Botanical Research
Vol.05 No.05(2016), Article ID:18617,6 pages
10.12677/BR.2016.55021

Study on Rare Earth Elements Content in Tea Samples from Zunyi

Fanxin Qin1, Zhiqing Fang2, Zhikang Wang2, Ya Wang2

1Center of Analysis and Testing, Guizhou Normal University, Guiyang Guizhou

2College of Chemistry and Environmental Science, Guizhou Minzu University, Guiyang Guizhou

Received: Sep. 3rd, 2016; accepted: Sep. 23rd, 2016; published: Sep. 26th, 2016

Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.

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ABSTRACT

Studies indicated that intake of rare earth (RE) elements content in teas could threaten human health. ICP-MS technique was utilized to analyze sixteen rare earth (RE) elements from thirty-two tea samples, which were obtained from five counties in Zunyi. The results indicated that all samples contained RE elements based on total RE elements oxide content. The range of residuals was from 0.033 to 1.785 mg/kg, mainly consisted of La, Yb, Ce, Sc, and Nd, which were accounted for 66.47% of tested RE elements. The content of light RE elements was higher than heavy RE elements. However, RE element content in thirty-two samples did not exceed the concentration benchmark (≤2.0 mg/kg) of national standard (GB2762-2012). The results obtained from this stu- dy could provide some suggestions on management and pollution monitoring of environmental protection department.

Keywords:Tea, Rare Earth Elements, Content, Food Safety

遵义地区地产茶叶中稀土元素含量特征

秦樊鑫1,方志青2,王志康2,王娅2

1贵州师范大学分析测试中心,贵州 贵阳

2贵州民族大学化学与环境科学学院,贵州 贵阳

收稿日期:2016年9月3日;录用日期:2016年9月23日;发布日期:2016年9月26日

摘 要

稀土元素含量对茶叶品质及质量安全有一定的影响。以贵州省遵义地区地产茶叶为研究对象,采用ICP-MS分析遵义地区5个县区共32份茶叶样品中16种稀土元素含量特征。结果表明:32份样品均检出稀土元素,以稀土氧化物总量计,总残留量范围为0.033~1.785 mg/kg,其中以镧、钇、铈、钪、钕含量较高,且轻稀土含量高于重稀土,占检出总量的66.47%,所有样品均未超出《食品中污染物限量》(GB2762-2012)中规定的茶叶中稀土元素限量标准(≤2.0 mg/kg),合格率为100%,其研究结果为茶叶质量监管提供一定的参考。

关键词 :茶叶,稀土元素,含量,食品安全

1. 引言

稀土元素是指镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)及与镧系性质相似的钪、钇共17种元素构成它们在自然界中以氧化物或者含氧酸盐矿物形式存在,但钷是放射性元素,是由人工从铀的裂变物质中产生,所以目前能够检测的只有16种 [1] - [3] 。稀土元素又可以分为轻稀土和重稀土,轻稀土包括镧、镝、铈、镨、钕、钐、铕7个元素,重稀土包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素。研究表明,有着工业“维生素”美称的稀土元素是我国重要的战略资源 [4] ,一定剂量的稀土不仅能促进植物生长发育,使农作物增产和改善品质,还能使动物、家畜体重增加,增强人体的抗癌能力,但稍高则显示其毒性,也对环境造成一定的污染 [5] - [7] ,因此,我国颁布的GB2762-2012《食品中污染物限量》中明确规定茶叶中稀土元素氧化物含量不得超过2.0 mg/kg [8] 。

茶叶富含茶多酚、生物碱和多种微量元素,是世界公认的天然健康饮品,为满足市场需求,许多茶叶生产者通过喷施稀土使茶叶提早发芽、改善茶鲜叶机械组成等作用,严重影响了茶叶的质量 [9] [10] 。遵义地区是我国著名的茶城,也是贵州茶叶的主要代表之一,为了解遵义地区茶叶质量,本文采用ICP-MS对贵州省遵义地产的茶叶32份样品中16种稀土元素含量进行分析,以期为贵州地产茶叶质量数据库的建立提供一定的参考依据。

2. 材料与方法

2.1. 样品采集

于2014年在贵州省遵义地区5个茶叶产地县的超市和茶叶专卖店采集当地茶叶样品共32份,其中余庆县4份,凤冈县5份,湄潭县16份,道真县3份,正安县4份,样品主要为绿茶。

2.2. 仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪(Thermo X Series2,美国热电公司)、全自动消解仪(ST-60)、超纯水系统(美国Millipore公司)、16种稀土元素(镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu、钪Sc、钇Y)的混合标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心),双氧水(分析纯),浓硝酸(优级纯)。

2.3. 样品分析

参照GB5009.94-2012《植物性食品中稀土元素的测定》,将样品放入研磨仪研磨粉碎,混合均匀,准确称取茶叶样品0.5 g于消解内罐中,加入浓硝酸5 mL,双氧水2 mL,放置1 h,旋紧罐盖,放入微波消解仪中,具体消解条件见表1所示,消解完成后,冷却,排气,将消解罐放入恒温电热板上于140℃进行赶酸至约1 mL后冷却,将冷却液转移至25 mL的容量瓶中,超纯水多次洗涤,转移定容至刻度,摇匀,备用,同时做空白实验。将处理好的样品溶液利用电感耦合等离子体质谱仪(美国Thermo X Series2)上机测试。

2.4. 质量控制

所有样品测定均在控制质量条件下进行,每10个样品进行1组平行样分析以及回收率的测定。同时根据GB2762-2012《食品中污染物限量》中茶叶的稀土 限量指标(以稀土氧化物总量计) (≤2.0 mg/kg)进行评价样品是否合格。

2.5. 数据处理

利用Origin 8.0进行图表制作,利用DPS分析软件进行相关性分析和聚类分析。

3. 结果与讨论

3.1. 遵义地区不同产地县叶中稀土元素含量

32份茶叶样品全部检出稀土元素,检出率100%,具体见表2所示,各县平均检出含量具体见图1所示,稀土总残留量范围为0.033~1.785 mg/kg,所有样品均未超出了《食品中污染物限量》中规定的茶叶中稀土元素限量标准(≤2.0 mg/kg),合格率为100%,且样品中稀土含量主要以轻稀土(∑LREEs)为主,含量为0.025~1.165 mg/kg,占总量的66.53%,重稀土含量(∑HREEs)为0.008~0.681 mg/kg,占总量的33.47%。轻稀土含量高于重稀土,与稀土元素在地壳中的分布情况相一致,表明茶叶对稀土元素没有选择性的吸附和富集 [4] 。

3.2. 各产地县16种稀土元素质量分数分析

32份样品均检测出稀土元素(以稀土氧化物计),同一元素在各产地县中平均检出量差异不大,见图2所示,但总体看来,16种稀土元素在同一产地县中平均检出量差异较大,其中以铈(CeO2)的平均检出量最高,镥(Lu2O3)平均检出量最低,以湄潭县最为显著。

3.3. 茶叶中稀土元素之间相关性分析

环境中的稀土元素之间有着很强的伴生性,同时它们的迁移行为以及富集效应也极其相似 [4] ,采用DPS分析软件分析了遵义地区的32份样品,结果表明:该样品中稀土元素两两之间也呈现一定的相关性,其Yb和Er、Lu和Er很强的正相关性。

3.4. 茶叶中稀土元素的聚类分析

采用最短距离聚类分析法对遵义地区各茶叶产地县茶叶样品中稀土元素进行聚类分析,结果见图3所示,当取临界值为0.096时,余庆县和凤冈县聚成一类,湄潭县和正安县聚成一类,道真县单独聚成一类,表明聚成同类的地区茶叶稀土元素含量相近,样品具有相似性。

Table 1. Condition of microwave digestion

表1. 微波消解条件

Figure 1. System result of standard experiment

图1. 标准试验系统结果

Figure 2. Average detection content of RE elements from five counties in Zunyi

图2. 遵义五县地产茶叶中16种稀土元素平均检出含量

Table 2. RE elements content in tea samples obtained from five counties in Zunyi

表2. 遵义五县地产茶叶稀土元素含量情况

注:表中∑REEs代表稀土总量,∑LREEs代表轻稀土总量,∑HREEs代表重稀土总量

Figure 3. Phylogenic tree of RE elements in tea samples from five counties in Zunyi

图3. 遵义五县地产茶叶中稀土元素含量聚类图

4. 结论

通过对贵州省遵义地区各茶产地茶叶中稀土元素含量调查表明,所有茶叶均检出不同程度含量的稀土元素,不同茶叶产地茶叶稀土元素含量也具有一定的差异性,但总体含量均未超出GB2762-2012《食品中污染物限量》中规定的限量标准,可能是喷施稀土肥料过量或生长过程中累积效应所致。有研究表明 [11] [12] ,人们主要是通过冲泡后饮用其茶水,通过沸水冲泡,原茶中的稀土仅1/4进入茶水,大部分稀土元素经过冲泡后仍残留在茶渣中。因此,贵州省遵义地区茶叶中稀土元素污染风险不大,食用安全风险较小,但仍需相关质检部门加强定期监测。

基金项目

贵州省科技厅农业攻关项目(黔科合NY字[2010]3071号)。

文章引用

秦樊鑫,方志青,王志康,王娅. 遵义地区地产茶叶中稀土元素含量特征
Study on Rare Earth Elements Content in Tea Samples from Zunyi[J]. 植物学研究, 2016, 05(05): 167-172. http://dx.doi.org/10.12677/BR.2016.55021

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