云南勐海普洱茶中重金属元素的健康风险评估

肖 涵，杨婉秋，李 烨

(1.昆明学院 化学化工学院，云南 昆明 650214；2.国家地质实验测试中心，北京100037)

茶叶是全球最受欢迎的无酒精饮料之一，2018年我国茶叶消费量达191万t[1]．茶叶中富含各种人体所必需的无机元素以及各种重金属元素，对于饮茶是否会对人体造成潜在健康风险，目前结论不一.有研究[2-3]指出茶叶中重金属可能会影响人体健康，也有研究[4-6]表明饮用茶汤没有显著的健康风险．由于茶叶并非直接食用，而是通过浸泡后饮用茶汤．因此，对茶叶中重金属元素含量进行研究，不能完全反映饮茶所带来的潜在健康风险，且茶叶中重金属含量高低受种植条件、加工环境的影响，差异较大，不同产地所产不同类型茶叶中重金属对人体的潜在危害差别显著．

普洱茶是云南特产，也是我国地理标识性产品，分为普洱生茶和普洱熟茶，因其具有显著的抗疲劳、抗癌、降脂减肥、提高免疫力[7-8]等保健功效，颇受人们喜爱．勐海县位于云南西南部，属热带—亚热带气候，处于东经99°56′～100°41′、北纬21°28′～22°28′之间，是中国最早的茶叶产地，也是普洱茶的发源地之一[9]，其茶叶年产量20万t左右，是普洱茶产量最大的县份之一．目前，对茶叶中重金属元素含量的研究较多[10-12]，但鲜见对勐海普洱茶重金属含量进行健康风险评估的研究报道．为充分了解勐海普洱茶中重金属元素含量及其健康风险，本研究以勐海县具有代表性的4类茶叶样品为研究对象，通过ICP-MS分析茶叶及茶汤中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)元素的含量，并采用美国环保署(USEPA)推荐的风险评估模型，对茶叶及茶汤中重金属的潜在健康风险水平进行评估，以期为科学安全饮茶提供科学依据．

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

2017年通过市场采购获得勐海产普洱生茶两类(台地茶和乔木茶，分别记为PETD和PEQM)、普洱熟茶两类(台地茶和乔木茶，记为PUTD和PUQM)．

采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，Agilent 7700e)对茶叶及茶汤中重金属元素含量进行分析，以Rh和Re标准溶液为内标溶液，金属多元素混合标准溶液为标准溶液，仪器经谐调优化后进行检测．

所用实验试剂均为优级纯，实验用水为超纯水(Milli-Q纯水仪制备)．

1.2 实验方法

1.2.1 茶叶中重金属元素含量的测定

采用电热板混酸消解后，ICP-MS测定茶叶中7种重金属(As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb和Zn)含量．

消解条件：准确称取茶叶干粉样品2.000 g，加入硝酸25 mL、高氯酸5 mL，加盖静置过夜，置于电热板上加热消解，至消解完全，赶酸至4 mL左右，定容至200 mL，待测．每件样品平行3次，空白溶液同法制备．

1.2.2 茶汤中重金属元素含量的测定

人们的饮茶习惯差异极大，最为常见的饮茶方式为在一定时间内(5～15 min)多次(2～6次)浸泡茶叶和长时间浸泡茶叶．参考Cao等人[6]问卷调查所得的常见普洱茶饮茶方法，茶汤的制备如下：

准确称取茶叶样品2.000 g置于小烧杯中，加入沸腾的超纯水200 mL，浸泡15 min后，倒出全部茶汤，加入硝酸1 mL，过滤，得1浸液，待测．同法制得2浸液、3浸液．

1.3 潜在健康风险评估方法

采用USEPA推荐的目标危害系数(THQ)和风险指数(HI)对茶汤中重金属潜在健康风险进行评估．

(1)

(1)式中：EDI为日均重金属暴露量(mg/kg/d)；C为茶汤中重金属的含量(mg/kg)；EF为暴露频率(d/a)；ED为平均暴露时间(a)；FIR为茶汤摄取率(mL/人/d)；WAB为平均体质量(成人，60 kg)；TA为平均暴露时间(EF×ED)．而2016年中国居民膳食指南建议饮水量为1 500～1 700 mL，假设成人每天饮用茶汤1 700 mL，则对应的茶叶干质量为10.88 g[6]．

单一重金属的非致癌潜在健康风险可通过THQ进行评估，THQ值<1表明没有明显非致癌健康风险．

(2)

在式子(2)中，RfD表示经口摄入的参考剂量[(mg·kg-1)/d]．重金属元素的经口摄入参考剂量见表1．

表1 重金属元素的经口摄入参考剂量

多元素复合的潜在健康风险以HI表示，计算公式如下：

(3)

(3)式中，THQi是第i种污染物的THQ．

2 结果与讨论

2.1 茶叶中重金属元素的含量

采用ICP-MS对勐海4类茶叶中重金属元素含量进行分析，所得结果列于表2之中．

表2 茶叶中重金属元素含量

茶叶中重金属元素含量分析结果表明，勐海产茶叶中重金属元素含量除Ni和Zn(暂无国家卫生标准)外，均低于国家卫生标准 (wAs<2.0 mg/kg，wCd<1.0 mg/kg，wCr<5.0 mg/kg，wCu<30.0 mg/kg，wPb<5.0 mg/kg)，且各元素含量差异有统计学意义，茶叶中重金属元素含量高低顺序表现为：w(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(Cr)>w(Pb)>w(As)>w(Cd)．

2.2 茶汤中重金属元素的含量

采用ICP-MS对茶汤中重金属元素进行分析，结果汇总于表3之中．

表3 茶汤中重金属元素含量

茶汤中重金属元素含量分析结果表明，Cd浸出量低于仪器检出限，Zn浸出量最高，PUTD和PUQM的3浸液中As、Cr和Pb浸出量均低于检出限，PEQM的3次浸出液中Pb含量均低于检出限，浸出液中各元素含量平均值高低顺序为：w(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(As)>w(Pb)>w(Cr)>w(Cd)．检出的各元素浸出量随着浸泡次数的增加均呈减少趋势．各元素总浸出率(图1)表现为：μ(Ni)≈μ(As)>μ(Zn)>μ(Cu)>μ(Pb)>μ(Cr)>μ(Cd).

2.3 潜在健康风险评估

按照USEPA推荐的日估摄入量(EDI)计算方法进行计算，计算结果汇总于表4之中．

由表4可知，茶叶中各重金属元素的EDI平均值大小顺序为：EDIZn>EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDIAs>EDICd，与缪德仁等人[13]研究的凤庆茶叶及Cao等人[6]研究的普洱茶中日的EDI值基本一致．

表4 茶叶和茶汤中的EDI计算值

茶汤中各元素EDI平均值的高低顺序为：EDIZn>EDICu>EDINi>EDIAs>EDICr>EDIPb>EDICd．该结果与Li等人[4]研究的江西茶叶1浸液中EDI平均值的高低顺序(EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDICo>EDIAl>EDICd)以及Sun等人[5]研究铁观音浸出液EDI的平均值高低顺序(EDIZn>EDICu>EDICr>EDIAs>EDIBa>EDIAg>EDIBe>EDISb>EDIPb>EDITl>EDICd)略有差异，这可能与茶叶中各元素含量差异及茶叶种类有关．对茶叶和茶汤各元素的THQ和HI值进行计算，计算结果汇总于表5之中．

表5 茶叶和茶汤中的THQ和HI计算值

续表5

计算结果表明，茶叶中Cu的THQ值最高，平均值达6.92×10-2；Pb的THQ值最低，平均值仅为3.18×10-3．茶叶中各重金属的THQ计算结果由高到低的排序为：THQCu>THQCr>THQNi>THQZn>THQAs>THQCd>THQPb．而勐海茶叶中7种重金属元素的HI计算值均远小于1，表明勐海茶叶中各重金属元素对人体的潜在健康危害风险较低．

茶叶浸出液中各金属元素的THQ和HI计算结果表明，各茶叶1浸液HI的平均值为1.05×10-1，2浸液HI的平均值为5.67×10-2，而3浸液HI的平均值仅为1.82×10-2，均远低于1，表明饮用茶汤对人的潜在健康风险较小．该结论与Li等人[4]的研究结论一致．

3 结论

通过以上研究，可以得出如下结论：

1)勐海县4类普洱茶中7种重金属元素含量均低于国家卫生质量标准限量，各元素含量高低顺序为：w(Zn)>w(Cu)>w(Ni)>w(Cr)>w(Pb)>w(As)>w(Cd)；茶汤中7种重金属元素浸出量随着浸泡次数的增加均呈减少趋势，各元素总浸出率表现为：μ(Ni)≈μ(As)>μ(Zn)>μ(Cu)>μ(Pb)>μ(Cr)>μ(Cd)．

2)茶叶和茶汤中各重金属元素的EDI值均较低，各元素的EDI平均值由高到低的顺序分别为：EDIZn>EDICu>EDINi>EDICr>EDIPb>EDIAs>EDICd和EDIZn>EDICu>EDINi>EDIAs>EDICr>EDIPb>EDICd．

3)勐海茶叶及茶汤中As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb和Zn的THQ和HI计算值均低于1，因此饮用勐海茶叶对人体无明显的健康风险．