Đánh giá hàm lượng đa nguyên tố trong nước trà của một số loại trà ở Việt Nam

Download

Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 12

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

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

strontium, đồng,… [2]. Bên cạnh đó, trà còn có khả năng

dược tính cao [1]. Kể từ khi được phát hiện vào khoảng 2700

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

Zimbabwe,… [2]. Theo qui trình sản xuất công nghiệp, có

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

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

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.

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

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

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 – 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-value_{tính toán}> p_{lí 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).

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

Cr Mn Fe

Al Cd Pb

0,98

0,11

0,99

0,84

0,91

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

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

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-

2: 2011/BYT [21] như As, Cd và Pb, nồng độ của chúng

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

hầu hết các loại trà (54,2 - 66,3 %) [22], tương tự như

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

điều kiện nước pha trà sôi (100 C). Những giá trị này tăng

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

Mẫu

Ca Mg

Cr Mn

0,8

0,9

1,2

1,1

1,2

1,5

3,1

3,6

8,1

9,2

3,8

4,3

AW - 10 9,2

AW - 20 10,5 8,4

7,4

0,3

1,7

6,2

7,1

8,9

20,8 2,7

25 3,3

28,7 3,8

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

3,6 10,4 26,8

4,3 12,4 32,2

12,6

15,1

17,4

18,2

4,8

14,3 37

11,4

3,9

1,6

1,8

5,2 14,9 38,7

6,8

0,4

1,3

1,5

1,7

9,8

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

3,7 11,6 28,7

4,8 15,1 37,3

5,8 18,2 44,8

6,4

0,7

0,8

13,9

18,1

21,7

23,9

5,5

5,9

7,1

AG - 90 30,8 41

1,9

9,3

14 AG - 100 33,9 45,1 2,1 10,2 57,2

39,6 7,8

3,3

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

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

8,2

0,2

0,3

1,1

1,4

1,6

2,4

2,1

2,6

4,5

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

2,4

2,7

3,6

10,1

AR - 90 24,6 29,4

3,5 10,8 14,9

3,6 11,1 15,2

0,6

0,7

21 AR - 100 25,2 30,1

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

9,8

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

STT

Mẫu

Ca Mg

Cr Mn

12,1

12,3

3,7

4,2

7,9

OFS - 90 14,7 23,5

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

7,5

9,3

0,3

0,5

0,7

1,4 10,0

1,7 11,7

4,7

5,2

0,9

1,9

2,2

0,7

1,4

1,6

2,8

3,1

4,3

4,9

9,3

10,9

9,3

20,9

12,5 19,5

16,6

19,1

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

hàm lượng của 2 chất này [22]. Trong đó, đặc biệt là phản

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

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

24,3

24,5

25,5

26,1

29,1 16,1

30,1 17,1

26,4

29,4

2,5

2,8

3,3

4,8

4,2 11,7 29,8

11,9 31,7

4,3 12,4 32,2

4,3 12,6 32,6

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

18,1

18,7

18,8

1,1

1,2

1,3

1,7

1,8

1,1

1,3

1,6

1,7

4,4

4,3 13,3 39,9

4,5 13,5 42

3,9 13,8 35,6

4,4 13,9 37

33,2

34,7

4,4

5,9

8,4

7,3

7,7 43,3

8,9 43,3

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

5,8 17,8

18,8

20,6

21,7

AR - 1 19,4 22,7

AR - 5 20,3 23,5

0,7

0,8

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

STT

Mẫu

0,8

1,1

1,2

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

4,6 46,2

4,8

13,9

18,9

19,1

19,4

12,5

12,6

12,8

13,1

13,4

4,8

5,3

5,8

2,9

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

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

29,4

30,1

9,8

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

22,5

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

19,1

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

11,1

11,3

10,6

11,3

12,4

12,5

12,6

12,5

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

5,6

7,6

7,9

8,3

20,9

3,5 20,9

4,4

4,5 22,4

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

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

^*[email protected]n

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

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

7 trang yennguyen 17600 Free

Download

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