同浓度氟离子溶液，将其加入到塑料烧杯中，再向溶液中添加3g总离子浓度调节缓冲溶液（TISAB），在磁力搅拌器上240rpm搅拌的条件下，使用氟离子选择电极法测量溶液电位[6]，用对应氟离子溶液电位与溶液浓度的常用对数（log浓度）做标准曲线。氟离子标准曲线如图1所示。

本实验配制的TISAB在配制过程每次均调节pH至5.15，故得到氟离子标准曲线公式为：

Y=-0.0171X+2.8564 （式-1）

2.4 茶叶中氟离子的测定

称取一定量的茶叶置于烧杯中，加入一定量的沸水，浸泡一段时间后，取30g溶液，在取出的30g溶液中加入3gTISAB溶液，配成待测样品，经磁力搅拌混合均匀后，用氟离子选择电极测量溶液电位，将测得的电位数值代入标准曲线公式（式-1）可得氟离子浓度，换算可得茶叶中氟离子的含量。

3 结果与讨论

为了给出科学健康饮茶的建议，防止发生“饮茶型氟中毒”，研究了不同茶叶的含氟量，冲泡过程中冲泡浓度、冲泡时间和冲泡次数等因素对茶水中氟含量的影响。

3.1 几种常见茶叶的氟含量测定

本研究旨在了解日常生活中百姓常饮用的茶叶中的氟离子含量，因此对测定样品的选择不需要严格区分产地、等级、采集时间等，仅随意从手边正在饮用的茶叶中选择了比较普通和常见的红茶、绿茶、黑茶、乌龙茶等7个样品进行随机测定，根据前述的研究成果显示黑茶（砖茶）的氟含量普遍偏高，因此增加几个不同品牌的黑茶样品，如表3所示。

总计7种茶叶，分别称取3g置于不同的烧杯中，各加入300ml沸水，浸泡2小时后，各自取出30g溶液分放入7个不同的烧杯中，每个烧杯中再加入3gTISAB溶液，配成7杯待测样品，经磁力搅拌器搅拌混合均匀后，用氟离子选择电极分别测量溶液电位。每个样品用氟离子选择电极平行读取3个溶液电位数据，再从3个平行结果中选择一个有代表性的电位数值代入氟离子标准曲线公式（式-1），计算得到氟离子含量，再折算成每千克茶叶中的氟含量，测量结果见表4及图2。

从表4可知，5号和6号样品中的氟含量高达321mg/kg，超过了≤300mg/kg的边销茶（黑茶、砖茶等）含氟指標。4号样品氟含量达到208mg/kg，略高于正常茶叶的标准值（≤200mg/kg）。而其它样品的氟含量均较低，可以放心饮用。

从图2也可以看出，5号和6号样品中的氟含量明显高于其他样品，这两个样品均是安化黑茶，只是品牌不同；3号和4号的红茶和乌龙茶的氟含量居中。这一结果与文献的测定结论基本吻合，证明黑茶的氟含量的确可能是偏高的。

而另两个样品，1号七彩云南普洱和2号四川雅安金币茶，虽然也属黑茶类，但样品为高档茗茶，实验测得的氟含量却较低，甚至低于7号的绿茶，这也从另一侧面验证了同为黑茶，产地及质量品级的不同，氟含量会有较大差异。因此如果喜欢饮用黑茶应尽量选择优质高端产品。

3.2 茶叶冲泡条件对茶水中氟离子含量的影响

选择上述实验中氟含量较高的6号样品（安化黑茶园中茶）为测试基准，研究冲泡条件对茶水中氟离子含量的影响。

3.2.1 冲泡时间的影响

取6号样品30g，置于3000ml沸水中，分别在3min、6min、10min、15min、21min、28min、36min、45min时，各取出30g溶液分置于不同烧杯中，再往每个杯中分别加入3gTISAB溶液，配成8杯样品，经磁力搅拌器搅拌混合均匀后，用氟离子选择电极分别测量溶液电位，测量结果见表5和图3。

表5和图3显示了同种茶叶不同冲泡时间对茶水中氟离子含量的影响。从图3中可以看出，茶水中的氟含量随冲泡时间的延长而增加，在前10分钟有明显增加，而在30～45分钟左右曲线趋于平稳，说明茶叶有冲泡的前10分钟是氟析出最快的阶段，而在冲泡30分钟后茶叶中的氟绝大部分已溶解于水中。查阅文献也找到了类似的研究结果：马立锋等[3]研究后认为，茶叶中氟的浸出率随着冲泡时间的延长而增加，一般在45分钟左右趋于稳定。沙济琴等[7]认为，氟的浸出率跟冲泡时间呈显著对数关系，在最初6min内增加明显，1h后增加较缓慢。由此可见，饮茶时不宜将茶叶浸泡太久，冲泡3分钟以内为宜。

3.2.2 冲泡浓度的影响

分别取6号样品1g、6g和9g，置于3个不同的烧杯中，同时冲入300ml沸水，浸泡45分钟后，用氟离子选择电极分别测量溶液电位，测量结果见表6。

表6记录了不同冲泡浓度时茶水中氟含量的实验数据，其中2号样品数据取自表4中的6号样品数据，唯一差别是3.2.1节的6号样品的浸泡时间为2小时，而本节对比样品的浸泡时间为45分钟。根据前文中不同冲泡时间对茶水中氟离子含量影响的研究结果可知，茶水中氟含量虽然随着冲泡时间的延长而增加，但在45分种左右已基本趋于稳定。因此可以认为尽管6号样品浸泡了2小时但其氟含量应与45分钟左右的氟含量相近，故将2号样品的数据补入进行绘图比较。从图4中可以看出，随茶叶量的增加，茶水中的氟含量呈上升趋势。同时也可看出2号样品的数据点在曲线中的位置基本是合理的，从而也验证了冲泡时间对茶水氟含量的影响趋势是正确的。

3.2.3 冲泡次数的影响

模仿日常泡茶过程中的洗茶环节，先称取3g的6号样品3份，分别用沸水冲洗1次、2次、3次后，再分别加入300ml沸水，浸泡45分钟后，同样各取30g，分别加入3gTISAB溶液，配成3杯样品，经磁力搅拌器搅拌混合均匀后，用氟离子选择电极分别测量溶液电位，测量结果见表7和图5。

日常在功夫茶的冲茶程序中常见到第一步洗茶过程，用沸水将茶叶冲洗1～2次，弃之，再用第3次冲入的沸水浸泡茶叶。本实验就是模拟洗茶的过程，设置了冲洗次数对茶水中氟离子含量影响。从图5可明显看出，随冲洗次数的增加，茶水中的氟含量显著降低。有力地证明了茶叶在冲泡前先进行冲洗，是降低氟含量的有效方法。

4 结语

以上研究结果表明，不同种类茶叶的氟含量不同，黑茶中氟含量较高。同为黑茶，价格昂贵的高档茗茶的氟含量较低；茶叶中氟的浸出率随着冲泡时间的延长而增加；随茶叶量的增加，茶水中的氟含量呈上升趋势；在冲泡前加入沸水冲洗步骤可有效降低茶水中的氟含量。

5 科学饮茶建议

根据以上研究结果，我们认识到，茶叶中含氟并不可怕，科学地饮茶方法不仅可以避免氟中毒，还可以让氟元素很好的为人体健康服务。

科学饮茶建议：（1）茶叶品种尽量选择绿茶或红茶，最好不饮用砖茶（黑茶）。如果确实好喝砖茶，也应尽可能选择优质高等级的茶叶，氟含量会相对较低，同时控制每天的茶叶量不宜超过5克，砖茶（黑茶）应控制在3克以下。（2）泡茶前建议将茶叶冲洗1～2次，第3次再浸泡，可以大幅降低氟含量。（3）泡好的茶不要放置太久，以3分钟以内为宜，不要喝隔夜茶。

参考文献

[1]马立锋，石元值，阮建云，等.我国茶叶氟含量状况研究[J].农业环境保护，2002，21（6）：537-539.

[2]梁月荣，傅柳松，张凌云，等.不同茶类和产区茶叶氟含量研究[J].茶叶，2001，27（2）：32-34.

[3]沙济琴，郑达贤.福建茶树鲜叶含氟量的研究[J].茶叶科学，1994，14（1）：37-42.

[4]刘超，吴方正，傅柳松，陈雪松.茶叶中的氟含量及测定方法研究[J].农业环境保护，1998，17（3）：132-135.