信阳红茶发酵过程中金属元素的变化

摘 要：本文以信阳红茶为原料，对发酵过程中金属离子的迁移变化进行了研究，研究结果表明：在整个发酵过程中，铜离子和锌离子呈持续上升趋势;钙离子和锰离子呈先上升后下降的趋势，在整个发酵过程中其含量均有所增加。钾离子和铁离子呈现先上升后下降的趋势，其含量有所下降。在两种重金属离子铅离子和铬离子的变化研究中，发现其含量呈现上升的趋势，但在整个发酵过程中，其含量均满足相关的国家和行业标准。

关键词：红茶;金属元素;发酵

茶叶是一种含有茶多酚、维生素、咖啡碱等多种有机元素的食品[1]。信阳毛尖产自河南信阳，其夏秋季的绿茶，因茶多酚类物质含量较高，氨基酸、芳香物质等含量低，导致口感苦涩，品质远不及春茶品质，大多弃之不采，从而造成大量茶叶资源的浪费，导致經济效益差。而经过发酵后的红茶则越陈越醇，克服了绿茶在这方面的不足[2，3]。发酵茶一般呈酒红色，汤色红艳、香气高爽，性温，产品还具有清理肠胃、消除疲劳、增强食欲、防治高血压和动脉硬化以及增强机体免疫力等保健功能[4]。

在发酵过程中茶叶的品质会发生变化，同时伴随着发生一系列的生物化学反应[5]。有学者研究发现在普洱茶发酵过程中，茶叶中儿茶素、茶红素、水溶性糖和水浸出物等化学成分发生变化[6]。其中金属元素也会发生变化[7]。本研究分析了信阳毛尖在发酵过程中金属元素和部分重金属离子含量的变化情况，为探讨茶叶发酵过程中金属元素的变化差异，影响成品信阳红茶的质量安全性的因素提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

信阳毛尖，河南信阳。

浓硝酸（分析纯），洛阳昊华化学试剂有限公司;过氧化氢，天津市风船化学试剂科技有限公司;Ca、Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Al和K标准储备液，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2 仪器与设备

分析天平，上海精密仪器仪表有限公司;高速离心机，上海安亭科技仪器有限公司;XT-9900型智能微波消解仪，上海新拓微波溶样测试技术有限公司;Optima 2100DV电感耦合等离子发射光谱仪，美国PE公司。

1.3 试验与方法

1.3.1 样品预处理（发酵）

取信阳毛尖茶叶500 g，接种黑曲霉（浓度为106 CFU/ml），调节水分含量至25%。置于40 ℃的恒温箱中培养，于第0、3、6、12、18 d与30 d取样，放入-20 ℃冰箱中待测。

1.3.2 金属元素检测方法

金属元素的测定参考以下标准中的方法。铁：GB 5009.90-2016 食品中铁的测定;钙：GB 5009.92-2016 食品中钙的测定;钾：GB 5009.91-2017 食品中钾、钠的测定;锌：GB 5009.14-2017 食品中锌的测定;铜：GB 5009.13-2017 食品中铜的测定;锰：GB 5009.242-2017 食品中锰的测定;铅：GB 5009.12-2017 食品中铅的测定;铬：GB 5009.123-2014 食品中铬的测定。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中铁含量的变化

铁是茶树必需的营养元素，茶叶中含量较为丰富，铁离子参与了茶叶中RNA代谢和叶绿素合成，是很多酶的组成成分，其中过氧化物酶是一个含铁的金属酶，过氧化物酶在茶叶的发酵过程具有明显变化，并参与相关反应[8]。图1显示了铁元素在信阳茶叶发酵过程中的变化情况，呈现出先上升后下降的趋势。其中在第6 d，铁元素的含量达到了最高值（156.2 μg/g），随后开始下降。造成这一变化的原因有可能是茶叶在发酵过程中，温度和微生物造成了铁离子的流失，这一结果与吴云影等人的研究相似[8]。

2.2 发酵过程中钙含量的变化

茶叶中含有较丰富的钙，同时钙也是人体生理活动所必需的金属离子之一。图1显示了信阳茶叶在发酵过程中钙离子的变化情况，结果显示，信阳茶叶在发酵过程中，钙离子的含量呈现先增加后下降的趋势。钙离子的初始值为1 543.5 μg/g，随着发酵时间的延长，在第6 d时达到最大值（1 932.76 μg/g），随后开始下降，但整个发酵过程中钙离子含量有所增加。

2.3 发酵过程中钾含量的变化

钾是茶树生长的重要营养元素之一，其含量仅次于氮素[9]。图2显示了信阳茶叶在发酵过程中钾离子的变化情况，结果显示，信阳茶叶在发酵过程中，钾离子的含量呈现先上升后持续下降的趋势。钾离子的初始值为15.04 mg/g，第3 d时出现轻微的上升趋势，在随后的发酵过程中，茶叶中钾离子的含量持续下降。

2.4 发酵过程中锌含量的变化

茶叶锌的含量与茶叶的等级呈正相关，茶叶中锌的含量越高说明茶叶越细嫩，同时茶叶中锌的含量对茶树的生长具有非常重要的作用[10]。图2结果表明随着发酵时间的延长，茶叶中锌的含量呈现上升的趋势。茶叶中的锌含量初始值为31.08 μg/g，第30 d时含量最高为36.23 μg/g，增加了16.57%。这说明信阳茶叶的发酵有利于锌元素的积累。

2.5 发酵过程中铜含量的变化

铜是多酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶的辅基，在茶叶的发酵过程中，多酚氧化酶能促使儿茶素类物质氧化成茶红素、茶黄素、茶褐素等有色物质，使多酚类物质减少，儿茶素降低，从而使得茶汤的苦涩味和收敛性降低[9]。图3说明茶叶发酵过程中铜离子呈持续上升的趋势。

2.6 发酵过程中锰离子的变化

图3是茶叶发酵过程中锰含量的变化情况，锰的含量初始值为461.61 μg/g，第6 d时含量达到最高值为637.81 μg/g，随后开始降低，到第30 d时为578.51 μg/g。该结果表明：随着发酵时间的推移，锰含量呈先上升后下降的趋势。

2.7 发酵过程中铅离子的变化

铅离子在人体内聚集后将会影响人体的血液循环、心血管、消化、泌尿等系统，造成严重的后果甚至是死亡。我国国家食品安全标准规定食品中铅离子含量低于5 μg/g。由图4显示，在整个茶叶发酵过程中，铅离子的含量有增加的趋势，其中初始值为0.45 μg/g，第12 d时达到最高值0.53 μg/g，增加了17.23%。但鉛离子的含量在整个发酵过程中均远低于国家标准。2.8 发酵过程中铬离子的变化铬虽然是人体必需微量元素之一，但其过量吸收会损伤人体DNA和肝脏，积累到一定程度后还会引起基因突变。图4显示了发酵过程中铬离子的变化，从图中可以看出铬离子在发酵过程中有上升趋势，由最初的1.39 μg/g，增加到1.58 μg/g（第18 d），增加了12.95%。在整个发酵过程中茶叶中，铬离子的含量均低于行业标准（≤5 μg/g）。

3 结论

本文研究了信阳毛尖在发酵过程中金属离子的变化情况，其中钙离子和锰离子在整个发酵过程中含量有所增加，呈先上升后下降的趋势。铜离子和锌离子随着茶叶发酵时间的延长，呈现持续上升的趋势。钾离子和铁离子呈现先上升后下降的趋势，其含量有所下降。另外在铅离子和铬离子两种有毒重金属的变化研究中，发现其含量呈现上升的趋势，但其含量均满足相关的国家和行业标准。

参考文献

[1]张勃.中国茶经[M].长春：吉林出版集团有限责任公司，2010.

[2]王荣荣，王家东.不同茶汁浓度对红茶菌发酵夏秋茶过程中菌膜和茶多酚的影响研究[J].信阳农林学院学报，2015，25（2）：104-106.

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[6]梁名志，夏丽飞，陈林波，等.普洱茶渥堆发酵过程中理化指标的变化研究[J].中国农学通报，2006，22（10）：321.

[7]陈保，蒲泓君，刀仕强，等.普洱茶渥堆发酵过程中金属元素的变化研究[J].食品工业科技，2016，37（4）：246-249.

[8]邓波，王莎，吴汉奇.正交试验设计在茶叶铁、锌、铜含量测定中的应用[J].食品研究与开发，2020.

[9]吴云影，庄东红，李张伟.新鲜凤凰单枞茶叶与成品凤凰单枞茶叶微量元素含量比较[J].江苏农业科学，2014，42（11）：359-361.

[10]吕连梅，董尚胜.茶树的钾素营养[J].茶叶，2003，29（4）：195-197.

作者简介：石文贞（1983-），女，汉族，天津人，硕士，中级工程师。研究方向：饮料加工。