ICP-MS法测定安化黑茶中4种重金属元素含量及健康风险评估

摘 要：采用电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）测定34份安化黑茶中镉、铬、铅和砷元素的含量，同时采用单项污染指数法对安化黑茶中重金属元素的污染水平进行评价，并利用美国环境保护署（United States Environmental Protection Agency，USEPA）的多介质暴露评价模型对安化黑茶中重金属暴露风险进行评估。结果表明，安化黑茶单项污染指数的大小表现为铅＞铬＞

镉＞砷；镉、铬、铅和砷的暴露剂量均未超过USEPA手册中的参考剂量，铅的摄入风险相对较高，镉的摄入风险最小。经评估，通过黑茶摄入重金属对健康风险的影响不大，属于可接受水平。

关键词：电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）；安化黑茶；重金属；健康风险评估

Determination of Four Heavy Metals in Anhua Black Tea by ICP-MS and Health Risk Assessment

CHEN Xiong， LIANG Jun， LI Qing， LIU Dandan

（GRG Metrology and Test （Hunan） Co.， Ltd.， Changsha 410013， China）

Abstract： The contents of Cd， Cr， Pb and As in 34 Anhua black tea samples were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）. The single pollution index method was used to evaluate the level of heavy metal pollution in black tea， and multi-media exposure assessment model of the United States Environmental Protection Agency （USEPA） was used to assess the risk of heavy metal intake through black tea. The results showed that the individual pollution index of Anhua black tea was Pb＞Cr＞Cd＞As. Exposure doses of Pb， Cr， Cd， As did not exceed the reference doses in the USEPA manual， and the risk of Pb ingestion was relatively high and the risk of Cd ingestion was minimal. Heavy metal intake through dark tea has been assessed to have little effect on health risks and is at an acceptable level.

Keywords： inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS）; Anhua black tea; heavy metals; health risk assessment

安化黑茶属于中国地理标志产品[1-2]，具有滋味醇厚、香气持久、汤色红明艳亮等特点。安化黑茶以安化云台大叶种、槠叶齐等茶树品种的鲜叶为原料[3]，在制作过程中，经历杀青、揉捻、渥堆和干燥等[4-6]精细工艺步骤，从而形成其独特的风味和品质。

近年来，随着消费水平的提高，人们对茶叶的无公害及保健功能的要求越来越高。安化黑茶因含有丰富的黄酮、茶多酚、生物碱以及微量元素，受到消费者的青睐[7-9]。但是，茶叶中的重金属元素会通过食物链传递到人体，对人体的健康产生一定威胁[10-11]。因此，本实验针对收集的34份安化黑茶进行重金属污染情况分析及污染风险评估，以期为安化黑茶的食用安全性评估提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

ETHOS UP型微波消解仪，意大利Milestone公司；UltiMate 3000型电感耦合等离子体质谱仪，美国Thermo Fisher Scientific公司；ME204型电子分析天平，瑞士梅特勒托利多公司。

金属元素混标溶液（GSB 04-1767-2004，浓度为100 μg·mL-1）；硝酸、过氧化氢（优级纯）；实验用水为超纯水。

1.2 实验材料

实验所用的34份茶叶购自湖南安化茶叶市场及生产企业，将成品茶叶粉碎，于室温下密封保存；GBW 10052绿茶，实验质控样品。

1.3 样品分析

参照《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）中电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）测定安化黑茶中镉、铬、铅和砷元素含量。样品消解方法采用微波消解法。

1.4 标准曲线绘制

准确吸取1 mL混标溶液（100 μg·mL-1）于10 mL容量瓶中，配制混标储备液（10 μg·mL-1）备用。用硝酸溶液（5+95）逐级稀释得到浓度分别为0 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1、20.0 ng·mL-1、50.0 ng·mL-1和100.0 ng·mL-1的标准系列溶液。

1.5 安化黑茶重金属污染评价

根据《农、畜、水产品污染监测技术规范》（NY/T 398—2000）要求，采用单项污染指数评价安化黑茶中重金属污染程度，计算公式为

（1）

式中：Pi为茶叶重金属单项污染指数；Ci为茶叶重金属实际测量值，mg·kg-1；Si为茶叶重金属的限量值，mg·kg-1。单项污染指数评价标准见表1。

1.6 安化黑茶重金属暴露风险评估

利用美国环境保护署（United States Environmental Protection Agency，USEPA）的多介质暴露评价模型评估经黑茶摄入重金属的暴露量及相应的健康风险[12-13]。计算公式为

（2）

式中：EDI为重金属膳食暴露量，mg·kg-1·d-1；C为茶叶中重金属的含量，mg·kg-1；IR为茶叶的日摄入量（本研究选取成人日摄入量估算平均值0.01 kg），kg；ED为暴露的平均年限（本研究采用年限为50 a），a；EF为暴露频率（本研究取值365 d·a-1），d·a-1；BW为评估对象的体重（本研究选用60 kg），kg；AT为平均暴露时间（365×ED），d。

2 结果与分析

2.1 各元素标准曲线

按1.4项方法配制标准溶液，绘制标准曲线，得到铬、砷、镉和铅的线性回归方程分别为y=0.184 0x+0.036 8、y=0.029 5x+4.735 7×10-4、y=0.007 9x+1.338 6×10-5和y=0.044 9x+0.002 6，相关系数R2分别为1.000 0、0.999 7、0.999 8和1.000 0，均具有良好的线性关系。

2.2 黑茶中重金属含量

对34份黑茶样品中铬、砷、镉和铅元素的含量进行测定，结果见表2。由表中数据可知，黑茶中铬、砷、镉和铅的含量分别为0.567～3.950 mg·kg-1、0.087～0.339 mg·kg-1、0.030～0.430 mg·kg-1和0.140～3.960 mg·kg-1。其中，样本中检出的铅含量相对较高，砷和镉含量较低；铅含量均低于《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）要求的限值，镉、砷、铬也未超过《茶叶中铬、镐、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）要求。但是，黑茶中铬和铅含量最高可达3.950 mg·kg-1和3.960 mg·kg-1，重金属铬的平均值为1.118 mg·kg-1，铅的平均值为1.456 mg·kg-1。而砷和镉的检测均值相对较低，分别为0.187 mg·kg-1、0.164 mg·kg-1。

2.3 黑茶重金属污染评价

4种重金属的单项污染指数见表3，单项污染指数的大小表现为铅＞铬＞镉＞砷。根据NY/T 398—2000规范评价要求，镉、砷的污染水平都接近背景值或略高于背景值，样品比例均为100%，表明样本受到重金属镉、砷的污染较小。结合表1可知，铅、铬污染分布在一级、二级区域，铅单项污染指数的一级产品占比为88.2%，二级产品占比为11.8%，表明部分黑茶样品受到重金属铅的污染。铬单项污染指数的一级产品占比为97.0%，二级产品占比为3.0%，表明仅少量黑茶样品受到重金属铬的污染。

2.4 黑茶重金属暴露风险评估

根据黑茶样本重金属含量和重金属暴露剂量公式，计算得到样本中铬、砷、镉和铅的重金属暴露剂量，具体见表4。USEPA手册中重金属镉、铬、铅和砷的参考剂量分别为1.0 μg·kg-1·d-1、3.0 μg·kg-1·d-1、3.5 μg·kg-1·d-1和0.3 μg·kg-1·d-1。从表4数据可知，黑茶对人体健康的风险表现为铅＞铬＞镉、砷。4种有害重金属的暴露剂量均未超过USEPA的推荐值。其中，砷和镉的暴露剂量较低，尤其是镉的EDI平均值为0.03 μg·kg-1·d-1，远小于USEPA中镉的推荐值1.0 μg·kg-1·d-1。因此，黑茶中镉元素的摄入风险较小。

3 结论

通过测定黑茶样本中镉、铬、铅和砷元素含量，发现4种有害重金属元素含量均未超过相关标准限量值。对重金属污染和暴露风险进行评估，发现部分黑茶样品易受到重金属铅的污染，仅少量样品受到重金属铬的污染，镉、砷重金属对黑茶的污染较小。对比USEPA手册中提出的重金属参考剂量，黑茶中镉、铬、铅和砷的暴露剂量均未超过参考剂量，镉、砷的摄入风险较小，而铅的摄入风险相对较高。黑茶中重金属的暴露剂量对健康风险的影响不大，属于可接受水平。

参考文献

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