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茶中有机磷农药的检测及茶多酚的研究
【来源/作者】河北农业大学-吕晓斌 【更新日期】2014-9-16 15:51:46

我国是主要的茶叶生产与出口国,但屡禁不止的茶叶农药残留事件制,我国茶叶产业发展,影响茶的安全饮用。2012年绿色和平组织对中国茶叶进行检测并报告,9个品牌、18个样本,每个样品存在至少3种以上的农药残留,并检出灭多威(农业部明令禁止的高毒禁用农药),硫丹等高毒农药。2012年福建省质量技术监督局公布福建牛.产乌龙茶(铁观音)、红茶、绿茶、花茶等887批次茶叶产品,11批次样品三氯杀、醇残留超标,占抽样批次的1.2%。我国规定茶叶中三氯杀螨醇最大残留限量(MRL)为0.1mg.kg,似个别被检样品实测值达0.9mg.kg-i,是标准限量的9倍。茶叶中农药残留不仅来源于-直接施用的农药,而且来源丁种植环境。我国茶园禁用六六六、滴滴涕(DDT)、对硫磷、甲基对硫磷、甲胺磷、乙酰甲胺憐、内吸磷(1972年禁用)、三氯杀醇(1997年)、氰戊菊雕(杀灭菊酯、速灭杀r) (2000年)等农药,但茶园土壤表层可以检测出农药残留四川主要产茶县423个茶园土壤样品中14种常用农药残留量检测分析表明:14种常用农药均被检出,总有机磷农药在茶园土壤中的检出率高,检出点数为150个,检出率达35.46%,其中水胺硫磷的检出率为9.22%,最大残留量为0.062mg.kg,甲胺磷和久效憐检出率均为7.09%;总有机磷农残(Z-OCP)的检出率高达25.24%,六六六和滴滴涕的检出率分别为7.38%和10.00%,三氯杀螨醇检出率为10.71% (24个样品农药残留量大于1.0mg_kg-i,最大残留量为1.519 mg*kg“);总菊酯类农药的检出率为10.24%,氰戊菊酯的检出率为5.00%,最大残留量为0.312mg*kg。调查表明即使某些农药茶园没有施用过,环境中也可能存在。因此由于环境污染、种植与生产中农药的使用,以及利益的驱使,目前乃至今后很长一段时间里,农药包括禁用农药如高毒有机憐类农药仍然是茶叶生产中控制和检测的目标污染物。

1.茶叶中典型有机磷农药最大残留限量

农药最大残留限量(MRL)是控制茶叶农残的重要技术指标。各种茶叶农残标准不同,欧盟颁布的MRL值涉及茶叶指标达189种,一些农残指标值的设置已降为原指标的1?10%,有超过85%的指标采用仪器检测低限作为限量标准,即要求分析仪器不得检出,而其中大部分是我国目前技术水平无法检测到的。2002年欧盟对中国茶叶的农残检测项目由6项增加到62项,导致中国茶叶价格在国际市场急骤下降。日木2006年6月开始实施的新食品卫生法,不仅将茶叶设限农药数量增加到214种,还规定设限外的500多种农药残留以"一律标准”严格要求,即统一以0.01mg,kg-i为限量,同时将原先采用的茶汤检测法,修改为更严格的试剂直接提取干茶法。

2.高效薄层检测技术及其对有机磷农药旳检测

高效薄层色谱检测技术高效薄层色谱技术(High Performance Thin-layer chromatography, HPTLC)具有分离度好,准确性高、灵活性强和低成木、高效率等特色,与HPLC和GC同属痕量分析方法,在研究和常规实验室发挥重要作用,常用于医药、食品、饲料和环境中各种污染物残留测定。HPTLC拥有一系列不断更新的技术理论、计算机控制步骤分离但操作连续的自动化仪器,以及各种先进的点样、展开、扫描技术,可以实现多个样品同时分析,并在ng和pg范围内均有灵敏度,可以与HPLC, MS,红外(FTIR)、放射等技术联用。高效薄层法技术检测农药的应用非常广泛。不同化学种类杀虫剂、除草剂、杀菌剂及相关化合物应用HPTLC分离、定性、定量测定步骤,概括放射-TLC在农药的代谢、吸收、降解上的应用.利用SPE萃取,3种展幵系统分离饮用水中15种脲类除草剂苯噻隆、氟草隆、枯草隆、灭草隆、非草隆、甲基苯噻隆、炔草隆、溴谷隆、敌草隆、利谷隆、甲氧隆、绿谷隆、草不隆,报道了其中6种农药的校正曲线和检出限,展开系统为:A) 二氯甲烧,B〉氯仿+二异丙基醚(9/1,V/V),C)甲醇+水(75/25,V/V),相关系数为0.996-0.999,所有校正曲线范围25-250ng,检出限10-20ng,回收率70-80%,变异系数cv=±4-8%。研究农药在不同亲水性固定相中分离的特殊选择性,包括三嘆、苯氧梭酸、脲衍生物、苯胺、磷酸酯、不属于前面提到的类型的二氯批淀酸、地乐酷、批唑草胺、乙稀菌核利、氯代烃类等28种农药,这些不同类农药在胺-(NH2)、腈-(CN)、二元醇-改性HPTLC预制板上被分离,得出不同流动性如:胺-(NH2)板上三嗪类利用氯仿+甲苯(90/10,V/V); 二元醇-改性板苯氧酸类利用石油醚+丙酮(85/15,V/V);腈-(CN)板苯胺类利用环己焼+甲苯+丙酮(70/25/5,V/V/V)等,系统中的Rf值,说明农药在亲水性物质改性吸附剂上的保留行为。应用HPTLC方法研究了 11种取代脲除草剂和3种二苯基醚除草剂自然光源下的光化学相互作用,结果表明,2类除草剂在光作用下可相互产生强烈的光敏化效应,11种脲类除草剂分别与消草醚混合光照后,光解速度加快。

3.有机磷农药在茶叶和水溶液中的降解

茶叶上有机憐农药受光、水气、理化性质等因素影响发生降解.

研究显示辛硫憐、二磷、敌敌畏、杀螺硫憐和马拉硫憐施用后1天降解约80%,乐果、喹硫憐、乙硫憐等次之;茶叶加工过程中降解率为:敌敌畏、二膜磷〉乐果、杀螺硫磷、马拉硫憐、辛硫憐 >杀虫脒、喹硫磷〉亚胺硫磷〉乙硫磷;茶汤中乐果浸出率较高,为44.38%;研究同时给出不同农药在茶叶上的半衰期。泡制过程杀螺硫憐、乐果、毒死蜱和乙基虫螨憐进入水中的量,5、10、15、20分钟取样检测,结果显示残留的转移与泡制时间和农药性质有关,时间长,亲水性小的农药浸入的量小,而极性较大的乐果在水中浸出量最大。研究也认为农药的油水分离系数和泡制的时间对茶中农药进入茶汤起很大的作用。用田间盆栽研究茶树通过根系吸收农药对茶叶中乐果、乙硫憐、三氣杀躺醇和三氟氣氣菊酯残留的影响。结果表明,在各农药添加浓度为10mg.kg-"的土壤中培养7个月后,上壤和茶叶中均未检出乐果和三银氣氰菊磷,而乙硫磷和三氣杀螨醇在上壤中的残留量仍有茶叶中的乙硫憐和三氣杀醇残留分别为茶叶中残留浓度随土壤中残留量的增加而上升。研究有机憐农药与拟除虫菊酷类农药对茶树主要害虫的杀虫效果和在茶树叶片上的降解动态试验结果说明有机磷没有拟除虫菊酯类农药稳定。研究茶园上壤喹恶憐残留动态,及2个不同温度(25、50、75C)和pH值的影响,给出一级动力学反应常数为室内研究表明喹恶憐易受酸水解。

论述敌敌畏等有机磷农药残留进入水体已成为水体中磷元素的一个重要来源,研究表明,较高浓度的敌敌畏对微囊藻具有明显毒害作用,而较低的浓度范围内,敌敌畏对微囊藻的生长有一定的促进作用。向富磷培养基中添加磷酸氢二钾(相当于敌敌畏中的磷水平),并未对微囊藻的生长产生促进作用,说明其促进作用并不是由于提供了更多的憐导致的,可能是低浓度敌敌畏对微囊藻的细胞代谢过程产生了一定的影响。

大量研究表明水中有机磷直接光解率较低,通过水中光敏物质的能量传递发生的间接光解是多数有机磷农药的光解途径水中溶解性有机质(DOM)对有机污染物光解的敏化作用受到普遍关注。比较水中有机质共存与否,研究多环芳径和非有机质共存环境自由基对农药光解的影响结果表明,农药与有机质结构的亲和能力决定了有机质对农药光敏化能力的大小。水中有机酸受光激后产生自由基浓度在之内达到最大值后衰减,对毒死蜱、地撒磷、二嚷咮、杀螺硫磷、倍硫憐等有机憐农药的光解产生促进作用。杀螺硫憐和二嚷浓光解研究发现,蒸饱水中不光解的二嚷脓在DOM出现时进行光解,有机酸可以转化为三线态影响二嚷浓光解:杀螺硫磷可以直接光解,也可以在DOM出现时光解;DOM对蒸馏水和湖水中的杀螺硫磷影响不大。水中有机憐等16种农药的光解研究认为对农药的光解有敏化作用,以苯磷和3-经基批定为模型物质,研究水中有机质-RF联合作为DOM对污染物光解影响,光照有机质-RF可以产生102和02-,02-在电给体如经基芳香化合物出现时,对模型物质的光解起促进作用。对替代TNT (三硝基甲苯)的化合物2,4-二硝基茴香醚表明,光解是重要的非生物降解途径,而环境中的温度,pH和DOM均是影响光解的重要因素。

有机磷农药不仅残留于食品,也造成环境污染。有机磷农药在食品和水体中的消解行为是环境领域重要研究内容,光解是水中有机磷化合物重要降解途径,并通过光照、自由基等作用受到水中溶解性有机质(DOM)的影响。

4.茶多酣的特性及对共存体系有机物影响

4.1茶多酚的抗氧化性

抗氧化能力与其结构,特别是芳香环上核电子去有关;当这些物质与自由基反应失电子或供给电子时,它们产生一种新的基团,此基团通过芳香核的自旋作用被稳定下来,因此氧化链式反应的传导过程被中断,物质氧化延缓,所以黄酮类化合物抗氧化能力的强弱与它们形成基团的稳定性正相关。但是,多数天然抗氧化剂等物质均有抗氧化和促进氧化两种特性。目前即使是广泛研究抗氧化剂的生化领域(多数为体外实验),对于具有天然抗氧化性的许多物质在体外实验系统是抗氧化还是促进氧化,仍然没有确定的结论。EGCG在某些条件下也具有促氧化性能。一定浓度下的EGCG可以促进水溶液中超氧自由基和经基自由基的产生。利用电子顺磁共振技术(ESR)研究EGCG对Fenton反应系统(以亚铁离子为催化剂,光或热诱导系统H2O2产生基自由基的去,EGCG对H0的清除只是在很小的范围内有较大的作用。Fenton试剂反应体系(1%的H2O2, 0.1 mol EDTA (乙二胺四乙酸),100叫硫酸亚铁铵,0.1 mol- L-' DMPO (5,5-二甲基-l-M比咯-N-氧化物),均匀混合后2inin)中,EGCG对的清除浓度在范围可以达到99.0%,而550 mol时具有促氧化作用,低于94moHnL_9时清除作用很小或几乎没有:EGCG对HO的消除随着时间的增加而出现助氧化作用,研究提出EGCG作为HO的清除剂,须严格掌握使用剂量和作用时间;同时表明EGCG对Or的清除同样存在部分浓度范围的量效关系,在以下呈现量效关系,高于这个浓度清除作用下降,清除效率随时间的延长趋于稳定;EGCG对PMN呼吸爆发牛.成的活性氧自由基清除在实验浓度范围内呈现浓度上升效率提高的现象。

体外研究表明, EGCG可以促进氧化并有细胞毒性;同时证明EGCG进入溶液会产生H2O2,产生的量,依据溶剂不同和细胞是否出现而不同;但无论细胞是否出现,EGCG的氧化能力远高于额外添加EGCG后产牛.的H2O2的氧化力,说明EGCG本身即具有很强的氧化能力。在研究可可提取物的细胞毒性和保护性时,综述可可提取物、儿茶素(茶多酷的主要成分)、多磷酸和醋等抗氧化物指出,抗氧化与促进氧化性的表现与浓度和时间均有关系,通常高浓度或有过渡金属存在时表现出促进氧化性。研究体外人类舌头齿銀纤维细胞和癌细胞对茶黄素(TF,绿茶发酵生成红茶时EGCG的主要产物)的响应显示,茶黄素有促氧化作用,可以引起氧化压力,同时综述了茶多粉在细胞培养环境下可以产生活性氧自由基(ROS),具有促进氧化作用。假想EGCG和表儿茶素(EG)的促进氧化性是其抗癌机制之一,)可以将Cu(II)还原为Cu( I ),判断EGCG可以产生活性氧自由基如HO,从而在系统中起到促氧化作用(体外系列.

4.2茶多酚的可溶性

茶多酚含有多个基,在系统中具有亲水性,是典型的水溶性多酌类有机化合物,易溶于温水和含水乙醇中,pH值左右的环境中,1.5个小时内均能保持稳定。其水溶性的理化特性决定茶多酚更易应用并存在于水性溶液中,利用茶多酚抗氧化作用作为植物蛋白类饮料添加剂等均不需要改性即可应用,而脂类抗氧化利用则需要进行酯化。人工合成茶多酚非常闲难,但优良的性能和不断拓展的应用正推进对茶多酌及更为稳定的衍生物的合成研究。

4.3茶多酚对共存体系有机物光解影响

共存体系中,茶多酚对有机质光解产生作用。激光纳米技术研究表明水溶性植物多酷的声丁、儿茶素、茶多酹可以有效萍灭水溶液中核黄素的三线态,其二级动力学常数(25°c, pH = 6.8)分别为茶多酌,1.70±0.2xl0^ g-M-'-s"';儿茶素,1.44±0.04x10^ g-M-'-s"';和声丁,9.7±0.2><108 g'M-Ls」,混合酷类化合物没有协同作用,计算显示氛原子转移比电子转移放能更强,表明氧原子转移机制是有效的。植物多酣化合物具有高效钝化作用,可以对奶饮料氧化和口味起保护作用。EGCG具有光遮蔽性,可作为化妆品抗氣化剂和避光剂,在乳液中与其他抗氧化剂共同保护乳液的光降解。茶多酚通过与过渡金属螯合和与大分子化合物牛.成络合物,对机体内有机质产生影响。

溶解性类及衍牛.物可以抑制芳香性污染物水中光解。研究几种苯类取代物对磺胺类药品在水中光解行为影响,结果表明有氧条件下,苯酷类化合物抑制了磺胺类药的光解,究其原因是酷类化合物对污染物氧化中间体的还原作用,这是一种抗氧化机制。综上所述,水溶性茶多酷类化合物具有双重氧化特性和光吸收性,对共存体系中的有机物质中间体有萍灭作用,并可以与有机质络合,影响其行为茶叶农残检测是保质的关键,茶中有机磷农药残贸检测是茶安全中产的要求。与高效薄层技术比,气谱、液谱等常有机磷农药检测技术的检测系统是封闭的,要求定相重复利),因此对样品需要进行繁琐的前处理,以达到严格的进样要求;洗脱液化合物种类固定,不能进行多种配置,因此分离作用受到限制;单个样品分析,因此检测时间过长,不利于大批量H常作检测。高效薄层分析技术具体互独立的分析系统,固定相一次利用,对样品的前处理要求较低;多种化合物配合的洗脱液,极强的分离效果;多个样品同吋检测,分析速度快等优点。研究高效薄层析技术探求多种分离方法并检测茶叶、茶園上壤、水中典型有机磷农药残留,建立方便、快捷、廉价的检测方法,以满足IH常例行工作要求,对实际工作具有重要的现实意义。

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【关键词】茶,有机磷,农药,检测,茶多酚 研究 

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