林婷婷，楊曉萍

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

茶樹對鋁的吸收、積累特性及飲茶安全性評價(jià)

林婷婷，楊曉萍*

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

茶樹是典型的富鋁植物，茶又是深受人們喜愛的飲品，而鋁是一種對人體健康有害的金屬元素，飲茶是否會導(dǎo)致人體鋁中毒引起人們高度關(guān)注。本文詳細(xì)闡述了茶樹對鋁的吸收和積累特性，分析了茶湯中鋁的溶出量、溶出形態(tài)及生物可給性，闡明了科學(xué)飲茶是健康安全的，并提出了合理有效的茶葉降鋁措施。

茶；鋁；吸收；積累；溶出量；形態(tài)；生物可給性

鋁對人體健康的危害已得到人們的普遍認(rèn)可，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）早在1989年便正式將鋁列為食品污染物并加以管理。茶是世界三大無酒精飲料之一，是人們?nèi)粘Ｉ钪械钠毡轱嬈贰Ｈ欢?，茶樹是一種富鋁植物，飲茶是否會使人體攝入鋁過剩進(jìn)而導(dǎo)致中毒引起人們廣泛關(guān)注。因此，研究茶樹對鋁的吸收和積累特性、茶湯鋁的溶出量、溶出形態(tài)及生物可給性，對人體飲茶進(jìn)行安全性評價(jià)具有重要意義。

1 茶樹對鋁的吸收和積累特性

1.1 茶樹對鋁的吸收

茶樹吸收鋁的主要途徑是根部吸收，這一過程受土壤特別是根際鋁濃度的影響[1]。土壤中的鋁在酸性條件下形成能與有機(jī)質(zhì)復(fù)合的交換性羥基鋁離子，這種鋁離子能夠較好的被茶樹根系吸收[2]。研究表明，茶樹對鋁的吸收形式主要有以Al-F絡(luò)合物的形式或以Al/P克分子比值為1的絡(luò)合物形式這兩種，目前尚無一致定論[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，茶葉中F/Al的比值主要與土壤類型有關(guān)，且在茶樹體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有大量Al-F絡(luò)合物[4]，因此推斷土壤中的鋁元素可能是以Al3+與F－絡(luò)合形成的AlF2+、AlF2+形式被茶樹吸收。另外有一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，Al、P呈一定比例被茶樹吸收，是因?yàn)殇X具有“磷泵”作用，所以兩者在茶樹生長過程中的吸收和積累成密切相關(guān)，當(dāng)鋁以靜電荷密度高的多聚鋁-磷酸絡(luò)合物的形態(tài)進(jìn)入茶樹體內(nèi)時，植株可以忍受比單一鋁離子狀態(tài)更高的量[3,5]，P、Al的特殊關(guān)系使得茶樹根系吸收這兩種元素時常以兩者的絡(luò)合物形態(tài)進(jìn)行吸收。

1.2 茶樹對鋁的積累

動態(tài)觀察結(jié)果表明，茶樹根部從土壤中吸收鋁后向上輸送到地上部分的枝葉中，并在成熟葉片中逐漸積累，待葉片老化后，所積累的鋁慢慢在葉表皮和柵欄組織內(nèi)富集，然后聚集在表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁內(nèi)趨于穩(wěn)定狀態(tài)[6]。

茶樹中鋁的積累量主要因不同品種、器官、部位、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)及樹齡而異。植物學(xué)家Chenery[7]指出不同品種的茶樹鋁含量有較明顯差異，認(rèn)為茶樹對鋁的吸收積累可能存在一定的遺傳差異性。茶樹不同器官間對鋁的積累能力表現(xiàn)為：葉＞根＞莖8,9]。同一器官中不同部位鋁的含量亦有較大差異，主要呈老葉＞成熟葉＞嫩葉、側(cè)根＞主根、細(xì)莖＞粗莖的規(guī)律[10-12]。馬士成[13]對茶樹不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋁含量測定結(jié)果顯示：茶樹新梢及成熟葉片中，鋁主要富集在細(xì)胞壁，分別占總鋁含量的4.40%和83.24%，其次是葉綠體，分別占26.04%和11.07%。茶樹細(xì)胞壁中的鋁主要存在于果膠中，進(jìn)入原生質(zhì)體的鋁則主要富集在液泡中[14]。潘根生等[15]研究顯示，茶樹根尖不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中鋁含量為：細(xì)胞壁＞細(xì)胞質(zhì)＞細(xì)胞核＞線粒體。同時，鋁的積累量隨茶樹種植年限的延長呈增長趨勢，當(dāng)種植年限在40～50年后達(dá)到最大值[16]。

1.3 影響茶樹對鋁吸收積累的因素

茶樹對鋁的吸收積累主要受茶園環(huán)境、茶園施肥、土壤pH和生長季節(jié)等方面的影響[17]。茶園環(huán)境特別是茶園中土壤和水源的鋁污染程度最直接影響到茶樹對鋁的吸收積累量[1]。茶園施肥情況是影響茶樹體內(nèi)鋁積累量的重要因素之一。段小華等18-20]研究表明，茶園中增施氮肥會導(dǎo)致茶樹成熟葉片鋁含量下降，適量施磷肥和鈣肥可以降低茶樹中的鋁含量。土壤酸度也是影響茶樹鋁含量的關(guān)鍵因素，茶葉中土壤鋁的積累量隨著pH值下降而增加21,22]。除此之外，不同的生長季節(jié)，茶樹對鋁的吸收積累量也有較大差異，同等嫩度的茶樹鮮葉鋁含量依次為：秋季＞夏季＞春季[23]。

2 人體飲茶安全性評價(jià)

2.1 鋁對人體健康的危害

鋁的毒性作用與它的量和形態(tài)密切相關(guān)。每個正常的成年人每天攝入鋁的許可量約為20～40 mg，高于這一范圍將危害人體健康。研究發(fā)現(xiàn)自由態(tài)Al3+和易變態(tài)鋁，如Al(OH)2+、Al(OH)2+等是鋁的有毒形態(tài)，膠態(tài)Al(OH)3本身無毒，但在胃液的酸性條件下可轉(zhuǎn)化為有毒形態(tài)，因此，這些形態(tài)的鋁均對人體健康存在危害，而以腐殖酸鋁為代表的有機(jī)態(tài)鋁則被證實(shí)是無毒的[24,25]。

有研究指出，鋁對人體的危害主要體現(xiàn)在對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼、肝腎、血液系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及生殖發(fā)育等方面的損害[26,27]。流行病學(xué)研究證實(shí)人體內(nèi)過量的蓄積鋁可能導(dǎo)致老年癡呆癥、透析性腦病、神經(jīng)退行性病、骨軟化和骨營養(yǎng)不良、非缺鐵性的小細(xì)胞低色素貧血和腎性貧血等疾病[28,29]。

2.2 鋁在茶湯中的溶出及其溶出的影響因素

雖然茶樹是富鋁植物，但鋁在茶湯中溶出率不高。李海生等人在紅茶、綠茶、烏龍茶和普洱茶的四大主要產(chǎn)區(qū)中選取了24種茶葉樣品，測定其沖泡后茶湯中鋁的溶出量，結(jié)果顯示鋁濃度均介于2.1～2.5 mg/L[8]，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于茶葉中的鋁含量。在已有的不少相關(guān)研究報(bào)道中可以得出，不同研究者采用不同樣品浸泡所得到的茶湯鋁濃度均在6 mg/L之內(nèi)[30,31]，進(jìn)一步有力證實(shí)了茶湯中鋁的溶出情況。

茶湯鋁的溶出量與不同的沖泡條件有重要關(guān)系。劉曉靜等[32]指出，茶湯中鋁隨沖泡次數(shù)、溫度、時間、茶水比的不同呈現(xiàn)不同的溶出特性。李海龍等[33]做了相關(guān)研究，結(jié)果顯示茶葉在沖泡過程中鋁的溶出量隨茶水比減小而增加，并與沖泡時間成正相關(guān)，且鋁的溶出量在首次沖泡時最高，隨后依次降低。

2.3 茶湯中鋁的溶出形態(tài)

國內(nèi)外關(guān)于茶湯中鋁的形態(tài)的研究很多，一般認(rèn)為茶湯中鋁的形態(tài)主要為：多元酚配合物、鋁的有機(jī)酸鹽、鋁的氟化物、鋁離子及其水解產(chǎn)物（聚合羥基鋁）等，其中有90%以上是以有機(jī)結(jié)合態(tài)形式存在[30]。多酚類物質(zhì)是茶湯中的主要成分，在決定鋁形態(tài)中具有重要作用[32,34]。于濤等[35]研究結(jié)果表明，茶水中顆粒態(tài)鋁的含量總體較高，溶解態(tài)中的鋁以有機(jī)態(tài)為主，無機(jī)鋁含量較少。黃淦泉等[36]認(rèn)為茶水中氟鋁絡(luò)合物是鋁的主要形態(tài)之一，有機(jī)鋁絡(luò)合物和聚合羥基鋁絡(luò)合物也存在于茶水中，但不存在有毒的單體羥基鋁。Zhou等[37]用反相色譜法研究茶湯中鋁的形態(tài)，認(rèn)為茶湯的鋁主要以大分子有機(jī)化合物、小分子穩(wěn)定有機(jī)化合物和極少量自由鋁離子形式存在。Street等[38]對29個不同的茶湯樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)所有樣品均未檢測出高毒性的三價(jià)鋁離子。Horie等[39]和劉麗娜等[40]研究發(fā)現(xiàn)，茶湯中鋁主要以鋁絡(luò)陰離子[Al(C2O4)3]3-和有機(jī)酸根的螯合鋁絡(luò)合物或含有草酸根和氟的鋁絡(luò)合物形式存在。

由于鋁形態(tài)的易變性和樣品的復(fù)雜性，再加上所采取的測定方法不同，造成不同學(xué)者對茶湯中鋁的形態(tài)研究結(jié)果有所出入。盡管如此，茶湯中大部分鋁以有機(jī)結(jié)合態(tài)溶出得到普遍共識，而有毒的交換態(tài)鋁和單聚體羥基態(tài)鋁的含量極低[30]。

2.4 茶湯中鋁的生物可給性

大量研究測定表明一個具有正常的腎功能的人，體內(nèi)含鋁量為3～10 ìg/L，這個值遠(yuǎn)小于茶湯中鋁的溶出量，說明人體對茶湯中的鋁的吸收是極為有限的[30]。這主要是由于人體胃內(nèi)含有強(qiáng)酸性的消化液，機(jī)體攝入的鋁在進(jìn)入腸道后會發(fā)生中和反應(yīng)，鋁的溶解度降低，大部分的鋁形成不溶性水解產(chǎn)物進(jìn)入大腸，最后排出體外。另一方面，鋁在人體中的生物利用率很低。一個具有正常腎功能的人體每日可排鋁量大約在5～15 ìg/L。Flaten[41]研究發(fā)現(xiàn)，飲茶者尿液中鋁的平均排泄量顯著高于飲水者，而在血液中的鋁含量區(qū)別卻不顯著，更加證實(shí)了這一觀點(diǎn)。

正因?yàn)椴铚袖X的溶出率低[42]，且大部分是以無毒的有機(jī)結(jié)合態(tài)溶出，其能被人體吸收的量極為有限[30,36,38]，少量被吸收的鋁在機(jī)體中的生物利用率又低[43]，所以科學(xué)飲茶是安全的。

3 茶葉降鋁措施

盡管研究表明科學(xué)飲茶是安全的，但不可否認(rèn)茶葉在各類食品中含鋁量相對較高，尤其是以采于老茶園的鮮葉或以粗老原料制成的茶葉，如磚茶，其全鋁含量很高，通常在4000 mg/kg以上[33]。這類茶葉長期大量飲用，其潛在的鋁毒性不容忽視。因此，降低人體攝入茶葉中的鋁，進(jìn)一步保證飲茶安全性十分重要。筆者認(rèn)為主要從兩方面入手：一方面降低茶葉中鋁的含量。降低茶園灌溉水的鋁污染、改善茶園酸堿度均可直接降低茶樹根部鋁的吸收。根據(jù)段小華[18-20]的研究表明，適當(dāng)增施氮肥、磷肥和鈣肥可降低茶樹中的鋁含量。鮮葉采摘過程，進(jìn)行低鋁品種原料篩選，增加原料的嫩度或者拼配一些含鋁量較低的原料，同時在加工中避免鋁制品的使用可有效降低茶葉中的鋁含量。另一方面是改變?nèi)藗兊娘嫴枇?xí)慣。結(jié)合李海龍[33]的研究結(jié)果，可得出：茶葉沖泡過程中適當(dāng)增加茶水比、縮短沖泡時間、減少沖泡次數(shù)，同時，在飲茶前將第一泡茶湯洗掉，可顯著降低人體通過飲茶攝入的鋁量。

4 展望

綜上所述，茶樹對鋁的吸收和積累特性、茶湯鋁的溶出和形態(tài)分析及鋁的生物可給性等相關(guān)研究已取得一定成就，但仍存在一些問題尚未解決：其一，鋁的吸收機(jī)制尚不明確，僅限于一些推測；其二，關(guān)于茶湯中鋁的形態(tài)分布的相關(guān)研究較少，目前為止，還很難準(zhǔn)確地描繪出茶湯中鋁的形態(tài)分布圖；其三，目前還缺乏明確統(tǒng)一的茶葉飲品及其相關(guān)制品的鋁限制衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。針對以上問題，筆者認(rèn)為在今后的研究工作中，應(yīng)進(jìn)一步了解有關(guān)茶樹吸附鋁的生理或分子機(jī)理，明確茶樹對鋁的吸收機(jī)制。其次，應(yīng)深入探索茶湯中鋁的各種形態(tài)分布，著重檢測有毒的交換態(tài)鋁和單聚體羥基鋁等所占比例，同時，通過模擬體外消化或動物實(shí)驗(yàn)，分析茶葉經(jīng)過人體消化后鋁的溶出及其形態(tài)轉(zhuǎn)變特性，為茶葉中鋁的風(fēng)險(xiǎn)評估提供科學(xué)依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，制定科學(xué)的鋁限制衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

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The Absorption and Accumulation Characteristics of Aluminum in Camellia Sinensis and its Safety Evaluation of Drinking Tea

LIN Ting-ting，YANG Xiao-ping*
（College of Horticulture & Forestry Sciences, Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei 430070，China）

Tea（Camellia Sinensis）is typically rich in aluminum. As the popular beverage worldwide, tea should be paid more attention to the safety of aluminum for human. In this paper, we reviewed the absorption and accumulation of aluminum in Camellia Sinensis, and analyzed its dissolved contents, forms and bioavailability in tea infusions, so as to clarify the healthy and safety for scientifically drinking tea. Finally, we drew the rational and available measure to control the contents of aluminum in tea.

tea, aluminum, absorption, accumulation, dissolution, form, bioavailability

林婷婷（1991-），女，碩士研究生，研究方向：茶葉深加工與綜合利用。

*通訊作者：楊曉萍（1971-），女，副教授，研究方向：茶葉生物化學(xué)及深加工。E-mail：yangxp@mail.hazu.edu.cn