不同冲泡条件对茶叶中氟浸出率的影响

2020-06-30彭功明

中国茶叶 2020年6期

彭功明

云南中茶茶业有限公司，650200

氟（Fluorine）是维持人体正常生命活动所必需的微量元素，它对人类健康既有有益的一面，也有有害的一面。有益的一面表现在防龋齿和脱敏以及参与骨骼的代谢等，适量的氟能维持机体正常的钙磷代谢；有害的一面主要表现为氟对认知功能与神经系统的影响，氟化物对线粒体、心血管系统的损伤，对肾脏的毒性等[1]。氟摄入过量会导致氟积累，进而引起氟中毒及氟斑牙等各种疾病[2-3]。

茶树是一种聚氟植物，茶树的叶片又是氟含量较高的组织器官。叶片和新梢加工成的茶叶在冲泡时氟随之浸出。茶叶中氟的浸出率受到冲泡温度、时间、茶水比等冲泡条件的影响。因此，研究不同的冲泡条件对茶叶中氟浸出率的影响，不仅有利于科学饮茶，而且对茶叶深加工中降氟工艺开发具有指导作用。

一、材料与方法

1.试验材料

（1）试验仪器

PF-1C 型复合氟离子电极（上海精密科学仪器有限公司），PHS-3C型雷磁精密pH计（上海鹏帅科学仪器有限公司），SH-2 型磁力搅拌计（北京东方开物科学器材有限公司），SL202N 型电子天平（上海精密科学仪器有限公司）。

（2）试验试剂

盐酸（武汉市洪山中南化工试剂有限公司）、乙酸（天津市福宇精细化工有限公司）、乙酸钠（天津市福晨化学试剂厂）、柠檬酸钠（天津市福晨化学试剂厂）、柠檬酸三钠（天津市福晨化学试剂厂）、高氯酸（天津市福晨化学试剂厂），均为分析纯；氟化钠（国药集团化学试剂有限公司），优级纯；自制去离子水。

（3）试验材料

供试茶样分别为：采花珍眉，产自湖北宜昌；祁门红茶，产自安徽祁门；铁观音，产自福建安溪；茯砖黑茶，产自湖南安化；君山银针，产自湖南岳阳；白毫银针，产自福建福鼎。

2.试验方法

（1）试液配制方法

乙酸溶液：1.06 g/mL的乙酸溶液500 mL。

盐酸溶液I：取10 mL 盐酸，加水稀释至120 mL。

盐酸溶液Ⅱ：1.19 g/mL 盐酸溶液与蒸馏水等体积混合。

乙酸钠溶液：称取 204 g 乙酸钠（CH3COONa·3H2O）,溶于300 mL 水中，加乙酸溶液（1 mol/L）调节pH 至7.0，加水稀释至500 mL。

柠檬酸钠溶液：称取110 g 柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2 H2O）溶于300 mL 水中，加14 mL高氯酸，再加水稀释至500 mL。

总离子强度缓冲液I：乙酸钠溶液（3 mol/L）与柠檬酸钠溶液（0.75 mol/L）等量混合，现配现用。

离子强度缓冲液II：称取348.2 g 柠檬酸三钠（Na3C6H5O7·5H2O）溶于蒸馏水中。用盐酸溶液Ⅱ调节pH 为6 后，用蒸馏水稀释至1 000 mL。

氟化物标准储备液：1.0 mg/mL，称取0.221 g经105℃干燥2 h 后的氟化钠，溶于蒸馏水中，并用蒸馏水定容至100 mL，置于冰箱保存。

氟化物标准液（氟离子质量浓度10µg/mL）：吸取5 mL 配置好的氟化物标准储备液于500 mL容量瓶中，并用蒸馏水定容至刻度。

（2）测定方法

①茶样中氟含量的检测方法：GB/T 5009.18—2003中氟离子选择电极法[4]。具体如下：

吸取0.0、1.0、2.0、5.0、10.0 mL 氟化物标准储备液（相当于0.0、1.0、2.0、5.0、10.0 µg氟），分别置于50 mL 容量瓶中，于各容量瓶中分别加入25 mL 总离子强度缓冲液I、10 mL 盐酸溶液I，加水至刻度，混匀放入电磁搅拌器，插入复合氟离子电极，在电磁搅拌器中读取平衡电位值，待电位值平衡后，以电极电位值为纵坐标，氟离子浓度为横坐标，绘制标准曲线（图1）。

图1 茶叶氟含量的电极电位标准曲线

称取1.00 g 粉碎后过40 目筛的茶样，置于50 mL 容量瓶中，加10 mL 盐酸溶液I，密闭浸提1 h （不时轻轻摇动），尽量避免试样粘于瓶壁上。提取后加25 mL总离子强度缓冲液I，加水至刻度，混匀备用。连接复合氟离子电极，调节电位平衡后，即可进行样液的电位测定。在已绘制氟离子电极电位标准曲线上求得提取液氟离子质量浓度（A,µg/mL）。茶样中氟的含量（X,mg/kg）按下式进行计算：

式中m为试样质量（g），V为样液总体积（mL）。

②茶汤中氟含量检测方法：参照GB/T 8538—2008中氟离子选择电极法中的校准曲线法[5]。具体如下：

分别吸取氟化物标准液0.0、0.2、0.4、0.6、1.0、2.0、3.0 mL置于50 mL的烧杯中，各加蒸馏水10 mL，加入离子强度缓冲液Ⅱ10 mL，此系列标准液氟质量浓度分别为0.0、0.2、0.4、0.6、1.0、2.0、3.0 mg/L。以电位值为纵坐标，氟离子浓度为横坐标，绘制标准曲线（图2）。

吸取10 mL 茶汤置于50 mL 烧杯中，加入10 mL 离子强度缓冲液Ⅱ，放入电磁搅拌器搅拌茶汤，插入复合氟离子电极，在不断搅拌下读取电位平衡值，在标准曲线上求得茶汤中氟离子质量浓度（C,µg/mL）。按如下公式计算氟浸出率：氟浸出率（%）=（C×150）/（F×3），式中F为茶样中的氟含量(µg/g)。

图2 茶汤中氟离子浓度的电极电位标准曲线

3.试验方案

（1）测定6个茶叶样品中氟含量，每个样品3次重复。

（2）冲泡次数对茶叶氟浸出率的影响。称取3.00 g充分混匀的茶样，置于150 mL审评杯内，注入沸水（去离子水）150 mL，冲泡5 min后，滤液为第一泡茶汤。残留茶叶按上述方法制备1 ～5次冲泡的滤出液。用氟离子选择电极法测定1 ～5泡茶汤中的氟含量，3次重复。

（3）冲泡时间对茶叶氟浸出率的影响。每个样品分别称取3.00 g 充分混匀的茶样6 份，置于6个150 mL 审评杯内，注入沸水（去离子水）150 mL，分别冲泡3、5、10、20、30、40、50、60 min 后，滤出茶汤。用氟离子选择电极法测定第一泡茶汤中的氟含量，3次重复。

（4）冲泡水温对茶叶氟浸出率的影响。每个样品分别称取3.00 g 充分混匀的茶样6 份，置于6个150 mL 审评杯内，再分别注入温度为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃的去离子水150 mL 冲泡5 min 后，滤出茶汤，用氟离子选择电极法测定第一泡茶汤中的氟含量，3次重复。

（5）不同茶水比对茶叶氟浸出率的影响。根据对茶样中氟含量的测定，选取氟含量高的茶2种，按茶水比1∶15、1∶20、1∶25、1∶50、1∶75、1∶100、1∶150，以审评杯容量为标准，分别称取10.0、7.5、6.0、3.0、2.0、1.5、1.0 g 茶样，冲泡5 min后滤出茶汤，用氟离子选择电极法测定第一泡茶汤中的氟含量，3次重复。

二、结果与分析

1.茶样中氟含量分析

氟离子选择电极法测定茶样中的氟含量结果如表1。3 次重复中6 个茶样氟含量接近，其中茯砖黑茶、铁观音氟含量最高。样品中茯砖黑茶、铁观音采摘嫩度低于其他4 种样品，嫩度相近的君山银针、白毫银针氟含量也相近，由此可分析茶叶越粗老氟含量往往会越高。

2.冲泡条件对茶叶氟浸出率的影响

（1）冲泡次数对茶叶氟浸出率的影响

采用氟离子选择电极法，分别测定6种茶样5次冲泡后茶汤中氟的含量（表2）。结果显示，6种试样5 次重复，都是第一泡茶汤中氟含量最高，不同的冲泡次数茶汤中氟含量都有明显差异，随着冲泡次数的增加，茶汤中氟含量减少，但减少的趋势逐渐平缓。6种茶样冲泡后白毫银针茶汤氟含量最低，而6 种样茶中白毫银针氟含量并非最低，因白毫银针的加工中不经过揉捻，由此笔者认为茶叶揉捻工序也可能导致冲泡过程氟浓度增加。

表1 样品氟含量测定结果 mg/kg

表2 不同冲泡次数茶汤中氟含量测定结果 µg/mL

统计不同冲泡次数茶汤中氟浸出率变化（表3）可以看出，除白毫银针外，其他5 个茶样前5次冲泡时茶汤氟浸出率高于90%，说明5 次冲泡后大部分茶叶中的氟几乎全部浸出。6 个茶样都是第一次冲泡氟浸出率最高，之后随着冲泡次数的增加，茶叶中氟的浸出率逐渐减小，且减小的趋势趋于平缓。茯砖黑茶第一次冲泡氟浸出率高于其他茶类，其原因笔者认为是茯砖茶粗老，氟含量较高，浸泡过程中氟溶解较快，浸出率高。采花珍眉和祁门红茶每次冲泡氟浸出率相近，其原因为两者茶叶采摘嫩度较为一致，茶叶氟含量也大致相近。由此可以看出茶叶老嫩度不同，在冲泡过程中氟浸出率也不同。

表3 不同冲泡次数茶汤氟浸出率变化 %

（2）冲泡时间对茶叶氟浸出率的影响

由于冲泡时间设计为变量，部分试验组茶叶浸泡时间较长，而茶叶经长时间浸泡后，其水溶性物质几乎全部溶解，检测多次冲泡茶汤中的氟浸出率已没有实际意义，因此本试验在不同的冲泡时间下检测第一泡茶汤中的氟浓度，结果见图3。由图中可以看出，冲泡时间对茶汤中氟浸出率有较大的影响，冲泡时间越久，茶叶氟浸出率越高。随着冲泡时间的延长，茶汤中氟浓度逐渐上升，同时上升趋势也随时间的增加趋于平缓。当时间低于40 min 左右时，茶汤中氟浓度随时间的增加而迅速升高，而当时间大于40 min以后，茶汤中氟浓度的上升趋势趋于平缓。

（3）冲泡水温对茶叶氟浸出率的影响

不同水温冲泡后茶汤中的氟浸出率结果见图4。由图4可知，冲泡水温对茶叶氟浸出率有明显影响，茶叶氟浸出率随冲泡水温的升高而升高，温度低于75℃时只有少量的氟溶出，但当温度达到95℃左右时，茶汤中氟的浸出率达到峰值，而后随着温度的升高，氟浸出率缓增降低。采用100℃的沸水泡茶有利于茶叶呈味物质的溶出，此时氟的浸出率并未达最高值。