熬煮青砖茶和浸泡茉莉花茶中锌和铁元素溶出特性研究

郭 燕，杨新河, 2，斯琴朝克图, 2*

(1.湖北工程学院 生命科学技术学院，湖北 孝感 432000；2.湖北省植物功能成分利用工程技术研究中心，湖北 孝感 432000)



熬煮青砖茶和浸泡茉莉花茶中锌和铁元素溶出特性研究

郭 燕1，杨新河1, 2，斯琴朝克图1, 2*

(1.湖北工程学院 生命科学技术学院，湖北 孝感 432000；2.湖北省植物功能成分利用工程技术研究中心，湖北 孝感 432000)

以青砖茶和茉莉花茶为研究材料，建立了微波消解-原子吸收光谱法测定锌和铁元素检测方法，分析两种茶叶中锌、铁元素含量，以及熬制的青砖茶和泡制的茉莉花茶汤中锌、铁溶出率变化规律，指导消费者正确、健康饮茶。结果表明，方法回收率、标准曲线线性范围和线性关系均符合方法学要求。青砖茶中锌含量为120.93 mg/kg，铁含量为849.50 mg/kg，茉莉花茶中锌含量为66.13 mg/kg，铁含量为236.33 mg/kg。熬制处理的青砖茶中锌、铁最大溶出率分别为15.79%和2.49%，泡制的茉莉花茶中锌、铁最大溶出率分别为 40.83%和8.96%。根据实验结果，青砖茶煮沸后放置10～30 min，茉莉花茶泡制后1 h时铁和锌含量最高。

青砖茶；茉莉花茶；熬煮；浸泡；锌；铁；溶出率

茶叶为世界最普遍的饮料，含有多种与人体健康密切相关的有机物质和无机元素[1]。茶叶中对人体健康有益的无机元素包括钙、镁、锌、铁、铜、锰、硒等，其中铁、锌是人体必需的微量元素，具有重要的生理生化功能。众所周知，铁是血红细胞和肌红蛋白的形成因子，缺铁会引起贫血相关疾病，也会导致免疫和抗感染能力减弱。但人体内过量的强化铁会影响人体对铜和硒的吸收利用。研究表明，锌可促进儿童的智力和生长发育[2]，增强和恢复成人性机能[3]，促进创伤愈合[4]，提高人体免疫力，降低铅等重金属毒害[5]，具有解毒防病抗癌等多种功效。

研究茶水中铁和锌的溶出率及其影响因素, 可了解通过饮茶人体摄入的铁、锌量，为培养正确的饮茶方式提供参考实验依据。据报道，影响无机元素溶出量的因素主要有浸提温度、浸提时间、浸提次数和浸提液用量等，而且已报道的大多数研究论文集中在上述几种因素对溶出率的影响，却未报道茶叶中铁、锌等微量元素的溶出量和溶出率与人们日常实际饮茶方式有关。如少数民族地区广泛消费青砖茶的饮用方式，除了偶有浸泡外，大部分边疆少数民族消费者都采取熬煮的方式饮用。因此，熬煮和放置过程中铁、锌等无机元素的溶出量研究必不可少。有研究证明，茉莉花茶具有抗氧化活性和降血脂的功效[6]，深得偏好口味较重的中国北方消费者喜爱，但其制作过程和保存、运输不规范，极易被重金属污染或有益金属元素流失。因此，其铁和锌等无机元素含量及其在日常饮用方法泡制过程中溶出量直接影响其营养价值。

本文以湖北赤壁赵李桥茶业有限公司“川”字号青砖茶和市场常见茉莉花茶作为研究对象，建立了微波消解法处理后用原子吸收光谱法测定锌和铁元素的检测方法，测定两种茶叶中锌、铁元素的总含量，并进一步研究日常饮用方法熬制的青砖茶和泡制的茉莉花茶中两种元素溶出量随放置时间的含量变化趋势，为人们科学饮用青砖茶和茉莉花茶提供重要的参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

日立ZA3000型原子吸收分光光度仪(日立公司)、铁和锌两种元素空心阴极灯、WX4000N型微波消解仪、RO·DI医用超纯水机(武汉恒嘉科技有限公司)、烘箱、粉碎机、常用玻璃仪器等。

1.2 药品与试剂

青砖茶(湖北赤壁赵李桥茶业有限公司“川”字号青砖茶)、市售茉莉花茶、元素标准溶液(国家标准物质研究中心提供)、硝酸(分析纯，武汉华松精细化工有限公司)、过氧化氢等。

1.3 样品制备

茶叶中锌、铁元素总含量测定：将准备好的青砖茶和茉莉花茶样品烘干，称量，用植物样品粉碎机粉碎，过80目尼龙筛，分别装袋，干燥器中放置以备用。分别称取已粉碎好的青砖茶和花茶样品0.3000 g，放入聚四氟乙烯消解罐中，加硝酸5 mL，过夜。加2 mL 过氧化氢(30%)，放入微波消解仪中进行消解。消解时间15 min，温度120 ℃，50%功率。冷却后赶酸，转移，待溶液近干，结束消化。将消解好的样品转移到100 mL容量瓶，冲洗2～3次消解罐内盖和溶样杯，清洗液一并转入容量瓶中，用超纯水定容，摇匀，用0.45 μm的微孔滤膜过滤待测。空白样品进行同样处理，待测。

茶汤中锌、铁元素溶出率测定：称取8份青砖茶0.3000 g，分别放入100 mL烧杯，加入冷水50 mL，盖上玻璃盖，加热至沸腾，沸腾后继续温火煮5分钟。取下烧杯，每组茶汤分别放置0 min、5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h，7 h，过滤，待冷却后用1% HNO3定容至100 mL，以1% HNO3为空白对照，测定。

称取7份茉莉花茶0. 3000 g，分别放入100 mL烧杯，加入100 °C沸水，盖上玻璃盖，每份分别放置5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h，7 h，过滤，待冷却后用1% HNO3定容至100 mL。以1% HNO3为空白对照，测定。

1.4 检测条件

火焰原子吸收分光光度计，采用乙炔-空气火焰光度法测定锌、铁元素的吸光度。仪器工作条件见表1。

表1 原子吸收仪工作参数

1.5 标准曲线的绘制

用移液管准确量取锌、铁单元素标准溶液(1000 μg/mL)，按比例用1% HNO3溶液依次稀释，浓度梯度分别为0 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、160 μg/L、320 μg/L的标准系列溶液。用空气-乙炔火焰原子吸收分光光度仪，按表1的工作条件，以1% HNO3作空白对照，由稀到浓依次测量系列标准溶液吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线。

1.6 回收率与精密度

向青砖茶、茉莉花茶中加入适量锌和铁标准溶液，使锌浓度分别为20 μg /kg、60 μg /kg和180 μg /kg，铁浓度分别为100 μg/kg、300 μg/kg和900 μg/kg。青砖茶煮出液和茉莉花茶浸泡液中加入适量锌和铁标准溶液，使锌浓度分别为20 μg/kg、60 μg/kg和180 μg/kg；铁浓度分别为100 μg/kg、300 μg/kg和900 μg/kg。采用1.3中方法制备后用原子吸收分光光度仪检测，回收率采用单点校正法计算。同一天内每个浓度5个平行，计算日内相对标准偏差，每种样品重复5天，计算日间相对偏差。检测时加标前样品作为空白对照，减除背景值，计算其回收率。计算公式：回收率% =(加标液浓度-空白样品浓度)/加标液浓度×100%。

2 结果与分析

2.1 标准曲线及线性范围

在选定的实验条件下，对Zn、Fe标准系溶液进行测定。每个试样平行重复3次，取其平均值，并绘制标准曲线。Zn线性回归方程为y = 0.2530 x + 0.0005，线性相关系数r = 0.9995。Fe线性回归方程为y = 0.0299 x + 0.0021，线性相关系数r = 0.9998。两种元素在设定浓度范围(0～320 μg/L)之内有着良好的线性关系和相关性，满足定量分析要求。

2.2 准确度与精密度

青砖茶、茉莉花茶、青砖茶煮出液和茉莉花茶浸泡液分别按照上述样品制备方法处理后，用原子吸收分光光度仪测定获得的回收率见表2。结果表明，青砖茶消解液中锌和铁的添加回收率分别为93.50%～106.50%和97.00%～105.70%；茉莉花茶消解液中的铁、锌添加回收率分别为87.02%～109.22%和103.71%～107.03%，青砖茶煮出液中添加回收率分别为95.50%～106.83%和95.13%～99.23%，茉莉花茶浸泡液中的添加回收率分别为95.10%～104.94%和104.82～108.17%，说明本方法对各种检测样品中锌和铁元素的测定具有较高的准确度，均可满足定量分析方法学要求和实际测样需求。从表2 中可以看出，两种元素相对标准偏差均小于10%，方法的精密度良好，均符合测定茶叶成分分析标准物质(GBW 10016)用以评价方法的准确度与精密度要求。

2.3 两种茶叶中Zn和Fe元素含量和溶出率

采用高压密闭微波消解法分别消解青砖茶和茉莉花茶样品，测得两种茶中Zn、Fe元素含量结果见表3。实验结果表明，青砖茶中Zn、Fe元素含量丰富，远高于茉莉花茶中的含量，Zn为1.83倍，Fe为3.59倍。

表2 Zn和Fe元素添加回收率(N = 5)

表3 青砖茶和茉莉花茶中Zn和Fe元素含量(N = 5)

茶叶中Zn、Fe元素溶出率受多个因素影响，浸泡时间、水温、放置时间、泡制次数、茶叶本身内部结构和元素在茶水中存在形式等。少数民族地区人们饮用青砖茶时一般采取熬制方法。因此，本文中青砖茶用纯水(避免干扰)熬制沸腾5 min后室温下静置0 min、5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、7 h；根据日常饮用花茶习惯，茉莉花茶采取沸水泡制后在室温下放置5 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、7 h，分别检测两种茶汤中Zn和Fe元素，研究其载茶汤中含量随放置时间的变化规律。结果(见表4和图1)表明，熬制后随放置时间的延长，青砖茶茶汤中锌溶出率曲线先上升，后下降，下降过程中略有回升，但2 h后浓度基本无变化，青砖茶中锌的最大溶出率为14.67%；铁离子溶出曲线随时间变化，先快速上升，后呈快速下降，2 h后缓慢降低，其溶出率相对较低，最大溶出率仅为2.49%。茉莉花茶茶汤中锌离子溶出率随放置时间延长也有变化，溶出率曲线呈先快速上升后下降再慢速回升的趋势。锌离子溶出率比较高，最大溶出率高达40.83%；铁离子溶出率曲线先上升后下降，2 h后基本稳定。花茶茶水中铁离子最高溶出率仅为8.96%。

3 讨论

茶叶中金属元素含量检测的前处理方法一般是除去茶叶中的有机成分，保留包括所需要检测的金属元素在内的无机成分。前处理方法大多采用干化消化法、湿化消化法、微波消解法等。其中湿化消化法具有消化完全，元素损失少等优点，但每次处理样品量少，且消化过程中易产生爆沸，需要有人看守。而干式消化法一次可处理大批量样品，但存在茶叶消化处理不彻底的现象。前处理方式的选择对测定结果的准确性有很大的影响。据报道，微波消解法结合了高压消解和微波快速加热两方面的性能，能直接穿透样品内部，具有加热速度快、均匀、无温度梯度、无滞后效应等特点。特别是一些难溶样品和生物试样，微波消解是在密闭条件下进行，一些易挥发元素的损失相对较少，样品消解效率高、速度快、化学试剂用量少、金属元素不易挥发损失、污染小，可从整体上提高样品分析的速度和质量[7]。考虑各种前处理方法的优、缺点，本研究采用微波消解法处理茶叶样品，进行加标回收实验，锌的回收率为87.02%～109.22%，铁的回收率为95.13%～107.03%，符合定量分析方法学要求。

本文研究对象青砖茶中锌含量为120.93 mg/kg，铁含量为849.50 mg/kg，茉莉花茶中锌含量为66.13 mg/kg，铁含量为236.33 mg/kg，结果表明，两种茶叶中锌和铁元素含量丰富，但铁含量均高于锌的含量。有报道证明茶叶受产地、种植方法、加工方式等条件影响，锌和铁元素总含量差异显著[8-9]。而且，茶叶中锌溶出率主要与加工方法等有关，与锌含量无关[10]。本文溶出率实验中，青砖茶茶汤中锌在15 min时溶出率最高，达15.79%，此时茶水中的锌含量达57.30 μg/L；青砖茶茶汤中铁离子在30 min时溶出率最高为2.49%，此时茶水中的铁离子含量为63.50 μg/L。茉莉花茶茶汤中锌离子在1 h时溶出率最高为28.88%，此时茶水中的锌离子含量为57.30 μg/L，此后溶出率稍下降后又回升，直到7 h时基本稳定，溶出率达40.83%，含量为81.0 μg/L；铁离子在1 h时溶出率最高，达8.96%，含量为63.5 μg/L。不论是青砖茶还是茉莉花茶，其茶汤中锌的溶出率均高于铁，原因与其茶叶中的结合态不同有关。根据王小平等[11]研究表明，茶叶中的铁以铁-硫簇合物的形式参与茶叶细胞叶绿体光系统的作用，还以铁卟啉的形式构成色素、过氧化氢酶等的活性，致使茶叶中的铁不易溶出。而锌作为茶叶细胞中各种酶的组成成分和活化剂，大部分是以离子形式存在，在高温熬制或浸泡时溶出率较高。茶叶中的锌和铁元素能否被人体吸收，与茶水中所含的锌、铁离子的量存在密切关系。根据实验结果及人们日常生活中的饮茶习惯，通过正确饮用青砖茶和茉莉花茶可摄入一定量的锌、铁元素，补充人们锌、铁等微量元素摄入量不足。青砖茶煮沸后放置10～30 min时，茉莉花茶泡制后放置1 h时饮用最佳，此时人体摄入的锌和铁总含量最多。

表4 青砖茶和茉莉花茶茶汤中Zn、Fe元素含量的动态变化(N = 5)

-：未检测

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(责任编辑：熊文涛)

Study on Dissolution Characteristics of Zinc and Iron in Boiled Brick Tea and Jasmine Tea Infusion

Guo Yan1, Yang Xinhe1, 2， Harnud Sechenchogt1, 2*

(1.SchoolofLifeandScienceTechnology,HubeiEngineeringUniversity,Xiaogan,Hubei432000,China; 2.HubeiProvinceResearchCenterofEngineering&TechnologyforUtilizationofBotanicalFunctionalIngredients,Xiaogan,Hubei432000,China)

Analytical method of determination of Zn and Fe in brick tea and jasmine tea infusions by atomic absorption spectrometry were developed using microwave digestion. Then Zn and Fe contents and the dynamic changes of the dissolution rate were investigated after different pre-treatment and at different time. The results showed that recovery rate, standard curve linear range and correlation coefficient were in accordance with the requirements of the methodology. The content of Zn and Fe in brick tea was determined to be 120.93 mg/kg and 849.50 mg/kg; the content of Zn and Fe in jasmine tea was determined to be 66.13 mg/kg and 236.33 mg/kg, respectively. The highest dissolution rate of Zn and Fe in boiled brick tea was 15.79% and 2.49%; the highest dissolution rate of Zn and Fe in jasmine tea was 40.83% and 8.96%, respectively. This study suggested that rich contents of Zn and Fe in brick tea and jasmine tea were 1 h and 10 min～30 min of infusion time, respectively.

brick tea; jasmine tea; boiling; infusing; Zn; Fe; dissolution rate

2016-09-03

国家自然科学基金(31370692)

郭 燕(1991- )，女，湖北孝感人，湖北工程学院生命科学技术学院学生。

杨新河(1974- )，男，湖北赤壁人，湖北工程学院生命科学技术学院副教授，博士。

TS201.2

A

2095-4824(2016)06-0042-05

斯琴朝克图(1971- )，男，蒙古族，内蒙古赤峰人，湖北工程学院生命科学技术学院讲师，博士，本文通信作者。