Đánh giá hàm lượng đa nguyên tố trong nước trà của một số loại trà ở Việt Nam
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
25
Đánh giá hàm lượng đa nguyên tố trong nước trà của một số loại trà
ở Việt Nam
Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Công Hậu*
Khoa Kĩ thuật Thực phẩm và Môi trường, Đại học Nguyễn Tất Thành
*nchau@ edu.vn.
Tóm tắt
Nhận
05.12.2020
Trà (Camellia sinensis L.) được xem là một loại thức uống phổ biến trên thế giới. Trà có giá trị
dinh dưỡng và dược tính cao do chứa nhiều các hợp chất có tính kháng oxi hóa, các amino acid và
nhiều nguyên tố dinh dưỡng đa vi lượng cần thiết. Trong nghiên cứu này, phương pháp plasma
ghép cặp cảm ứng cao tần - đầu dò khối phổ (ICP-MS) được thẩm định nhằm đánh giá sự phóng
thích của các nhóm nguyên tố dinh dưỡng đa vi lượng và nguyên tố không thiết yếu trong nước
Trà ở các nhiệt độ pha và thời gian ngâm trà khác nhau. Kết quả cho thấy, sự gia tăng nhiệt độ của
Được duyệt 24.12.2020
Công bố
30.12.2020
Từ khóa
nước pha trà đóng vai trò quan trọng trong việc làm tăng tỉ lệ phóng thích của nguyên tố vào trong
0
nước hơn là khi cố định nhiệt độ pha tại 70 C và kéo dài thời gian ngâm trà. Phần trăm phóng Camellia sinensis L.,
thích của các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng còn lại giảm dần theo thứ tự B > Mn > Zn > Cu > Fe ICP-MS, nước trà,
> Ni, trong đó Fe và Ni cho tỉ lệ phóng thích thấp hơn hẳn so với các nguyên tố còn lại. Giá trị nguyên tố,
nồng độ Al cao nhất trong nước trà ghi nhận ở mẫu trà đỏ (khoảng 2,5mg/L), đều nằm trong giới tỉ lệ phóng thích
hạn cho phép của WHO.
® 2020 Journal of Science and Technology - NTTU
Ngoài ra, các nguyên tố dinh dưỡng đa vi lượng thiết yếu
1 Đặt vấn đề
trong cơ thể con người có thể được bổ sung qua việc uống
Trà (Camellia sinensis L.) có thể được xem là một thức uống
trà vì sản phẩm trà có chứa các nhiều nguyên tố như
phổ biến được tiêu thụ bởi gần hai phần ba dân số trên thế giới
sodium, potassium, manganese, selenium, boron, kẽm,
vì ngoài tác dụng giải khát, trà còn có giá trị dinh dưỡng và
chứa một số nguyên tố không thiết yếu (nguyên tố độc), có
trước Công nguyên, trà được trồng chủ yếu tại các nước châu
khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng như
Á và châu Phi như Trung Quốc, Sri Lanka, Ấn Độ, Kenya,
Cd, Pb, Hg, … Quá trình pha trà sẽ khiến một số thành
phần trong trà đi vào dung dịch nước trà, đặc biệt là các
nhiều loại trà trên thị trường như trà trắng, trà xanh, trà đen, trà
nguyên tố với khả năng phóng thích khác nhau, từ đó làm
Ô long,… [3, 4]. Thành phần chính của lá trà là nước (chiếm
ảnh hưởng đến chất lượng trà cũng như sức khỏe của người
75 % - 82 %), cần thiết để duy trì sự sống của cây. Bên cạnh
nước, thành phần và hàm lượng các chất hòa tan trong trà là
tiêu dùng đặc biệt là đối với các nguyên tố độc/không thiết
yếu (nếu có hiện diện trong trà). Ngoài yếu tố về chất lượng
một trong những mối quan tâm hàng đầu đối với các nhà
trà hay loại trà sử dụng, sự phóng thích của các nguyên tố
nghiên cứu về trà [5, 6]. Ngoài các hợp chất polyphenol, trà
và sự hiện diện của chúng trong nước trà phụ thuộc nhiều
còn có nhiều hợp chất khác, bao gồm alkaloid, amino acid,
yếu tố dễ thay đổi và điều chỉnh như lượng trà dùng để pha,
protein, glucid, chất bay hơi và kim loại dạng vết. Trà chứa
thể tích nước, nhiệt độ nước pha trà và thời gian ngâm trà.
nhiều hợp chất polyphenol (đặc biệt là các catechin), các
Trên thế giới, có rất nhiều các nghiên cứu liên quan đến hàm
amino acid, tannic acid, và sự hiện diện của những chất chống
lượng của nguyên tố trong trà và cả trong nước trà [8-12]. Tuy
oxi hóa khác nên việc uống trà có lợi cho sức khoẻ con người,
nhiên, tại Việt Nam, nghiên cứu về kim loại trong trà nói
có khả năng phòng ngừa rất nhiều loại bệnh như chứng
chung và cho các loại trà Việt Nam nói riêng khá hạn chế. Một
Alzheimer, huyết áp cao, béo phì và giảm nguy cơ ung thư [7].
số công bố chỉ dừng lại ở việc xác định vài nguyên tố trong
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
26
mẫu trà mà chưa xác định đồng thời nhiều nguyên
tố [13]. Thực tế hơn là xác định hàm lượng các kim loại
chính trong dung dịch nước trà mà con người trực tiếp đưa
vào cơ thể, từ đó có thể đưa ra kết luận về các yếu tố ảnh
hưởng đến nồng độ kim loại hiện diện trong nước trà, tính
chất của từng nguyên tố và khả năng thôi nhiễm của chúng
vào trong dung dịch trong cùng một điều kiện pha.
Trong nghiên cứu này, phương pháp ICP-MS được sử dụng
nhằm xác định và đánh giá hàm lượng của các nhóm
nguyên tố bao gồm (i) nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (Na,
K, Ca, Mg), (ii) nguyên tố dinh dưỡng vi lượng (B, Cr, Mn,
Ni, Fe, Cu, Zn, As, Se) và (iii) nguyên tố không thiết yếu
(Al, Cd, Pb) trong nước trà pha từ các điều kiện nhiệt độ và
thời gian ngâm trà khác nhau dựa trên sự tính toán tỉ lệ
phóng thích của các nguyên tố này từ trà vào dung dịch
nước trà.
2.2 Hóa chất
Các hóa chất tinh khiết phân tích gồm HNO3, HCl, chuẩn
đa nguyên tố chứa 33 nguyên tố 10 mg/L (Merck, Đức),
dung dịch hiệu chuẩn iCAP Q/Qnova CALIBRATION
và tune máy iCAP Q/RQ TUNE (Thermo Fisher
Scientific, Đức).
2.3 Thẩm định qui trình phân tích hàm lượng tổng các
nguyên tố trong trà bằng ICP-MS
Thiết bị ICP-MS Thermo ScientificTM iCAPTM RQ, Mĩ
được tối ưu hóa các thông số cơ bản qua quá trình “tune”
thiết bị (Bảng 2).
Bảng 2 Thông số hoạt động cơ bản của thiết bị ICP-MS
Các thông số vận hành chính
Hệ phun sương
Tốc độ bơm nhu động
Buồng phun
Sampling cone
Skimmer cone
“Concentric” 0,96 L/phút
40 mL/phút
Quartz type cyclonic spray
Nickel, 1 mm orifice
Nickel, 0,75 mm orifice
1.200 W
2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu
Năng lượng plasma
Nghiên cứu này khảo sát trên 5 mẫu trà khô thành phẩm
trong đó có 3 mẫu trà được thu thập theo TCVN 5609:2007
[14] và QCVN 01-28:2010/BNNPTNT [15] ở vùng trà cổ
thụ (Suối Giàng, tỉnh Yên Bái-miền Bắc, Việt Nam) và 2
mẫu trà Ô long ở vùng trà hữu cơ Ô long (Lâm Hà, tỉnh
Lâm Đồng), Bảng 1.
Tốc độ khí và chân không
Tốc độ khí plasma
Tốc độ khí phun sương
Tốc độ khí bổ trợ
Expansion stage
Áp suất bộ phân tách khối
14L/phút
0,94L/phút
0,8L/phút
1 mmbar
1,4 x 10–7torr
Bảng 1 Thông tin các mẫu trà trong nghiên cứu
Thông số đo
Mã mẫu
Vị trí
Thông tin mẫu
Trà trắng cổ thụ
Trà xanh cổ thụ
Trà đỏ cổ thụ
Khoảng mass
Dwell time
Số vòng quét
0-300 amu
0,1 giây
10
AW Suối Giàng, tỉnh Yên
AG Bái (miền Bắc Việt
AR Nam)
Thời gian rửa giữa các mẫu 60 giây
Tổng thời gian đo 90 giây
OFS Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng Trà Ô long Tứ Quí
OKT (miền Nam Việt Nam) Trà Ô long Kim Tuyên
Qui trình phân tích hàm lượng tổng các nguyên tố trong
trà bằng ICP-MS được thẩm định gồm các nội dung như
giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ),
đường chuẩn, độ lặp lại, độ tái lặp và độ đúng (Bảng 3)
dựa trên các tiêu chí được đưa ra trong Phụ lục F của
AOAC.
Các mẫu trà trước khi phân tích sẽ được đồng nhất theo
TCVN 9738:2013 [16] để thu được mẫu đồng nhất. Mẫu
sau khi xay sẽ được chuyển vào túi nhựa có khóa kéo, bảo
quản trong bình túi hút ẩm với vật liệu hút ẩm là silica gel.
Điều kiện bảo quản: 25 C, độ ẩm 70 % và tránh ánh nắng
trực tiếp.
0
Bảng 3 Các thông số thẩm định phương pháp phân tích nguyên tố bằng ICP-MS
m/z định lượng
Slope (a)
0,0005
0,0097
0,0044
0,0016
0,0046
0,0012
0,0618
0,0482
0,0016
0,0226
Intercept (b)
0,0007
IDL-IQL (훍g/L)
15 – 33
RSD (%)
0,38
0,21
4,3
p-values
0,403
0,266
0,863
0,981
0,814
0,941
0,931
0,0824
0,354
0,605
HSTH (%)
93 – 102
105 – 115
100 – 101
100 – 108
96 – 107
96 – 101
95 – 105
93 – 116
90 – 111
92 – 115
11B
23Na
24Mg
27Al
39K
-0,1345
0,3393
0,2507
0,2614
0,1960
-1,0934
-1,5247
0,3194
18 – 30
16 – 34
13 – 25
100-170
2,4
1,8
4,9
3
2,1
2,5
3,2
44Ca
52Cr
55Mn
57Fe
60Ni
39-79
0,16 - 0,24
0,23 - 0,46
56 – 100
0,16 - 0,23
1,2317
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
27
m/z định lượng
63Cu
Slope (a)
0,0566
0,0127
0,008
0,0004
0,0033
0,3522
Intercept (b)
2,8654
IDL-IQL (훍g/L)
0,41 - 0,93
10 – 23
0,024 - 0,05
0,16 - 0,39
0,013 - 0,028
14 – 30
RSD (%)
1,4
p-values
0,197
0,134
0,649
0,14
HSTH (%)
95 – 118
90 – 110
90 – 110
90 – 110
90 – 101
95 – 101
66Zn
1,0485
0,3843
0,0084
0,0659
2,6
2,7
2,2
0,55
4,7
75As
77Se
111Cd
0,269
0,0534
208Pb
13,382
p-valuetính toán > plí thuyết = 0,05 nên không có sự khác biệt đáng kể theo thống kê ở độ tin cậy p = 0,95 giữa ba ngày làm việc.
2.4 Xác định hàm lượng tổng nguyên tố trong trà
các khoảng thời gian ngâm trà khác nhau. Mẫu sau đó
được làm nguội nhanh về nhiệt độ phòng, li tâm 3.500
rpm trong 10 phút. Lọc mẫu qua màng PTFE 0,45 µm,
thêm nội chuẩn và đo trên thiết bị ICP-MS. Phần trăm (%)
phóng thích cho từng nguyên tố trong dung dịch nước trà
ở mỗi điều kiện pha sẽ được tính toán thông qua tỉ lệ giữa
nồng độ của nguyên tố đó trong nước trà và nồng độ tổng
của nó trong trà.
Qui trình xử lí mẫu trà phân tích nguyên tố được thực hiện
theo Standard Operating Procedures # 1823 của Scientific
Engineering Responses and Analytical Services (SOP # 1823
SERAS 2003) và EPA 3051a (2007) sử dụng phương pháp
acid hóa trong lò vi sóng Speedwave Expert, Đức.
2.5 Đánh giá hàm lượng tổng của các nguyên tố trong nước
trà ở các nhiệt độ pha trà và thời gian ngâm trà
Sự phóng thích của các nhóm nguyên tố (dinh dưỡng đa
lượng, dinh dưỡng vi lượng và không thiết yếu) trong trà
được đánh giá khi thay đổi các nhiệt độ pha trà (10, 20, 30,
2.6. Xử lí số liệu
Tất cả các thí nghiệm được làm lặp 3 lần. Giá trị trung bình,
độ lệch chuẩn và đồ thị được xử lí bằng phần mềm
Microsoft Excel (2016).
0
50, 70, 90 và 100) C và thời gian ngâm trà (1, 5, 10, 15,
20, 25 và 30) phút theo qui trình: 0,2 g ± 0,001 g mẫu trà đã
nghiền mịn, thêm 10 mL nước deion (DI) ở các nhiệt độ
pha trà được khảo sát, vortex trong 30 giây, để yên trong
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Hàm lượng tổng của nguyên tố trong mẫu trà khô
Bảng 4 Hàm lượng tổng của các nguyên tố (mg kg–1, ngoại trừ (*) tính bằng % theo khối lượng khô),
TB: hàm lượng trung bình, SD: độ lệch chuẩn (tính cho ba lần làm thí nghiệm lặp lại, n=3)
Mẫu Giá trị Na
K * Ca Mg *
408 1,026 500 0,135 17,52 0,65 500 39,9 5,801 25,31 45,2 0,026 0,071 204
21 0,031 15 0,031 0,51 0,05 30 0,054 0,91 1,1 0,017 0,013 55
208 1,081 591 0,142 19,01 45,2 0,026 0,055 201
B
Cr Mn Fe
Ni
Cu
Zn
As
Se
Al Cd Pb
TB
SD
TB
SD
TB
SD
TB
SD
TB
SD
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,98
0,11
0,99
0,84
0,91
AW
AG
AR
7
1,5 465 98
0,71 88 20
1,71 509 99
0,47 27 20
6,03
0,15
5,97
0,61
21,9
2,5
24 0,094 73
193 1,05 608 0,132
72 0,11 90 0,011
77 0,989 735 0,1125 16,1 2,172 849 85,9 6,61 12,76 12,81 0,18 0,106 720
15 0,041 50 0,005 0,082 14 4,4 0,48 0,67 0,61 0,19 0,078 18
44,8 0,885 500 0,1051 12,61 0,428 661 83,6 5,19 12,7 11,89 0,024 0,098 520
6,5 0,048 23 0,0064 0,7 0,028 28 4,7 0,19 0,35 0,7 0,028 0,073 28
0,018
1,61
19,1
4,2
2,7
45,7
7,2
0,019 0,035 20
0,04 0,089 411
0,029 0,088 35
22,5
3,3
0,67
0,136
0,034
0,169
0,039
OFS
1
OKT
Na, K, Ca, Mg, Mn và Fe có hàm lượng cao hơn so với các
nguyên tố còn lại (Bảng 4); Cd không phát hiện ở điều kiện
qui trình phân tích hiện tại. K chiếm nồng độ cao nhất, từ 0,8
cho đến hơn 1 % (khối lượng khô). 3 mẫu Trà ở miền Bắc có
hàm lượng của nguyên tố này cao hơn so với mẫu trà Ô long
ở miền Nam. Điều này có thể được lí giải do đất trồng trà ở
khu vực khảo sát tại miền Bắc có hàm lượng K cao hơn hẳn
so với vùng Lâm Hà ở miền Nam. K là một nguyên tố dễ tiêu
nên dẫn đến khả năng tích luỹ ở ba mẫu trà cổ thụ nhiều hơn.
Bên cạnh đó, 3 mẫu trà ở miền Bắc được sản xuất từ cây trà
cổ thụ, sinh sống qua hàng trăm năm, bản thân nó sẽ có khả
năng tích lũy lâu dài các nguyên tố hơn là cây trà Ô long chỉ
có tuổi thọ không quá (5 – 10) năm.Trong đất trồng trà, hai
nguyên tố Al và Fe thường chiếm hàm lượng cao, có thể cỡ
phần trăm. Tuy nhiên, hàm lượng của Al trong mẫu trà hiện
tại cao hơn hàm lượng của Fe. Hàm lượng Al trong hai mẫu
trà Ô long cao hơn (1,5 – 3) lần so với 3 mẫu trà cổ thụ. Đó
là do mẫu trà Ô long lấy từ Lâm Đồng, với điều kiện thổ
nhưỡng là đất đỏ bazan có hàm lượng Al, Fe cao hơn ở Yên
Bái (nơi lấy mẫu Trà cổ thụ).
Sự có mặt của Al trong trà phụ thuộc vào độ linh động của
nguyên tố này trong đất và khả năng hấp thu của cây trà. Đất
trồng trà thường là môi trường acid, làm cho Al tồn tại nhiều
ở dạng khả dụng sinh học, và được cây trồng hấp thu thông
qua các kênh dinh dưỡng [17,18]. Hơn nữa, Al cũng có khả
năng tạo các phức vô cơ và hữu cơ trong cây [17].
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
28
Trong các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng, Mn được xem
là một nguyên tố phổ biến nhất trong các mẫu trà (465 -
849 mg/g), thể hiện cây trà có khả năng tích luỹ Mn, điều
này cũng được thể hiện trong nghiên cứu của Dambiec và
cộng sự (2013) [19] và Zhang và cộng sự (2018) [20] với
hệ số tích luỹ của nguyên tố này trong lá trà non và trưởng
thành lần lượt lên đến 3,9 và 12,5.
Đối với một số kim loại nặng được qui định trong QCVN8-
trong các mẫu trà hiện tại nằm trong ngưỡng cho phép, cụ
thể lần lượt là (1, 1, 2 và 0,05) mg/kg.
sẽ tốt hơn ở nhiệt độ thấp, do nguyên tố được xem là những
thành phần bền nhiệt nghĩa là không bị phân hủy bởi nhiệt
độ. Ở các mẫu trà, tỉ lệ phóng thích của 3 mẫu trà cổ thụ
cao hơn so với hai mẫu trà Ô long , cụ thể Na (6,8 - 44,2 %
so với 4, 1- 25,2 %), K (7,4 - 45,1 % so với 5,8 - 30,1 %),
Ca (0,3 - 2,1 % so với 0,2 - 1,4 %) và Mg (1,7 - 10,2 % so
với 0,7 - 5,7 %). Nguyên nhân có thể do cấu trúc “xoắn”
của trà Ô long dẫn đến tỉ lệ phóng thích thấp hơn so với ba
loại trà xanh, trà trắng và trà đỏ dù cho hàm lượng tổng của
4 nguyên tố này trong 3 mẫu trà cổ thụ phần lớn cao hơn so
với trà Ô long . Tỉ lệ phóng thích của các nguyên tố giảm
dần theo thứ tự Na > K > Mg > Ca, trong đó 2 nguyên tố Ca
và Mg có tỉ lệ phóng thích thấp hơn hẳn so với Na và K và
cũng không có sự khác biệt nhiều giữa các điều kiện pha
trà. Ca và Mg có điện tích lớn, liên kết chặt hơn với các
thành phần trong trà và khó chiết khỏi nước trà hơn so với
Na và K. Nghiên cứu của Brzezicha-Ciroka và cộng sự
(2016) cũng báo cáo tỉ lệ phóng thích cao đối với K cho
nghiên cứu của Aksuner và cộng sự (2012) [23] và tỉ lệ
phóng thích không giống nhau giữa các loại trà đối với Na
(43,7 % cho trà Ấn Độ) và 15,1 - 24,2 % đối với các loại trà
khác. Như vậy, sự phóng thích của từng nguyên tố đa lượng
trong nước trà sẽ tùy thuộc vào bản chất của nguyên tố, loại
trà cũng như điều kiện pha.
3.2 Sự phóng thích của các nguyên tố trong nước trà ở các
nhiệt độ pha khác nhau
Các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng được quan tâm trong
nghiên cứu này là Na, K, Ca và Mg.
Kết quả về phần trăm phóng thích tính toán được của 4
nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Na, K, Ca và Mg (Bảng 5)
cho thấy % phóng thích của các nguyên tố tăng dần theo
nhiệt độ của nước pha trà với cùng thời gian ngâm trà là 10
phút. Hầu hết các nguyên tố cho tỉ lệ phóng thích cao nhất ở
0
điều kiện nước pha trà sôi (100 C). Những giá trị này tăng
0
nhanh kể từ nhiệt độ nước pha trà 50 C và tăng chậm lại
khi tiếp tục tăng nhiệt độ của nước pha trà. Sự gia tăng về
nồng độ của nguyên tố theo nhiệt độ nước được lí giải theo
khả năng chiết của các chất trong trà ở nhiệt độ cao thường
Bảng 5 Tỉ lệ (%) phóng thích của các nguyên tố trong nước trà ở nhiều nhiệt độ pha trà khác nhau (“-”: không phát hiện)
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
Mẫu
Na
K
Ca Mg
B
Cr Mn
Fe
0,8
0,9
1,2
Ni
1,1
1,2
1,5
Cu
3,1
3,6
Zn
8,1
9,2
As
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Se
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Al
3,8
4,3
Cd
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Pb
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
AW - 10 9,2
AW - 20 10,5 8,4
7,4
0,3
0,3
1,7
9
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,2
7,1
8,9
20,8 2,7
25 3,3
28,7 3,8
30
7,9
9,1
10,7 2,1
23,1 4,6
1,9 10,2
2,4 12,8
5,5 29,8
6,6 35,8
7,6 41,2
AW - 30 13,2 10,5 0,4
AW - 50 30,7 24,5
AW - 70 36,8 29,5 1,2
AW - 90 42,4 33,9 1,4
AW - 100 44,2 35,3 1,5
AG - 10
AG - 20
AG - 30
AG - 50 19,8 26,3 1,2
AG - 70 25,7 34,2 1,6
4,4 11,5
5,4
1
3,6 10,4 26,8
4,3 12,4 32,2
5
12,6
15,1
17,4
18,2
4,8
14,3 37
8
2
43
11,4
3,9
1,6
1,8
5,2 14,9 38,7
6,8
9
0,4
1,3
1,5
1,7
4
9,8
9
7,8 10,4 0,5
9,2 12,2 0,6
2,3 13,1
2,8 15,5
5,9 33,3
7,7 43,3
4,6 11,3
5,4 13,3
5,5
6,5
10
11
12
13
3,7 11,6 28,7
4,8 15,1 37,3
5,8 18,2 44,8
6,4
0,7
0,8
1
13,9
18,1
21,7
23,9
5,5
30
36
5,9
7,1
AG - 90 30,8 41
1,9
9,3
52
14 AG - 100 33,9 45,1 2,1 10,2 57,2
39,6 7,8
3,3
4
4,6
6,9
13,9 4,8
16,7 5,8
17,1 5,9
2,6
3,1
3,4
4,6
20 49,3
15
16
17
18
19
20
AR - 10
AR - 20
AR - 30
AR - 50 10,3 12,2 0,4
AR - 70 20,5 24,5 0,8
4,9
5,9
6,8
5,8
7
8,2
0,2
0,2
0,3
1,1
11
1,1
1,4
1,6
2,4
2,1
2,6
3
4,5
9
3
1,3 13,2
1,5 15,4
2,3 23,1
4,6 46,2
5,5 55,5
5,7 56,9
3,5
4,1
6,2
12,4
6,6
7,7
1,5
2,9
11,5
23,1
27,7
28,4
2
2,4
2,7
3,6
10,1
AR - 90 24,6 29,4
1
1
3,5 10,8 14,9
3,6 11,1 15,2
0,6
0,7
0,7
1
21 AR - 100 25,2 30,1
22
23
24
25
26
OFS - 10 4,1
OFS - 20 4,4
OFS - 30 6,1
OFS - 50 6,8 10,8 0,3
OFS - 70 12,3 19,6 0,8
6,5
7
9,8
0,2
0,2
0,2
0,7
0,8
0,9
1,2
3,6
4,3
4,8
6,5
0,4
0,5
0,6
0,8
2,1
2,5
2,7
3,7
3,5
4,2
4,6
6,2
-
-
3,4 18,2
12,8 2,1
2,8 10,4 17,5
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
29
STT
Mẫu
Na
K
Ca Mg
B
Cr Mn
Fe
Ni
Cu
Zn
As
-
-
-
-
-
-
-
-
Se
-
-
-
-
-
-
-
-
Al
12,1
12,3
3,7
4,2
7,9
Cd
Pb
-
-
-
-
-
-
-
-
27
OFS - 90 14,7 23,5
1
1
4,0 21,9
4,1 22,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
15,4 2,6
15,6 2,6
2,9
3,3
6,2
7,3
13,1 4,0
15,1 4,6
15,7 4,8
3,3 12,5 21
3,4 12,7 21,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
28 OFS - 100 15 23,9
29 OKT - 10 4,6
30 OKT - 20 4,9
31 OKT - 30 6,1
32 OKT - 50 7,2 10,9 0,6
33 OKT - 70 12,9 19,6 1,1
34 OKT - 90 14,8 22,5 1,3
35 OKT - 100 15,4 23,5 1,4
7
7,5
9,3
0,3
0,3
0,5
0,7
0,7
1,4 10,0
1,7 11,7
4,7
5,2
0,9
1
1,9
2,2
0,7
0,7
1,4
1,6
3
2,8
3,1
6
4,3
4,9
9,3
7
10,9
9,3
3
20,9
12,5 19,5
16,6
19,1
20
3,4 24,1
3,6 25,1
3,4 14,4 22,4
3,5 15 23,4
-
-
-
Không phát hiện các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng Cr, As
và Se trong nước trà ở điều kiện phân tích (Bảng 5). Có thể
do hàm lượng 3 nguyên tố này trong mẫu trà thấp (Bảng 4)
dẫn đến hàm lượng được phóng thích trong nước trà rất
thấp và ngoài giới hạn định lượng của phương pháp được
thẩm định. Xu hướng về tỉ lệ phóng thích theo sự gia tăng
nhiệt độ tương tự như đối với các nguyên tố dinh dưỡng đa
lượng là khả năng phóng thích của các nguyên tố tăng dần
theo nhiệt độ pha trà và mẫu trà Ô long đa số cho tỉ lệ phóng
thích thấp hơn so với 3 mẫu trà cổ thụ. Tỉ lệ phóng thích của
các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng còn lại giảm dần theo thứ
tự B > Mn > Zn > Cu > Fe > Ni, trong đó Fe và Ni cho tỉ lệ
phóng thích thấp hơn hẳn so với các nguyên tố còn lại, có thể
do sự hình thành các phức có độ hòa tan thấp ở trong trà [24].
Hơn nữa, tannin và tannic acid trong trà sẽ phản ứng hóa học
với các nguyên tố trong trà, dẫn đến hàm lượng của mỗi
nguyên tố không giống nhau giữa các loại trà do khác biệt về
ứng kết tủa của các phức chelate làm giảm mạnh nồng độ của
nguyên tố xác định trong nước trà. Những mẫu trà có hàm
lượng tannin thấp cho tỉ lệ phóng thích các nguyên tố cao
hơn những mẫu trà có hàm lượng tannin cao [19].
dung dịch nước trà ở các điều kiện pha (Bảng 5). Riêng đối
với Al, kết quả cho thấy tỉ lệ phóng thích tăng dần theo nhiệt
độ pha trà và tăng chậm lại từ nhiệt độ 70 đến 100 0C. Riêng
mẫu trà đỏ cho nồng độ Al cao nhất với tỉ lệ phóng thích cao
0
nhất (28,4 % ở 100 C). Những dung dịch nước trà này có
hàm lượng Al tổng từ 0,15-2,33 mg/L, dưới ngưỡng cho
phép trong hướng dẫn của WHO về hàm lượng cho phép tối
đa của Al trong nước trà là 15 mg Al tổng/L [25].
3.3. Sự phóng thích của các nguyên tố trong nước trà ở các
thời gian ngâm trà khác nhau
Tỉ lệ phóng thích của các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng
Na, K, Ca, Mg (Bảng 6) cho thấy hàm lượng nguyên tố
trong nước trà tăng theo sự kéo dài thời gian ngâm trà từ 1
phút đến 30 phút. Tuy nhiên, sự gia tăng tỉ lệ phóng thích
theo thời gian ngâm trà không lớn như đối với thí nghiệm
khảo sát về nhiệt độ của nước pha trà. Ở đây, có vai trò của
nhiệt độ trong sự phóng thích các nguyên tố từ trà vào nước
pha trà. Nhiệt độ cao giúp chiết hiệu quả các nguyên tố
trong trà đi vào nước. Khi nhiệt độ pha trà đủ cao (70 0C),
sự gia tăng thời gian ngâm trà không làm chiết thêm đáng
kể các nguyên tố đi vào trong nước do sự cân bằng của từng
nguyên tố giữa 2 pha (pha rắn - trà và pha lỏng - nước).
Hơn nữa, trong suốt quá trình ngâm trà, nhiệt độ của hệ
chiết giảm dần theo thời gian dẫn đến việc kéo dài thời gian
ngâm trà không làm chiết thêm hàm lượng các nguyên tố
Các nguyên tố không thiết yếu/nguyên tố độc được khảo sát
trong nghiên cứu này bao gồm Al, Cd và Pb. Đối với các
nguyên tố không thiết yếu, Cd và Pb không phát hiện trong
Bảng 6 Tỉ lệ phóng thích (%) của các nguyên tố trong nước trà ở nhiều thời gian ngâm trà khác nhau (“-”: không phát hiện)
STT
Mẫu
Na
K
Ca
1
Mg
B
Cr
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Mn
24,3
24,5
25
25,5
26,1
29,1 16,1
30,1 17,1
26,4
29,4
30
Fe
2,5
2,8
3,3
4,8
10
Ni
4,2 11,7 29,8
11,9 31,7
4,3 12,4 32,2
4,3 12,6 32,6
Cu
Zn
As
Se
Al
Cd
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Pb
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
AW - 1 34,8 28,5
AW - 5 36,2 28,6
AW - 10 36,8 29,5
AW - 15 37,3 30,6
AW - 20 37,8 31,7
AW - 25 45,5 33,7
AW - 30 47
AG - 1 24,3 30,7
AG - 5 24,7 33,3
6,3 34,6
6,9 36,9
6,6 35,8
6,7 37,2
7,1 37,6
7,6 38,8
7,8 38,6
7,1 42,1
14,6
14,8
15,1
15,2
16,4
16,7
16,9
16
16,9
18,1
18,7
18,8
19
1,1
1,2
1,3
1,7
1,8
2
1,1
1,3
1,6
1,7
4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4,4
4,3 13,3 39,9
4,5 13,5 42
3,9 13,8 35,6
4,4 13,9 37
13
33,2
34,7
4,4
5
5,9
8,4
7,3
7,7 43,3
8,9 43,3
43
10 AG - 10 25,7 34,2
11 AG - 15 26,1 35,3
12 AG - 20 27,3 35,6
13 AG - 25 28,3 37,5
14 AG - 30 30,3 39,3
4,8 15,1 37,3
5,6 16,2 39,2
5,7 17,1 40,5
5,7 17,1 41,7
33,5
1,9 10,2 43,4
11,5 43,5
2,2 11,6 46,3
36,4 11,4
36,9 11,8
38,5 12,4
12,8
13,2
2
5,8 17,8
43
-
-
-
18,8
20,6
21,7
15
16
AR - 1 19,4 22,7
AR - 5 20,3 23,5
0,7
0,8
4
43,7
3,9
4,4
2,5
2,7
8,1 11,2
8,6 11,9
4,5 43,9
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
30
STT
Mẫu
Na
K
Ca
0,8
0,8
1,1
1,2
1,2
0,7
0,7
0,8
0,9
1,1
1,2
1,3
0,8
0,9
1,1
1,2
1,4
1,5
1,6
Mg
4,6 46,2
4,8
5
B
Cr
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Mn
13,9
18,9
19
19,1
19,4
12,5
12,6
12,8
13,1
13,4
Fe
4,8
5,3
5,8
6
Ni
2,9
Cu
9
Zn
12
As
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Se
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Al
Cd
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Pb
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
17 AR - 10 20,5 24,5
18 AR - 15 21,4 26,5
19 AR - 20 21,9 28,7
20 AR - 25 22,6 28,8
21 AR - 30 24,4
22
23
24 OFS - 10 12,3 19,6
25 OFS - 15 12,4 20,4
26 OFS - 20 12,6 21,1
27 OFS - 25 15,1 22,4
28 OFS - 30 15,6 23,1
29 OKT - 1 12,2 17,6
30 OKT - 5 12,4 19,1
31 OKT - 10 12,9 19,6
32 OKT - 15 13,1 20,2
33 OKT - 20 13,7 20,4
34 OKT - 25 14,2 21,5
35 OKT - 30 15,2 22,6
23,1
28,2
29
29,4
30,1
9,8
46
46,9
5,1 11,5 20,6
5,7 11,8
6,3 12
7,8 12,5 23,6
2,7
2,5
2,8 10,4 17,5
2,8 10,6 17,7
2,8 10,8
2,8 11,1 21,6
2,9 11,2 22,8
2,4 11,4 18,6
2,7 11,5 19,3
3,0 12,5 19,5
3,4 13,4 20,5
3,5 14,1 21,1
3,5 14,2 21,8
3,6 14,7 22,5
22
22,5
5,2 47,1
5,2 47,8
3,2 17,6
3,5 18,8
3,4 18,2
3,4 18,9
3,6 19,2
3,8 19,8
3,9 19,6
2,8 20,3
2,8 20,8
29
19
19,1
6
OFS - 1 11,6
OFS - 5 12
1,7
1,8
2,1
3,2
6,6
9,7 16,2
9,9 17,2
9,9
10,1
10,1
11
11,1
11,3
10,6
11,3
12
12,4
12,5
12,6
12,5
18
14,9 10,6
15,5 11,2
11,5
12,8
13,1
14,6
15,9
16,1
16,8
3,0
3,4
4
5,6
7,6
7,9
8,3
3
20,9
3,5 20,9
4
4,4
4,5 22,4
21
21
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Tương tự, đối với trường hợp các nguyên tố dinh dưỡng đa
lượng, việc kéo dài thời gian ngâm trà cũng làm tăng tỉ lệ
phóng thích nhưng không tăng nhiều như trường hợp khảo
sát ảnh hưởng của nhiệt độ pha trà. Thứ tự tỉ lệ phóng thích
giảm dần theo B > Mn > Zn > Cu > Fe > Ni. Tỉ lệ phóng
thích của Fe và Ni được cải thiện khi tăng thời gian ngâm
trà (lên đến 30 phút) với tỉ lệ phóng thích cao nhất lần lượt
là 17,1 % và 7,8 % (so với giá trị cao nhất 7,8 % và 6,4 %
trong phần khảo sát nhiệt độ); tuy nhiên đây là 2 nguyên tố
được xem là chiết trung bình - kém [26] nên hàm lượng của
chúng trong nước trà sẽ không tăng nhiều. Kết quả cho thấy
sự tăng dần tỉ lệ phóng thích đối với Al khi kéo dài thời
gian ngâm trà. Giá trị nồng độ Al cao nhất trong nước trà ở
mẫu trà đỏ khoảng 2,5 mg/L, nằm trong giới hạn cho phép
của WHO [25].
trong AOAC. Hàm lượng của các nguyên tố trong dung
dịch nước trà ở các điều kiện nhiệt độ nước pha trà và thời
gian ngâm trà khác nhau được đánh giá qua việc tính toán tỉ
lệ phóng thích. Kết quả cho thấy tỉ lệ phóng thích của các
nguyên tố đều tăng theo sự tăng nhiệt độ và thời gian ngâm
trà, trong đó yếu tố về nhiệt độ đóng góp vai trò quan trọng.
Với hàm lượng nguyên tố trong trà và trong nước trà ở nhiều
điều kiện pha, đặc biệt là nguyên tố không thiết yếu như Pb,
Cd và Al, cho thấy rằng hàm lượng của các nguyên tố này
không vượt quá các tiêu chí về ngưỡng an toàn theo WHO,
chứng minh tính an toàn đối với người tiêu dùng. Tuy
nhiên, khi cần xác định hàm lượng các nguyên tố này ở
mức độ thấp hơn, cần thiết phải phát triển thêm những kĩ
thuật phân tích cho độ nhạy cao hơn.
Lời cảm ơn
4 Kết luận và đề xuất
Nghiên cứu được tài trợ bởi Quĩ phát triển Khoa học và
Công nghệ - Đại học Nguyễn Tất Thành, mã số đề tài:
2020.01.054/HĐ-KHCN.
Phương pháp phân tích hàm lượng tổng của các nhóm
nguyên tố trong mẫu trà khô thành phẩm trên thiết bị ICP-
MS được thẩm định, thỏa mãn các tiêu chí của Phụ lục F
Tài liệu tham khảo
1. Madalena Monsanto, M.F., Separation of polyphenols from aqueous green and black tea. 2015.
2. Zhang, J., R. Yang, R. Chen, Y. Peng, X. Wen, and L. Gao, Accumulation of heavy metals in tea leaves and potential
health risk assessment: a case study from Puan County, Guizhou Province, China. International Journal of Environmental
Research and Public Health, 2018. 15(1): p. 133.
3. Engelhardt, U.H., Chemistry of Tea, Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering.
2013, Elsevier.
4. Shahidi, F., J.-K. Lin, and C.-T. Ho, Tea and tea products: Chemistry and health-promoting properties. 2008: CRC press.
5. Naczk, M. and F. Shahidi, Extraction and analysis of phenolics in food. Journal of Chromatography A, 2004. 1054(1): p. 95-111.
6. Namal Senanayake, S.P.J., Green tea extract: Chemistry, antioxidant properties and food applications – A review. Journal
of Functional Foods, 2013. 5(4): p. 1529-1541.
7. Hung, Y.-T., P.-C. Chen, R.L.C. Chen, and T.-J. Cheng, Sequential determination of tannin and total amino acid contents
Đại học Nguyễn Tất Thành
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12
31
in tea for taste assessment by a fluorescent flow-injection analytical system. Food Chemistry, 2010. 118(3): p. 876-881.
8. Seenivasan, S., N. Manikandan, N.N. Muraleedharan, and R. Selvasundaram, Heavy metal content of black teas from
South India. Food Control, 2008. 19(8): p. 746-749.
9. Shekoohiyan, S., M. Ghoochani, A. Mohagheghian, A.H. Mahvi, M. Yunesian, and S. Nazmara, Determination of lead,
cadmium and arsenic in infusion tea cultivated in north of Iran. Iranian Journal of Environmental Health Science &
Engineering, 2012. 9(1): p. 37.
10. Schwalfenberg, G., S. Genuis, and I. Rodushkin, The Benefits and Risks of Consuming Brewed Tea: Beware of Toxic
Element Contamination. 2013.
11. Mossion, A., M. Potin-Gautier, S. Delerue, I. Le Hécho, and P. Behra, Effect of water composition on aluminium,
calcium and organic carbon extraction in tea infusions. Food Chemistry, 2008. 106(4): p. 1467-1475.
12. Falahi, E. and R. Hedaiati, Heavy metal content of black teas consumed in Iran. Food Additives & Contaminants: Part B,
2013. 6(2): p. 123-126.
13. Hoàng, C.V. and D.T.T. Anh, Nghiên cứu xác định đồng thời lượng siêu vết đồng và cadimi trong mẫu Trà bằng phương
pháp von-ampe hòa tan, sử dụng điện cực nano cacbon ống biến tính. Tạp chí Phân tích Hóa, Lí và Sinh học, 2015. 4(20).
14. TCVN 5609:2007: Tea-Sampling (2007).
15. QCVN 01–28:2010/BNNPTNT: National Technical regulation for tea - Procedures for sampling,analysis of quality and
food safety (2010).
16. TCVN 9738:2013: Tea - Preparation of ground sample of known dry matter content (2013).
17. Wong, M.H., K. Fung, and H. Carr, Aluminium and fluoride contents of tea, with emphasis on brick tea and their health
implications. Toxicology letters, 2003. 137(1-2): p. 111-120.
18. Mládková, L., L. Boruvka, and O. Drábek, Distribution of aluminium among its mobilizable forms in soils of the Jizera
mountains region. Plant Soil and Environment, 2004. 50(8): p. 346-351.
19. Dambiec, M., L. Polechońska, and A. Klink, Levels of essential and non-essential elements in black teas commercialized
in Poland and their transfer to tea infusion. Journal of Food Composition and Analysis, 2013. 31(1): p. 62-66.
20. Zhang, J., R. Yang, R. Chen, Y. Peng, X. Wen, and L. Gao, Accumulation of Heavy Metals in Tea Leaves and Potential
Health Risk Assessment: A Case Study from Puan County, Guizhou Province, China. 2018. 133(15).
21. QCVN8-2: 2011/BYT: National technical regulation on the limits of heavy metals contamination in food (2011).
22. Brzezicha-Cirocka, J., M. Grembecka, and P. Szefer, Monitoring of essential and heavy metals in green tea from
different geographical origins. Environmental Monitoring and Assessment, 2016. 188(3): p. 183.
23. Aksuner, N., E. Henden, Z. Aker, E. Engin, and S. Satik, Determination of essential and non-essential elements in various tea
leaves and tea infusions consumed in Turkey. Food additives & contaminants. Part B, Surveillance, 2012. 5: p. 126-132.
24. Soomro, M.T., E. Zahir, S. Mohiuddin, A.N. Khan, and I. Naqvi, Quantitative assessment of metals in local brands of tea
in Pakistan. Pakistan Journal of Biological Sciences: PJBS, 2008. 11(2): p. 285-289.
25. WHO. Environmental Health Criteria 194. Aluminium. Geneva: World Health Organization (1997).
26. Salahinejad, M. and F. Aflaki, Toxic and Essential Mineral Elements Content of Black Tea Leaves and Their Tea
Infusions Consumed in Iran. Biological Trace Element Eesearch, 2009. 134: p. 109-17.
Assessment of multi-elemental concentrations in various tea types cultivated in Vietnam
Le-Thi Anh-Dao, Nguyen Cong-Hau*
Faculty of Environmental and Food Engineering, Nguyễn Tất Thành University
*nchau@ntt.edu.vn
Abstract Tea (Camellia sinensis L.) has been considered the second most popular non-alcoholic beverage in the world.
Tea has high nutritional and medicinal values because it contains not only various antioxidant compounds, amino acids
but also many essential macro-nutrients and micro-nutrients. In this study, the inductively coupled plasma-mass
spectrometry (ICP-MS) was validated and applied to evaluate the release of elements, including macro-nutrients, micro-
nutrients and non-essential elements in tea infusions prepared with various brewing temperatures and durations. The
results showed that the increase in the brewing water temperature played a more important role in rising the percentage of
0
element released into the infusion than lengthening the infusion durations at the brewing temperature of 70 C. The
release percentages of the micro-nutrients gradually decreased in the order of B > Mn > Zn > Cu > Fe > Ni, in which Fe
and Ni exhibited their lower values compared to other elements. The highest Al concentration in tea water was recorded
in red tea samples (approximately 2,5 mg/L), under the permitted limits of WHO.
Keywords Camellia sinensis L., ICP-MS, tea infusion, elements, release percentage.
Đại học Nguyễn Tất Thành
Bạn đang xem tài liệu "Đánh giá hàm lượng đa nguyên tố trong nước trà của một số loại trà ở Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- danh_gia_ham_luong_da_nguyen_to_trong_nuoc_tra_cua_mot_so_lo.pdf