綠茶品質(zhì)及安全性評價(jià)檢測技術(shù)研究綜述

宋玉函，李響*

1. 南京中醫(yī)藥大學(xué)（南京 210023）；2. 南京市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)院（南京 211100）

綠茶一般指山茶科山茶屬植物（Camllia sinensis（L.）O. Ktze），是一種多年生常綠木本植物，主要利用部位為葉和芽[1]。鮮葉由無機(jī)物和有機(jī)物構(gòu)成，無機(jī)物質(zhì)量3.5%～7.0%，有機(jī)物93.0%～96.5%，已分離出700多種化合物，涵蓋大部分初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。初級代謝產(chǎn)物包括蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等，次級代謝產(chǎn)物則是多酚、色素、氨基酸、生物堿、芳香物質(zhì)、皂苷等，茶樹相比較其他植物，在其次級代謝過程中會(huì)富含大量兒茶素、咖啡堿等功能性物質(zhì)[2]。綠茶中的黃酮類和茶氨酸等作為主要的功能性成分，對綠茶的功效和品質(zhì)起重要作用。此外，茶樹葉片在代謝中具有富集土壤中礦質(zhì)元素的特點(diǎn)，已有諸多對茶樹富集硒、氟等元素的報(bào)道，并研究其對人體代謝的有利和不利影響。

中國是傳統(tǒng)的茶葉種植、消費(fèi)和出口大國，截至2018年，全國的茶葉種植面積已有293萬 hm2，干毛茶261.6萬 t，全國干毛茶總產(chǎn)值首次突破2 000億元大關(guān)，達(dá)到2 157.3億元，同時(shí)中國茶葉出口總量達(dá)36.5萬 t[3]。在規(guī)?；N植和保質(zhì)保量的政策推動(dòng)下，茶產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

1 綠茶的加工工藝[1]

綠茶的加工主要基于干燥、烘炒、揉捻等單一的物理性工藝流程，加工過程幾乎不會(huì)有其他成分引入，不同于發(fā)酵茶存在很多化學(xué)成分的變化。因此綠茶較好地保留了鮮葉中的天然物質(zhì)。其豐富的茶多酚、茶氨酸及咖啡堿等功效成分也是其他發(fā)酵類茶葉不能匹及的。中國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展繁榮，各地均形成具有一定特色的加工工藝和風(fēng)味特色，具有代表性的有龍井、碧螺春、黃山毛峰、廬山云霧、六安瓜片、太平猴魁等，按照制法可分為四大類，即炒青綠茶、烘青綠茶、蒸青綠茶和曬青綠茶。

1.1 加工的基本流程

鮮葉→攤放→殺青→揉捻→干燥

1.2 操作要點(diǎn)

1.2.1 攤放

攤放指鮮葉采摘后到殺青前的平攤整理，目的在于蒸發(fā)鮮葉中的部分水分，減小細(xì)胞無氧呼吸，使葉片柔軟程度增加。該工序選擇通風(fēng)、陰涼和清潔的室內(nèi)場所進(jìn)行。

1.2.2 殺青

殺青是鮮茶加工過程中極其重要的一環(huán)，不同類型鮮茶殺青工藝不同，所形成的成茶品質(zhì)也極為不同。青指鮮葉，即采取某種高溫措施鈍化綠茶中酶活性，部分破壞組織結(jié)構(gòu)以形成獨(dú)特風(fēng)味物質(zhì)，殺青是塑造和提升綠茶品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2.3 揉捻

公司產(chǎn)品主要涉及PVC、PE管材和管件，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)自來水工程、市政工程、建筑給排水、農(nóng)田灌溉、噴灌工程、城市排污、室內(nèi)供暖、海水養(yǎng)殖、電力通信等多個(gè)領(lǐng)域。公司具有獨(dú)立的出口權(quán)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷美國、英國、以色列、澳大利亞、日本、俄羅斯等30多個(gè)國家和我國臺灣地區(qū)。

揉捻指用揉和捻的方法使得綠茶片卷縮成條索，起到初步造型目的，揉捻原則是先輕后重，逐步加壓并輕重交替，設(shè)備則有傳統(tǒng)手工揉捻和揉捻機(jī)等。

1.2.4 干燥

干燥的目的在于蒸發(fā)水分并形成綠茶風(fēng)味，對塑造特征外形進(jìn)行固定。

2 紅外光譜對綠茶品質(zhì)的快速鑒定

決定綠茶品質(zhì)的因素，主要有3個(gè)方面：（1）綠茶的等級取決于外形、湯色、香氣、滋味、葉底等感官指標(biāo)，這些指標(biāo)要求在GB/T 23776—2018《綠茶感官審評方法》中有明確規(guī)定。（2）綠茶中的功效成分含量，茶多酚及黃酮類物質(zhì)出色的保健功能提升綠茶附加價(jià)值，同時(shí)這些功效成分含量的高低為區(qū)分綠茶品質(zhì)的重要參考指標(biāo)。（3）綠茶中基本組分如水、灰分、水浸出物等指標(biāo)是決定其品質(zhì)的重要因素。這在GB/T 14456.1—2017《綠茶 第1部分：基本要求》有詳細(xì)要求。由此可見，綠茶品質(zhì)的決定因素較多，傳統(tǒng)理化檢測手段雖然可以對綠茶的上述品質(zhì)指標(biāo)做出檢測，但其存在檢測周期較長、需要較多測試儀器共同配合才能得出綜合性評價(jià)等弊端。運(yùn)用紅外光譜技術(shù)對綠茶的功效成分及基本組分這2個(gè)重要的品質(zhì)因素進(jìn)行綜合分析，可很好地解決上述問題。

紅外光譜（NIRS）技術(shù)自20世紀(jì)60年代以來快速發(fā)展，特別是NORRIS等提出物質(zhì)含量與近紅外區(qū)特征吸收峰強(qiáng)度之間存在線性關(guān)系，以及近紅外漫反射理論的突破，使得該技術(shù)能夠運(yùn)用于農(nóng)副產(chǎn)品檢測。隨后發(fā)明的多元校正設(shè)備被迅速應(yīng)用于紅外光譜儀中，大幅拓展NIRS的應(yīng)用價(jià)值，使其能夠滿足一定條件下水分、脂肪、蛋白質(zhì)等組分快速測定。

王曼等[4]采用偏最小二乘法建立近紅外光譜對黃山毛峰茶鮮葉的等級鑒定模型，內(nèi)容為近紅外光譜-鮮葉內(nèi)含成分-鮮葉等級相關(guān)性，監(jiān)測項(xiàng)目包括含水率、全氮量和粗纖維含量，采用29個(gè)盲樣樣品實(shí)測的結(jié)果表明，等級模型的模擬成功率為93.10%，能夠較準(zhǔn)確地判定黃山毛峰的等級品質(zhì)。

中國是茶葉出產(chǎn)大國，具有產(chǎn)地廣泛、質(zhì)量層次不齊、產(chǎn)品流通速度快的特點(diǎn)，而部分紅外光譜設(shè)備具有便攜性、簡易操作和快速定性定量的優(yōu)點(diǎn)，適合用于綠茶品質(zhì)鑒定?；驹恚河袡C(jī)物分子中，組成各官能團(tuán)的原子具有轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能級，當(dāng)使用一定頻率紅外光照射時(shí)，具有相同于紅外光振動(dòng)頻率的分子發(fā)生振動(dòng)吸收。不同官能團(tuán)和位置的原子吸收頻率存在差異，從而通過解析獲得精確官能團(tuán)信息。

王玉霞等[5]建立近紅外光譜法對綠茶茶湯中主要品質(zhì)成分的定量分析模型，與化學(xué)分析對照的結(jié)果表明，該模型對于綠茶茶湯中的主要功能性成分水浸出物、茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖、咖啡堿、兒茶素總量、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子酸共11個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量，有9個(gè)指標(biāo)的決定系數(shù)均達(dá)到95%，模型穩(wěn)定性和預(yù)測準(zhǔn)確性良好（RPD=3）。

3 綠茶的安全性評價(jià)檢測技術(shù)的主要手段

綠茶的食品安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要集中在兩方面：一方面是由于綠茶在生長過程中自身的重金屬富集導(dǎo)致的污染物超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)；另一個(gè)方面是綠茶在種植過程中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)導(dǎo)致的食品安全問題?，F(xiàn)階段針對茶葉的農(nóng)殘的檢測手段主要采用氣相和液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜方法。茶葉中污染物元素主要采用原子吸收以及電感耦合等離子體質(zhì)譜儀來進(jìn)行測定。

3.1 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對綠茶中農(nóng)殘污染物的測定

綠茶生產(chǎn)中經(jīng)常用到各類農(nóng)藥，包括擬除蟲菊酯、新煙堿類、有機(jī)磷、氨基甲酸酯、生長調(diào)節(jié)劑等，特別是部分地區(qū)仍大量使用高殘留、高毒性農(nóng)藥，引起致癌、致毒、致畸問題，使得對綠茶農(nóng)藥殘留的分析定量十分必要。綠茶中的農(nóng)藥殘留呈現(xiàn)出殘留組分多、基質(zhì)干擾大、新型農(nóng)藥多的特點(diǎn)，檢測手段則包括色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、光譜法和免疫法等，其中色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的運(yùn)用尤為重要。

色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析在綠茶的農(nóng)殘分析中所占比例越來越重，單一檢測器可能會(huì)出現(xiàn)假陽性和嚴(yán)重的基質(zhì)干擾因素，特別是某些特定基團(tuán)或結(jié)構(gòu)的化合物，GC/LC可同時(shí)串聯(lián)或并聯(lián)MS和其他檢測器，如LC-DAD-MS/MS和GC-MS/MS分流并聯(lián)EDC等。其中GC/LC為色譜組件，主要用途為分離樣品中的組分與組分、組分與雜質(zhì)，使得在時(shí)間梯度上進(jìn)入到質(zhì)譜檢測器的化合物純度較高而干擾較少，且并聯(lián)或串聯(lián)其他檢測器，滿足對科研或者對精確度要求更高的非常規(guī)的檢測需求。質(zhì)譜檢測器常見的有串聯(lián)質(zhì)譜MS/MS，飛行時(shí)間質(zhì)譜TOF和近年來興起的Obitrap質(zhì)量分析器等，在常規(guī)分析定量中常用三重四級桿，其具有定量重復(fù)性高（相對離子肼）、線性范圍寬泛（相對飛行時(shí)間）的特點(diǎn)。以UPLC-MS/MS對農(nóng)藥殘留的檢測為例，一般流程分為前處理和上機(jī)2個(gè)部分，前處理中針對特定農(nóng)藥的pKa值和官能團(tuán)，選擇合適的有機(jī)溶劑提取和不同類型的固相萃取柱凈化后過濾膜待測，色譜條件只要滿足一定程度的分離雜質(zhì)組分和目標(biāo)化合物即可，質(zhì)譜條件則需要慎重開發(fā)，所選擇的定量和定性離子對必須保證穩(wěn)定性良好。運(yùn)用色譜-質(zhì)譜串聯(lián)的方式能夠使得綠茶中農(nóng)殘測定的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性更高。

孫濤等[6]采用UPLC-MS/MS分析黃瓜、油白菜和豇豆基質(zhì)中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的殘留，線性范圍為2～500 μg/L，平均回收率達(dá)72.4%～112.1%，能夠滿足多殘同時(shí)檢測要求。

趙恂等[7]研究茶多酚的指紋圖譜，利用HPLC-MS/MS鑒定綠茶干茶中的9種酚酸，色譜系統(tǒng)重現(xiàn)性良好，能夠以標(biāo)準(zhǔn)對照品準(zhǔn)確控制茶多酚制劑質(zhì)量。

Xu等[8]建立LC-MS同時(shí)監(jiān)測7種兒茶素的方法，并將其運(yùn)用于綠茶干茶及小鼠血漿中該組分的定量，結(jié)果表明，所建立方法重現(xiàn)性良好，避免復(fù)雜基質(zhì)的干擾，能夠?yàn)榫G茶中功能性成分在代謝中的作用提供高效準(zhǔn)確的定量方法。

3.2 無機(jī)質(zhì)譜對綠茶中元素污染物組分的測定

重金屬指原子量在63.5～200.6且密度大于5 g/m3的金屬，在工程礦產(chǎn)活動(dòng)、石化燃料燃燒、各種廢棄設(shè)備、農(nóng)藥化肥施用中，如鉛、鎘、汞、銅等，這些金屬元素往往以大氣沉降、雨水沉降等途徑進(jìn)入到土壤中，再由植物的富集作用而被綠茶吸收，從而導(dǎo)致綠茶重金屬污染。

除此之外，由于綠茶加工過程往往要經(jīng)過攤放、曬青、捻揉等工藝流程，這些工藝流程引入重金屬污染物的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，因此綠茶的加工工藝的傳統(tǒng)化及生產(chǎn)環(huán)境不密閉等工藝特點(diǎn)給綠茶的重金屬污染增加風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。在加工儲運(yùn)過程中，重金屬容易由加工設(shè)備和包裝材料遷移進(jìn)入綠茶。重金屬及其有機(jī)態(tài)會(huì)對人體造成長期慢性積蓄中毒，嚴(yán)重?fù)p傷心腦血管、神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼和肝腎臟的功能。由此可見，檢測綠茶生長、生產(chǎn)和消費(fèi)環(huán)節(jié)的重金屬元素含量，對于保護(hù)綠茶生產(chǎn)和消費(fèi)環(huán)節(jié)的安全性十分重要。

常見的重金屬檢測方法有分光光度法（SP）、原子光譜法（AS）、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（ICPMS）等。其中，ICP-MS從20世紀(jì)80年代開始發(fā)展至今，逐漸取代上述幾種方法，成為主流元素分析設(shè)備。在分析中，產(chǎn)生電感耦合等離子體至關(guān)重要，設(shè)備利用高頻電流流經(jīng)感應(yīng)線圈，通過蒸發(fā)-原子化-激發(fā)-電離步驟，使得待測樣品中的無機(jī)元素產(chǎn)生等離子體焰炬。連接質(zhì)譜儀后，能夠?qū)崿F(xiàn)多組分同時(shí)測定、線性范圍寬泛、靈敏度和精確度高（達(dá)10-12），部分ICP串聯(lián)多級質(zhì)譜，經(jīng)碰撞池處理后對有機(jī)態(tài)重金屬元素的抗基質(zhì)干擾和假陽性判定能力大幅提高。

洪欣等[9]結(jié)合微波消解前處理技術(shù)，測定12種不同產(chǎn)地干毛茶及茶湯中的12種金屬元素，對照組為國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)綠茶（GBW 10016），其中Al、Cr、Cu、As、Se、Cd和Pb的實(shí)測值分別是990±21，0.41±0.02，18.3±0.1，0.08±0.006，0.103±0.003，0.060±0.001和1.6±0.02 mg/kg，與標(biāo)準(zhǔn)參考值相比較偏差均小于5%（n=3）。

王瑾等[10]建立綠茶及其提取物中微量金屬元素含量的方法，樣品分析采用銦為內(nèi)標(biāo)，對10種元素的校正回收率在93.4%～109.2%，同時(shí)測定茶樹葉標(biāo)物（GBW 08513）結(jié)果與參考數(shù)據(jù)基本一致。

何杰[11]采用ICP-oaTOF-MS法同時(shí)測定云南省7種茶葉中的10種金屬元素。此法的茶葉測定與國家茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定基本上接近或在證書值范圍內(nèi)，說明用此方法測定茶葉樣品中金屬元素的方法是可靠的，且具有精密度好、檢出限低、分析時(shí)間短、多元素同時(shí)測定等特點(diǎn)，較大程度提高樣品檢測質(zhì)量和效率，適合于所有茶葉及其制品的所有金屬元素的快速分析。

4 結(jié)語與展望

綠茶的生產(chǎn)消費(fèi)在中國乃至世界范圍內(nèi)占有重要地位，無論是從文化傳統(tǒng)還是健康膳食角度，對其質(zhì)量品質(zhì)、功能性成分和安全性評價(jià)的研究均具有重要意義。現(xiàn)階段中國茶產(chǎn)業(yè)仍處在傳統(tǒng)加工手段與現(xiàn)代化工藝并存階段。生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，手工工序和自動(dòng)化設(shè)備各有所長，且存在以手工古法為賣點(diǎn)的消費(fèi)概念；因此在對綠茶的品質(zhì)及安全性評價(jià)的分析測試中，無論是儀器分析測試能力還是檢測的前處理手段都面臨更多復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。針對綠茶的安全性評價(jià)，在國家對食品安全的重視已提升到戰(zhàn)略高度的大環(huán)境下，對綠茶中農(nóng)藥殘留和重金屬殘留的檢測也成為安全性監(jiān)督的重中之重。大量先進(jìn)分析儀器如LCMS/MS、ICP-MS/MS、固相萃取-氣相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜儀、UPLC/Q-TOF-MS等投入到針對茶葉安全性的分析測試中。圍繞茶葉品質(zhì)和安全性的分析測試朝著多元化和引入高端分析測試儀器方向發(fā)展，由此，加大科技投入和茶文化建設(shè)，對中國茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。