茶叶现存质量安全问题与快速检测方法研究进展

战 捷 邵元海

(江苏省茶叶研究所，无锡市茶叶品种研究所有限公司，江苏 无锡 214000)

茶叶作为我国传统饮品，对外出口，对内自用，其安全性一直备受关注。在种植管理环节，为防治病虫害，存在过量使用农药致使农残超标的问题；在加工和流通环节，存在为提升感官而非法滥用添加剂的问题；在储藏与销售环节，如条件控制不当，可能导致微生物和生物毒素污染等问题，这些茶叶质量安全问题都直接影响消费者健康。我国每年因茶叶质量安全问题都会产生一定量的纠纷，造成的直接和间接经济损失不容小觑，并严重危害行业形象。在出口方面，受到绿色贸易壁垒的影响，每年受到大量经济损失,可见发展茶产业，保证茶叶品质是重中之重。由于我国茶叶质量安全问题体现在包括种植、加工、流通和销售等各环节，所以对质量安全的把控必须贯穿全过程。快速、方便、准确、灵敏的食品安全分析检测技术成为适应当前行业发展形势的突出需求[1]。随着其他学科(如现代生物技术)相关领域的技术也逐渐成熟，包括茶叶在内的食品安全的检测手段日益丰富。我们往往将快检技术作为食品检验的第一道屏障，对快检技术的研发力度近年来也不断增加，涌现了大量新方法、新技术。

1 茶叶质量安全现存问题

1.1 茶叶中的农药残留问题

我国茶产业对农药的使用不断改革。2018年有关数据表明：登记在茶树中使用的农药已经超过了80种, 其中主要是化学类农药, 生物类和其他类型的农药所占比例较少，且呈递减趋势[2]，农药的蓄积使用, 使害虫的抗药性不断提高, 茶农自行复配新的农药使用。后果即是防治效果不断下降，对人体造成的危害问题却越来越突出。

目前茶叶中允许使用的化学农药主要有菊酯类(如甲氰菊酯、联苯菊酯等)，新烟碱类(如噻虫嗪等)，杂环类(如苯氧羧酸类农药(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)。较常用的商品化农药品种有，茚虫威、虫螨腈、噻虫嗪、联苯菊酯、甲维盐、苏云金杆菌、短稳杆菌、苯醚甲环唑、吡唑醚菌酯。除生物类农药外，化学农药或合成类生物农药对人体均有一定致毒、致畸、致突变作用，农残问题仍是我国茶产业存在的较为突出的问题。

1.2 茶叶中的食品添加剂问题

某些茶叶生产和销售商为提高茶叶的色、香、味等感官品质，在茶叶中非法添加香精、色素等添加剂的现象时有发生。较常添加的香精包括柠檬油醛、薄荷脑、香草醛等。另外如乌龙茶中被检测出甘草酸钠，以使茶叶呈现特殊滋味为目的；窨花类茶使用茉莉花、桂花或玫瑰味香精等，达到提升花香的目的。柠檬黄、亮蓝是人工合成色素(着色剂)，着色力很强，在茶叶中是禁止使用的。2016-2017年，柠檬黄曾多次被曝光添加在某些红茶制品中；亮蓝多被不法商家用于抹茶、陈茶中，以改善干茶色泽。这些香精色素虽然短期毒性显现并不明显，但长期食用会产生强烈的蓄积毒性，危害饮用者健康。我国食品安全法规定，茶叶及其制品中不得人工添加任何形式的食品添加剂，窨花类茶只能添加可安全饮用的天然鲜花，且必须在产品的名称上明确予以标注。

1.3 茶叶中微生物及生物毒素污染问题

茶叶生产环节中，在加工、包装、贮藏、运输和销售等过程均可造成微生物污染。如食品包装的内外表面寄生微生物，在加工中摆放不当，包括直接将生产原料放在裸露的台面或地表，或放置于空气已被严重污染的室内。从业人员在加工和包装环节将病原微生物带入，造成微生物超标[3]。

普洱茶、黑茶散茶，以及半发酵茶乌龙茶和轻微发酵的白茶等，在贮藏、保管时被霉菌污染的风险很高，为了体现发酵茶的风味特点，某些生产者使用不合理的发酵参数，在熟化的同时可产生生物毒素。以快速痕量检测为手段监测生物毒素具有重要意义[4]。

1.4 茶叶中的重金属污染问题

如果茶园中的种植土壤、灌溉用水受到重金属污染(镉、铅、铬、镍等)，则茶树在生长过程中将其富集于体内，采摘的茶叶往往重金属超标。如茶园附近有采矿业，重工业，道路，或者本身区域性土壤就具有重金属富集的特点，则茶叶重金属超标的风险性提高。另外加工中的金属器械污染也是茶叶产品中重金属的一个来源[5]。不同价态的重金属离子毒性也有差异。因此目前对重金属的分析已经深入到价态的区分和识别。

2 茶叶快速检测技术

目前，国内茶叶中农药残留及生物毒素污染鉴别与定量分析技术进一步完善。痕量农药和生物毒素的检测仍然以薄膜层析法、液相色谱法、液-质联用和气-质联用为主。目前检测方法的缺点是周期长，程序复杂、试剂使用特殊，使检测成本较高，不能适应大量样品的快速检测。近年来研发出诸多先进检测手段，随着免疫生化，分子生物学的研究得以深入，更多快速、特异、敏感低耗的检测方法问世。其中比较有代表性的“金标试纸”应用范围较广，适应场景较多。另外，一些运用多种分析手段研发的快速检测仪器也应运而生，随着茶产业对安全、健康的愈发重视，人们对美好生活的不断追求，痕量快速检测技术成为提高行业核心竞争力的关键。

2.1 免疫学技术快检方法

免疫分析法是将抗体抗原反应与现代测试手段相结合的痕量分析法，兼具现代分析方法的高灵敏度和免疫分析法的特异性。免疫分析法具备许多其他检测方法无法达到的速度和灵敏度，同时特异性较好，检测过程环保低耗[6]，适用于剧毒有害物质的初筛，并可实现结果现场反馈。将免疫快检与试剂盒技术相结合，又极大地降低了操作难度，使其在大量样品的现场快检中发挥优势。

2.1.1免疫胶体金试纸 如前文所述，现代食品安全领域涌现的问题更多，更复杂。随着日益成熟的抗体制备方法，胶体金技术越来越多的应用在现场的快速、低检出限的样品检测上[7]。特异的抗体与胶体金试纸的表面受体相交联。试纸条上标有控制线和测试线，控制线可防止假阴性结果产生，测试线一般有一条或几条，用于结果判定, 其显色反应主要基于特异抗原与抗原抗体相结合的三明治结构，否则不显色。胶体金标记的免疫试纸条，其表面带负电, 利用这一优异的理化性质，在pH>7.0时，通过物理吸附将抗体固定于试纸表面，抗体活性保留好。检测人员可直接进行判读，可用于目标物的初筛。目前胶体金试纸条适用农产品包括茶叶产品的快速痕量检测，检测对象如菊酯类、新烟碱类、有机磷、有机氯农药，黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和非食用色素的快速痕量检测。

2.1.2酶联免疫法 近年来，基于ELISA方法，研发出多项快检技术。免疫学分析法可以检测的污染源主要包括致病性微生物、农药兽药残留及转基因的判定等，特异性和灵敏度基本达到相应标准。基于其检出限较低的特点，样品前处理后，经微生物扩培后可以很快达到反应下限，并迅速完成抗原抗体结合反应。将材料学与酶免技术结合制备出免疫磁珠，还可以做到有效地分离和浓缩大量样品中的极微量目标检测物[1]。抗原抗体的反应一般是特异性的，根据待检测物，有针对性的设计研发新方法。文献报道，Sai等[8]针对氯氨酚建立了一种新的Elisa检测方法, 将小分子半抗原直接涂敷于微效板表面, 采用生物素-链霉素亲和体系提高免疫分析法的灵敏度。Qie等[9]针对水和食品中的阿特拉津建立了相关的酶热免疫快速检测分析方法，经试验证实浓度在0.73～4.83 ng/mL之内可维持线性, 检测下限为0.66 ng/mL。这些免疫学检测的新成果，在茶叶质量安全快速检测中可做借鉴。

2.2 分子生物学快速检测方法

2.2.1核酸适配体技术 核酸适配体是一段DNA，通常利用体外筛选技术即指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)，从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段。Zhang等[10]利用适配体技术来检测真菌毒素T-2，基于指数等温放大反应和荧光银纳米团簇(AgNCs)技术，利用游离T-2与部分互补于适配体的DNA链(cDNA)竞争性结合由适配体修饰包裹的磁颗粒，可达到最低检测限30 fg/mL。在优化该方法的基础上，选取玉米和燕麦作为检测目标, 回收率平均在95.9%～107.5%和97.3%～102.3%。此外，若将材料科学，特别是纳米技术与核酸适配体技术相结合, 可扩大和增强适配体技术的检测范围和灵敏度，在食品中多种痕量污染物检测中已有应用[11]。

2.2.2生物条形码技术 为了进一步提高对目标物检测的灵敏度，近年来发展出生物条形码检测技术(bio-barcode assay, BCA)，通过筛选核苷酸序列，将单一特定的核苷酸序列作为探针，通过价键结合将其在颗粒表面固定，探针结合的特点是增加了检测的特异性，且可以识别极微量的目标物。基于探针DNA的特性，它被形象的比喻为条形码。经由纳米金颗粒修饰的探针其稳定性和催化活性更高，使用范围更加广泛。目前运用的条形码检测技术中，较常用的是磁性纳米颗粒(magnetic microparticles, MMP)和金纳米颗粒(Au nanoparticles, AuNPs)，分别用于目标物的分离和捕获，并最终检测放大的信号。目前, 该检测方法在食品快速检测方面已有大量研究，并在实践中得到了广泛应用[12]。

2.3 生物传感器

生物传感器是利用抗原、抗体、酶、激素和核酸等生物体成分或完整的生物体组织、细胞等作为识别待测物的工具，特异地与之反应。之后再利用信号转化器，如电化学电极、离子敏场效应晶体管、热敏电阻器、光纤、光电管等来将生物元件感知的生物信号转变为可测量的物理化学信号。最常见的生物传感器包括酶传感器，微生物传感器，免疫传感器等[13]，前两者在针对农药残留检测中应用较广。目前，与光电转换器结合，已开发出一系列的电化学、光化学酶抑制生物传感器，实现了包括茶叶在内的农产品中的有机磷、氨基甲酸酯类农药残留快速检测。梁东军等[14]应用自组装法制备了多层乙酰胆碱酯酶/壳聚糖/碳纳米管生物传感器，对氨基甲酸酯类农药进行检测，灵敏度较高，检出限可达到5.41×10-9g/L。利用类似方法，干宁等[15]研发出一种可以同时测定有机磷和氨基甲酸酯类农药的双酶传感器。该传感器将酶制剂固定于磁性纳米金颗粒上，含量介于0.05-1 μg/mL的克百威和敌敌畏检测均可实现，制备简易，能耗少，适于这几类农药大规模现场筛测。

3 展望

综上，随着经济和科学技术的发展, 人们对生活品质已经有了新的选择，茶叶作为我国传统饮品，在我国有广泛的内销、外销基础，其质量安全直接关系到其销量和消费者健康，所以保证茶叶品质尤为关键。然而，个别生产者的危害意识不强，有农药使用混乱的现象；生产商流程不规范和过程管理不善；经营者利益熏心罔顾法规等仍然使茶叶安全问题摆在影响茶产业发展的突出位置。近年来随着食品安全快速检测技术迅速发展，行业内部积极推进技术革新，使得茶叶质量安全检测手段逐步建立和丰富，农残、添加剂、微生物及其毒素的快速、现场检测技术正逐步适应新阶段的市场需求，有效的提升了监管力度和行业自身素质。但仍需看到，国内目前针对茶叶的快检技术关键指标急需完善，因此，持续突破检测技术壁垒，开发出更为成熟的茶叶快检技术，并建立完善的国标快速检测方法体系，实现快检技术的全面推广势在必行。茶叶质量安全问题的有效解决，必将大力促进产业整体发展。