高貫威，陳紅平，劉平香，馬桂岑，郝振霞，王晨，柴云峰，魯成銀*

1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)部茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州310008；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081

多環(huán)芳烴在茶樹鮮葉及綠茶加工過程中殘留水平研究

高貫威1,2，陳紅平1，劉平香1,2，馬桂岑1，郝振霞1，王晨1，柴云峰1，魯成銀1*

1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)部茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州310008；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081

利用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀監(jiān)測了茶樹鮮葉及其綠茶加工中多環(huán)芳烴（PAHs）的殘留水平。結(jié)果表明，不同地區(qū)茶樹一芽二葉樣品 PAHs含量差異明顯，產(chǎn)地環(huán)境 PAHs污染程度對茶鮮葉 PAHs含量影響較大。茶芽、嫩葉、老葉PAHs含量分別在40.5～52.8 μg·kg-1、50.0～67.4 μg·kg-1和91.5～97.6 μg·kg-1之間，PAHs含量大小順序?yàn)槔先~＞嫩葉＞芽。汽車尾氣對交通公路旁茶樹芽和嫩葉PAHs含量影響較大，且對50 m范圍內(nèi)茶樹鮮葉影響更明顯。電加熱干燥模式下，水分散失和PAHs揮發(fā)是影響綠茶加工過程中PAHs含量的兩個(gè)關(guān)鍵因子。加工環(huán)節(jié)過后，茶葉PAHs含量由61.0 μg·kg-1上升到166.1 μg·kg-1。攤放和干燥過程中PAHs大量揮發(fā)，造成茶葉干重中PAHs殘留量由292.0 μg·kg-1降低到171.9 μg·kg-1。

多環(huán)芳烴；汽車尾氣；鮮葉；綠茶加工；殘留水平

多環(huán)芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)或環(huán)戊二烯稠合而成的有機(jī)環(huán)境污染物，又稱多環(huán)性芳香化合物或多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔颷1]。PAHs具有強(qiáng)烈的致癌性，誘發(fā)基因突變等毒性[2]，是世界各國重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境污染物之一。美國環(huán)保署于 1970年即確認(rèn) 16種PAHs為優(yōu)先環(huán)境污染物[3]。PAHs易產(chǎn)生于所有的有機(jī)物氧化反應(yīng)中，空氣中PAHs主要產(chǎn)生于煤炭、石油等礦物質(zhì)的燃燒[1]。隨著交通網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和人均汽車擁有量增多，公路源的汽車尾氣已經(jīng)成為空氣中PAHs的主要來源之一。PAHs是一種半揮發(fā)性質(zhì)的環(huán)境污染物，空氣、水、土壤均存在一定程度的PAHs污染[1]。由于大氣沉降，葉片、根系吸收等作用，農(nóng)作物不可避免地受到環(huán)境中PAHs的污染。原料（即農(nóng)作物）中PAHs的殘留量在農(nóng)產(chǎn)品復(fù)雜的加工過程中具有放大效應(yīng)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品或食品中PAHs急劇上升，并對人體產(chǎn)生危害[3]。因此，產(chǎn)地環(huán)境PAHs污染評價(jià)與控制成為食品安全關(guān)注的焦點(diǎn)。

茶樹是一種多年生植物，其飲用部位為茶樹新梢，即一芽二葉或三葉。茶樹新梢通過復(fù)雜的加工工藝制備成綠茶、紅茶、烏龍茶、黑茶等。由于受茶鮮葉生長周期長、茶葉加工復(fù)雜、儲藏時(shí)間長等因素影響，茶葉不可避免受到農(nóng)業(yè)投入品、環(huán)境污染物、生物毒素等有毒物質(zhì)的污染。研究表明，茶葉中PAHs檢出率接近100%，含量在0.1～10.0 mg·kg-1之間，且PAHs污染水平與茶葉種類存在一定相關(guān)性，茶葉 PAHs含量最高檢測值（8 800 μg·kg-1）出現(xiàn)在紅茶中[4]。

傳統(tǒng)紅茶加工過程中PAHs的污染主要發(fā)生在干燥階段，其誘因是干燥階段燃煤、燃柴時(shí)產(chǎn)生大量PAHs，并被茶葉吸收[5-6]。理論上，茶葉加工中電加熱干燥模式取代傳統(tǒng)干燥模式，減少或者不使用煤炭、木柴等燃燒加熱，加工環(huán)節(jié)對茶葉PAHs污染影響程度將會(huì)大大降低，原料鮮葉中的PAHs將成為茶葉PAHs的主要來源[4]。已有研究表明，茶樹鮮葉中PAHs的分布特性受到季節(jié)、品種以及生長部位的影響[7]。然而，迄今為止，電加熱干燥模式下茶葉加工過程中PAHs殘留水平研究未見報(bào)道，不同地區(qū)茶樹鮮葉PAHs污染特征的調(diào)查，以及生長過程中茶樹葉片吸附、積累PAHs生物學(xué)機(jī)制的研究很少。

本研究利用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS/MS）監(jiān)測了茶樹鮮葉及其綠茶加工中PAHs的殘留水平，旨在查明綠茶中PAHs的主要污染來源，從而為綠茶中PAHs風(fēng)險(xiǎn)評估與風(fēng)險(xiǎn)控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 鮮葉樣品采集

2016年 3—4月份，在浙江省 A市與 B市隨機(jī)采集了22份一芽二葉茶樹鮮葉樣品，其中A市7份，B市15份。鮮葉采集后，當(dāng)天進(jìn)行樣品前處理。

為了探究現(xiàn)階段汽車尾氣對公路旁茶樹鮮葉 PAHs含量的影響情況，在 A市一條繁忙的交通公路旁，選取兩塊茶園進(jìn)行調(diào)查取樣。茶園 1與公路水平高度相同，兩者之間存在一排約 2.5 m 高的灌木隔離帶，茶園面積約為 300 m×200 m。茶園 2位于公路的另一側(cè)200 m處，約15 m高的山坡上，面積約為20 m×15 m。茶園內(nèi)茶樹品種均為中茶108。茶園1內(nèi)布置 2個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)1和采樣點(diǎn)2與公路邊線直線距離分別為5 m和50 m。茶園2內(nèi)布置1個(gè)采樣點(diǎn)，即采樣點(diǎn)3，距公路邊線水平直線距離約200 m。每個(gè)采樣點(diǎn)均采集芽、嫩葉、老葉，每種鮮葉采集量約50 g（3個(gè)重復(fù)）。鮮葉采集后，當(dāng)天進(jìn)行樣品前處理。

2016年5—6月份，進(jìn)行3次綠茶加工，原料鮮葉（一芽二葉）采集于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所（杭州）同一塊茶園。每次鮮葉樣品采集量約5.0 kg，混勻后，按照綠茶的加工工藝制成成品。

1.2 綠茶加工過程及樣品采集

綠茶加工方法具體如下：（1）攤放：將鮮葉攤放在篾席上，室溫下（約 25℃）放置過夜（12 h）。（2）殺青：攤放后茶鮮葉在180～220℃的殺青鍋內(nèi)翻炒5 min。（3）揉捻：殺青后鮮葉于室溫下用手以揉和捻的方法使殺青葉面積縮小卷成條形（約15 min）。（4）干燥：采用電加熱干燥模式，揉捻后鮮葉在120℃電吹風(fēng)下干燥15 min，然后80℃電吹風(fēng)下干燥1 h，使得茶葉含水量降至3%左右。

采集原料鮮葉，以及攤放、殺青、揉捻、干燥工序結(jié)束后茶葉樣品，即鮮葉、攤放葉、揉捻葉、干茶，每種茶葉樣品采集量約50 g，當(dāng)天進(jìn)行樣品前處理，測定其PAHs含量和含水量。

1.3 儀器與試劑

Varian 450GC-300MS氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國瓦里安公司），T10高速均質(zhì)器（德國IKA），渦旋振蕩器（江蘇金壇市華城開園實(shí)驗(yàn)儀器廠），Buchi R215旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士布奇公司），高速冷凍離心機(jī)（上海盧湘儀有限公司），DFT-50手提式高速萬能粉碎機(jī)（浙江溫嶺林大機(jī)械有限公司）。

15種 PAHs（15 PAHs）單獨(dú)標(biāo)準(zhǔn)品購自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司，分別為苊烯（Acy）、苊（Ace）、芴（Flu）、菲（Phen）、蒽（An）、熒蒽（Fl）、芘（Py）、苯并[a]蒽（BaA）、?（Chry）、苯并[b]蒽（BbF）、苯并[k]蒽（BkF）、苯并[a]芘（BaP）、苯并[g,h,i]苝（BPe）、茚并[1,2,3-cd]芘（IcdP）、二苯并[a,h]蒽（dBAn）。4種PAHs同位素標(biāo)準(zhǔn)品（Ace-D10、Chry-D12、BaP-D12、Phen-D10）來自O(shè)2si Smart Solutions試劑公司（美國）。將 PAHs標(biāo)準(zhǔn)品配制成質(zhì)量濃度為 200 μg·mL-1的丙酮單標(biāo)溶液，然后使用正己烷將PAHs單標(biāo)溶液混合配制成質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的15種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用正己烷稀釋成質(zhì)量濃度為1、2、5、10、25、50、100、1 000 μg·L-1的8個(gè)工作液。每個(gè)工作液中均加入4種PAHs同位素標(biāo)準(zhǔn)品，質(zhì)量濃度為50 μg·L-1。所有標(biāo)準(zhǔn)溶液均在4℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

甲醇、乙腈、乙醇、丙酮、正己烷均為色譜純（德國 Merck公司），超純水由法國Millipore超純水系統(tǒng)制得，乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）、十八烷基硅烷（C18）、佛羅里硅土來自天津博納艾爾公司，無水硫酸鎂（MgSO4）、氯化鈉（NaCl）由杭州華東醫(yī)藥有限公司提供。

1.4 樣品前處理

提取與凈化：茶葉樣品的前處理與分析方法參見文獻(xiàn)[8]。

茶葉含水量測定：按照GB/T 8304—2013茶葉水分測定標(biāo)準(zhǔn)中烘干法測定。

1.5 色譜、質(zhì)譜條件

GC–MS/MS條件按照文獻(xiàn)[8]設(shè)定。

1.6 質(zhì)量控制

為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置2個(gè)空白，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)重復(fù)，取平均值。實(shí)驗(yàn)器皿均為玻璃制品，甲醇浸泡過夜，使用之前用丙酮沖洗，70℃下烘干。

鮮葉和干茶樣品設(shè)置3組加標(biāo)水平（50、125、250 μg·kg-1），采用上述樣品的前處理和分析方法，測定茶葉樣品PAHs本底和加標(biāo)后的實(shí)測值。計(jì)算得 15種 PAHs回收率在78.7%～111.5%之間（圖 1），相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低于 15%（n=6）。茶葉樣品檢測限（LOD）和定量限（LOQ）分別為 1.0～4.0 μg·kg-1和3.2～13.3 μg·kg-1。

1.7 數(shù)據(jù)處理

茶葉含水量和干物質(zhì)率以質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，干物質(zhì)PAHs殘留量（μg·kg-1）是指校正茶葉含水率后實(shí)際PAHs殘留量。計(jì)算公式如下：

式中：m1、m2分別為茶葉樣品與烘皿烘前和烘后質(zhì)量（g），m0為茶葉樣品質(zhì)量（g），C為茶葉樣品中PAHs質(zhì)量濃度（μg·kg-1）。

綠茶加工過程中，茶葉PAHs質(zhì)量濃度、干物質(zhì)率，以及干物質(zhì)中PAHs殘留量均取3次加工過程中相應(yīng)含量的平均值。

圖1 空白試驗(yàn)、PAHs溶劑標(biāo)樣、茶葉添加PAHs標(biāo)樣總離子色譜圖及4種PAHs同位素提取離子色譜圖Fig. 1 Total ion chromatograms of 15 PAHs and 4 isotopic surrogate standards in blank sample, mixed standards of PAHs and spiked sample

2 結(jié)果與討論

2.1 不同地區(qū)茶樹一芽二葉PAHs污染特征

A市7份一芽二葉樣品15PAHs平均含量為95.9±34.1 μg·kg-1，B市15份一芽二葉樣品15PAHs含量在37.3～82.9 μg·kg-1之間，平均含量為 59.1±12.6 μg·kg-1（表 1）。茶樹鮮葉PAHs污染水平A市明顯高于B市。A市工廠數(shù)、車流量、居民數(shù)均明顯較高，導(dǎo)致A市大氣中PAHs污染更為嚴(yán)重[9]。茶樹鮮葉在生長過程中具有吸收和積累空氣中PAHs的能力[10]，且含量隨空氣PAHs污染水平的升高而增加[11]。因此產(chǎn)地環(huán)境PAHs污染程度不同，造成兩地區(qū)一芽二葉PAHs含量差別明顯。

茶樹一芽二葉樣品中PAHs組成相近，僅檢出3～4環(huán)PAHs，未檢出5～6環(huán)PAHs，其中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例平均值高于60%（表1）。主要是因?yàn)椴鑸@空氣中氣態(tài)PAHs以3～4環(huán)PAHs為主，且3環(huán)PAHs污染水平明顯高于4環(huán)[11]。A市茶樹一芽二葉樣品中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例明顯高于B市（表1），因此環(huán)境污染狀況對茶樹鮮葉PAHs組成有一定影響。

2.2 距公路遠(yuǎn)近不同茶樹鮮葉PAHs污染特征

汽車尾氣中含有大量PAHs，會(huì)對公路旁茶園空氣產(chǎn)生污染，繼而影響公路旁茶樹鮮葉PAHs含量[11]。公路旁茶園中茶芽、嫩葉15PAHs含量分別在 40.5～52.8 μg·kg-1和50.0～67.4 μg·kg-1之間（表 2）。距離公路 5 m處茶芽與嫩葉15PAHs含量明顯高于遠(yuǎn)距離2個(gè)采樣點(diǎn)處相應(yīng)茶樹鮮葉PAHs含量，而遠(yuǎn)距離2個(gè)采樣點(diǎn)處茶樹鮮葉PAHs含量差異不明顯。推測汽車尾氣對交通公路旁茶樹幼嫩葉片PAHs污染影響較大，且對50 m之內(nèi)的茶樹影響更明顯。同時(shí)，距公路遠(yuǎn)近不同的3個(gè)采樣點(diǎn)處茶樹老葉 15PAHs含量在 91.5～97.6 μg·kg-1之間，PAHs含量差異不明顯。然而，茶樹鮮葉具有積累空氣中PAHs的能力[10]，且PAHs含量隨空氣中PAHs污染水平的升高而增大[11]。已有研究結(jié)果表明，茶樹第四葉與第二葉PAHs含量差別明顯比第六葉與第四葉以及第二葉與芽PAHs含量差別大[7]，茶樹老葉時(shí)期PAHs含量增長速度降低。因此，生長過程中茶樹葉片 PAHs含量可能有一定的上限。林道輝研究結(jié)果顯示距公路5 m處茶樹老葉中 PAHs含量明顯比距公路 50 m和 200 m處茶樹老葉PAHs含量高[11]。本研究中公路旁茶樹老葉PAHs污染規(guī)律與其不一致，原因可能是樣品采集時(shí)對老葉的老嫩程度把握不同。

公路旁茶樹鮮葉中的 PAHs全部為 3～4環(huán)，其中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例在55%以上。距離公路50 m范圍內(nèi)的2個(gè)采樣點(diǎn)處茶芽和嫩葉中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例高于距公路200 m的山坡上相應(yīng)茶鮮葉3環(huán)比例（表2）。研究表明，距公路50 m內(nèi)茶園空氣中3環(huán)PAHs占總PAHs含量的比例高于200 m處空氣中3環(huán)PAHs比例[11]，汽車尾氣PAHs污染對茶樹芽和嫩葉PAHs組成有一定影響。然而，距公路遠(yuǎn)近不同的3個(gè)采樣點(diǎn)處老葉中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例相近（表2），表明汽車尾氣PAHs污染對老葉PAHs組成影響較小，茶樹老葉PAHs組成趨于穩(wěn)定。汽車尾氣中的 5～6環(huán) PAHs主要以顆粒態(tài)形式存在，傳播距離較近[1]，對公路旁茶樹組織造成一定量的污染[11]。本研究中茶園 1與公路之間存在一排約2.5 m高的灌木隔離帶。距離公路 5 m處茶樹鮮葉中均未檢出 5～6環(huán) PAHs（表 2）。已有研究表明，隔離帶可有效降低汽車尾氣對茶鮮葉鉛的污染[12]。因此推測隔離帶可阻攔汽車尾氣對茶樹鮮葉高環(huán) PAHs的污染。

2.3 不同部位茶鮮葉PAHs污染特征

茶芽、嫩葉、老葉 15PAHs含量分別在40.5～52.8 μg·kg-1、50.0～67.4 μg·kg-1和91.5～97.6 μg·kg-1之間（表2），PAHs含量大小順序?yàn)槔先~＞嫩葉＞芽。由此可見，隨著茶樹鮮葉的老化，PAHs含量逐漸增加。其中，老葉與嫩葉15PAHs含量相差 29.5～44.5 μg·kg-1，明顯比嫩葉與茶芽 PAHs含量差距（9.5～14.6 μg·kg-1）大。胡琳玲等[7]研究發(fā)現(xiàn)茶樹鮮葉在生長過程中，幼嫩時(shí)期（第二、三葉）PAHs積累速度最快，然后趨于平緩，茶樹第四葉與第二葉之間PAHs含量差距明顯比第二葉與芽之間和第六葉與第四葉之間PAHs含量差距大。

茶樹鮮葉樣品中PAHs均為3～4環(huán)（表2），其中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例在55%以上。茶芽、嫩葉、老葉中3環(huán)PAHs占15PAHs總量比例分別為56.0%～65.3%，70.8%～80.0%和65.4%～69.9%，3環(huán)PAHs比例先增加后減少。由此可見，茶樹鮮葉在幼嫩時(shí)期積累 3環(huán)PAHs較多，但隨著茶樹葉片的老化，4環(huán)PAHs比3環(huán)PAHs更易積累。

表1 不同地區(qū)茶樹一芽二葉15PAHs含量及3～4環(huán)PAHs比例Table 1 PAH concentrations and 3～4 ring PAH percentages in tea samples (one bud and two leaves) from different areas

表2 公路旁茶樹鮮葉15PAHs含量及3～4環(huán)PAHs比例Table 2 PAH concentrations and 3～4 ring PAH percentages in tea leaves close to roads

2.4 綠茶加工過程中PAHs殘留水平

茶葉加工需要的原料鮮葉（一芽二葉）均采集于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所（杭州）同一塊茶園，并經(jīng)過攤放、殺青、揉捻、干燥等綠茶工藝制備成干茶。其中干燥環(huán)節(jié)采用電加熱模式取代傳統(tǒng)的煤炭、木柴等燃燒加熱模式。對原料鮮葉，以及攤放葉、殺青葉、揉捻葉、干茶樣品進(jìn)行采集，各樣品采集量約50 g（3個(gè)重復(fù)），測定其PAHs含量和含水量。

經(jīng)加工后的茶葉中15PAHs的含量由61.0 μg·kg-1（鮮葉）上升到166.1 μg·kg-1（干茶），其中殺青和干燥環(huán)節(jié)PAHs上升最為明顯。加工過程中隨著茶葉水分的散失，葉片干物質(zhì)率由20.8%增加到96.6%，殺青和干燥環(huán)節(jié)散失水分較多。校正茶葉含水率后，茶葉干物質(zhì)中15PAHs殘留量由 292.0 μg·kg-1減少到 171.9 μg/kg，表明綠茶加工過程中 PAHs實(shí)際殘留量減少（圖2）。

綠茶加工中攤放環(huán)節(jié)干物質(zhì)中15PAHs殘留量降低幅度最大，由 292.0 μg·kg-1下降到210.2 μg·kg-1。攤放環(huán)節(jié)中，將鮮葉攤開在篾席上（厚度約2 cm），室溫下放置約12 h。鮮葉暴露于空氣中的時(shí)間較長，PAHs大量揮發(fā)，是綠茶加工過程中茶葉PAHs實(shí)際殘留量降低的主要原因之一。研究表明，茶葉長時(shí)間的萎凋（室溫下放置16～18 h）過程中溴氰菊酯大量揮發(fā)，同樣是加工過程中茶葉中溴氰菊酯殘留量降低的主要原因[13]。

殺青環(huán)節(jié)，茶葉 15PAHs含量上升 21.6 μg·kg-1，上升幅度僅次于干燥環(huán)節(jié)（圖 2）。殺青過程中，茶葉在180～220℃的殺青鍋內(nèi)翻炒，水分散失較多，造成干物質(zhì)率由 28.8%升高到39.3%，升高幅度也僅次于干燥環(huán)節(jié)。由此可見，殺青環(huán)節(jié)茶葉PAHs含量增加，與葉片水分大量散失有關(guān)。然而，殺青環(huán)節(jié)時(shí)間較短（5 min），葉片中的PAHs揮發(fā)量較少，校正含水率后茶葉干物質(zhì)中15PAHs殘留量變化較小。

揉捻環(huán)節(jié)過程中，茶葉中15PAHs含量和干物質(zhì)率，以及干物質(zhì)中15PAHs殘留量變化較?。▓D 2）。揉捻主要是將茶葉以揉和捻的方法使殺青葉面積縮小卷成條形，所需時(shí)間較短（約15 min），且不需要加熱或者吹風(fēng)，PAHs和水分散失較少。研究結(jié)果表明，茶葉中赤霉酸含量在揉捻環(huán)節(jié)前后差異也不明顯[14]。

從圖 2中可以看出，干燥環(huán)節(jié)茶葉中15PAHs含量上升幅度最大，從 78.6 μg·kg-1升高到166.1 μg·kg-1，升高1.1倍。已有研究表明，傳統(tǒng)加工過程中干燥環(huán)節(jié)結(jié)束后，紅茶中PAHs含量升高100～200倍，其誘因是干燥階段燃煤、燃柴時(shí)產(chǎn)生大量PAHs，并被茶葉吸收，而并非茶葉自身的生成[5-6]。本研究中，綠茶4個(gè)加工工序均在同一個(gè)加工車間完成，且采用電加熱干燥模式取代傳統(tǒng)燃煤、燃柴加熱干燥模式，因此加工環(huán)節(jié)對茶葉PAHs污染影響程度大幅度降低。干燥環(huán)節(jié)使茶葉中水分大量散失，干物質(zhì)率升高2.5倍（圖2），與茶葉15PAHs含量升高幅度相近，說明干燥環(huán)節(jié)中茶葉PAHs含量的升高主要是因?yàn)槿~片水分的散失。然而，校正茶葉含水量后，干物質(zhì)中15PAHs實(shí)際殘留量降低27.0 μg·kg-1，降低幅度僅次于攤放環(huán)節(jié)。主要是因?yàn)楦稍镞^程中茶葉在80～120℃的電吹風(fēng)中干燥1 h，促進(jìn)了茶葉中PAHs的揮發(fā)，造成茶葉中PAHs實(shí)際殘留量降低。已有研究結(jié)果證明，污染物在干燥環(huán)節(jié)大量揮發(fā)是加工過程中茶葉污染物殘留量降低的主要原因之一[15-16]。

影響茶葉加工過程中污染物殘留量的主要因素包括：降解、共蒸餾和揮發(fā)[17-18]。PAHs是苯環(huán)或環(huán)戊二烯稠合而成的有機(jī)污染物，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[1]，因此PAHs在加工過程難以降解。共蒸餾作用理論上決定于化學(xué)物質(zhì)本身的水溶解度[19]。PAHs水溶解度極低[20]，因此茶葉加工過程中 PAHs難以與水發(fā)生共蒸餾作用。PAHs是一種具有半揮發(fā)性質(zhì)的環(huán)境污染物，飽和蒸汽壓較高[1]。攤放環(huán)節(jié)時(shí)間較長（12 h），干燥過程將茶葉在 80～120℃的電吹風(fēng)中干燥，促進(jìn)了茶葉中PAHs的揮發(fā)，因此綠茶加工過程中PAHs實(shí)際殘留量降低主要是因?yàn)镻AHs自身的揮發(fā)作用，且主要發(fā)生在攤放和干燥環(huán)節(jié)。綠茶加工中，茶葉PAHs含量和干物質(zhì)率相關(guān)性顯著（R2=0.9892）（圖3），茶葉PAHs含量的升高主要原因是葉片水分散失，而并非外界PAHs的污染。

加工過程中，茶葉樣品中僅檢出 3～4環(huán) PAHs，其中3環(huán)PAHs殘留量占15PAHs總量的比例逐漸下降，4環(huán)PAHs比例逐漸上升，變動(dòng)幅度為14.5%（圖4）。其主要原因是3～4環(huán)PAHs是具有半揮發(fā)性，且3環(huán)PAHs飽和蒸汽壓比4環(huán)PAHs高，更易揮發(fā)[1]。因此，電加熱干燥模式下，茶葉中高環(huán)數(shù)PAHs比例升高。

圖2 綠茶加工過程中15PAHs含量及干物質(zhì)率變化狀況Fig. 2 Dynamic changes of 15 PAH concentrations and dry matter in green tea leaves at different stages of manufacturing process

圖3 綠茶加工過程中茶葉15PAHs含量與干物質(zhì)率的相關(guān)性分析（n=3）Fig. 3 Correlation analysis of 15 PAH contents and dry matter percentages in tea leaves during green tea manufacturing process (n=3)

3 結(jié)論

本研究考察了不同地區(qū)和交通公路旁茶樹鮮葉15PAHs的污染特征，以及生長過程中茶鮮葉15PAHs積累狀況，并探究了電加熱模式下綠茶加工過程中茶葉15PAHs殘留水平。茶園環(huán)境污染狀況影響茶鮮葉PAHs含量，污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，茶樹鮮葉PAHs含量水平較高。公路區(qū)域汽車尾氣一定程度上造成公路旁茶樹鮮葉PAHs污染，但對50 m范圍內(nèi)茶樹鮮葉影響更明顯。生長過程中，茶樹鮮葉PAHs含量呈現(xiàn)出老葉大于嫩葉大于芽的分布特性，但茶樹鮮葉PAHs含量有一定上限，且在幼嫩時(shí)期升高最快。在PAHs組成上，茶樹鮮葉中PAHs以3～4環(huán)為主，其中3環(huán)PAHs比例較高，4環(huán)PAHs則更易積累。

綠茶加工過程中，水分散失和PAHs揮發(fā)是影響茶葉PAHs含量的兩個(gè)關(guān)鍵因子。水分的散失主要發(fā)生在殺青和干燥環(huán)節(jié)，使得茶葉PAHs含量升高。攤放和干燥環(huán)節(jié)過程中PAHs大量揮發(fā)，造成茶葉PAHs實(shí)際殘留量降低。因此，電加熱干燥模式取代傳統(tǒng)燃煤、燃柴加熱干燥模式，是降低茶葉加工過程PAHs污染的有效手段。在 PAHs組成上，低環(huán)數(shù)PAHs比高環(huán)數(shù)PAHs揮發(fā)量大，電加熱干燥模式下，茶葉中高環(huán)數(shù)PAHs比例升高。

圖4 綠茶加工過程中茶葉3環(huán)和4環(huán)PAHs分布特性Fig. 4 Distribution of 3 and 4 rings PAHs in tea leaves during green tea manufacturing process

[1]Keyte I J, Harrison R M, Lammel G. Chemical reactivity and long-range transport potential of polycyclic aromatic hydrocarbons—a review [J]. Cheminform. 2013, 42(24): 9333-9391.

[2]Yebra-Pimentel I, Fernandez-Gonzalez R, Martinez-Carballo E, et al. A critical review about the health risk assessment of PAHs and their metabolites in foods [J]. Critical reviews in food science and nutrition, 2015, 55(10): 1383-1405.

[3]Zelinkova Z, Wenzl T. The occurrence of 16 EPA PAHs in food —a review [J]. Polycyclic Aromatic Compounds, 2015, 35: 248-284.

[4]高貫威, 陳紅平, 劉平香, 等. 茶葉中多環(huán)芳烴污染水平及來源研究進(jìn)展[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2016, 37(10): 2032-2042.

[5]Grover I S, Singh S, Pal B. Priority PAHs in orthodox black tea during manufacturing process [J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2013, 185(8): 6291-6294.

[6]Lin D, Zhu L. Polycyclic aromatic hydrocarbons: pollution and source analysis of a black tea [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(26): 8268-8271.

[7]胡琳玲, 劉遵瑩, 劉秋玲, 等. 茶鮮葉中多環(huán)芳烴類化合物的分布特性研究[J]. 茶葉科學(xué), 2014, 34(6): 565-571.

[8]Chen H, Gao G, Liu P, et al. Determination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons in tea by simultaneous dispersive solid-phase extraction and liquid–liquid extraction coupled with gas chromatography–tandem mass spectrometry [J]. Food Analytical Methods, 2016, 9(8): 2374-2384.

[9]Zhang Y, Tao S. Global atmospheric emission inventory of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) for 2004 [J]. Atmospheric Environment, 2009, 43(4): 812-819.

[10]Lin D, Zhu L, He W, et al. Tea plant uptake and translocation of polycyclic aromatic hydrocarbons from water and around air [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(10): 3658-3662.

[11]林道輝, 朱利中. 交通道路旁茶園多環(huán)芳烴的污染特征[J].中國環(huán)境科學(xué), 2008, 28(7): 577-581.

[12]石元值, 馬立峰, 韓文炎, 等. 汽車尾氣對茶園土壤和茶葉中鉛、銅、鎘元素含量的影響[J]. 茶葉, 2001, 27(4): 21-24.

[13]Paramasivam M, Chandrasekaran S. Persistence behaviour of deltamethrin on tea and its transfer from processed tea to infusion [J]. Chemosphere, 2014, 111: 291-295.

[14]Chen H, Pan M, Pan R, et al. Transfer rates of 19 typical pesticides and the relationship with their physicochemical property [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(2): 723-730.

[15]Tewary D K, Kumar V, Ravindranath S D, et al. Dissipation behavior of bifenthrin residues in tea and its brew [J]. Food Control, 2005, 16(3): 231-237.

[16]Hou R Y, Hu J F, Qian X S, et al. Comparison of the dissipation behaviour of three neonicotinoid insecticides in tea [J]. Food Additives and Contaminants Part A, 2013, 30(10): 1761-1769.

[17]Satheshkumar A, Senthurpandian V K, Shanmugaselvan V A. Dissipation kinetics of bifenazate in tea under tropical conditions [J]. Food Chemistry, 2014, 145(7): 1092-1096.

[18]Gupta M, Shanker A. Fate of imidacloprid and acetamiprid residues during black tea manufacture and transfer into tea infusion [J]. Food Additives and Contaminants Part A, 2009, 26(2): 157?163.

[19]Karthika C, Muraleedharan N. Influence of manufacturing process on the residues of certain fungicides used on tea [J]. Toxicological and Environmental Chemistry, 2010, 92(7): 1249-1257.

[20]Mackay D, Shiu W Y. Aqueous solubility of polynuclear aromatic hydrocarbons [J]. Chemical Engineering and Applied Chemistry and Institute for Environmental Studies, 1997, 4(4): 399-402.

Residue Pattern of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Tea Leaves during Green Tea Manufacturing Process

GAO Guanwei1,2, CHEN Hongping1, LIU Pingxiang1,2, MA Guicen1, HAO Zhenxia1, WANG Chen1, CHAI Yunfeng1, LU Chengyin1*

1. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Tea Quality and Supervision Testing Center, Ministry of Agriculture R. P. China, Hangzhou 310008, China; 2. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

Residues of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in fresh tea leaves and green tea during manufacturing process were determined by gas chromatography–tandem mass spectrometry. Results showed that considerable variations of PAHs were identified in tea samples (a bud and two leaves) from different locations, indicating the contamination levels in the tea producing areas might significantly affect PAH residues in fresh tea leaves. The variations of PAHs contents in tea buds, tender leaves and mature leaves were 40.5-52.8 μg·kg-1, 50.0-67.4 μg·kg-1and 91.5-97.6 μg·kg-1, respectively. The order of PAHs contents follows as mature leaves＞tender leaves＞tea buds. Vehicle exhaust was hypothesized to have a direct effect on PAH residues in tea buds and tender leaves, as their levels were extremely high within 50 m around the roads. During the green tea manufacturing process, evaporation of moisture and PAHs by electric heating were the key factors affecting PAHs residues, which increased from 61.0 μg·kg-1to 166.1 μg·kg-1in tea samples. Moreover, PAH residues might evaporate during the spreading and drying processes, which decreased from 292.0 μg·kg-1to 171.9 μg·kg-1.

polycyclic aromatic hydrocarbons, vehicle exhaust, fresh leaves, green tea manufacture, residue level

TS272；S482

A

1000-369X（2017）02-191-10

2016-11-09

2016-11-30

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)茶葉質(zhì)量與風(fēng)險(xiǎn)評估團(tuán)隊(duì)（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS-06）、浙江省公益應(yīng)用項(xiàng)目（2017C32059）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（nycytx-26）

高貫威，男，碩士研究生，主要從事茶葉質(zhì)量安全檢測與研究，gaoguanwei@tricaas.com。*通訊作者：lchy@mail.tricaas.com