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石墨炉原子吸收光谱法测定生熟茶叶中的铅元素含量及其安全评估

2020-07-28 13:18:48 来源: 食品安全导刊

　　石墨炉原子吸收光谱法测定生熟茶叶中的铅元素含量及其安全评估
　　
　　采用石墨炉原子吸收光谱法测定了勐海和勐腊两个地区的18份生茶及28份熟茶样品中重金属铅的含量，分析不同产地、不同加工方式茶叶的铅含量差异及特征；根据GB 2760-2017及靶标危害系数法评价茶叶的铅暴露风险，为保障消费者安全及茶叶的加工方式选择提供参考依据。结果显示，生茶的铅含量范围在0.038±0.002至0.255±0.005mg/kg，熟茶的铅含量在0.008±0.001至0.264±0.001 mg/kg，不同地区的茶叶样品铅元素含量存在差异；总体上生茶的铅含量低于熟茶，散装生茶低于饼装生茶，表明茶叶采后加工过程中接触的机械、发酵、渥堆等过程均有可能增加茶叶被重金属污染的风险。勐海及勐腊地区的生、熟茶样品中铅含量均低于GB 2760-2017的限量标准；两个产地生、熟茶的THQ均远低于1，没有明显的铅暴露风险。
　　
　　关键词：茶叶；加工方式；铅；靶标危害系数；安全评估
　　
　　茶是我国的重要经济作物，茶叶中富含茶多酚、多糖、茶氨酸等多种活性物质[1-2]，其中茶多酚具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖等作用，多糖、茶氨酸具有抗衰老、增强人体免疫的作用[3-6]。茶叶作为世界三大饮料之一，深受消费者青睐[7]。随着社会经济发展，消费者生活水平不断提高，对茶叶的色、香、味品质及其饮用安全性要求更高[8]。随着工业化发展，茶树生长的土壤、水体、大气等环境受到严重污染，同时，茶叶生产中使用的农药、化肥也增加了茶叶的饮用安全性[9]。
　　
　　铅、镉、汞、砷等重金属暴露风险是消费者关注的茶叶安全之一，其中铅是茶叶中残留较多的重金属[10-11]。铅中毒会引起人体神经元病变，出现手脚酸麻、肌肉无力等症状。茶叶的重金属浸出率与冲泡次数、冲泡时间、冲泡温度、茶水比例等有关[12-13]；Zazouli等[14]研究发现随着冲泡次数增加，茶叶中铅的浸出率不断降低，第一泡到第三泡的铅元素浸出率从15.9%降到了2.0%。另外不同的茶叶加工方式会影响茶叶中重金属的污染程度，茶叶采收后晾晒、翻炒、包装、贮藏或发酵等过程均会使茶叶受到不同程度的污染[15]。了解不同地区、不同加工方式茶叶的重金属含量，对保障消费者安全，促进茶叶产业健康发展具有重要意义。
　　
　　本研究测定了釆自勐海、勐腊地区的18份生茶和28份熟茶样品的铅元素含量，分析不同地区、不同加工方式茶叶中铅元素含量差异，同时根据GB 2760-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》规定的茶叶铅限量标准及靶标危害系数法评价茶叶的铅暴露风险，为保障消费者安全及茶叶的加工方式选择提供参考依据。
　　
　　材料与方法
　　
　　实验材料 来自勐海和勐腊的生茶18份，熟茶28份。茶叶于恒温烘箱中60 ℃烘干至恒重，粉碎过80目塑料筛盘，保存于自封袋中，备用。
　　
　　实验仪器、试剂 仪器：微波消解仪（Mileston Ethos up），原子吸收光谱仪（PinAAcle 900T），分析天平等.
　　
　　试剂：65%硝酸（优级纯，川东化工），Pb元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心），磷酸二氢铵（优级纯，天津市瑞金特化学品有限公司），硝酸镁（优级纯，Perkin Elmer），超纯水。
　　
　　茶叶样品处理 称取0.2000g茶叶样品，放入消解罐中，加入5mL硝酸，加盖密封，按表1的微波消解步骤及条件将样品消解完全，冷却后取出消解罐；在电热板上于140℃-160℃赶酸至1mL左右。将消解液完全转移到25 mL容量瓶中，用超纯水定容到25 mL刻度线，摇匀，澄清后待测。用上述方法制备试剂空白样。
　　
　　建立标准曲线 取1mL，1000ug/mL的铅元素溶液标准物质于100mL的容量瓶中，稀释为10ug/mL的铅溶液，再从10ug/mL的铅溶液中取1mL于100容量瓶中，定容，稀释为100ug/mL的铅标准储备液。分别取0.00，1.00，2.50，5.00，10.00，20.00 mL Pb元素标准储备液（100 ug/mL）于100 mL容量瓶中，定容，配制成0.0，1.0，2.5，5.0，10.0，20.0ug/L的标准溶液用于建立Pb元素的标准曲线。按从低到高的浓度顺序，分别取10uL铅标准储备液和5uL磷酸二氢铵-硝酸镁溶液同时注入石墨炉，原子化后测定吸光度，以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，制作标准曲线。
　　
　　样品测定 取10uL茶叶消解液或者空白试剂与5uL磷酸二氢铵-硝酸镁溶液同时注入石墨炉，原子化后测定吸光度，与标准曲线比较定量。每个样品重复测定3次，计算平均值。
　　
　　数据处理 按公式（1）计算样品的铅含量
　　
　　（1）
　　
　　式中：X为样品中铅含量，p为试样中铅的质量浓度，p0为空白样品中铅的质量浓度，V为消解液的定容体积，m为称样量。
　　
　　采用SPSS 20.0软件对生茶、熟茶中的铅元素含量进行方差分析，并将茶叶的铅含量测定结果与GB 2760-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》的铅限量标准进行比较，评价茶叶的安全性。通过靶标危害系数法（Target Hazard Quotients，THQ）评价通过茶叶摄入重金属铅的暴露风险，其中靶标危害系数（THQ）按公式（2）计算[16]。
　　
　　（2）
　　
　　式中：Ef为重金属暴露频率，为365d，Ed为暴露时间，取值按中国的平均寿命76.1岁；Fir为茶叶人均日消耗量，为0.013kg/d [17]；C为茶叶中重金属铅含量；Rfd为铅元素参考剂量，为0.004mg/kg.d[18]；Wab为成人平均体重，按60kg计；Ta为暴露的平均时间。当THQ＜1时，重金属的暴露风险较低；当THQ＞1时有重金属暴露风险。
　　
　　结果与分析
　　
　　生茶中的铅含量 表2为勐海及勐腊地区生茶样品的铅含量，由表可知，两个地区生茶的铅含量范围在0.038±0.002至0.255±0.005mg/kg之间。不同产地及不同加工方式茶叶的铅含量差异较大，其中来自勐腊的17号饼装生茶铅含量最高，为0.255±0.005 mg/kg，与其他所有生茶样品的铅含量差异显著（p＜0.005）；其次是釆自勐腊的18号饼装生茶，含量为0.175±0.018mg/kg；铅含量最低的是釆自勐海的4号散装生茶，仅为0.038±0.005 mg/kg。除釆自勐海的2号和釆自勐腊的11号散装生茶铅含量较高外，其余散装生茶的铅含量多数低于茶饼，由此可以看出，茶叶中的重金属含量不仅与产地有关，还与茶叶采集后的加工、包装等方式有关。
　　
　　熟茶中的铅含量 本研究中所有的熟茶样品均为茶饼，表3为熟茶中的铅含量，其中来自勐海的13号熟茶铅含量最高，为0.264±0.001 mg/kg，其次是来自勐腊的24号样品，为0.253±0.007 mg/kg，二者铅含量具有差异，但未达到显著水平；铅含量最低的是来自勐腊的20号样品，仅为0.008±0.001 mg/kg，与其他熟茶样品的铅含量差异显著（p＜0.005）。总体来看勐腊地区的熟茶样品，铅含量较高，均超过0.20 mg/kg，样品间的铅含量差异较小；而勐海地区的熟茶样品铅含量差异较大。
　　
　　生、熟茶的铅含量比较 生茶与熟茶是茶叶采后的不同加工方式；相对于生茶，熟茶需要进一步发酵、洒水渥堆等工序。茶叶采后加工工序越复杂，接触和受到重金属污染的几率就越高。从表2可看出，多数饼装生茶的铅含量高于散装生茶；比较生茶、熟茶样品的铅含量（表2、表3）可知，生茶样品中除来自勐腊的17号样品铅含量达到0.255±0.005 mg/kg外，其余样品的铅含量均低于0.20 mg/kg；而来自勐海及勐腊的熟茶中铅含量高于0.20 mg/kg的样品较多，由此可以看出茶叶采后加工方式也是增加茶叶重金属暴露风险的原因之一，应重视茶叶采后加工的方式、条件、环境等。
　　
　　安全评估 根据GB 2760-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》，规定的茶叶中铅限量为5.0 mg/kg及靶标危害系数法（THQ）评价通过茶叶摄入重金属铅的暴露风险。由表2、3勐海及勐腊地区的生、熟茶样品中铅的含量可知，两个茶叶产地的铅含量均低于GB 2760-2017的限量标准；生、熟茶的靶标危害系数分别在0.002~0.013和0.001~0.014之间，两个产地生、熟茶的THQ均远低于1，说明勐海、勐腊地区的生熟茶不会引起消费者的铅暴露风险。
　　
　　结果与讨论
　　
　　采用原子吸收光谱法测定了勐海和勐腊地区生、熟茶及散装、茶饼中的铅含量，结果显示生茶的铅含量范围在0.038±0.002至0.255±0.005mg/kg之间；熟茶的铅含量在0.008±0.001至0.264±0.001 mg/kg之间。不同地区的茶叶样品铅元素含量具有差异，这可能与不同地区土壤、大气等生长环境的差异有关。随着工业化、现代化飞速发展，土壤、大气等受到的污染加重，茶树生长过程中从土壤中吸收养分的同时富集了重金属，兰海霞等[19]研究显示，茶树的重金属含量与土壤中的含量呈正相关。本研究中，同一地区不同的加工方式（生茶、熟茶或散装、茶饼）也导致了茶叶铅含量不同；总体上生茶的铅含量低于熟茶，散装生茶低于饼装生茶，表明茶叶采后加工过程中接触的机械或发酵、渥堆过程均有可能增加茶叶被重金属污染的风险。汽车尾气、工业废气的排放增加茶园及其周围环境污染[20]；另外，茶叶采后加工、包装等过程中接触重金属污染物后转移到茶叶中[21]；因此，茶叶深加工过程应该控制严格的加工环境及条件。
　　
　　根据GB 2760-2017规定的茶叶中铅限量标准及靶标危害系数法（THQ）评价通过茶叶摄入重金属铅的暴露风险。结果显示，勐海及勐腊地区的生、熟茶样品中铅含量均低于GB 2760-2017的限量标准；生、熟茶的靶标危害系数分别在0.002~0.013和0.001~0.014之间，两个产地生、熟茶的THQ均远低于1，说明勐海、勐腊地区的生熟茶没有明显的铅暴露风险。
　　
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　　魏婧1  戴利铭2*
　　
　　1. 西双版纳州食品药品检验所，云南 景洪 666100
　　
　　2. 云南省热带作物科学研究所，云南 景洪 666100
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