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地质高背景区土壤中的微量元素受自然过程和人为过程的共同影响,其环境行为及健康效应与人为污染区有明显区别。因此,研究这类区域微量元素在农作物中的富集作用和潜在的健康风险对于选择合适的作物类型、保障食品安全都具有重要意义。本研究以典型硒镉高背景区—池州市石台县大山村为研究区域,探讨了硒、镉、砷和汞4种微量元素在土壤—茶叶系统中的积累和迁移规律,分析了采茶时间、叶片成熟度和炒制温度对茶叶中微量元素积累的影响;通过正交试验研究了泡制温度、时间和次数对茶叶中硒浸出的影响,确定了最佳的泡制条件,并分析了4种微量元素的健康风险;对比了富硒茶与普通茶叶中游离氨基酸和茶多酚含量的差异,以及不同茶叶中茶多酚抗菌、抗氧化特性。主要研究结果和结论如下:
(1)土壤中硒的时空变化较大。采茶期土壤硒含量为3.60mg/kg,全部达到富硒标准,其中46.67%的样点硒过量,潜在硒中毒风险较大。采茶期土壤镉含量为1.35mg/kg,为土壤风险筛选值的4.5倍,砷、汞含量均未超标。
(2)镉的生物有效态比例高达74.02%,作物积累的风险较大。土壤硒与茶叶中硒和汞的含量显著正相关。
(3)高温炒制使茶叶硒含量显著降低,而叶片成熟度和采茶时间对硒含量影响不明显。虽然土壤中镉严重超标,但茶叶中并未出现超标现象。非采茶期采集的嫩叶中砷的含量是采茶期的3倍左右。成熟叶中砷的含量是嫩叶中的5倍左右。总体上看,本区域所产茶鲜叶中砷、汞的污染风险较小。茶叶对硒的富集系数最高(51.67%),砷的富集系数最低(10.33%)。
(4)富硒茶茶汤中的镉含量均低于检出限。泡制温度和次数均对硒的浸出有极显著影响(p<0.01),但泡制时间的影响不明显(p>0.05)。最佳的泡制条件是100℃、冲泡1次、时间15分钟,浸出量可达0.083mg/kg(浸出率为26.06%),此条件下砷和汞的浸出量分别为0.056和0.002mg/kg。茶汤中的硒、砷和汞远低于其TDI,较为安全。THQ的排序为砷>汞>硒,但THQ值均远小于1,表明不存在明显的健康风险。
(5)石台富硒茶游离氨基酸总量达到0.55%。富硒茶中氨基酸含量与硒含量之间存在显著正相关(p<0.01),表明富硒茶中游离氨基酸可能含硒。
(6)茶多酚对大肠杆菌的抑菌能力表现为石台富硒茶>冬至云尖>木塔针茶,对金黄色葡萄球菌的抑菌能力依次为石台富硒茶>木塔针茶>冬至云尖。不同来源的茶多酚对亚硝基清除能力依次为石台富硒茶>冬至云尖>木塔针茶,对超氧阴离子的清除木塔针茶表现最好,而冬至云尖对羟基自由基的清除能力最好。
本研究结果表明,虽然研究点硒镉背景值高,镉的生物有效性强,但茶叶对镉的积累较低。高温炒制导致茶叶中的硒明显损失,硒的浸出主要受泡制温度和次数影响,浸出率最高为26.06%,各种微量元素均没有明显的健康风险。富硒茶中的茶多酚对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出较强的抑菌能力。
(1)土壤中硒的时空变化较大。采茶期土壤硒含量为3.60mg/kg,全部达到富硒标准,其中46.67%的样点硒过量,潜在硒中毒风险较大。采茶期土壤镉含量为1.35mg/kg,为土壤风险筛选值的4.5倍,砷、汞含量均未超标。
(2)镉的生物有效态比例高达74.02%,作物积累的风险较大。土壤硒与茶叶中硒和汞的含量显著正相关。
(3)高温炒制使茶叶硒含量显著降低,而叶片成熟度和采茶时间对硒含量影响不明显。虽然土壤中镉严重超标,但茶叶中并未出现超标现象。非采茶期采集的嫩叶中砷的含量是采茶期的3倍左右。成熟叶中砷的含量是嫩叶中的5倍左右。总体上看,本区域所产茶鲜叶中砷、汞的污染风险较小。茶叶对硒的富集系数最高(51.67%),砷的富集系数最低(10.33%)。
(4)富硒茶茶汤中的镉含量均低于检出限。泡制温度和次数均对硒的浸出有极显著影响(p<0.01),但泡制时间的影响不明显(p>0.05)。最佳的泡制条件是100℃、冲泡1次、时间15分钟,浸出量可达0.083mg/kg(浸出率为26.06%),此条件下砷和汞的浸出量分别为0.056和0.002mg/kg。茶汤中的硒、砷和汞远低于其TDI,较为安全。THQ的排序为砷>汞>硒,但THQ值均远小于1,表明不存在明显的健康风险。
(5)石台富硒茶游离氨基酸总量达到0.55%。富硒茶中氨基酸含量与硒含量之间存在显著正相关(p<0.01),表明富硒茶中游离氨基酸可能含硒。
(6)茶多酚对大肠杆菌的抑菌能力表现为石台富硒茶>冬至云尖>木塔针茶,对金黄色葡萄球菌的抑菌能力依次为石台富硒茶>木塔针茶>冬至云尖。不同来源的茶多酚对亚硝基清除能力依次为石台富硒茶>冬至云尖>木塔针茶,对超氧阴离子的清除木塔针茶表现最好,而冬至云尖对羟基自由基的清除能力最好。
本研究结果表明,虽然研究点硒镉背景值高,镉的生物有效性强,但茶叶对镉的积累较低。高温炒制导致茶叶中的硒明显损失,硒的浸出主要受泡制温度和次数影响,浸出率最高为26.06%,各种微量元素均没有明显的健康风险。富硒茶中的茶多酚对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出较强的抑菌能力。