綠茶品質及安全性評價檢測技術研究綜述

宋玉函，李響*

1. 南京中醫藥大學（南京 210023）；2. 南京市食品藥品監督檢驗院（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]。鮮葉由無機物和有機物構成，無機物質量3.5%～7.0%，有機物93.0%～96.5%，已分離出700多種化合物，涵蓋大部分初級代謝產物和次級代謝產物。初級代謝產物包括蛋白質、糖類、脂肪等，次級代謝產物則是多酚、色素、氨基酸、生物堿、芳香物質、皂苷等，茶樹相比較其他植物，在其次級代謝過程中會富含大量兒茶素、咖啡堿等功能性物質[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起重要作用。此外，茶樹葉片在代謝中具有富集土壤中礦質元素的特點，已有諸多對茶樹富集硒、氟等元素的報道，并研究其對人體代謝的有利和不利影響。

中國是傳統的茶葉種植、消費和出口大國，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，全國干毛茶總產值首次突破2 000億元大關，達到2 157.3億元，同時中國茶葉出口總量達36.5萬 t[3]。在規模化種植和保質保量的政策推動下，茶產業穩步發展。

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，加工過程幾乎不會有其他成分引入，不同于發酵茶存在很多化學成分的變化。因此綠茶較好地保留了鮮葉中的天然物質。其豐富的茶多酚、茶氨酸及咖啡堿等功效成分也是其他發酵類茶葉不能匹及的。中國茶產業發展繁榮，各地均形成具有一定特色的加工工藝和風味特色，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

1.2.1 攤放

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

1.2.2 殺青

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

1.2.3 揉捻

公司產品主要涉及PVC、PE管材和管件，廣泛應用于城鄉自來水工程、市政工程、建筑給排水、農田灌溉、噴灌工程、城市排污、室內供暖、海水養殖、電力通信等多個領域。公司具有獨立的出口權，產品遠銷美國、英國、以色列、澳大利亞、日本、俄羅斯等30多個國家和我國臺灣地區。

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，設備則有傳統手工揉捻和揉捻機等。

1.2.4 干燥

干燥的目的在于蒸發水分并形成綠茶風味，對塑造特征外形進行固定。

2 紅外光譜對綠茶品質的快速鑒定

決定綠茶品質的因素，主要有3個方面：（1）綠茶的等級取決于外形、湯色、香氣、滋味、葉底等感官指標，這些指標要求在GB/T 23776—2018《綠茶感官審評方法》中有明確規定。（2）綠茶中的功效成分含量，茶多酚及黃酮類物質出色的保健功能提升綠茶附加價值，同時這些功效成分含量的高低為區分綠茶品質的重要參考指標。（3）綠茶中基本組分如水、灰分、水浸出物等指標是決定其品質的重要因素。這在GB/T 14456.1—2017《綠茶 第1部分：基本要求》有詳細要求。由此可見，綠茶品質的決定因素較多，傳統理化檢測手段雖然可以對綠茶的上述品質指標做出檢測，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等弊端。運用紅外光譜技術對綠茶的功效成分及基本組分這2個重要的品質因素進行綜合分析，可很好地解決上述問題。

紅外光譜（NIRS）技術自20世紀60年代以來快速發展，特別是NORRIS等提出物質含量與近紅外區特征吸收峰強度之間存在線性關系，以及近紅外漫反射理論的突破，使得該技術能夠運用于農副產品檢測。隨后發明的多元校正設備被迅速應用于紅外光譜儀中，大幅拓展NIRS的應用價值，使其能夠滿足一定條件下水分、脂肪、蛋白質等組分快速測定。

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，內容為近紅外光譜-鮮葉內含成分-鮮葉等級相關性，監測項目包括含水率、全氮量和粗纖維含量，采用29個盲樣樣品實測的結果表明，等級模型的模擬成功率為93.10%，能夠較準確地判定黃山毛峰的等級品質。

中國是茶葉出產大國，具有產地廣泛、質量層次不齊、產品流通速度快的特點，而部分紅外光譜設備具有便攜性、簡易操作和快速定性定量的優點，適合用于綠茶品質鑒定。基本原理：有機物分子中，組成各官能團的原子具有轉動和振動能級，當使用一定頻率紅外光照射時，具有相同于紅外光振動頻率的分子發生振動吸收。不同官能團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成分的定量分析模型，與化學分析對照的結果表明，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個指標進行定量，有9個指標的決定系數均達到95%，模型穩定性和預測準確性良好（RPD=3）。

3 綠茶的安全性評價檢測技術的主要手段

綠茶的食品安全風險點主要集中在兩方面：一方面是由于綠茶在生長過程中自身的重金屬富集導致的污染物超標的風險；另一個方面是綠茶在種植過程中的農藥殘留超標導致的食品安全問題。現階段針對茶葉的農殘的檢測手段主要采用氣相和液相色譜串聯質譜方法。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譜儀來進行測定。

3.1 色譜-質譜聯用對綠茶中農殘污染物的測定

綠茶生產中經常用到各類農藥，包括擬除蟲菊酯、新煙堿類、有機磷、氨基甲酸酯、生長調節劑等，特別是部分地區仍大量使用高殘留、高毒性農藥，引起致癌、致毒、致畸問題，使得對綠茶農藥殘留的分析定量十分必要。綠茶中的農藥殘留呈現出殘留組分多、基質干擾大、新型農藥多的特點，檢測手段則包括色譜-質譜聯用法、光譜法和免疫法等，其中色譜-質譜聯用技術的運用尤為重要。

色譜-串聯質譜分析在綠茶的農殘分析中所占比例越來越重，單一檢測器可能會出現假陽性和嚴重的基質干擾因素，特別是某些特定基團或結構的化合物，GC/LC可同時串聯或并聯MS和其他檢測器，如LC-DAD-MS/MS和GC-MS/MS分流并聯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，使得在時間梯度上進入到質譜檢測器的化合物純度較高而干擾較少，且并聯或串聯其他檢測器，滿足對科研或者對精確度要求更高的非常規的檢測需求。質譜檢測器常見的有串聯質譜MS/MS，飛行時間質譜TOF和近年來興起的Obitrap質量分析器等，在常規分析定量中常用三重四級桿，其具有定量重復性高（相對離子肼）、線性范圍寬泛（相對飛行時間）的特點。以UPLC-MS/MS對農藥殘留的檢測為例，一般流程分為前處理和上機2個部分，前處理中針對特定農藥的pKa值和官能團，選擇合適的有機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組分和目標化合物即可，質譜條件則需要慎重開發，所選擇的定量和定性離子對必須保證穩定性良好。運用色譜-質譜串聯的方式能夠使得綠茶中農殘測定的重現性、穩定性更高。

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

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，色譜系統重現性良好，能夠以標準對照品準確控制茶多酚制劑質量。

Xu等[8]建立LC-MS同時監測7種兒茶素的方法，并將其運用于綠茶干茶及小鼠血漿中該組分的定量，結果表明，所建立方法重現性良好，避免復雜基質的干擾，能夠為綠茶中功能性成分在代謝中的作用提供高效準確的定量方法。

3.2 無機質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，在工程礦產活動、石化燃料燃燒、各種廢棄設備、農藥化肥施用中，如鉛、鎘、汞、銅等，這些金屬元素往往以大氣沉降、雨水沉降等途徑進入到土壤中，再由植物的富集作用而被綠茶吸收，從而導致綠茶重金屬污染。

除此之外，由于綠茶加工過程往往要經過攤放、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險系數較高，因此綠茶的加工工藝的傳統化及生產環境不密閉等工藝特點給綠茶的重金屬污染增加風險點。在加工儲運過程中，重金屬容易由加工設備和包裝材料遷移進入綠茶。重金屬及其有機態會對人體造成長期慢性積蓄中毒，嚴重損傷心腦血管、神經系統、骨骼和肝腎臟的功能。由此可見，檢測綠茶生長、生產和消費環節的重金屬元素含量，對于保護綠茶生產和消費環節的安全性十分重要。

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-原子發射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體-質譜法（ICPMS）等。其中，ICP-MS從20世紀80年代開始發展至今，逐漸取代上述幾種方法，成為主流元素分析設備。在分析中，產生電感耦合等離子體至關重要，設備利用高頻電流流經感應線圈，通過蒸發-原子化-激發-電離步驟，使得待測樣品中的無機元素產生等離子體焰炬。連接質譜儀后，能夠實現多組分同時測定、線性范圍寬泛、靈敏度和精確度高（達10-12），部分ICP串聯多級質譜，經碰撞池處理后對有機態重金屬元素的抗基質干擾和假陽性判定能力大幅提高。

洪欣等[9]結合微波消解前處理技術，測定12種不同產地干毛茶及茶湯中的12種金屬元素，對照組為國家標準物質綠茶（GBW 10016），其中Al、Cr、Cu、As、Se、Cd和Pb的實測值分別是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，與標準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標，對10種元素的校正回收率在93.4%～109.2%，同時測定茶樹葉標物（GBW 08513）結果與參考數據基本一致。

何杰[11]采用ICP-oaTOF-MS法同時測定云南省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準物質的測定基本上接近或在證書值范圍內，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、分析時間短、多元素同時測定等特點，較大程度提高樣品檢測質量和效率，適合于所有茶葉及其制品的所有金屬元素的快速分析。

4 結語與展望

綠茶的生產消費在中國乃至世界范圍內占有重要地位，無論是從文化傳統還是健康膳食角度，對其質量品質、功能性成分和安全性評價的研究均具有重要意義。現階段中國茶產業仍處在傳統加工手段與現代化工藝并存階段。生產加工環節，手工工序和自動化設備各有所長，且存在以手工古法為賣點的消費概念；因此在對綠茶的品質及安全性評價的分析測試中，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雜的技術挑戰。針對綠茶的安全性評價，在國家對食品安全的重視已提升到戰略高度的大環境下，對綠茶中農藥殘留和重金屬殘留的檢測也成為安全性監督的重中之重。大量先進分析儀器如LCMS/MS、ICP-MS/MS、固相萃取-氣相色譜-三重四級桿串聯質譜儀、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展，由此，加大科技投入和茶文化建設，對中國茶產業的發展具有重要意義。