茶叶中蒽醌和高氯酸盐的研究进展

尹 鹏，张永瑞，杨晓东，陈 义

（1.信阳农林学院 茶学院，河南信阳 464000；2.河南省豫南茶树资源综合开发重点实验室，河南信阳 464000）

0 引言

茶叶是一种天然的、绿色的、健康的饮品，全球160多个国家和地区的30亿多人有饮茶的习惯，是我国人民日常生活的必需品［1］。茶叶的安全质量一直是茶叶生产者和消费者共同关注的焦点，确保饮用茶叶对人体健康不构成直接或潜在的风险是核心［2］。农药（尤其是水溶性农药）残留、重金属残留和真菌毒素等是影响茶叶质量安全的主要因素［3］，新型污染物在茶叶中也时有出现，如蒽醌、高氯酸盐、邻苯二甲酸酯类化合物等［4-5］。2012年和2015年欧盟分别对茶叶中9，10-蒽醌和高氯酸盐的含量超标进行了通报，对我国茶叶出口带来了消极影响并在一定程度上降低了消费者对茶叶饮用安全的信任度。对蒽醌和高氯酸盐的物理化学性质、茶叶中蒽醌和高氯酸盐的检测方法及其污染来源进行综述，以期为茶叶中蒽醌和高氯酸盐的风险评估和污染源控制技术提供参考。

1 蒽醌和高氯酸盐的物理化学性质

蒽醌（Anthraquinone，AQ）是一种不易溶于水的淡黄色晶体，25 ℃时在水中的溶解度为1.35 mg/L，其结构式如图1（a）所示。蒽醌常被用作合成工业燃料的原料、造纸以及驱鸟剂等，普遍存在于空气、水、土壤、植物中。由于蒽醌具有潜在的致癌作用［6］，欧盟规定其最大残留限量（MRL）为0.01～0.02 mg/kg，其中茶叶中的MRL为0.02 mg/kg［7］，我国尚未制定食品中蒽醌的MRL标准。高氯酸盐是一种极易溶于水的持久性污染物，如高氯酸钾25 ℃时在水中的溶解度为15 g/L，高氯酸根离子的结构式见图1（b）。高氯酸盐用作化肥原料、皮革加工、橡胶制造、固体火箭推进剂等，在地下水、饮用水、谷物、果蔬、饮料等食品中均有存在。高氯酸盐与碘结构相似，影响甲状腺的功能从而妨碍甲状腺对碘的吸收，最终导致甲状腺激素合成量减少［8］。2005年美国科学院宣布高氯酸盐每天的参考剂量为0.7 μg/kg［9］，2015年欧洲食品安全局设定高氯酸盐的每日容许摄入量为0.3 μg/kg BW，同年欧盟拟将茶叶中高氯酸盐的限量定为0.75 mg/kg［10］。

2 茶叶中蒽醌和高氯酸盐的检测方法

2.1 茶叶中蒽醌的检测方法

随着我国出口茶叶中蒽醌含量超标被欧盟通报，科研院所和监督检验机构的科研人员对茶叶中蒽醌的检测方法进行了开发（见表1），表中所示方法的检出限、定量限、回收率和精密度均符合残留分析要求且满足国内外有关法规对茶叶中蒽醌残留的要求。蒽醌是非极性化合物，其提取溶剂一般采用乙腈、乙酸乙酯、正己烷或环己烷等亲脂性强的有机溶剂或者与其他溶剂不同比例的混合物。由于茶叶基质复杂，其净化方法常采用凝胶色谱净化系统和弗罗里硅土净化柱，但凝胶色谱净化和柱净化方法有机溶剂消耗量大、时间长且易造成环境污染。固相萃取或弗罗里硅土分散固相萃取具有简便快捷、稳定且溶剂使用量少的特点，是一种环境友好型的净化方法。蒽醌的测定仪器一般采用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）或气相色谱串联质谱（GC-MS/MS），我国现行的茶叶中蒽醌含量的测定标准中采用的是GCMS/MS［19-20］。采用蒽醌-D8作为同位素内标进行定量可减少基质干扰以提高检测结果的可靠性和准确性。

表1 茶叶中蒽醌的检测方法

2.2 茶叶中高氯酸盐的检测方法

高氯酸盐是继蒽醌之后茶叶中出现的另一种新型污染物，其检测方法见表2，表中所列方法的回收率和精密度均符合残留分析要求。由于高氯酸盐水溶性高，茶叶中高氯酸盐的提取以酸性（甲酸或乙酸）水溶液为主，净化方法多采用不同类型的固相萃取柱。Zhao等［28］采用磁分散固相萃取（Mag-dSPE）的方法对茶叶中的高氯酸盐进行萃取和净化，然后采用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）测定，其检出限和定量限可达到ng/kg级别。离子色谱法（IC）依靠保留时间对高氯酸盐进行定性分析，易受到其他共存离子的干扰且灵敏度较低［24］。离子色谱串联质谱（IC-MS/MS）法灵敏度较IC高，但其普及率低、操作过程较复杂、检测成本较高。（UP或HP）LC-MS/MS由于其通用性强、检测时间短、灵敏度高和检出限低等优点，非常适用于茶叶样品中高氯酸盐的测定。定量方法多采用同位素18O标记的高氯酸根作为内标，可有效消除前处理过程带来的影响，减少测量干扰，有效解决茶叶复杂基质对高氯酸盐测定的影响，具有操作简单、准确度高、稳定性好等优势。

表2 茶叶中高氯酸盐的检测方法

3 茶叶中蒽醌和高氯酸盐的污染来源

茶叶生产中的污染源主要有土壤污染、水体污染和大气污染，污染物主要包括农药残留、铅、氟、铝、硝酸盐、多环芳烃等［30］。蒽醌和高氯酸盐是近几年茶叶中出现的新型污染物，明确它们的污染来源是控制其残留含量的前提。汪煊［31］通过田间模拟蒽醌沉降、水培和土培实验探讨了茶叶中蒽醌的可能来源，结果表明沉降作用是造成茶叶蒽醌污染的主要途径，其次是水体污染和土壤污染。纸质包装材料中的蒽醌向茶叶的迁移也是一个潜在的污染源［32］。蒽醌在茶叶加工过程中的损失率为58.8%～84.6%，其中干燥工艺对蒽醌含量的损失贡献最大；蒽醌的茶汤浸出率约10%，与茶叶冲泡用水的温度成正比［33］。茶树成熟鲜叶中高氯酸盐的平均含量（0.62 mg/kg）显著高于一芽二叶（0.19 mg/kg），黑茶中高氯酸盐的平均含量（0.73 mg/kg）高于红茶（0.42 mg/kg）和绿茶（0.50 mg/kg），表明高氯酸盐的含量随着茶树芽叶的生长成熟而积累，土壤污染也是鲜叶中高氯酸盐富集的途径之一。茶叶中蒽醌和高氯酸盐的主要污染途径如图2所示，大气污染的沉降作用是主要因素，主要原因在于茶树叶片单位重量的表面积较大且茶树是多年生植物有较长的时间吸附和沉积空气中沉降的蒽醌和高氯酸盐。茶叶全程清洁化生产是降低茶叶中蒽醌和高氯酸盐污染的有效手段，包括鲜叶的清洁化、加工过程的清洁化和选择适宜的包装材料等，以确保茶叶的饮用安全和保障我国茶叶的顺利出口。