黄山地方茶中重金属浸出规律及健康风险评价

马明海，万顺利，黄民生，刘倩丽，洪　敏，罗　明（.黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山4504；.华东师范大学生态与环境科学学院，上海0006）

黄山地方茶中重金属浸出规律及健康风险评价

马明海1，2，万顺利1，黄民生2，刘倩丽1，洪敏1，罗明1
（1.黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041；2.华东师范大学生态与环境科学学院，上海200062）

以五种黄山地方茶为研究对象，考察了浸泡次数、浸泡时间和浸泡温度对茶叶中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn浸出的影响，并对人体健康风险进行了评价。结果表明，五种茶叶中Pb和Cu含量低于国家标准，五种重金属总浸出量与浸泡次数、浸泡时间和浸泡温度均成正相关关系，弃除浸泡1 min的茶汤可除去茶叶中1.75%～28.28%的重金属，三次浸泡后五种重金属通过茶汤饮用所产生的健康风险水平大小顺序为Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，均不会对人体健康构成明显的危害。

茶汤，重金属，浸出率，黄山地方茶，健康风险评价

茶是世界上最流行的非酒精饮料之一，也是中国具有资源优势和文化底蕴的传统健康饮品，不仅可减少心血管疾病风险，降低胆固醇，其微量元素也是人体的有益补充［1-4］。随着人们环保意识的不断增强以及对安全食品的需求与日俱增，茶叶的质量安全，尤其是会对人体健康产生重要影响的重金属的残留问题，备受国内外学者关注［5-11］。

茶叶并非直接供人食用，而是经浸泡后饮用，茶叶中的部分重金属经茶汤而转入人体，并给人体健康带来一定的潜在风险。因此，研究茶叶中的重金属浸出规律及其对人体健康的风险具有重要意义［12-14］。以黄山市具有代表性的地方茶为例，选用了市售的太平猴魁、黄山毛峰、屯溪绿茶、祁门红茶和茉莉花茶五种茶叶，考察了浸泡次数、浸泡时间、浸泡温度对所选茶叶中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量的影响，并对人体健康的潜在风险进行了评价，以期为人们科学健康地饮茶及茶叶的种植、加工生产提供参考依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

五种茶叶黄山毛峰、太平猴魁、屯溪绿茶、祁门红茶和茉莉花茶购自黄山市本地市场；硝酸铅、硫酸铜、硝酸锌、氯化镉和硫酸锰等试剂均为分析纯；实验用水为新鲜超纯水。

WFX-21型火焰原子吸收分光光度计北京瑞利分析仪器公司；MDS-2003F型微波消解仪上海新仪微波化学科技有限公司；ABY-6002-U型超纯水仪重庆颐洋企业发展有限公司。

1.2实验方法

1.2.1五种茶叶中重金属含量测定分别称取1.00 g经105℃烘干2.0 h并恒重的五种茶叶于100 mL微波消解罐中，加入5.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2进行微波消解［15］（压力1.5 MPa，消解时间20 min），采用火焰原子吸收光谱法测定消解液中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的吸光度（波长分别为283.3、324.7、213.9、228.8、279.5 nm，灯电流均为3.0 mA，燃烧器高分别为5.0、6.0、7.0、6.5、7.0 mm），并根据各重金属工作曲线计算其含量［16］。重金属含量（mg/kg）=由回归方程算出的重金属浓度（mg/L）×溶液体积（mL）/称取的茶叶质量（g）。

1.2.2浸泡次数对重金属浸出量的影响分别称取1.00 g茶叶样品于一系列100 mL烧杯中，加入50 mL煮沸的超纯水于水浴锅中100℃恒温浸泡10 min，过滤后的上清液为一浸液，滤渣为一次滤渣。将一次滤渣按上述条件进行浸泡，得到二浸液和二次滤渣，依次类推，得到三浸液，待测。浸出率（%）=浸泡后溶液中重金属含量（mg）/投加的茶叶中该金属含量（mg），总浸出量为三次浸泡浸出量之和。

1.2.3浸泡时间对重金属浸出量的影响分别称取1.00 g茶叶样品于一系列100 mL烧杯中，加入50 mL煮沸的超纯水于水浴锅中100℃恒温浸泡1、5、10、20、30、60、120 min，4000 r/min离心5 min后取上清液测定重金属元素含量。

1.2.4浸泡温度对重金属浸出量的影响分别称取1.00 g茶叶样品于一系列100 mL烧杯中，分别加入50 mL 50、60、70、80、90、100℃的超纯水，恒温浸泡10 min，4000 r/min离心5 min后取上清液测定重金属元素含量。

1.2.5健康风险评价采用USEPA推荐的暴露计算方法和健康风险评价模型计算茶叶中的重金属通过茶汤摄取途径所致的个人健康危害年风险，计算公式［17-18］分别为：

式中，Ric和Rjn分别为化学致癌物i和非致癌物j经食入途径产生的平均个人致癌年风险（a-1），Di和Dj分别为化学致癌物i和非致癌物j经食入途径的单位体重日均暴露剂量［mg/（kg·d）］，qi为化学致癌物i经食入途径致癌强度系数［mg/（kg·d）］，RfDj为非致癌物就j经食入途径的单位体重日均暴露剂量［mg/（kg·d）］，Ci和Cj分别为茶汤中化学致癌物i和非致癌物j的浓度（mg/L），74.83为2010年中国人均寿命（a），1.1为成年人每日平均饮茶量（L）［19］，70为人均体重（kg）［20］。RfDj和qi参考值［21］见表1。

表1　RfDj和qi参考值Table 1　The values of RfDjand qiof model parameters

1.2.6数据处理采用SPSS 19.0分析总浸出量与总浸出率之间的相互关系及浸出率之间的差异性。

2　结果与讨论

2.1重金属工作曲线

绘制出Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲线见表2。由各重金属工作曲线的相关系数可以看出，线性关系良好，符合要求。五种重金属含量为2.00 μg的样品测得结果的相对偏差为3.3%～9.2%。加标量为2.00 μg时，回收率为91.8%～102.6%。

表2　重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的工作曲线Table 2　Working curves of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn

2.2茶叶样品中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量

分别测定了黄山毛峰、太平猴魁、屯溪绿茶、祁门红茶和茉莉花茶五种茶叶样品中重金属元素Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量，结果见表3。根据食品安全国家标准GB 2762-2012中Pb限量标准（≤5 mg/kg）、国家农业部标准NY/T 288-2012中Cu含量（≤30 mg/kg）以及NY 659-2003中Cd含量（≤1 mg/kg）可知，五种黄山地方茶茶叶中Pb和Cu含量均低于国家标准；除黄山毛峰和茉莉花茶Cd含量低于限值外，太平猴魁、屯溪绿茶和祁门红茶三种茶叶的Cd含量分别超标96%、185%和74%，这可能与黄山市土壤中Cd含量的现状有关［22］。现行有关茶叶的国标中未对Mn和Zn做出限量规定，少量的Mn和Zn是人体有益的微量元素补充，过量亦会对人体健康产生危害［23-24］。除Mn外，茉莉花茶中重金属Pb、Cu、Zn、Cd含量均小于祁门红茶和绿茶（黄山毛峰、太平猴魁和屯溪绿茶）。

表3　五种茶叶中Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的含量Table 3　The contents of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn in five teas

2.3浸泡次数对重金属浸出量的影响

五种茶叶不同浸泡次数下的重金属浸出量和三次浸泡后总浸出率结果分别见表4和图1。可以看出，一浸液中各重金属含量明显高于二浸液和三浸液，弃除一浸液可以除去茶叶中5.09%～68.43%的重金属，各重金属浸出量随着浸泡次数的增加而降低。五种茶叶中各重金属经三次浸泡后的浸出总量均与总浸出率成显著正相关关系（p＜0.05）。五种茶叶经三次浸泡后，Mn的浸出总量最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出总量较低，这与茶叶是聚锰植物有关，且Zn和Mn较易浸出［25］。

表4　不同浸泡次数下的重金属元素的浸出量Table 4　Extraction amounts of heavy metals under condition of different brewing times

五种茶叶中，三次浸泡后太平猴魁中Mn和Zn的总浸出率最高均达90%以上；Cd的总浸出率在黄山毛峰中最高为55.79%，屯溪绿茶中最低为13.51%；Pb在五种茶叶中的总浸出率差别较小（祁门红茶中最高为26.24%，黄山毛峰最低为21.88%）；Cu的总浸出率在屯溪绿茶中最高为22.83%，太平猴魁最低为9.04%（见图1）。

图1　三次浸泡重金属总浸出率Fig.1　Total extraction rate of heavy metals with three times brewing

图2　五种茶叶不同浸泡时间下的重金属浸出率Fig.2　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing time

2.4浸泡时间对重金属浸出率的影响

五种茶叶不同浸泡时间下的重金属浸出率见图2。可以看出，随着浸泡时间的延长，五种重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出量均呈增长趋势，前20 min内各重金属浸出速度较快，当浸泡时间大于20 min后，浸出量的增长趋于平缓，其规律与前人［26］研究结果相吻合。《中国茶叶大辞典》中指出，洗茶作为一种古人遗风习惯，洗去了散茶表面杂质，且可诱发茶香、茶味。初次洗茶（浸泡1 min）便可以洗去茶叶中1.75%～28.28%的重金属。因此，饮茶前可弃去首次浸泡的茶汤，以洗去茶叶表面杂质和部分重金属，但不宜多次洗茶，这是因为多次洗茶会造成茶叶中多酚类、咖啡碱和氨基酸等营养成分的丢失［27］。

图3　五种茶叶不同浸泡温度下的重金属浸出率Fig.3　Extraction rate of heavy metals in five teas under condition of different brewing temperature

2.5浸泡温度对重金属浸出率的影响

五种茶叶不同浸泡温度下的重金属浸出率见图3。由图3可知，五种茶叶中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的浸出率均随着浸泡温度的上升而增加，不同茶叶同种重金属浸出率之间无显著差异性（p＞0.05）。若将100℃的水冷却至50℃后再用来泡茶，每一种茶叶中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Mn的最高浸出率可分别减少13.36%、8.72%、51.00%、31.58%和40.60%。

2.6茶汤中重金属污染物健康风险评价

五种茶叶经三次浸泡后每种重金属污染物的总浸出浓度的健康风险评价结果见表5。可以看出，五种茶汤中非致癌化学物质Pb、Cu、Zn、Mn通过食入途径产生的健康风险等级从高到低依次为Mn＞Cu＞Zn＞Pb。各健康风险值均在10-11～10-8a-1之间，即每千万人口中因茶汤的非致癌物而受到健康危害或死亡的人数不到1人，远低于国际防辐射委员会（ICRP）推荐的标准值5.0×10-5a-1。这表明在饮用茶汤中，非致癌化学物质所引起的健康危险甚微，暂不会对暴露人群构成明显的危害。五种茶汤中致癌化学物质Cd通过食入途径产生的健康风险较其他四种非致癌物质高，最高风险值为1.56×10-5a-1，与ICRP的最大可接受风险水平（5.0×10-5a-1）较接近，表明五种茶汤中Cd存在潜在的污染，应成为主要的控制目标。

表5　重金属污染物的平均个人年健康风险Table 5　Health risk caused by heavy metal pollutants in the study

3　结论

五种黄山地方茶茶叶中Pb和Cu含量均低于国家有关标准值，太平猴魁、屯溪绿茶和祁门红茶三种茶叶的Cd含量均存在超标现象。除Mn外，茉莉花茶中其余重金属含量均小于其他四种茶叶。少量的Mn和Zn是人体有益的微量元素补充，过量亦会对人体健康产生危害。

实验条件下各重金属的总浸出量均随着浸泡次数、浸泡温度和浸泡时间的增加而增大。三次浸泡后，五种重金属浸出总量Mn最高，Zn次之，Pb、Cd和Cu浸出总量较低，弃除浸泡1 min的茶汤可洗去茶叶中1.75%～28.28%的重金属，温水泡茶亦可降低重金属浸出量。

经三次浸泡后，五种茶汤中各重金属通过食入途径产生的健康风险水平大小顺序为Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb，非致癌物质（Mn、Cu、Zn、Pb）所引起的健康危险甚微，暂不会对暴露人群构成明显的危害，致癌物质（Cd）的健康风险值接近限值，存在潜在的污染。

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Health risk assessment and extraction behavior of heavy metals in local tea of Huangshan

MA Ming-hai1，2，WAN Shun-li1，HUANG Min-sheng2，LIU Qian-li1，HONG Min1，LUO Ming1（
1.College of Life and Environmental Science，Huangshan University，Huangshan 245041，China；2.School of Ecological and Environmental Sciences，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

The influence of brewing times，brewing time and brewing temperature on the extraction of Pb，Cu，Zn，Cd and Mn from five kinds of local tea in Huangshan was investigated，and the individual health risk assessment was also conducted in this study.Results showed that the contents of Pb and Cu in five teas were both lower than national standard.There was a positive correlationship between total extraction amount of each metal and brewing times，brewing time and brewing temperature.Discard of the first tea infusion with 1 min brewing would remove 1.75%～28.28%of heavy metals.The health risk level of Cd produced through drinking tea infusion was the highest after three times brewing，followed by Mn，Cu，Zn and Pb.All of the five metals showed no significantly hazards to human health.

tea infusion；heavy metal；extraction rate；local tea of Huangshan；health risk assessment

TS201.6

A

1002-0306（2015）20-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.001

2014－12－03

马明海（1981-），男，博士，讲师，研究方向：环境污染与健康，E-mail：maminghai@hsu.edu.cn。

安徽省高校优秀青年人才基金项目（2012SQRL188）；安徽省高校优秀青年重点基金项目（2013SQRL091ZD）；安徽省大学生创新训练项目（AH201310375039）。