對(duì)不同球磨時(shí)間的超微綠茶粉進(jìn)行了重金屬元素鉛、鉻及鎳的測(cè)定;設(shè)置不同材質(zhì)的磨球和罐體對(duì)蒸青片進(jìn)行球磨,并選取球磨材料不同、粒徑相近的兩組超微綠茶粉進(jìn)行重金屬元素(鎳、鉻)檢測(cè),為尋求合適的球磨材料提供依據(jù)。結(jié)果顯示:隨著球磨時(shí)間的增加,茶樣中的鉻和鎳含量均呈上升趨勢(shì),而鉛含量無(wú)顯著差異,原因是球磨時(shí)所用罐體為不銹鋼材質(zhì),而不銹鋼中含有 18.0~20.0%的鉻,8.0~11.0%的鎳;在不銹鋼球-不銹鋼罐、
-不銹鋼罐、瑪瑙球-尼龍罐三種研磨材料組合中,超微茶粉粒徑為 35~55µm 時(shí),使用瑪瑙球-尼龍罐球磨的茶樣中鉻和鎳的含量均小于 5.0mg/kg;粒徑為 10µm 以下時(shí),不宜使用不銹鋼球-不銹鋼罐進(jìn)行球磨加工。
但茶葉加工過(guò)程中,所接觸機(jī)械大多為金屬材料,可能會(huì)造成重金屬污染。韓文炎、高秀平[1-2]在紅茶和綠茶揉捻時(shí),茶葉中的鉛均有不同程度的增加;在烏龍茶的加工工序中,足干過(guò)程中鉛污染嚴(yán)重,包揉工序次之,殺青時(shí)污染較輕,這是因?yàn)椴枞~在包揉后茶汁外溢,使茶葉粘性增加,較易受金屬體和包揉布的污染[3];與其他茶類(lèi)不同的是,CTC 紅碎茶在加工過(guò)程中鉻的含量會(huì)有大幅增加,初步判斷來(lái)自于不銹鋼的 CTC 轉(zhuǎn)子揉切機(jī)。
重金屬原義是指密度大于 6.0g/cm3 的金屬元素,食品中重金屬的污染主要包括汞、鎘、鉛、鉻、砷、銅、鎳、鋅[5]。重金屬的過(guò)量食用可導(dǎo)致重金屬中毒,如鉛可使人出現(xiàn)學(xué)習(xí)能力下降、貧
血[6];過(guò)量的鎳可引起炎癥、癌癥、癥、系統(tǒng)紊亂、降低生育能力、致畸和致突變等[7];鉻雖是人體必需的微量元素,但高鉻的食用也會(huì)引起不適[8]。超微綠茶粉是將達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)的綠茶茶葉,經(jīng)超微粉碎形成 200 目(74μm)甚至達(dá)到 1000 目(12μm)以上的綠茶超微細(xì)粉[9-10]?,F(xiàn)階段我國(guó)企業(yè)大多采用球磨方式加工超微綠茶粉,在球磨加工過(guò)程中,茶葉被粉碎的同時(shí),研磨材料本身也會(huì)發(fā)生變化,從而可能給超微綠茶粉帶來(lái)重金屬污染。另外,與傳統(tǒng)茶葉不同的是,超微綠茶粉屬于茶葉深加工范疇,常被以全組分形式加入到食品和化妝品中[11],又因其中的重金屬元素應(yīng)滿足《食品標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》和《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》對(duì)茶葉中重金屬限量要求[12-13],因此應(yīng)對(duì)超微綠茶粉加工過(guò)程中重金屬污染給予關(guān)注,但目前對(duì)超微綠茶粉加工過(guò)程中的重金屬含量變化未見(jiàn)報(bào)道。本文對(duì)球磨加工過(guò)程中超微綠茶粉的重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)分析,同時(shí),采用三組球磨材料不銹鋼球-不銹鋼罐、氧化鋯球-不銹鋼罐、瑪瑙球-尼龍罐對(duì)超微綠茶粉進(jìn)行加工,通過(guò)重金屬元素鉻和鎳的檢測(cè),并結(jié)合粒徑分析,為尋找合適的球磨材料提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 蒸青綠茶
取自于浙江振通宏茶業(yè)有限公司
1.1.2 試劑
硝酸為級(jí)純,購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;鉻和鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心,1000mg/L。
1.1.3 主要儀器
電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICS-2100),賽默飛世爾科技()有限公司;電感耦合等離子體光譜(iCAP6000),賽默飛世爾科技有限公司;微波消解儀(SN:81722709),安東帕;FA1104A 電子天平,上海精天電子儀器有限公司;YXQM 實(shí)驗(yàn)型行星式球磨機(jī),AY-20生產(chǎn)制造球磨抹茶機(jī), Mastersizer2000 激光粒度儀。
1.2 實(shí)法
1.2.1 茶樣重金屬元素的測(cè)定[14] 準(zhǔn)確稱(chēng)取 0.2g 茶樣于微波消解管中,加入8mL 硝酸,按照表 1 工作條件進(jìn)行消解,消解完全后,趕酸,完全冷卻后,用超純水定容至25mL。采用 3 個(gè)平行樣品,同時(shí)做試劑空白。茶葉中鉻(Cr)和鎳(Ni)含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定(ICP-MS)。
1.2.2 球磨時(shí)間對(duì)茶樣重金屬含量的影響
將蒸青片用生產(chǎn)型球磨機(jī)(料球比 1:4.5,轉(zhuǎn)速 38r/min,罐體為不銹鋼、磨球?yàn)閯傆瘢┓謩e進(jìn)行 2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、22h研磨,對(duì)球磨后的茶樣重金屬元素(Cr、Ni)的
檢測(cè);將球磨 0h、8h、12h、22h 的茶樣委托安徽國(guó)科檢測(cè)科技有限公司進(jìn)行重金屬元素鉛檢測(cè)。
1.2.3 不同的球磨材料對(duì)茶樣金屬含量的影響
將蒸青片用 YXQM-4L 行星式球磨機(jī)分別采用不銹鋼球-不銹鋼罐、氧化鋯球-不銹鋼罐、瑪瑙球-尼龍罐進(jìn)行 20min、40min、60min、90min、2h、4h、6h 的球磨(料球比為 45g:493g,大中
小球配比為:大球占總重量的 20%、中球占 50%、小球占 30%,球磨后所得粒徑與生產(chǎn)型球磨機(jī)相近),對(duì)以上球磨茶樣進(jìn)行粒徑檢測(cè),并選取不同球磨材料且粒徑相近的茶樣進(jìn)行重金屬
元素(鉻、鎳)的檢測(cè)。
1.2.4 粒徑檢測(cè)[15]
利用激光粒度儀測(cè)定超微綠茶粉的粒徑,Mastersizer2000 型激光粒度儀的轉(zhuǎn)速為2000r/min,選用濕法進(jìn)樣器,設(shè)置顆粒折射率為 1.53,顆粒吸收率為 0.01。
1.2.5 數(shù)據(jù)處理
本實(shí)驗(yàn)采用 Origin2016 制圖,SPSS22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 超微綠茶粉加工過(guò)程中重金屬含量變化 從表 1 和表 2 可看出,隨著球磨時(shí)間的增加,超微綠茶粉中的鉻和鎳均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這與張琳所得出紅碎茶加工過(guò)程中鉻含量大量增加的結(jié)果一致。在球磨 12 小時(shí)后明顯上升,球磨 22 小時(shí)后鉻含量已達(dá)到 2.0ppm 以上,超出《食品標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中對(duì)食品中鉻的限量。原因?yàn)榍蚰ニ霉摅w為不銹鋼,日常所用 304 不銹鋼中含有 18.0~20.0%的鉻,8~11%的鎳[16],球磨加工過(guò)程中,茶葉與球磨罐直接接觸,從而使其中的鉻和鎳含量增加[14],因此為球磨過(guò)程中的鉻和鎳的含量超標(biāo),從表 3 可看出,隨著球磨時(shí)間的增加,
超微綠茶粉中的鉛并無(wú)顯著差異。原因?yàn)樵谇蚰ゼ庸み^(guò)程中,茶樣處于密閉空間中,且所接觸的球磨材料中鉛,所以在超微綠茶粉的加工過(guò)程中,并不會(huì)造成鉛污染。
2.2 球磨材料對(duì)茶樣中重金屬含量的影響
使用不同的球磨材料對(duì)蒸青片進(jìn)行不同時(shí)間的球磨(YXQM 實(shí)驗(yàn)型行星式球磨機(jī)),經(jīng)過(guò)粒徑檢測(cè)可得下表: 從表 4 可看出,在球磨過(guò)程中,一定的球磨時(shí)間下,不同的球磨材料會(huì)影響茶樣的粒徑,球磨時(shí)間較短時(shí),以瑪瑙球-尼龍罐所得茶樣粒徑較小,但在球磨 4h 后,以氧化鋯球-不銹鋼罐所得的茶樣粒徑較小。可能原因?yàn)檠心ゲ牧喜煌?,所占體積不同,影響了介質(zhì)對(duì)茶樣的沖擊碰撞以及摩擦,從而使粉碎所得茶樣粒徑不同[17]。
為探究不同的球磨材料對(duì)茶樣重金屬含量的影響,選取兩組球磨材料不同、粒徑相近的茶樣進(jìn)行重金屬元素(鎳、鉻)檢測(cè)。 從表 5 可看出,A 組茶樣,在粒徑為 30~55µm 的情況下,以不銹鋼球-不銹鋼罐球磨 2h后茶樣中重金屬鎳和鉻含量較高,瑪瑙球-尼龍罐球磨 40min 后茶樣中的重金屬鎳和鉻含量較低;B 組茶樣,在中值粒徑小于 10µm 時(shí),不銹鋼球-不銹鋼罐球磨 6h 后的金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氧化鋯球-不銹鋼罐球磨 4h 后的茶樣。原因?yàn)椴讳P鋼中含有 18.0~20.0%的鉻,8.0~11.0%的鎳,而氧化鋯、瑪瑙及尼龍中并不含鉻和鎳元素。選擇合適的球磨材料及時(shí)間是很有必要的。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)首先對(duì)不同球磨時(shí)間的超微綠茶粉進(jìn)行重金屬鉻、鎳和鉛的檢測(cè),結(jié)果表明,隨著球磨時(shí)間的增加,茶樣中鉻和鎳的含量增加,較長(zhǎng)時(shí)間的球磨后,可能會(huì)造成超微綠茶粉重金屬超標(biāo),原因?yàn)榍蚰ニ霉摅w為不銹鋼罐,不銹鋼中含有較多的鉻和鎳;鉛在球磨過(guò)程中無(wú)增加現(xiàn)象。為探究球磨材料對(duì)超微綠茶粉加工過(guò)程中重金屬污染的影響,使用三種不同組合的研磨材料不銹鋼球-不銹鋼罐、氧化鋯球-不銹鋼罐、瑪瑙球-尼龍罐對(duì)蒸青片進(jìn)行球磨加工,對(duì)其粒徑進(jìn)行檢測(cè),并選擇兩組不同研磨材料、粒徑相近的超微綠茶粉進(jìn)行重金屬檢測(cè),發(fā)現(xiàn)不同的研磨材料會(huì)影響超微綠茶粉的粒徑,且超微綠茶粉粒徑在 30µm 以上時(shí),宜選擇瑪瑙球和尼龍罐為研磨材料進(jìn)行加工,可有效減少重金屬污染,同時(shí)提高粉碎效率;對(duì)超微綠茶粉粒徑要求在 10µm 以下時(shí),不銹鋼球-不銹鋼罐組球磨超微綠茶粉鎳和鉻污染嚴(yán)重,不宜作為球磨材料。本試驗(yàn)為尋求合適的球磨材料提供一定的依據(jù),但未對(duì)不同球磨材料的茶樣進(jìn)行全面的分析,結(jié)合超微綠茶粉的分析來(lái)選擇合適的球磨材料值得進(jìn)一步深入探討