英山云雾茶中活性铝的溶出及形态分布研究

黄丹娟，毛迎新，谭荣荣，陈 勋，王红娟，龚自明，王友平

英山云雾茶中活性铝的溶出及形态分布研究

黄丹娟1，毛迎新1，谭荣荣1，陈 勋1，王红娟1，龚自明1，王友平2*

（1.湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北 武汉 430064；2.湖北省农业科学院植保土肥研究所，湖北 武汉 430064）

茶树是一种典型的聚铝富铝植物，而摄入过量的铝对人体造成毒害，茶叶饮用安全问题引起人们高度关注。本研究利用KCl、NH4Ac、HCl和NaOH 4种浸提液，对英山云雾茶进行浸提，并采用铬天青S（CAS）分光光度法进行铝化学形态与含量测定。结果表明，英山云雾茶中有毒形态的Al3＋、Al（OH）2＋、Al（OH）＋2只占溶出总铝量的16%，含量较低；无毒的胶态Al和有机腐殖酸铝Al-HA含量占到84%，对人体健康不存在潜在危害。

英山云雾茶；活性铝；形态分布

大多数植物体的铝含量都很低，小于100 mg·kg－1。但茶树是一种典型的聚铝富铝植物，茶树体内平均铝含量在1500 mg·kg－1以上［1－2］。Githua等［3］比较了同一生境下茶树、叶类蔬菜和谷类植物体内铝含量，发现茶树铝含量明显高于其他所有植物，老叶中铝含量达1350～2100 mg·kg－1。世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）1989年正式将铝确定为食品污染物加以控制［4］。铝对人体健康的危害已得到人们的普遍认可，然而铝在环境中的迁移转化、生物可利用性及毒性不完全取决于总量，而是与其化学形态有关［5］。目前茶叶中测定的铝含量多以总铝含量表示，很少有关于其形态的分析。已有研究指出，KCl、NH4Ac、HCl和NaOH能将食物中不同形态铝浸提出来（表1），利用差减法，即可得出各种形态铝的溶出量［6］。

英山县位于湖北省东北部大别山区，年产茶叶1.25万t，独特优越的生态环境和气候条件造就了品质上佳的英山云雾茶，深受消费者喜爱［7－8］。本研究以英山云雾茶为材料，KCl、NH4Ac、HCl和NaOH作为浸提剂，采用铬天青S（CAS）分光光度法分析了英山云雾茶叶中不同形态铝的浸出特性，为人们科学饮茶提供参考依据。

表1 不同浸提剂对活性铝的浸出形态Table 1 The morphology of aluminum by different leaching liquor

1 材料与方法

1.1 试验材料

所用茶叶样品为英山云雾茶，来源于湖北省英山县温泉镇志顺茶叶有限公司，原料为一芽二叶，经粉碎机粉碎后密封，存放于4℃冰箱备用。

铝标准储备液：准确称取0.1758 g硫酸铝钾（分析纯）溶于水中，加入1.0 m L浓硫酸，移入100 m L容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，该溶液含铝量为100.0μg·m L－1，用时稀释为10.0 μg·m L－1的铝标准工作液。KCl溶液：1.0 mol·L－1，p H＝5.5；NH4Ac溶液：1.0 mol·L－1，p H＝4.8；HCl：1.0 mol·L－1；NaOH：1 mol·L－1；5%盐酸；0.5 g·L－1铬天青S（CAS）溶液；300g·L－1六亚甲基四胺缓冲溶液：p H＝5.5。试验用水均为二次蒸馏水。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线的绘制 在25 m L容量瓶中分别加人10.0μg·m L－1铝标准工作液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 m L，依次加入5%盐酸1 m L，六亚甲基四胺缓冲溶液4 m L，络天青S（CAS）溶液1.5 m L，最后用双蒸水定容至25 m L。摇匀，静置10 min。以水替代茶叶待测液为空白对照，于550 nm处测定吸光度，以吸光值为纵坐标，铝的浓度为横坐标，制作标准曲线。

1.2.2 茶叶中活性铝的浸提与测定 称取2 g茶叶样品4份于250 m L锥形瓶中，分别加入50 m L 1.0 mol·L－1KCl、1.0 mol·L－1NH4Ac、1.0 mol·L－1HCl和1.0 mol·L－1NaOH 4种浸提液，置于振荡器上于室温下震荡浸提60 min，静置30 min后，0.45μm滤膜抽滤。KCl和NH4Ac提取的溶液，可直接用作待测液。HCl和NaOH浸提液则需要稀释，方法为：取2.5 m L浸提液于25 m L容量瓶中，加水12.5 m L，用1.0 mol·L－1NaOH或HCl调节p H为3.0左右，定容，作为待测液。

铝含量测定釆用铬天青S（CAS）分光光度法。在25 m L容量瓶中加入待测液2.5 m L，按照1.2.1方法测定铝含量。每个样品重复3次。

2 结果与分析

由表1可知，1 mol·L－1KCl用来提取可交换态的Al3＋，并能保持其溶解的状态。用p H＝4.8的NH4Ac除能提取可交换态的Al3＋外，还包含单羟基聚合铝如Al（OH）2＋、Al，可溶的富里酸铝，以及被胶体牢固吸附的聚合体铝，但经0.45μm滤膜过滤，能除去胶体吸附的聚合铝。1.0 mol·L－1HCl能浸提出酸溶无机态铝，如可溶态及胶体Al三价铝离子及其他羟基铝离子（一价、二价）等，而腐殖酸铝（包括富里酸铝）则不被溶出。1.0 mol·L－1NaOH能浸取出包括所有能形成Al（OH）－4的无机铝离子及腐殖酸铝。

各种浸提液对茶叶中铝的溶出能力大小顺序为：KCl（18.73μg·g－1）＜NH4Ac（67.32 μg·g－1）＜HCl（249.77μg·g－1）＜NaOH（418.78μg·g－1）。其中HCl溶出的铝含量是NH4Ac的3.7倍，NaOH溶出的铝含量最高，为KCl溶出量的22倍。

利用差减法计算不同浸取液提取出的铝的主要化学形态，结果见表2。由表2可知，茶叶中铝的含量以Al3＋形态存在最少，仅占溶出总铝量的4.47%。其次为Al（OH）2＋和Al形态的铝含量，占到总铝量的11.6%。和Al-HA形态的铝占总溶出铝量的百分比则均达到了40%以上。

表2 英山云雾茶中各种形态铝的溶出量Table 2 The leaching amount of various aluminum morphology in Yingshan cloud tea

3 讨论与结论

铝形态的多样性和复杂性使得铝形态的区别不是简单地建立在价态不同的基础上，而是与其特殊的配位性质和聚集倾向有关［9］。目前，茶叶中与茶汤中铝的形态变化分析方法主要有色谱法和光谱法等［10］。色谱法存在的问题是洗脱需要花费一定的时间，加上固定相和流动相的影响，往往会导致铝形态的变化。这些方法所需要的仪器如高效液相色谱、电感耦合等离子体光谱仪等价格昂贵，也难以普及。早在1986年，化学浸提法就用于研究土壤中活性铝的溶出及形态分布［11］。该方试验步骤操作简便，所用到的仪器分光光度计价格相对低廉，被广泛应用于中药活性铝的溶出及形态分布研究中［12－14］。郭春燕等［15］曾将此方法用于茉莉花茶中不同形态铝的研究，但结果表明样品中Al3＋、Al（OH）2＋和Al（OH）＋2等毒性较大的形态占到溶出总铝量的48.84%，含量较高，具有一定的潜在危害，与本研究结果相悖，这可能是试验样品不同的原因。

从对英山云雾茶的测定结果来看，有毒形态的Al3＋、Al（OH）2＋、Al（OH）＋2只占溶出的总铝量的16%，含量较低。茶叶中胶态Al（OH）03和有机腐殖酸铝Al-HA含量为84%，这两种形态的铝均是无毒的。但是在酸性条件下，Al（OH）03可转化为Al3＋、Al（OH）2＋和Al（OH）＋2等毒性形态，因此在利用茶叶进行再加工或深加工时，应避免酸性环境或酸性物质的污染和干扰，以消除其潜在危害。

茶汤中铝的溶出量与溶出形态与饮茶健康评价直接相关［15］。研究表明，茶汤中铝的主要以有机结合态形式存在，如多元酚配合物、铝的有机酸盐、铝的氟化物、聚合羟基铝等，自由形式的Al3＋极少［10，16］。Street等［17］对29个不同的茶汤样品进行分析，也发现所有样品均未检测出高毒性的Al3＋。由此可见，茶叶或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Al3＋和羟基态铝的含量极低，不会对人体造成危害。需要指出的是，试验测得的是英山云雾茶中铝的不同形态，原料为较嫩的一芽二叶春茶，其他茶类特别是原料较老的乌龙茶和黑茶铝的存在形态如何，有待进一步研究。

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Studies on the Leaching and Morphology Distribution of Active Aluminum in Yingshan Cloud Tea

HUANG Dan-juan1，MAO Ying-xin1，TAN Rong-rong1，CHEN Xun1，WANG Hong-juan1，GONG Zi-ming1，WANG You-ping2*
（1.Institute of Fruit and Tea，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064，China；2.Institute of Plant Protection，Soil and Fertilizers，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064，China）

Tea plant is a typical aluminum（Al）hyper-accumulator.More attention was paid to the safety of tea drinking for excessive aluminum intake could cause different degrees of intoxication to human body.In this study，the various chemical species of aluminum in tea were leached by four kinds of extraction solutions-KCl、NH4Ac、HCl and NaOH.The content of aluminum were determined by CAS spectrophotometry.The results showed that the content of the toxic form Al3＋，Al（OH）2＋，Al（OHin tea was very low that only 16 percent of total aluminum content.The content of non-toxic colloidal Al（OHand organic humic acid Al-HA was 84 percent of total aluminum content.There is no potential danger to human health.

Yingshan cloud tea；active aluminum；morphology distribution

S571.1

A

2096－0220（2017）02－0055－03

2017－02－29初稿；2017－04－28修改稿

国家重点研发计划（2016YFD0200900）；国家茶叶产业技术体系鄂东南综合试验站（CARS－19）；湖北省农业科技创新中心团队项目（2016－620－000－001－032）。

黄丹娟（1990－），女，研究实习员，主要从事茶树栽培与生理研究。E－mail：huangdjtea＠163.com

*通讯作者：王友平（1961－），男，研究员，主要从事茶树病虫害综合治理研究。E－mail：Ypwang7485＠263.net