陈香型铁观音原料农药残留分析及其降解方法初探

金 珊，庄明珠，詹重清，任倩倩，陈成聪，叶乃兴，陈建平，苏 亮*

（1 福建农林大学园艺学院 茶学福建省高等学校重点实验室 福州350002 2 福建省产品质量检验研究院 福州350002 3 国家茶叶质量安全工程技术研究中心 福建安溪362441 4 福建农垦茶业有限公司 福建福安355000）

乌龙茶是我国传统生产的特有茶叶，主要分布在福建、广东、台湾等地。铁观音茶树品种是乌龙茶中的主要优良品种，福建省安溪县是铁观音的发源地，是全国乌龙茶的主产区。近年来，随着铁观音消费群体的不断增大，铁观音品种的种植范围扩大到江西、湖南、贵州等地，种植面积大幅度增加，促进了我国茶产业的迅猛发展[1]。铁观音陈茶口感醇厚柔软、甘甜爽滑，其价值正慢慢被挖掘，并被人们应用推广。在福建、广东、台湾等地，早就有贮存和饮用陈年老茶的传统。福建省安溪县西坪、祥华等茶叶主产乡镇民间有珍藏陈年铁观音用于祛火、除腻、消炎的历史和习惯。近年来，饮用和品尝陈香型铁观音的消费者日渐增多，市场渐入佳境[2-3]。

2015年，福建省安溪县委、县政府向国家标准委递交了陈香型铁观音标准申请报告。2016年1月21日，陈香型铁观音标准申请获得批准，国家标准委发布公告修改了安溪铁观音的国家标准。自2016年4月26日起，安溪铁观音由清香型、浓香型两大类，增加为清香型、浓香型、陈香型三大类[4]。

标准规定，陈香型铁观音是以铁观音毛茶为材料，经过筛选分离、拣剔去梗、盘茶、烘干焙火等工序精制，且贮藏年限至少为5年，具备陈香品质特点的铁观音茶[4-5]。市场上，人们通常又会将具有一定共性，又能扬长补短的茶叶拼合在一起，通过这个包含筛选、拼合、复火等拼配技术的工艺，最终形成品质稳定、综合效益提升的陈香型铁观音成品茶。陈香铁观音茶与新茶相比，陈年老茶中的醇类、醛类、多酚类物质都被完全氧化、转化，具有降火、暖胃健脾、消积食、降血脂等效果[2，6]。陈香型铁观音贮藏时间较长，很多原材料采摘于十几年前甚至几十年前。当年在茶园里施用的农药，积累在土壤或茶树体内，很难降解[7-8]。这些农药中，有很多在最近几年被禁用或降低了农药残留标准[7-8]。这些农药残留是否超标是影响陈香型铁观音市场发展的一个安全隐患。鉴于此，本研究采集一定数量陈香型铁观音拼配前原料，对其农药残留量进行测定，并初步探索陈香型铁观音原料农残降解的相关措施，其结果为陈香型铁观音的质量安全提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

在福建省内采集陈香型铁观音原料共89 份，每份样品500 g，选取一定量用于农药残留检测试验和农残降解处理试验。供试陈香型铁观音原料均来自农户自家藏茶和企业按地块收购并分别存放的陈年老茶。

1.2 试剂与设备

所有农药标准品（纯度≥98%）购于国家农业农村部环境保护科研监测所。

超高液相色谱-质谱联用仪UPLC-MS（QDa），美国Waters；Agilent 气相色谱-质谱联用仪（6890GCT；5975B，MS），美国Agilent 公司；Agilent 气相色谱7890，美国Agilent 公司；N-EVAP 型氮吹仪，美国Organomatian 公司；GM200食品研磨机，德国Leach 公司；高速离心机（3H30RI），湖南赫西公司；Florisil（弗罗里硅土）正相SPE 柱，美国Agilent 公司；美的M1-L213B 微波炉，美的厨房电器制造有限公司；电热恒温多功能烘干箱HB-508，捷鼎机械设备有限公司；ZW20S19Y（W）-Z589 紫外线消毒杀菌灯（20 W，589 mm）。

1.3 方法与数据处理

1.3.1 农药残留检测

1）农药残留检测方法 89 份茶叶样品农药残留的测定委托福建省产品质量检验研究院完成。本试验涉及的47 种农药的检测方法如下：GB/T 23204-2008 《茶叶中519 种农药及相关化学品残留量的测定 气相色谱-质谱法》，GB/T 23205-2008 《茶叶中448 种农药及相关化学品残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》，SN/T 1117-2002《进出口茶叶中多种菊酯类农药残留量的检验方法》，GB/T 5009.176-2003《茶叶、水果、食用植物油中三氯杀螨醇残留量的测定方法》，GB/T 5009.20-2003《食品中有机磷农药残留量的测定方法》。

2）数据处理 对检测结果的数据进行统计，关键参数计算如下。

1.3.2 农药残留降解方法及取样 根据1.3.1 节测定结果，在三氯杀螨醇、氰戊菊酯含量超标的茶叶样品中取2 个样品，进行以下农残降解处理。

1）对照样品（CK）取50 g 茶样-磨成粉-待测。3 个重复。

2）烘箱热解样品处理（HX）

①取50 g 茶样-70 ℃茶叶烘干箱2 h-磨成粉-待测（HX1）。3 个重复。

②取50 g 茶样-70 ℃茶叶烘干箱4 h-磨成粉-待测（HX2）。3 个重复。

3）微波热解样品处理（WB）

①取50 g 茶样-微波中火加热2 min-磨成粉-待测（WB1）。3 个重复。

②取50 g 茶样-微波中火加热4 min-磨成粉-待测（WB2）。3 个重复。

4）紫外线光解样品处理（ZW）

①取50 g 茶样-20 W 紫外灯照射2 h-磨成粉-待测（ZW1）。3 个重复。

②取50 g 茶样-20 W 紫外灯照射4 h-磨成粉-待测（ZW2）。3 个重复。

1.3.3 农残降解效果测定 称取1.3.2 节粉碎样品2 g 至三角瓶中，加入40 mL 丙酮，超声提取，过无水硫酸钠至容量瓶中，残渣再用15 mL 丙酮淋洗，合并2 次提取液，浓缩至1 mL 左右。在Carb/PSA（500 mg/500 mg 6 mL）固相萃取柱中，用乙腈+甲苯（乙腈和甲苯的体积比为3∶1）预洗固相萃取柱，弃去流出液，下接收集瓶。将上述浓缩液转移至固相萃取柱中，用20 mL 乙腈+甲苯（乙腈和甲苯的体积比为3∶1）洗脱，收集上述所有流出液，氮气吹至1 mL，混匀，用于Agilent 气相色谱-质谱测定（6890GCT；5975B，MS，美国Agilent公司）。

1）仪器条件 色谱柱：ZB-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 m；流速：1.0 mL/min；进样口温度：270℃；离子源温度：230 ℃；GC-MS 接口温度：280℃；升温程序：60 ℃保持2 min，以14 ℃/min 升温到150 ℃，再以5 ℃/min 升温到180 ℃，再以3 ℃/min 升温到200 ℃，再以5 ℃/min 升温到230 ℃，再以12 ℃/min 升温到300 ℃保持3 min；选择离子监测：每种化合物选择一个定量离子，2～3 个定性离子。

2）数据处理 按以下公式对以上样品的农药残留含量进行计算。

式中：X——样品中农药残留含量，mg/kg；C标——标准溶液质量浓度，mg/L；A标——标准溶液峰面积；A样——样品溶液峰面积；m——试样量，g；V——样品提取定容体积，mL。

SAS 6.12 软件进行数据分析。用Duncan’s multiple-range test 方法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 陈香型铁观音原料农药残留检测

通过对89 份陈香型铁观音原料的47 种农药的残留量进行检测，对陈香型铁观音原料的质量安全情况进行了梳理，如表1所示。结果显示，89份茶叶样品均被检测出农药残留。但检测了47 种农药，有27 种未被检测到。20 种检出的农药中，噻虫嗪只在1 个样品中被检出，且残留量未超过欧盟MRL 值和中国MRL 值；与之不同的是，杀螟硫磷、丁醚脲、灭多威和多菌灵这4 种农药也分别被检出1 次，其残留量虽然均未超过中国MRL值，但都等于或大于欧盟MRL 值；同样的，草铵膦也仅在2 个茶叶样品中检出（0.12，0.2 mg/kg），其残留量虽在中国MRL 值（0.5 mg/kg）的标准之下，但均超过了欧盟MRL 值（0.1 mg/kg）；然而，氯氰菊酯（16 个样品中检出）、联苯菊酯（18 个样品中检出）、甲氰菊酯（15 个样品中检出）、氯氟氰菊酯（16 个样品中检出）、硫丹（13 个样品中检出）、虫螨腈（7 个样品中检出）、草甘膦（13 个样品中检出）虽然也都有检出，但它们在样品中的残留量均低于欧盟MRL 值和中国MRL 值。需要强调的是，在这些被检测到的农药种类中，有些是已禁止使用或禁止在茶树上使用的农药，包括滴滴涕（2002年6月5日起，禁止使用）、三氯杀螨醇（2010年4月15日起，禁止在茶树上使用）、氰戊菊酯（2010年4月15日起，禁止在茶树上使用）、硫丹（2020年1月1日起禁用）[9]。其中，有10 个陈香型铁观音样品检出有滴滴涕残留，检出率为11.24%，平均残留量为0.104 mg/kg。10 个检出样品中，有2 个样品的滴滴涕残留量超出欧盟MRL值和中国MRL 值，分别为0.273 mg/kg 和0.249 mg/kg。

纵观表1，三氯杀螨醇检出率最高，有78 个陈香型铁观音的原料检测到该农药，检出率高达87.64%。该农药在78 个样品中的检出值为0.009～0.81 mg/kg，平均值为0.208 mg/kg。欧盟规定的该农药在茶叶中最大残留限量为20 mg/kg，中国规定的最大残留限量为0.2 mg/kg。本次调查中，有33 份样品的三氯杀螨醇残留量超过中国标准。其次是氰戊菊酯，其检出率为30.34%，89 个调查样本中，有27 个检测到该农药，检出值为0.012～1.2 mg/kg，平均值为0.312 mg/kg。欧盟规定的该农药在茶叶中最大残留限量为0.05 mg/kg，中国规定的最大残留限量为0.1 mg/kg。本次调查中，有16 份样品的氰戊菊酯残留量超过欧盟标准，有7 个样品超过了中国标准。显然，三氯杀螨醇和氰戊菊酯是陈香型铁观音原料上最主要的超标农药。而三氯杀螨醇的超标幅度较小，平均残留量（0.208 mg/kg）超出中国的最大残留限量4%；氰戊菊酯的超标幅度较大，平均残留量（0.312 mg/kg）超出中国的最大残留限量212%，超出欧盟最大残留限量524%。

2.2 不同方法处理下陈香型铁观音原料农残降解效果比较

对2 个农残超标茶叶样品CK1 和CK2 进行农残降解处理，对试验前后茶叶样品的三氯杀螨醇和氰戊菊酯的含量进行测定，结果如图1和图2所示。

表1 89 份陈香型铁观音原料农药残留的检测结果Table 1 Investigation results of pesticide residues on 89 dry tea materials of Chenxiang Tieguanyin

CK1 三氯杀螨醇的残留量为0.81 mg/kg，氰戊菊酯的残留量为0.90 mg/kg。两种烘箱热解的方法虽然能够降低三氯杀螨醇的残留量（HX1 为0.72 mg/kg，HX2 为0.67 mg/kg），且达到显著差异，但该方法对氰戊菊酯没有降解效果，处理后样品的氰戊菊酯残留量反而有所上升。两种微波热解的方法（WB1 和WB2）对样品的三氯杀螨醇和氰戊菊酯的残留量均没有明显的降解效果，虽然两种农药的残留量较对照略有降低。与以上处理方法相比，紫外处理（ZY1 和ZY2）对样品的三氯杀螨醇和氰戊菊酯的降解效果最好。紫外照射2 h 和4 h，分别将CK1 三氯杀螨醇的残留量降低到0.64 mg/kg 和0.56 mg/kg，降低了近21%和31%，达到显著差异；两种紫外处理方法对氰戊菊酯的降解效果同样显著，将CK1 氰戊菊酯残留量分别降至0.76 mg/kg 和0.72 mg/kg。综上所述，紫外光照射处理对于样品CK1 两种农残的降解效果最好，两个照射时长均能显著降解农药残留量。

CK2 三氯杀螨醇的残留量为0.79 mg/kg，氰戊菊酯的残留量为1.20 mg/kg。与CK1 不同，CK2 的试验结果显示，除微波处理外，烘箱热解和紫外光解均能大幅度降低两种农药的残留量，且都达到显著差异。其中，两种紫外照射的方法对农药的降解效果最佳，可将CK2 三氯杀螨醇和氰戊菊酯的残留量降至0.53，0.55 mg/kg （紫外照射2 h）和0.51，0.51 mg/kg（紫外照射4 h）。

虽然烘箱热解、紫外光解、微波热解3 种处理方法对CK1 和CK2 两个陈香型铁观音原料上三氯杀螨醇和氰戊菊酯残留量的降解效果略有不同，但紫外处理均显示出最佳的效果，是一种值得进一步研究的干茶农残降解的可行方案。

3 讨论

3.1 陈香型铁观音原料超标农药种类及其原因

21 世纪，中国茶园面积和生产量进入快速发展期，是世界茶种植和生产第一大国，各类茶叶和茶叶活性成分提取物远销海外[1]。茶叶在受到全世界消费者广泛欢迎的同时，其卫生、质量和安全也受到越来越多的关注。其中，农药残留在茶叶的卫生质量安全问题中被频频提起[10-12]。陈香型铁观音的国家标准虽然在2016年才被批准，但在福建、广东、台湾等地，早就有贮存和饮用陈香型铁观音的传统。该茶很多原材料都采摘于十几年前甚至几十年前，那时的农药监管不如今日严格，且茶园的生态效益和绿色防控技术也没有得到重视，容易发生质量安全问题。

图1 不同处理方法对陈香型铁观音原料（CK1）农残降解效果的比较Fig.1 Comparison of degradation effects of different methods on pesticide residues in dry tea material of Chenxiang Tieguanyin （CK1）

图2 不同处理方法对陈香型铁观音原料（CK2）农残降解效果的比较Fig.2 Comparison of degradation effects of different methods on pesticide residues in dry tea material of Chenxiang Tieguanyin （CK2）

本研究采用不同的测定方法，对89 份陈香型铁观音原料的47 种农药残留量进行了分析，得出三氯杀螨醇和氰戊菊酯是陈香型铁观音原料上最主要的超标农药。这一结果与其它福建省乌龙茶农药残留的报道结果一致[13-15]。氰戊菊酯有2 种异构体，分别是氰戊菊酯和S-氰戊菊酯。S-氰戊菊酯除了具有与氰戊菊酯相同的作用、特点和防治对象外，其杀虫活性比氰戊菊酯高约4 倍[16-17]。本研究的测定中，没有分别把氰戊菊酯和S-氰戊菊酯的含量列出，而是把二者的含量合在一起统计，统称氰戊菊酯。作为一种广谱高效杀虫剂，氰戊菊酯作用迅速、应用范围广，可防治多种害虫[18-19]。由于它是拟除虫菊酯杀虫剂的几个品种中最廉价的，市场竞争力较强[20-21]，茶农偏向于选择它防控茶园害虫。这可能是福建省乌龙茶产区氰戊菊酯超标的原因之一。三氯杀螨醇是无法溶解在水中的有机氯化物，可以溶解于多种有机溶液中，具有低毒性、高效率和残效期长的特点[22-23]。三氯杀螨醇同样是茶叶农残检测中常见的农药[24]，也是很早就禁止在茶树上使用的农药。茶叶三氯杀螨醇残留超标有其历史原因。国家关于禁止在茶树上施用三氯杀螨醇的历史已有二十多年。1997年，我国文件就规定不准许在茶园中施用三氯杀螨醇，但是在2014年5月17日，我国才全面停止生产三氯杀螨醇[25]。早期，国家对于农药残留标准的制定没有现在严格。在GB 2763-2016《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》上才对三氯杀螨醇在茶叶中的限量指标有了明确规定，在此之前，明确规定同为禁用农药的六六六、滴滴涕在茶叶中的残留限量标准[26]，而三氯杀螨醇的残留限量标准没有明确规定。导致部分人士产生了误解，认为三氯杀螨醇在茶叶中不存在残留限量标准。造成现在市场上的很多茶叶产品仍然存在三氯杀螨醇超标的现象。另外，本试验中有10 个样品检出滴滴涕，其中有2 个样品的滴滴涕残留量超出欧盟MRL 值和中国MRL 值。我国曾大量生产和使用滴滴涕、六六六等有机氯农药，虽然我国从1983年起就开始禁用滴滴涕，但该农药是一种持久性的有机污染物，具有高残留性、生物蓄积性和半挥发性，可在各种环境介质（大气、水、生物体等）中发生迁移并长期存在于环境中，并可重新分配进入环境不同组分，导致整个生态系统的污染[27-28]。滴滴涕残留在茶叶样品中的另一个原因可能是三氯杀螨醇由工业品滴滴涕在偶氮二异丁腈的催化下氯化，氯化物再经甲酸催化水解而得。生产三氯杀螨醇的主要原料为滴滴涕原液，在生产过程中氯化工段的转化率一般为70%左右，若后续未进行提纯或提纯不彻底，则成品中就不同程度地含有滴滴涕[29]。

3.2 陈香型铁观音原料上农药残留的降解途径

在茶叶产前的栽培环节，易于进行农残的降解措施，近年来不乏相关研究[30-31]，但对干茶的农残降解报道较少。一方面，干茶的农残降解措施不得损害茶叶本身的营养和固有品质；另一方面，干茶是直接饮用的健康产品，降解措施不能带给消费者任何不健康、不卫生、不舒适的直观印象。导致很多有效的农残降解方法不能在干茶上应用。近年来，张娅婷[32]用亚临界丁烷去除干茶的联苯菊酯、阿维菌素、啶虫脒和丁醚脲残留，并筛选出亚临界丁烷去除茶叶农残的最佳工艺条件。但该方法会或多或少的减少茶叶中的咖啡碱、茶氨酸和儿茶素。同样的试验也被杨倩等[33]报道过。但是，他们的试验都是先用农药喷洒干茶，3 天后再进行降农残处理。而本试验中，陈香型铁观音干茶的农药都是在5～35年前的茶树栽培环节中积累并残留下来的，长时间的贮藏并没有使它们降解，亚临界丁烷技术是否能有效去除陈香型铁观音干茶原料的农残还未可知，作者正在探索和尝试这种方法。

蔬菜、水果等其它农产品上常用的农残降解方法包括水洗法、超声波法、电离辐射法、光照降解法等物理降解方法，臭氧法、过氧化氢降解法、光催化等化学降解法，微生物等生物降解法[34-38]。但大多是水体、土壤中农药残留的降解，或有针对性的加入某些种类的微生物来分解残留的农药，不适合应用于干茶农残的降解。本研究中选用的微波、烘箱干燥、紫外线光解均是环保、安全的方法，茶叶加工中，微波杀青和烘箱干燥也是常用的工序。但是，微波热解和烘箱热解的方法对陈香型铁观音的农残降解效果不佳，后续将进行降解时间和温度的探索。3 种方法中，紫外线光解是最有效的方法，但是目前的方法中，还没有将三氯杀螨醇和氰戊菊酯的残留量降到欧盟MRL 值和中国MRL 值之下，后续研究会在紫外线强度、照射时长、照射方式上做进一步探索，以期获得陈香型铁观音农残降解的最佳条件。

3.3 陈香型铁观音质量安全评价

虽然本研究显示，陈香型铁观音部分原料上存在三氯杀螨醇和氰戊菊酯超标的现象，但并不能对市场陈香型铁观音成品茶的质量安全武断下定论。根据陈宗懋[39]院士的报告，水溶性越高的农药在茶汤中的浸出量越多，对饮茶者身体的伤害越大。所以在讨论茶叶农药残留问题时，不可忽视农药的水溶性问题。因为茶叶与其它食品的区别在于，其食用方式是品饮茶汤而不是吃茶叶。目前，茶叶农残检测是对干茶进行检测，而不是对茶汤进行检测。在泡茶时，水溶性农药与脂溶性农药相比，在茶汤中的浸出量更多，对人体伤害更大[40]。本次检测中，出现超标的滴滴涕极不易溶于水，它在液态有机化合物中的溶解度为乙醇1.5 g/100 mL，环已酮100 g/100 mL，石油溶剂4～10 g/100 mL，氯仿96 g/100 mL，苯106 g/100 mL[41]；三氯杀螨醇几乎不溶于水，易溶于苯、丙酮、醚、醇等多数有机溶剂[42]；氰戊菊酯几乎不溶于水，易溶于二甲苯、丙酮、氯仿等有机溶剂。3 种超标农药都是脂溶性农药，在干茶检测中检出量较多，但是这些农药在茶汤中的浸出物并没有数据表现得这么多。因此，陈香型铁观音的安全性需要结合茶汤农残测定、农药残留在茶汤中的浸出规律、人体实际摄入的农药残留量与每日允许摄入量等因素综合评价，不能单凭干茶农残结果，就一锤定音、盖棺定论。另外，陈香型铁观音原料和市场成品茶之间，还存在筛选、拼合、复火等拼配及精制工艺，这些工艺有可能会大幅度减少干茶上农残含量，后续有待深入研究。