信阳毛尖主要生化成分及安全性分析

信阳师范学院生命科学学院 周洁 王彬 崔继来

信阳师范学院茶叶检测中心 李佳慧 郑书慧 宋欢

信阳市地处东经113°45′～115°55′、北纬31°46′～31°52′，属亚热带季风气候。日照充足，降雨丰沛，年平均气温15.1～15.3℃。信阳市境内土壤多为黄棕砂壤土，pH 为4～6.5，腐殖质含量较多，肥力较高。优越的地理环境使得信阳市适宜种植茶树，是毛尖茶叶的主产地。截至2022 年底，信阳市茶园种植面积14.4 万hm2，茶叶产量8.2 万t，总产值153 亿元，茶叶从业人员达120 万人。

信阳毛尖茶叶生产历史悠久。1987 年考古工作者在信阳市固始县城关镇白寺地14 号古墓（属战国时期）中发现陪葬品中有茶叶，这证明固始县早在2300 多年前已有茶叶生产。唐朝茶圣陆羽在《茶经》中记载：“淮南，以光州上”。光州就是现在潢川县、光山县、商城县一带。北宋大文学家苏东坡也曾赞叹道：“淮南茶，信阳第一。”信阳毛尖茶叶品质优异，以细、圆、紧、直、多白毫、香高、味浓、色绿著称。早在1915 年首届“巴拿马万国博览会”上，信阳毛尖茶叶荣获世界茶叶金质奖章。信阳毛尖也是“中国十大茶叶区域公用品牌”，并入选中国农业品牌目录。

信阳毛尖的茶树品种、加工方式、采摘时间、采摘级别、产茶区域等对信阳毛尖茶叶品质均有影响。茶叶中含有磷、钾、钙、镁、锰、铜、锌等20 多种元素，这些元素对人体代谢活动都具有十分重要的作用。茶叶中金属离子含量与土壤、周围环境有关，也与茶叶加工、储藏等因素有关。此外，茶叶中的矿物质对信阳毛尖茶叶品质有影响。我国自2015 年正式实施《食品安全法》。2021 年的《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763—2021），把茶叶中农药残留检测项由原来的65 项增加到106 项。

为了研究信阳毛尖茶叶的主要生化成分和安全性，本研究选取了信阳市20 个茶叶样品作为研究对象，对信阳毛尖主要生化成分、4 种金属离子及16 种农药残留量进行检测分析，了解信阳毛尖茶叶的品质、卫生及质量安全情况，评价茶叶是否受到污染，是否符合国家标准。这对无公害茶园和有机茶生产的可持续发展具有重要意义，也为信阳毛尖茶叶的加工及茶园管理提供数据支撑。

一、材料与方法

（一）材料

选取的20 个信阳毛尖茶叶样品购买于信阳市茶叶一条街、信阳国际茶城、信阳茶叶城等三个茶叶市场，均为2021 年茶叶。

（二）方法

水分的测定采用《食品安全国家标准 食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）的直接干燥法，灰分的测定采用《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》（GB 5009.4—2016）的高温灼烧法，水浸出物含量的测定采用GB/T 8305—2013 的全量法，咖啡碱含量的测定采用GB/T 8312—2013 的高效液相色谱（HPLC）法，茶多酚含量的测定采用GB/T 8313—2018 的福林酚法，儿茶素含量的测定采用GB/T 8313—2018 的HPLC 法，游离氨基酸总量的测定采用GB/T 8314—2013 的茚三酮比色法，茶氨酸含量的测定采用GB/T 23193—2017 的HPLC法，铜离子的测定采用GB 5009.13—2017 的火焰原子吸收光谱法，钾离子的测定采用GB 5009.91—2017 的火焰原子吸收光谱法，镁离子的测定采用GB 5009.241—2017 的火焰原子吸收光谱法，锰离子的测定采用GB 5009.242—2017 的火焰原子吸收光谱法，农药残留的测定采用GB/T 23204—2008 的气相色谱（GC-MS）法。

（三）火焰原子吸收光谱仪工作条件

根据国家标准及检测实际情况，考虑检测效果最优化和标准液浓度范围覆盖所有检测液的浓度，通过大量试验研究确定了仪器工作参数和标准溶液浓度系列，如表1 所示。

表1 火焰原子吸收光谱仪工作参数及标准溶液系列浓度

（四）GC-MS 工作条件

1.前处理。一是提取。称取5 g 试样于80 mL 离心管中，加入15 mL 乙腈，以15 000 r·min-1的速度 均质提取1 min，4200 r·min-1离心5 min，取上清液。用15 mL 乙腈重复提取一次，合并两次提取液，40℃旋蒸至1 mL。二是净化。在Cleanert TPT（茶叶萃取柱）中加入2 cm 高无水硫酸钠，移入提取浓缩液，用25 mL 甲苯、乙腈（1：3）洗脱液洗涤，40℃旋蒸至0.5 mL。加入5 mL 正己烷进行溶剂交换，重复两次，合并萃取液氮吹至1 mL，加入40μL 内标液，混匀待用。

2.气-质条件。一是色谱柱。DB-1701 石英毛细管柱。色谱柱温度：40℃保持1 min，然后以30℃·min-1的速度升温至130 ℃，再以5 ℃·min-1的速度升温至250 ℃，以10 ℃·min-1的速度升温至300 ℃，保持5 min。二是载气。氦气，纯度≥99.999 %，流速1.2 mL·min-1。进样口温度290℃，进样量1μL。进样方式：无分流进样。15 min 后打开阀。电子轰击源：70 eV。离子源温度：230℃。GC-MS 接口温度：280℃。

根据《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763-2021），茶叶中灭线磷、甲拌磷、氯唑磷等16 种农药最大残留限量如表2 所示。

表2 茶叶中农药残留量限量值

（五）数据分析

数据整理和统计分析采用Excel 2016 和SPSS 26 软件。

二、结果与分析

（一）主要成分结果与分析

信阳毛尖茶叶品质与茶叶中主要化学成分的含量及其比例密切相关。水浸出物、茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸、茶氨酸等是茶叶品质的重要指标。茶叶中水浸出物含量在一定程度上反映茶汤的浓淡，与茶叶品质呈正相关。茶多酚是绿茶苦涩味形成的主要物质，咖啡碱是茶叶苦味的重要因子，均与茶汤滋味有关。氨基酸作为鲜味物质不仅与茶叶滋味有关，还参与茶叶香气形成。茶氨酸是决定名优绿茶鲜爽度的主要成分，能抑制咖啡碱和儿茶素的苦涩味。Sun 等研究信阳毛尖茶叶茶氨酸含量，发现早期茶氨酸含量占游离氨基酸总量的44%～61%。本研究对20 个信阳毛尖茶叶样品进行内含物质成分测定，结果如表3。

表3 信阳毛尖茶主要化学成分含量

茶叶中水浸出物含量为43.46%～53.29%，平均值48.85%，远高于名优绿茶水浸出物38%的标准。茶多酚含量存在显著差异，含量为158.93～244.43 mg·g-1，平均值209.29 mg·g-1。咖啡碱含量为32.49～59.24 mg·g-1，平均值48.45 mg·g-1。游离氨基酸总量为36.04～50.99 mg·g-1，平均值40.78 mg·g-1。茶氨酸含量为7.48～15.85 mg·g-1，平均值11.01 mg·g-1。信阳市年平均气温较低，有利于氨基酸、咖啡碱等含氮化合物的合成与积累，因此20 个茶叶中咖啡碱、游离氨基酸总量、茶氨酸含量均较高，但是不同茶叶之间各种成分的含量有显著差异。

儿茶素类化合物在茶叶中含量丰富，是茶多酚的主要成分，包括酯型儿茶素和非酯型儿茶素，主要由儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)等组成。尤（YU）等采用改良版的半舌测试法作为感官测试的手段，发现EGCG 与茶叶的苦涩味相关。Narukawa 等研究发现，人体苦味受体细胞对ECG 的反应最强烈，其次是EGCG。

信阳毛尖茶叶中儿茶素类化合物含量较高。儿茶素类化合物含量由高到低依次是EGCG、ECG、EGC、EC、C。儿茶素类化合物含量为121.89～188.02 mg·g-1，平均值162.24 mg·g-1；EGCG 含量为65.19～116.63 mg·g-1，平均值100.76 mg·g-1；ECG 含量为16.94～39.38 mg·g-1，平均值28.11 mg·g-1；EGC 含量为12.04～31.68 mg·g-1，平均值22.30 mg·g-1；EC 含量为5.20～13.69 mg·g-1，平均值9.90 g·g-1（见表4）。

表4 信阳毛尖茶儿茶素类化合物含量

（二）金属离子结果与分析

火焰原子吸收分光光度法测定茶叶中金属离子具有操作简便、干扰较少、灵敏度高等优点。通过火焰原子吸收光谱仪对标准溶液的测定，得到标准曲线回归方程相关结果（见表5）。

表5 标准曲线回归方程

4 种金属元素的相关系数均在0.999 5 以上，检出限值低，相对标准偏差小。从测量过程和测量结果来看，标准溶液系列测定结果较理想，浓度与吸光度的线性关系好。该方法测定茶叶中的铜、钾、镁、锰4 种金属元素具有稳定性好、快速高效、节约试剂、减少污染等优点，检测结果令人满意。

茶叶富含钾、镁、锰，不同品种茶叶含量有差异。董喆等研究发现，信阳毛尖是一种高钾茶叶，锰含量极为丰富,镁的含量也较高。

测定结果中，铜离子含量为5.33～41.04 mg·kg-1，平均值17.37 mg·kg-1，高于30 mg·kg-1的茶叶样品有2 个。钾离子含量为14 630.76～21 140.43 mg·kg-1，平均值18 192.47 mg·kg-1；镁离子含量为1 386.82～2 846.53 mg·kg-1，平均值为2 024.50 mg·kg-1；锰离子含量为207.27～903.61 mg·kg-1，平均值为559.78 mg·kg-1（见表6）。

表6 信阳毛尖茶金属离子含量

表7 信阳毛尖茶各金属离子间相关矩阵

马嫱等研究全国各省几类茶叶，发现铜元素普遍存在于各类茶叶中，变化范围为5～25 mg·kg-1，平均值13.90 mg·kg-1。Podwika 等研究几个国家绿茶中铜离子含量平均值为17.5 mg·kg-1。尚玉婷等利用荧光分析法测定的茶叶中铜离子含量为10.94～11.94 mg·kg-1。尹鹏等研究46 个信阳毛尖茶叶铜离子含量平均值为18.855 6 mg·kg-1。董喆等研究信阳毛尖茶叶中铜离子含量平均值为15.35 mg·kg-1。宋江良等研究信阳毛尖茶叶中铜离子含量平均值为18.13 mg·kg-1。王晓等根据信阳文新茶叶近六年茶叶铜离子含量平均值18.38 mg·kg-1，对浉河区核心产茶区域的石块进行检测，测得石块中铜离子含量平均值为43.58 mg·kg-1，略低于国家标准GB 15 618-2018 中规定的最低限值50 mg·kg-1。研究表明，茶叶加工过程中使用铜质机械，茶叶中铜离子含量明显增加。我国现行茶叶卫生标准已明确规定，无公害茶叶中铜离子含量小于等于60 mg·kg-1，有机茶叶中铜离子含量小于等于30 mg·kg-1。所检测的20 个信阳毛尖茶叶样品均符合无公害茶叶标准，18 个信阳毛尖茶叶样品符合有机茶叶标准。

钾离子在茶树体内的含量仅次于氮离子，具有重要生理功能。钾离子在茶树体内含量以新梢中最高，随着组织器官的老化而降低。刘嘉祺等检测信阳毛尖中钾离子含量为18 187 mg·kg-1，董喆等测得的结果为20 807.99 mg·kg-1。土壤中钾离子能提高茶叶中游离氨基酸、茶多酚及咖啡碱的含量。

信阳毛尖茶叶中镁离子含量较高，宋江良等测得信阳毛尖中镁离子含量为1 914.14 mg·kg-1，刘嘉祺等检测信阳毛尖中镁离子含量为713 mg·kg-1，董喆等检测信阳毛尖中镁离子含量为2 029.88 mg·kg-1。张巧萍等研究发现，信阳茶园土壤中镁含量较高，有效镁含量为48.70～2 408.00 mg·kg-1。赵丰华等研究也证实信阳市浉河区茶园土壤中有效镁充足，含量范围为58.2～2 409.1 mg·kg-1，丘陵茶园含量高于山地茶园。镁不仅能够提高茶叶的产量、改善茶叶品质，还能提高氮的利用率。

茶树是聚锰性植物，锰离子含量高于其他植物，且成熟叶中含量更高。陈森漳等研究绿茶中锰含量为650.22 mg·kg-1，唐永等发现锰离子含量绿茶＜铁观音＜花茶。曹丽玲等研究发现，不同茶叶中锰离子含量差异较大，其中信阳毛尖茶叶中锰离子含量为813 mg·kg-1。宋江良等测得信阳毛尖茶叶中锰离子含量为734.29 mg·kg-1，刘嘉祺等测得信阳毛尖中锰离子含量为625 mg·kg-1，董喆等测得信阳毛尖茶叶中锰离子含量为617.75 mg·kg-1。土壤是植物锰离子的主要来源。浉河区茶园土壤里有效态锰离子含量范围为7.9～238.9 mg·kg-1，丘陵茶园高于山地茶园。信阳市浉河区茶园石块中锰离子含量平均值为133.382 mg·kg-1。锰离子可以通过影响各种酶进而间接影响茶叶品质。适量的锰离子可提高茶叶中的氨基酸、组氨酸、精氨酸等含量，但锰离子对茶叶中的多酚含量有一定的抑制作用。

4 种金属离子在信阳毛尖茶叶中含量均有差异。钾离子与镁离子含量呈显著正相关。

（三）农药残留量检测结果与分析

本研究共检测了16 种农药残留，分别是灭线磷、甲拌磷、氯唑磷、甲基对硫磷、水胺硫磷、啶氧菌酯、虫螨腈、喹螨醚、氯菊酯、哒螨灵、氟氯氰菊酯、高效氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、氰戊菊酯、S-氰戊菊酯。在20 个茶叶样品中，只有4 号茶样和18号茶样中检测出虫螨腈，含量分别是0.053 mg·kg-1和0.066 mg·kg-1，远低于国家残留限量值20 mg·kg-1。其余农药残留成分在20 个茶叶样品中均未检出。

信阳毛尖常见的病虫害有茶尺蠖、芽叶病、小绿叶蝉、蚜虫等，对病虫害的防治要以预防为主，一旦发现病虫害感染，可以适当用药剂防治。茶叶中检测出的虫螨腈属于低毒型的杀虫剂，对茶叶中茶小绿叶蝉、茶假眼小绿叶蝉、茶棍蓟马、茶跗线螨、茶谷蛾等有较好的除杀效果。

三、讨论

信阳毛尖享誉中外。受季节、海拔、茶园管理等因素影响，20 个信阳毛尖茶叶茶多酚、儿茶素类化合物、咖啡碱、游离氨基酸、茶氨酸等含量较高，同时存在差异性。20 个信阳毛尖茶叶中铜离子含量均符合无公害茶叶标准，钾离子、镁离子、锰离子含量较高。20 个信阳毛尖茶叶中所检测的16 项农药残留均符合国家标准，证明信阳毛尖茶叶品质较好，安全性高，可放心饮用。