绿茶品质及安全性评价检测技术研究综述

宋玉函，李响*

1. 南京中医药大学（南京 210023）；2. 南京市食品药品监督检验院（南京 211100）

绿茶一般指山茶科山茶属植物（Camllia sinensis（L.）O. Ktze），是一种多年生常绿木本植物，主要利用部位为叶和芽[1]。鲜叶由无机物和有机物构成，无机物质量3.5%～7.0%，有机物93.0%～96.5%，已分离出700多种化合物，涵盖大部分初级代谢产物和次级代谢产物。初级代谢产物包括蛋白质、糖类、脂肪等，次级代谢产物则是多酚、色素、氨基酸、生物碱、芳香物质、皂苷等，茶树相比较其他植物，在其次级代谢过程中会富含大量儿茶素、咖啡碱等功能性物质[2]。绿茶中的黄酮类和茶氨酸等作为主要的功能性成分，对绿茶的功效和品质起重要作用。此外，茶树叶片在代谢中具有富集土壤中矿质元素的特点，已有诸多对茶树富集硒、氟等元素的报道，并研究其对人体代谢的有利和不利影响。

中国是传统的茶叶种植、消费和出口大国，截至2018年，全国的茶叶种植面积已有293万 hm2，干毛茶261.6万 t，全国干毛茶总产值首次突破2 000亿元大关，达到2 157.3亿元，同时中国茶叶出口总量达36.5万 t[3]。在规模化种植和保质保量的政策推动下，茶产业稳步发展。

1 绿茶的加工工艺[1]

绿茶的加工主要基于干燥、烘炒、揉捻等单一的物理性工艺流程，加工过程几乎不会有其他成分引入，不同于发酵茶存在很多化学成分的变化。因此绿茶较好地保留了鲜叶中的天然物质。其丰富的茶多酚、茶氨酸及咖啡碱等功效成分也是其他发酵类茶叶不能匹及的。中国茶产业发展繁荣，各地均形成具有一定特色的加工工艺和风味特色，具有代表性的有龙井、碧螺春、黄山毛峰、庐山云雾、六安瓜片、太平猴魁等，按照制法可分为四大类，即炒青绿茶、烘青绿茶、蒸青绿茶和晒青绿茶。

1.1 加工的基本流程

鲜叶→摊放→杀青→揉捻→干燥

1.2 操作要点

1.2.1 摊放

摊放指鲜叶采摘后到杀青前的平摊整理，目的在于蒸发鲜叶中的部分水分，减小细胞无氧呼吸，使叶片柔软程度增加。该工序选择通风、阴凉和清洁的室内场所进行。

1.2.2 杀青

杀青是鲜茶加工过程中极其重要的一环，不同类型鲜茶杀青工艺不同，所形成的成茶品质也极为不同。青指鲜叶，即采取某种高温措施钝化绿茶中酶活性，部分破坏组织结构以形成独特风味物质，杀青是塑造和提升绿茶品质的关键技术。

1.2.3 揉捻

公司产品主要涉及PVC、PE管材和管件，广泛应用于城乡自来水工程、市政工程、建筑给排水、农田灌溉、喷灌工程、城市排污、室内供暖、海水养殖、电力通信等多个领域。公司具有独立的出口权，产品远销美国、英国、以色列、澳大利亚、日本、俄罗斯等30多个国家和我国台湾地区。

揉捻指用揉和捻的方法使得绿茶片卷缩成条索，起到初步造型目的，揉捻原则是先轻后重，逐步加压并轻重交替，设备则有传统手工揉捻和揉捻机等。

1.2.4 干燥

干燥的目的在于蒸发水分并形成绿茶风味，对塑造特征外形进行固定。

2 红外光谱对绿茶品质的快速鉴定

决定绿茶品质的因素，主要有3个方面：（1）绿茶的等级取决于外形、汤色、香气、滋味、叶底等感官指标，这些指标要求在GB/T 23776—2018《绿茶感官审评方法》中有明确规定。（2）绿茶中的功效成分含量，茶多酚及黄酮类物质出色的保健功能提升绿茶附加价值，同时这些功效成分含量的高低为区分绿茶品质的重要参考指标。（3）绿茶中基本组分如水、灰分、水浸出物等指标是决定其品质的重要因素。这在GB/T 14456.1—2017《绿茶 第1部分：基本要求》有详细要求。由此可见，绿茶品质的决定因素较多，传统理化检测手段虽然可以对绿茶的上述品质指标做出检测，但其存在检测周期较长、需要较多测试仪器共同配合才能得出综合性评价等弊端。运用红外光谱技术对绿茶的功效成分及基本组分这2个重要的品质因素进行综合分析，可很好地解决上述问题。

红外光谱（NIRS）技术自20世纪60年代以来快速发展，特别是NORRIS等提出物质含量与近红外区特征吸收峰强度之间存在线性关系，以及近红外漫反射理论的突破，使得该技术能够运用于农副产品检测。随后发明的多元校正设备被迅速应用于红外光谱仪中，大幅拓展NIRS的应用价值，使其能够满足一定条件下水分、脂肪、蛋白质等组分快速测定。

王曼等[4]采用偏最小二乘法建立近红外光谱对黄山毛峰茶鲜叶的等级鉴定模型，内容为近红外光谱-鲜叶内含成分-鲜叶等级相关性，监测项目包括含水率、全氮量和粗纤维含量，采用29个盲样样品实测的结果表明，等级模型的模拟成功率为93.10%，能够较准确地判定黄山毛峰的等级品质。

中国是茶叶出产大国，具有产地广泛、质量层次不齐、产品流通速度快的特点，而部分红外光谱设备具有便携性、简易操作和快速定性定量的优点，适合用于绿茶品质鉴定。基本原理：有机物分子中，组成各官能团的原子具有转动和振动能级，当使用一定频率红外光照射时，具有相同于红外光振动频率的分子发生振动吸收。不同官能团和位置的原子吸收频率存在差异，从而通过解析获得精确官能团信息。

王玉霞等[5]建立近红外光谱法对绿茶茶汤中主要品质成分的定量分析模型，与化学分析对照的结果表明，该模型对于绿茶茶汤中的主要功能性成分水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、可溶性糖、咖啡碱、儿茶素总量、表没食子儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、没食子酸共11个指标进行定量，有9个指标的决定系数均达到95%，模型稳定性和预测准确性良好（RPD=3）。

3 绿茶的安全性评价检测技术的主要手段

绿茶的食品安全风险点主要集中在两方面：一方面是由于绿茶在生长过程中自身的重金属富集导致的污染物超标的风险；另一个方面是绿茶在种植过程中的农药残留超标导致的食品安全问题。现阶段针对茶叶的农残的检测手段主要采用气相和液相色谱串联质谱方法。茶叶中污染物元素主要采用原子吸收以及电感耦合等离子体质谱仪来进行测定。

3.1 色谱-质谱联用对绿茶中农残污染物的测定

绿茶生产中经常用到各类农药，包括拟除虫菊酯、新烟碱类、有机磷、氨基甲酸酯、生长调节剂等，特别是部分地区仍大量使用高残留、高毒性农药，引起致癌、致毒、致畸问题，使得对绿茶农药残留的分析定量十分必要。绿茶中的农药残留呈现出残留组分多、基质干扰大、新型农药多的特点，检测手段则包括色谱-质谱联用法、光谱法和免疫法等，其中色谱-质谱联用技术的运用尤为重要。

色谱-串联质谱分析在绿茶的农残分析中所占比例越来越重，单一检测器可能会出现假阳性和严重的基质干扰因素，特别是某些特定基团或结构的化合物，GC/LC可同时串联或并联MS和其他检测器，如LC-DAD-MS/MS和GC-MS/MS分流并联EDC等。其中GC/LC为色谱组件，主要用途为分离样品中的组分与组分、组分与杂质，使得在时间梯度上进入到质谱检测器的化合物纯度较高而干扰较少，且并联或串联其他检测器，满足对科研或者对精确度要求更高的非常规的检测需求。质谱检测器常见的有串联质谱MS/MS，飞行时间质谱TOF和近年来兴起的Obitrap质量分析器等，在常规分析定量中常用三重四级杆，其具有定量重复性高（相对离子肼）、线性范围宽泛（相对飞行时间）的特点。以UPLC-MS/MS对农药残留的检测为例，一般流程分为前处理和上机2个部分，前处理中针对特定农药的pKa值和官能团，选择合适的有机溶剂提取和不同类型的固相萃取柱净化后过滤膜待测，色谱条件只要满足一定程度的分离杂质组分和目标化合物即可，质谱条件则需要慎重开发，所选择的定量和定性离子对必须保证稳定性良好。运用色谱-质谱串联的方式能够使得绿茶中农残测定的重现性、稳定性更高。

孙涛等[6]采用UPLC-MS/MS分析黄瓜、油白菜和豇豆基质中7种氨基甲酸酯类农药的残留，线性范围为2～500 μg/L，平均回收率达72.4%～112.1%，能够满足多残同时检测要求。

赵恂等[7]研究茶多酚的指纹图谱，利用HPLC-MS/MS鉴定绿茶干茶中的9种酚酸，色谱系统重现性良好，能够以标准对照品准确控制茶多酚制剂质量。

Xu等[8]建立LC-MS同时监测7种儿茶素的方法，并将其运用于绿茶干茶及小鼠血浆中该组分的定量，结果表明，所建立方法重现性良好，避免复杂基质的干扰，能够为绿茶中功能性成分在代谢中的作用提供高效准确的定量方法。

3.2 无机质谱对绿茶中元素污染物组分的测定

重金属指原子量在63.5～200.6且密度大于5 g/m3的金属，在工程矿产活动、石化燃料燃烧、各种废弃设备、农药化肥施用中，如铅、镉、汞、铜等，这些金属元素往往以大气沉降、雨水沉降等途径进入到土壤中，再由植物的富集作用而被绿茶吸收，从而导致绿茶重金属污染。

除此之外，由于绿茶加工过程往往要经过摊放、晒青、捻揉等工艺流程，这些工艺流程引入重金属污染物的风险系数较高，因此绿茶的加工工艺的传统化及生产环境不密闭等工艺特点给绿茶的重金属污染增加风险点。在加工储运过程中，重金属容易由加工设备和包装材料迁移进入绿茶。重金属及其有机态会对人体造成长期慢性积蓄中毒，严重损伤心脑血管、神经系统、骨骼和肝肾脏的功能。由此可见，检测绿茶生长、生产和消费环节的重金属元素含量，对于保护绿茶生产和消费环节的安全性十分重要。

常见的重金属检测方法有分光光度法（SP）、原子光谱法（AS）、电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体-质谱法（ICPMS）等。其中，ICP-MS从20世纪80年代开始发展至今，逐渐取代上述几种方法，成为主流元素分析设备。在分析中，产生电感耦合等离子体至关重要，设备利用高频电流流经感应线圈，通过蒸发-原子化-激发-电离步骤，使得待测样品中的无机元素产生等离子体焰炬。连接质谱仪后，能够实现多组分同时测定、线性范围宽泛、灵敏度和精确度高（达10-12），部分ICP串联多级质谱，经碰撞池处理后对有机态重金属元素的抗基质干扰和假阳性判定能力大幅提高。

洪欣等[9]结合微波消解前处理技术，测定12种不同产地干毛茶及茶汤中的12种金属元素，对照组为国家标准物质绿茶（GBW 10016），其中Al、Cr、Cu、As、Se、Cd和Pb的实测值分别是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，与标准参考值相比较偏差均小于5%（n=3）。

王瑾等[10]建立绿茶及其提取物中微量金属元素含量的方法，样品分析采用铟为内标，对10种元素的校正回收率在93.4%～109.2%，同时测定茶树叶标物（GBW 08513）结果与参考数据基本一致。

何杰[11]采用ICP-oaTOF-MS法同时测定云南省7种茶叶中的10种金属元素。此法的茶叶测定与国家茶叶标准物质的测定基本上接近或在证书值范围内，说明用此方法测定茶叶样品中金属元素的方法是可靠的，且具有精密度好、检出限低、分析时间短、多元素同时测定等特点，较大程度提高样品检测质量和效率，适合于所有茶叶及其制品的所有金属元素的快速分析。

4 结语与展望

绿茶的生产消费在中国乃至世界范围内占有重要地位，无论是从文化传统还是健康膳食角度，对其质量品质、功能性成分和安全性评价的研究均具有重要意义。现阶段中国茶产业仍处在传统加工手段与现代化工艺并存阶段。生产加工环节，手工工序和自动化设备各有所长，且存在以手工古法为卖点的消费概念；因此在对绿茶的品质及安全性评价的分析测试中，无论是仪器分析测试能力还是检测的前处理手段都面临更多复杂的技术挑战。针对绿茶的安全性评价，在国家对食品安全的重视已提升到战略高度的大环境下，对绿茶中农药残留和重金属残留的检测也成为安全性监督的重中之重。大量先进分析仪器如LCMS/MS、ICP-MS/MS、固相萃取-气相色谱-三重四级杆串联质谱仪、UPLC/Q-TOF-MS等投入到针对茶叶安全性的分析测试中。围绕茶叶品质和安全性的分析测试朝着多元化和引入高端分析测试仪器方向发展，由此，加大科技投入和茶文化建设，对中国茶产业的发展具有重要意义。