茶葉現(xiàn)存質(zhì)量安全問題與快速檢測方法研究進(jìn)展

戰(zhàn) 捷 邵元海

(江蘇省茶葉研究所，無錫市茶葉品種研究所有限公司，江蘇 無錫 214000)

茶葉作為我國傳統(tǒng)飲品，對外出口，對內(nèi)自用，其安全性一直備受關(guān)注。在種植管理環(huán)節(jié)，為防治病蟲害，存在過量使用農(nóng)藥致使農(nóng)殘超標(biāo)的問題；在加工和流通環(huán)節(jié)，存在為提升感官而非法濫用添加劑的問題；在儲(chǔ)藏與銷售環(huán)節(jié)，如條件控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致微生物和生物毒素污染等問題，這些茶葉質(zhì)量安全問題都直接影響消費(fèi)者健康。我國每年因茶葉質(zhì)量安全問題都會(huì)產(chǎn)生一定量的糾紛，造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失不容小覷，并嚴(yán)重危害行業(yè)形象。在出口方面，受到綠色貿(mào)易壁壘的影響，每年受到大量經(jīng)濟(jì)損失,可見發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)，保證茶葉品質(zhì)是重中之重。由于我國茶葉質(zhì)量安全問題體現(xiàn)在包括種植、加工、流通和銷售等各環(huán)節(jié)，所以對質(zhì)量安全的把控必須貫穿全過程?？焖?、方便、準(zhǔn)確、靈敏的食品安全分析檢測技術(shù)成為適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)發(fā)展形勢的突出需求[1]。隨著其他學(xué)科(如現(xiàn)代生物技術(shù))相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)也逐漸成熟，包括茶葉在內(nèi)的食品安全的檢測手段日益豐富。我們往往將快檢技術(shù)作為食品檢驗(yàn)的第一道屏障，對快檢技術(shù)的研發(fā)力度近年來也不斷增加，涌現(xiàn)了大量新方法、新技術(shù)。

1 茶葉質(zhì)量安全現(xiàn)存問題

1.1 茶葉中的農(nóng)藥殘留問題

我國茶產(chǎn)業(yè)對農(nóng)藥的使用不斷改革。2018年有關(guān)數(shù)據(jù)表明：登記在茶樹中使用的農(nóng)藥已經(jīng)超過了80種, 其中主要是化學(xué)類農(nóng)藥, 生物類和其他類型的農(nóng)藥所占比例較少，且呈遞減趨勢[2]，農(nóng)藥的蓄積使用, 使害蟲的抗藥性不斷提高, 茶農(nóng)自行復(fù)配新的農(nóng)藥使用。后果即是防治效果不斷下降，對人體造成的危害問題卻越來越突出。

目前茶葉中允許使用的化學(xué)農(nóng)藥主要有菊酯類(如甲氰菊酯、聯(lián)苯菊酯等)，新煙堿類(如噻蟲嗪等)，雜環(huán)類(如苯氧羧酸類農(nóng)藥(2,4-二氯苯氧)乙酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸、2,4-滴丙酸和4-(2,4-二氯苯氧)-丁酸)，溴螨酯，三唑酮等)。較常用的商品化農(nóng)藥品種有，茚蟲威、蟲螨腈、噻蟲嗪、聯(lián)苯菊酯、甲維鹽、蘇云金桿菌、短穩(wěn)桿菌、苯醚甲環(huán)唑、吡唑醚菌酯。除生物類農(nóng)藥外，化學(xué)農(nóng)藥或合成類生物農(nóng)藥對人體均有一定致毒、致畸、致突變作用，農(nóng)殘問題仍是我國茶產(chǎn)業(yè)存在的較為突出的問題。

1.2 茶葉中的食品添加劑問題

某些茶葉生產(chǎn)和銷售商為提高茶葉的色、香、味等感官品質(zhì)，在茶葉中非法添加香精、色素等添加劑的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。較常添加的香精包括檸檬油醛、薄荷腦、香草醛等。另外如烏龍茶中被檢測出甘草酸鈉，以使茶葉呈現(xiàn)特殊滋味為目的；窨花類茶使用茉莉花、桂花或玫瑰味香精等，達(dá)到提升花香的目的。檸檬黃、亮藍(lán)是人工合成色素(著色劑)，著色力很強(qiáng)，在茶葉中是禁止使用的。2016-2017年，檸檬黃曾多次被曝光添加在某些紅茶制品中；亮藍(lán)多被不法商家用于抹茶、陳茶中，以改善干茶色澤。這些香精色素雖然短期毒性顯現(xiàn)并不明顯，但長期食用會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的蓄積毒性，危害飲用者健康。我國食品安全法規(guī)定，茶葉及其制品中不得人工添加任何形式的食品添加劑，窨花類茶只能添加可安全飲用的天然鮮花，且必須在產(chǎn)品的名稱上明確予以標(biāo)注。

1.3 茶葉中微生物及生物毒素污染問題

茶葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在加工、包裝、貯藏、運(yùn)輸和銷售等過程均可造成微生物污染。如食品包裝的內(nèi)外表面寄生微生物，在加工中擺放不當(dāng)，包括直接將生產(chǎn)原料放在裸露的臺(tái)面或地表，或放置于空氣已被嚴(yán)重污染的室內(nèi)。從業(yè)人員在加工和包裝環(huán)節(jié)將病原微生物帶入，造成微生物超標(biāo)[3]。

普洱茶、黑茶散茶，以及半發(fā)酵茶烏龍茶和輕微發(fā)酵的白茶等，在貯藏、保管時(shí)被霉菌污染的風(fēng)險(xiǎn)很高，為了體現(xiàn)發(fā)酵茶的風(fēng)味特點(diǎn)，某些生產(chǎn)者使用不合理的發(fā)酵參數(shù)，在熟化的同時(shí)可產(chǎn)生生物毒素。以快速痕量檢測為手段監(jiān)測生物毒素具有重要意義[4]。

1.4 茶葉中的重金屬污染問題

如果茶園中的種植土壤、灌溉用水受到重金屬污染(鎘、鉛、鉻、鎳等)，則茶樹在生長過程中將其富集于體內(nèi)，采摘的茶葉往往重金屬超標(biāo)。如茶園附近有采礦業(yè)，重工業(yè)，道路，或者本身區(qū)域性土壤就具有重金屬富集的特點(diǎn)，則茶葉重金屬超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)性提高。另外加工中的金屬器械污染也是茶葉產(chǎn)品中重金屬的一個(gè)來源[5]。不同價(jià)態(tài)的重金屬離子毒性也有差異。因此目前對重金屬的分析已經(jīng)深入到價(jià)態(tài)的區(qū)分和識(shí)別。

2 茶葉快速檢測技術(shù)

目前，國內(nèi)茶葉中農(nóng)藥殘留及生物毒素污染鑒別與定量分析技術(shù)進(jìn)一步完善。痕量農(nóng)藥和生物毒素的檢測仍然以薄膜層析法、液相色譜法、液-質(zhì)聯(lián)用和氣-質(zhì)聯(lián)用為主。目前檢測方法的缺點(diǎn)是周期長，程序復(fù)雜、試劑使用特殊，使檢測成本較高，不能適應(yīng)大量樣品的快速檢測。近年來研發(fā)出諸多先進(jìn)檢測手段，隨著免疫生化，分子生物學(xué)的研究得以深入，更多快速、特異、敏感低耗的檢測方法問世。其中比較有代表性的“金標(biāo)試紙”應(yīng)用范圍較廣，適應(yīng)場景較多。另外，一些運(yùn)用多種分析手段研發(fā)的快速檢測儀器也應(yīng)運(yùn)而生，隨著茶產(chǎn)業(yè)對安全、健康的愈發(fā)重視，人們對美好生活的不斷追求，痕量快速檢測技術(shù)成為提高行業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵。

2.1 免疫學(xué)技術(shù)快檢方法

免疫分析法是將抗體抗原反應(yīng)與現(xiàn)代測試手段相結(jié)合的痕量分析法，兼具現(xiàn)代分析方法的高靈敏度和免疫分析法的特異性。免疫分析法具備許多其他檢測方法無法達(dá)到的速度和靈敏度，同時(shí)特異性較好，檢測過程環(huán)保低耗[6]，適用于劇毒有害物質(zhì)的初篩，并可實(shí)現(xiàn)結(jié)果現(xiàn)場反饋。將免疫快檢與試劑盒技術(shù)相結(jié)合，又極大地降低了操作難度，使其在大量樣品的現(xiàn)場快檢中發(fā)揮優(yōu)勢。

2.1.1免疫膠體金試紙 如前文所述，現(xiàn)代食品安全領(lǐng)域涌現(xiàn)的問題更多，更復(fù)雜。隨著日益成熟的抗體制備方法，膠體金技術(shù)越來越多的應(yīng)用在現(xiàn)場的快速、低檢出限的樣品檢測上[7]。特異的抗體與膠體金試紙的表面受體相交聯(lián)。試紙條上標(biāo)有控制線和測試線，控制線可防止假陰性結(jié)果產(chǎn)生，測試線一般有一條或幾條，用于結(jié)果判定, 其顯色反應(yīng)主要基于特異抗原與抗原抗體相結(jié)合的三明治結(jié)構(gòu)，否則不顯色。膠體金標(biāo)記的免疫試紙條，其表面帶負(fù)電, 利用這一優(yōu)異的理化性質(zhì)，在pH>7.0時(shí)，通過物理吸附將抗體固定于試紙表面，抗體活性保留好。檢測人員可直接進(jìn)行判讀，可用于目標(biāo)物的初篩。目前膠體金試紙條適用農(nóng)產(chǎn)品包括茶葉產(chǎn)品的快速痕量檢測，檢測對象如菊酯類、新煙堿類、有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥，黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和非食用色素的快速痕量檢測。

2.1.2酶聯(lián)免疫法 近年來，基于ELISA方法，研發(fā)出多項(xiàng)快檢技術(shù)。免疫學(xué)分析法可以檢測的污染源主要包括致病性微生物、農(nóng)藥獸藥殘留及轉(zhuǎn)基因的判定等，特異性和靈敏度基本達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)?；谄錂z出限較低的特點(diǎn)，樣品前處理后，經(jīng)微生物擴(kuò)培后可以很快達(dá)到反應(yīng)下限，并迅速完成抗原抗體結(jié)合反應(yīng)。將材料學(xué)與酶免技術(shù)結(jié)合制備出免疫磁珠，還可以做到有效地分離和濃縮大量樣品中的極微量目標(biāo)檢測物[1]?？乖贵w的反應(yīng)一般是特異性的，根據(jù)待檢測物，有針對性的設(shè)計(jì)研發(fā)新方法。文獻(xiàn)報(bào)道，Sai等[8]針對氯氨酚建立了一種新的Elisa檢測方法, 將小分子半抗原直接涂敷于微效板表面, 采用生物素-鏈霉素親和體系提高免疫分析法的靈敏度。Qie等[9]針對水和食品中的阿特拉津建立了相關(guān)的酶熱免疫快速檢測分析方法，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)濃度在0.73～4.83 ng/mL之內(nèi)可維持線性, 檢測下限為0.66 ng/mL。這些免疫學(xué)檢測的新成果，在茶葉質(zhì)量安全快速檢測中可做借鑒。

2.2 分子生物學(xué)快速檢測方法

2.2.1核酸適配體技術(shù) 核酸適配體是一段DNA，通常利用體外篩選技術(shù)即指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)，從核酸分子文庫中得到的寡核苷酸片段。Zhang等[10]利用適配體技術(shù)來檢測真菌毒素T-2，基于指數(shù)等溫放大反應(yīng)和熒光銀納米團(tuán)簇(AgNCs)技術(shù)，利用游離T-2與部分互補(bǔ)于適配體的DNA鏈(cDNA)競爭性結(jié)合由適配體修飾包裹的磁顆粒，可達(dá)到最低檢測限30 fg/mL。在優(yōu)化該方法的基礎(chǔ)上，選取玉米和燕麥作為檢測目標(biāo), 回收率平均在95.9%～107.5%和97.3%～102.3%。此外，若將材料科學(xué)，特別是納米技術(shù)與核酸適配體技術(shù)相結(jié)合, 可擴(kuò)大和增強(qiáng)適配體技術(shù)的檢測范圍和靈敏度，在食品中多種痕量污染物檢測中已有應(yīng)用[11]。

2.2.2生物條形碼技術(shù) 為了進(jìn)一步提高對目標(biāo)物檢測的靈敏度，近年來發(fā)展出生物條形碼檢測技術(shù)(bio-barcode assay, BCA)，通過篩選核苷酸序列，將單一特定的核苷酸序列作為探針，通過價(jià)鍵結(jié)合將其在顆粒表面固定，探針結(jié)合的特點(diǎn)是增加了檢測的特異性，且可以識(shí)別極微量的目標(biāo)物。基于探針DNA的特性，它被形象的比喻為條形碼。經(jīng)由納米金顆粒修飾的探針其穩(wěn)定性和催化活性更高，使用范圍更加廣泛。目前運(yùn)用的條形碼檢測技術(shù)中，較常用的是磁性納米顆粒(magnetic microparticles, MMP)和金納米顆粒(Au nanoparticles, AuNPs)，分別用于目標(biāo)物的分離和捕獲，并最終檢測放大的信號(hào)。目前, 該檢測方法在食品快速檢測方面已有大量研究，并在實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用[12]。

2.3 生物傳感器

生物傳感器是利用抗原、抗體、酶、激素和核酸等生物體成分或完整的生物體組織、細(xì)胞等作為識(shí)別待測物的工具，特異地與之反應(yīng)。之后再利用信號(hào)轉(zhuǎn)化器，如電化學(xué)電極、離子敏場效應(yīng)晶體管、熱敏電阻器、光纖、光電管等來將生物元件感知的生物信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的物理化學(xué)信號(hào)。最常見的生物傳感器包括酶傳感器，微生物傳感器，免疫傳感器等[13]，前兩者在針對農(nóng)藥殘留檢測中應(yīng)用較廣。目前，與光電轉(zhuǎn)換器結(jié)合，已開發(fā)出一系列的電化學(xué)、光化學(xué)酶抑制生物傳感器，實(shí)現(xiàn)了包括茶葉在內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品中的有機(jī)磷、氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留快速檢測。梁東軍等[14]應(yīng)用自組裝法制備了多層乙酰膽堿酯酶/殼聚糖/碳納米管生物傳感器，對氨基甲酸酯類農(nóng)藥進(jìn)行檢測，靈敏度較高，檢出限可達(dá)到5.41×10-9g/L。利用類似方法，干寧等[15]研發(fā)出一種可以同時(shí)測定有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的雙酶傳感器。該傳感器將酶制劑固定于磁性納米金顆粒上，含量介于0.05-1 μg/mL的克百威和敵敵畏檢測均可實(shí)現(xiàn)，制備簡易，能耗少，適于這幾類農(nóng)藥大規(guī)?，F(xiàn)場篩測。

3 展望

綜上，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 人們對生活品質(zhì)已經(jīng)有了新的選擇，茶葉作為我國傳統(tǒng)飲品，在我國有廣泛的內(nèi)銷、外銷基礎(chǔ)，其質(zhì)量安全直接關(guān)系到其銷量和消費(fèi)者健康，所以保證茶葉品質(zhì)尤為關(guān)鍵。然而，個(gè)別生產(chǎn)者的危害意識(shí)不強(qiáng)，有農(nóng)藥使用混亂的現(xiàn)象；生產(chǎn)商流程不規(guī)范和過程管理不善；經(jīng)營者利益熏心罔顧法規(guī)等仍然使茶葉安全問題擺在影響茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突出位置。近年來隨著食品安全快速檢測技術(shù)迅速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)部積極推進(jìn)技術(shù)革新，使得茶葉質(zhì)量安全檢測手段逐步建立和豐富，農(nóng)殘、添加劑、微生物及其毒素的快速、現(xiàn)場檢測技術(shù)正逐步適應(yīng)新階段的市場需求，有效的提升了監(jiān)管力度和行業(yè)自身素質(zhì)。但仍需看到，國內(nèi)目前針對茶葉的快檢技術(shù)關(guān)鍵指標(biāo)急需完善，因此，持續(xù)突破檢測技術(shù)壁壘，開發(fā)出更為成熟的茶葉快檢技術(shù)，并建立完善的國標(biāo)快速檢測方法體系，實(shí)現(xiàn)快檢技術(shù)的全面推廣勢在必行。茶葉質(zhì)量安全問題的有效解決，必將大力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展。