茶树对铝的吸收、积累特性及饮茶安全性评价

林婷婷，杨晓萍

（华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070）

茶树对铝的吸收、积累特性及饮茶安全性评价

林婷婷，杨晓萍*

（华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070）

茶树是典型的富铝植物，茶又是深受人们喜爱的饮品，而铝是一种对人体健康有害的金属元素，饮茶是否会导致人体铝中毒引起人们高度关注。本文详细阐述了茶树对铝的吸收和积累特性，分析了茶汤中铝的溶出量、溶出形态及生物可给性，阐明了科学饮茶是健康安全的，并提出了合理有效的茶叶降铝措施。

茶；铝；吸收；积累；溶出量；形态；生物可给性

铝对人体健康的危害已得到人们的普遍认可，联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）早在1989年便正式将铝列为食品污染物并加以管理。茶是世界三大无酒精饮料之一，是人们日常生活中的普遍饮品。然而，茶树是一种富铝植物，饮茶是否会使人体摄入铝过剩进而导致中毒引起人们广泛关注。因此，研究茶树对铝的吸收和积累特性、茶汤铝的溶出量、溶出形态及生物可给性，对人体饮茶进行安全性评价具有重要意义。

1 茶树对铝的吸收和积累特性

1.1 茶树对铝的吸收

茶树吸收铝的主要途径是根部吸收，这一过程受土壤特别是根际铝浓度的影响[1]。土壤中的铝在酸性条件下形成能与有机质复合的交换性羟基铝离子，这种铝离子能够较好的被茶树根系吸收[2]。研究表明，茶树对铝的吸收形式主要有以Al-F络合物的形式或以Al/P克分子比值为1的络合物形式这两种，目前尚无一致定论[3]。有研究发现，茶叶中F/Al的比值主要与土壤类型有关，且在茶树体内发现有大量Al-F络合物[4]，因此推断土壤中的铝元素可能是以Al3+与F－络合形成的AlF2+、AlF2+形式被茶树吸收。另外有一些学者研究发现，Al、P呈一定比例被茶树吸收，是因为铝具有“磷泵”作用，所以两者在茶树生长过程中的吸收和积累成密切相关，当铝以静电荷密度高的多聚铝-磷酸络合物的形态进入茶树体内时，植株可以忍受比单一铝离子状态更高的量[3,5]，P、Al的特殊关系使得茶树根系吸收这两种元素时常以两者的络合物形态进行吸收。

1.2 茶树对铝的积累

动态观察结果表明，茶树根部从土壤中吸收铝后向上输送到地上部分的枝叶中，并在成熟叶片中逐渐积累，待叶片老化后，所积累的铝慢慢在叶表皮和栅栏组织内富集，然后聚集在表皮细胞的细胞壁内趋于稳定状态[6]。

茶树中铝的积累量主要因不同品种、器官、部位、亚细胞结构及树龄而异。植物学家Chenery[7]指出不同品种的茶树铝含量有较明显差异，认为茶树对铝的吸收积累可能存在一定的遗传差异性。茶树不同器官间对铝的积累能力表现为：叶＞根＞茎8,9]。同一器官中不同部位铝的含量亦有较大差异，主要呈老叶＞成熟叶＞嫩叶、侧根＞主根、细茎＞粗茎的规律[10-12]。马士成[13]对茶树不同亚细胞结构进行铝含量测定结果显示：茶树新梢及成熟叶片中，铝主要富集在细胞壁，分别占总铝含量的4.40%和83.24%，其次是叶绿体，分别占26.04%和11.07%。茶树细胞壁中的铝主要存在于果胶中，进入原生质体的铝则主要富集在液泡中[14]。潘根生等[15]研究显示，茶树根尖不同亚细胞结构中铝含量为：细胞壁＞细胞质＞细胞核＞线粒体。同时，铝的积累量随茶树种植年限的延长呈增长趋势，当种植年限在40～50年后达到最大值[16]。

1.3 影响茶树对铝吸收积累的因素

茶树对铝的吸收积累主要受茶园环境、茶园施肥、土壤pH和生长季节等方面的影响[17]。茶园环境特别是茶园中土壤和水源的铝污染程度最直接影响到茶树对铝的吸收积累量[1]。茶园施肥情况是影响茶树体内铝积累量的重要因素之一。段小华等18-20]研究表明，茶园中增施氮肥会导致茶树成熟叶片铝含量下降，适量施磷肥和钙肥可以降低茶树中的铝含量。土壤酸度也是影响茶树铝含量的关键因素，茶叶中土壤铝的积累量随着pH值下降而增加21,22]。除此之外，不同的生长季节，茶树对铝的吸收积累量也有较大差异，同等嫩度的茶树鲜叶铝含量依次为：秋季＞夏季＞春季[23]。

2 人体饮茶安全性评价

2.1 铝对人体健康的危害

铝的毒性作用与它的量和形态密切相关。每个正常的成年人每天摄入铝的许可量约为20～40 mg，高于这一范围将危害人体健康。研究发现自由态Al3+和易变态铝，如Al(OH)2+、Al(OH)2+等是铝的有毒形态，胶态Al(OH)3本身无毒，但在胃液的酸性条件下可转化为有毒形态，因此，这些形态的铝均对人体健康存在危害，而以腐殖酸铝为代表的有机态铝则被证实是无毒的[24,25]。

有研究指出，铝对人体的危害主要体现在对中枢神经系统、骨骼、肝肾、血液系统、免疫系统及生殖发育等方面的损害[26,27]。流行病学研究证实人体内过量的蓄积铝可能导致老年痴呆症、透析性脑病、神经退行性病、骨软化和骨营养不良、非缺铁性的小细胞低色素贫血和肾性贫血等疾病[28,29]。

2.2 铝在茶汤中的溶出及其溶出的影响因素

虽然茶树是富铝植物，但铝在茶汤中溶出率不高。李海生等人在红茶、绿茶、乌龙茶和普洱茶的四大主要产区中选取了24种茶叶样品，测定其冲泡后茶汤中铝的溶出量，结果显示铝浓度均介于2.1～2.5 mg/L[8]，这远远低于茶叶中的铝含量。在已有的不少相关研究报道中可以得出，不同研究者采用不同样品浸泡所得到的茶汤铝浓度均在6 mg/L之内[30,31]，进一步有力证实了茶汤中铝的溶出情况。

茶汤铝的溶出量与不同的冲泡条件有重要关系。刘晓静等[32]指出，茶汤中铝随冲泡次数、温度、时间、茶水比的不同呈现不同的溶出特性。李海龙等[33]做了相关研究，结果显示茶叶在冲泡过程中铝的溶出量随茶水比减小而增加，并与冲泡时间成正相关，且铝的溶出量在首次冲泡时最高，随后依次降低。

2.3 茶汤中铝的溶出形态

国内外关于茶汤中铝的形态的研究很多，一般认为茶汤中铝的形态主要为：多元酚配合物、铝的有机酸盐、铝的氟化物、铝离子及其水解产物（聚合羟基铝）等，其中有90%以上是以有机结合态形式存在[30]。多酚类物质是茶汤中的主要成分，在决定铝形态中具有重要作用[32,34]。于涛等[35]研究结果表明，茶水中颗粒态铝的含量总体较高，溶解态中的铝以有机态为主，无机铝含量较少。黄淦泉等[36]认为茶水中氟铝络合物是铝的主要形态之一，有机铝络合物和聚合羟基铝络合物也存在于茶水中，但不存在有毒的单体羟基铝。Zhou等[37]用反相色谱法研究茶汤中铝的形态，认为茶汤的铝主要以大分子有机化合物、小分子稳定有机化合物和极少量自由铝离子形式存在。Street等[38]对29个不同的茶汤样品进行分析，发现所有样品均未检测出高毒性的三价铝离子。Horie等[39]和刘丽娜等[40]研究发现，茶汤中铝主要以铝络阴离子[Al(C2O4)3]3-和有机酸根的螯合铝络合物或含有草酸根和氟的铝络合物形式存在。

由于铝形态的易变性和样品的复杂性，再加上所采取的测定方法不同，造成不同学者对茶汤中铝的形态研究结果有所出入。尽管如此，茶汤中大部分铝以有机结合态溶出得到普遍共识，而有毒的交换态铝和单聚体羟基态铝的含量极低[30]。

2.4 茶汤中铝的生物可给性

大量研究测定表明一个具有正常的肾功能的人，体内含铝量为3～10 ìg/L，这个值远小于茶汤中铝的溶出量，说明人体对茶汤中的铝的吸收是极为有限的[30]。这主要是由于人体胃内含有强酸性的消化液，机体摄入的铝在进入肠道后会发生中和反应，铝的溶解度降低，大部分的铝形成不溶性水解产物进入大肠，最后排出体外。另一方面，铝在人体中的生物利用率很低。一个具有正常肾功能的人体每日可排铝量大约在5～15 ìg/L。Flaten[41]研究发现，饮茶者尿液中铝的平均排泄量显著高于饮水者，而在血液中的铝含量区别却不显著，更加证实了这一观点。

正因为茶汤中铝的溶出率低[42]，且大部分是以无毒的有机结合态溶出，其能被人体吸收的量极为有限[30,36,38]，少量被吸收的铝在机体中的生物利用率又低[43]，所以科学饮茶是安全的。

3 茶叶降铝措施

尽管研究表明科学饮茶是安全的，但不可否认茶叶在各类食品中含铝量相对较高，尤其是以采于老茶园的鲜叶或以粗老原料制成的茶叶，如砖茶，其全铝含量很高，通常在4000 mg/kg以上[33]。这类茶叶长期大量饮用，其潜在的铝毒性不容忽视。因此，降低人体摄入茶叶中的铝，进一步保证饮茶安全性十分重要。笔者认为主要从两方面入手：一方面降低茶叶中铝的含量。降低茶园灌溉水的铝污染、改善茶园酸碱度均可直接降低茶树根部铝的吸收。根据段小华[18-20]的研究表明，适当增施氮肥、磷肥和钙肥可降低茶树中的铝含量。鲜叶采摘过程，进行低铝品种原料筛选，增加原料的嫩度或者拼配一些含铝量较低的原料，同时在加工中避免铝制品的使用可有效降低茶叶中的铝含量。另一方面是改变人们的饮茶习惯。结合李海龙[33]的研究结果，可得出：茶叶冲泡过程中适当增加茶水比、缩短冲泡时间、减少冲泡次数，同时，在饮茶前将第一泡茶汤洗掉，可显著降低人体通过饮茶摄入的铝量。

4 展望

综上所述，茶树对铝的吸收和积累特性、茶汤铝的溶出和形态分析及铝的生物可给性等相关研究已取得一定成就，但仍存在一些问题尚未解决：其一，铝的吸收机制尚不明确，仅限于一些推测；其二，关于茶汤中铝的形态分布的相关研究较少，目前为止，还很难准确地描绘出茶汤中铝的形态分布图；其三，目前还缺乏明确统一的茶叶饮品及其相关制品的铝限制卫生标准。针对以上问题，笔者认为在今后的研究工作中，应进一步了解有关茶树吸附铝的生理或分子机理，明确茶树对铝的吸收机制。其次，应深入探索茶汤中铝的各种形态分布，着重检测有毒的交换态铝和单聚体羟基铝等所占比例，同时，通过模拟体外消化或动物实验，分析茶叶经过人体消化后铝的溶出及其形态转变特性，为茶叶中铝的风险评估提供科学依据，并在此基础上，制定科学的铝限制卫生标准。

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The Absorption and Accumulation Characteristics of Aluminum in Camellia Sinensis and its Safety Evaluation of Drinking Tea

LIN Ting-ting，YANG Xiao-ping*
（College of Horticulture & Forestry Sciences, Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei 430070，China）

Tea（Camellia Sinensis）is typically rich in aluminum. As the popular beverage worldwide, tea should be paid more attention to the safety of aluminum for human. In this paper, we reviewed the absorption and accumulation of aluminum in Camellia Sinensis, and analyzed its dissolved contents, forms and bioavailability in tea infusions, so as to clarify the healthy and safety for scientifically drinking tea. Finally, we drew the rational and available measure to control the contents of aluminum in tea.

tea, aluminum, absorption, accumulation, dissolution, form, bioavailability

林婷婷（1991-），女，硕士研究生，研究方向：茶叶深加工与综合利用。

*通讯作者：杨晓萍（1971-），女，副教授，研究方向：茶叶生物化学及深加工。E-mail：yangxp@mail.hazu.edu.cn