茶叶中的微量元素锰及其含量的测定

2020-10-19张妍

广西职业技术学院学报 2020年4期

张妍

（广西职业技术学院，广西南宁 530226）

微量金属元素锰（Mn）是动植物机体中普遍含有的一种不可缺少的微量元素，对于维持有机体的生命活动发挥着重要作用。在人体内，锰是酶类代谢物的组成成分，它参与许多酶的合成与激活，能够促进人体的糖代谢和改善人体的脂肪代谢。锰还参与了人体内蛋白质、维生素B、C的合成，能够催化造血机能，调节内分泌，提高机体免疫力。研究表明，茶叶中的锰能清除人体内的自由基，对机体起保护作用，从而增强生物的活力，减缓衰老的发生，使人长寿[1]59。人体缺锰会引起骨骼发育畸形、智力下降、皮肤瘙痒等，但过量的锰也会对中枢神经系统产生不可逆转的损害[2]487。

在植物中，茶树是锰元素含量较多的植物。有关试验资料显示，茶叶中锰含量一般可达1000mg/kg以上，是其他植物含锰量的10倍，老茶叶中锰含量更高，可以说茶树是典型的“聚锰”植物[3]163。茶树中的锰对茶树的生长和茶叶的品质都会产生一定的影响。

1 锰对茶树生长和茶叶品质的影响

作为茶树发育生长所必需的金属微量营养元素，锰对茶树生长产生着一定的影响。锰参与了茶树的光合作用和呼吸作用，锰含量适量时会促进光合作用，但过量则会抑制光合作用。锰是变价金属，有多种化合价，易发生氧化还原反应，能促进茶叶中维生素C的合成。锰是茶树体内各类酶的活化剂，可激发酶的活性。茶树锰含量不足时会得立枯病，表现为茶叶颜色发生明显变化，初期幼叶叶脉间形成斑块，斑中间组织坏死，有红色坏死点，周围有黄色晕轮，新叶轻微失绿，新梢顶端下垂，到了后期病叶脱落，顶芽枯死，全枝萎蔫。茶树锰含量过量时，嫩叶出现焦尖，焦边呈褐色，叶片失绿呈黄绿色，叶肉出现网斑，有褐色斑点，叶绿素含量降低[4]8。茶树中锰的含量也会影响茶叶品质。茶叶品质有9项主要衡量指标，其中外形5项，分别为整碎、色泽、嫩度、条形、净度；内质指标4项，分别为汤色、香气、滋味、叶底。茶叶品质高表现为外型美观、色泽光润、清香沁人、滋味可口。一般来说，影响茶叶品质的主要因素有茶叶中的咖啡碱、茶多酚、氨基酸和可溶性糖等物质。锰可间接地影响茶叶的品质，主要是对茶叶中各种酶产生影响。适量的锰可提高茶叶中的氨基酸、组氨酸、精氨酸等含量，过量的锰不利于茶叶中氨基酸的形成。锰对茶叶中的多酚含量有一定的抑制作用[4]9。印度托克莱茶叶试验场曾经对不同锰含量的茶叶进行多次试验，结果表明在一定范围内，随着锰含量的升高，几乎所有品质因子如茶红素、茶黄素、咖啡碱含量、明亮度和总色度等均优于对照[3]163。但若锰含量过高，茶叶品质反而会降低。

2 茶叶中锰含量的测定

茶叶是我国重要的经济作物，国际茶叶委员会统计数据显示，我国茶叶无论是种植面积还是产量规模均已位居世界第一。茶是我国人民喜爱的传统饮料，具有提神醒脑、明目益思、祛痰解渴、帮助消化、促进代谢、消除疲劳等作用。由于锰在茶叶中的含量比较丰富，因此，了解锰对茶树生长和人体健康的影响，掌握茶叶中锰含量的测定方法对于健康饮茶、科学种茶、开发和生产出健康的茶叶饮品具有重要的意义。

2.1 锰含量测定的原理、方法与仪器

本研究采取原子吸收光谱法（AAS）来测定茶叶中锰元素的含量。原子吸收光谱法又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析方法，具有选择性高、灵敏度高、准确度高、操作简便、分析速度快、测定范围广等特点，主要适用于对试样中微量及痕量组分进行分析。利用火焰原子吸收分光光度法测定茶叶中锰的含量，主要是利用火焰产生的热能，使茶叶试样中的锰转化为锰基态原子，对锰空心阴极灯发射的特征谱线进行选择性吸收，使通过的光波强度减弱，根据光波强度减弱的程度，可以求出茶样品中锰元素的含量。笔者经过多次的实践，探究出了在一般实验室条件测定茶叶中锰含量的方法。

2.2 测定工作条件的选定

火焰原子吸收光谱法在应用过程中，可根据所用仪器、测定样品、测定元素、干扰情况、工作环境、仪器设备等情况酌情设置测定工作条件，以获得较好的稳定性、较高的精密度和准确度。针对一般实验室条件，笔者使用国产WFX—1E2型原子吸收分光光度计、锰的空心阴极灯等仪器，配制系列标准溶液和待测试液，在选定的工作条件下测定茶叶中锰的含量。经多次探索性实验，笔者探索出了最佳测定工作条件（见表1）。

2.3 标准曲线配制

在配制系列标准溶液时，既要考虑标准溶液与待测试液应尽量具有相同的基体背景，又要考虑所配制的若干标准溶液的浓度范围应覆盖待测试液的浓度范围，可通过改变待测样品称取量和改变稀释倍数等方法来实现。配制Mn系列标准溶液的过程是：首先准备好7个干净的50mL比色管或容量瓶，分别编号为0、1、2、3、4、5、6，然后吸取一定量的Mn元素储备标准液或中间标准液分别移入上述7个容量瓶中，滴入HCl(1：1)溶液各2ml，最后定容，得表2中的系列标准溶液浓度，即得Mn的系列标准溶液。

2.4 茶叶样品的灰化和待测试液的制备

本实验采用灰化法处理茶叶样品，用分析天平称取经80℃烘烤并粉碎了的干茶样品2 g，放置在瓷坩埚中，坩埚内逐滴加入H N O 3(1：1)溶液，使茶叶样品湿润。然后将坩埚转移至马弗炉中，调节马弗炉温度至80℃，烘约1个小时，再缓慢升温至250℃，直至茶叶样品开始冒烟，再微开炉门使之加速氧化，并让挥发物逸出，之后关好炉门继续慢升温至500℃，烘约3小时后取出灼烧物，此时灼烧物应为灰白色或白色。冷却至室温后，加入少量水湿润，慢慢加入H C l(1：1)4 m L溶解灼烧物。加入H C L时应遵守少量多次原则，然后将灼烧物洗入100 m L容量瓶中，定容至刻度，吸取容量瓶溶液稀释100倍，即得Mn的待测试液，可供测定Mn。注意在灰化过程中要同时做平行样品和空白样品。