林柃敏 ,孔俊豪 ,郝秦鋒 ,王朝武,石長燕 ,林志偉 ,陳宇 ,陳宏坤 *
(1.大閩食品(漳州)有限公司,福建漳州 363005;2.海西茶葉深加工研究所,福建漳州 363005)
草甘膦(Glyphosate)又稱草干膦、膦苷酸、鎮(zhèn)草寧、農(nóng)達(dá),化學(xué)名稱為N-磷酸甲基甘氨酸,分子式為C3H8NO5P,純品為白色固體,無臭、不揮發(fā),常溫儲存穩(wěn)定[1-2]。可利用亞磷酸二烷基酯法、氯甲基磷酸法和亞氨基二乙酸法等方法制得[3-5]。草甘膦是目前世界上使用量最大的除草劑之一,廣泛應(yīng)用于抑制農(nóng)田或非耕作用地中的一年生或多年生雜草生長。經(jīng)研究證實(shí),草甘膦及其代謝物可能具有致畸作用,對生物的遺傳、發(fā)育和生育都有一定的毒副作用[2,6]。因此,很多地區(qū)對草甘膦的使用做出限制,并將其在食品中的殘留限量列入相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2019規(guī)定草甘膦在茶葉中的最大殘留限量是1.0 mg/kg[7]。
根據(jù)中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 4067—2010規(guī)定,速溶茶是以茶葉或鮮茶葉為主要原料,經(jīng)水提取或采用茶鮮葉榨汁,可在生產(chǎn)過程中加入食品添加劑和食品加工助劑,加工制成的,作為食品、飲料等原輔料的固體產(chǎn)品[8]。草甘膦作為一種水溶性農(nóng)藥,不可避免地會在速溶茶的加工過程中,由茶葉遷移、富集至速溶茶中。事實(shí)上,已有資料表明殘留在農(nóng)作物上的草甘膦會遷移至終端食品,有報告顯示,德國市售的14種啤酒中,草甘膦含量為 0.46~29.74 μg/L,而德國飲用水中的草甘膦最高殘留限量為0.1 μg/L,所以推測德國啤酒中的草甘膦來源于生產(chǎn)原料中的大麥和啤酒花。在速溶茶的生產(chǎn)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn),采用符合GB 2763—2019要求的茶葉原料制成的速溶茶產(chǎn)品,草甘膦含量也經(jīng)常超出1.0 mg/kg[6,9]。
目前,我國尚未對速溶茶中的農(nóng)藥殘留限值制定標(biāo)準(zhǔn)。文章建立了速溶茶中草甘膦殘留的檢測方法,測定了茶葉原料和速溶茶中草甘膦的殘留量,從而為將來制定我國速溶茶農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
由于草甘膦屬水溶性物質(zhì),可隨茶葉經(jīng)過萃取、過濾、濃縮、干燥的工藝流程,最終傳遞至速溶茶中。因此萃取條件(溫度、時間、茶葉碎度、料水比)、過濾條件(有/無膜澄清處理)等影響速溶茶得率的因素都可能會影響草甘膦在速溶茶中的含量。由于試驗(yàn)樣品及數(shù)據(jù)全部從自有生產(chǎn)線采集而來,因此受到生產(chǎn)設(shè)備和效率的限制,試驗(yàn)茶葉萃取時間設(shè)定為30 min,料水比都設(shè)定為1∶15。
1.1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)選取草甘膦陽性樣品,但殘留量低于GB 2763—2019限量要求的紅茶、綠茶、烏龍茶等合計30批次,及其對應(yīng)的速溶茶產(chǎn)品進(jìn)行檢測。紅茶主要產(chǎn)自云南,綠茶主要來自福建、浙江、安徽、陜西產(chǎn)區(qū),烏龍茶為福建產(chǎn)區(qū)。茶葉碎度為過7目篩。
1.1.2 試劑耗材
色譜純乙腈、甲醇、丙酮,分析純硼酸鈉,20%氫氧化鉀溶液,0.3 mol/L鹽酸溶液,酸度調(diào)節(jié)劑(稱取16 g磷酸二氫鉀于160 mL水中,加入13.4 mL鹽酸和40 mL甲醇,混勻),CAX洗脫液(分別量取 160 mL水,2.7 mL鹽酸和40 mL甲醇,混勻),1.0 g/L FMOC-CI丙酮溶液 (稱取 100 mg FMOC-CI,用丙酮溶解并定溶至100 mL),CAX陽離子交換柱:AG 50W-X8 (200 目~400 目),0.8 cm×4 cm。
1.1.3 試驗(yàn)儀器
高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜儀:配有電噴霧離子源(Waters,Xevo TQ MS)、多功能臺式冷凍離心機(jī)(BECKMAN COULTER,Allegra X-22R)。
生產(chǎn)線每日投料(茶葉量)約80~90噸,可生產(chǎn)速溶茶粉約為15~25噸。速溶茶的生產(chǎn)工藝一般包含萃取、澄清、濃縮、殺菌、干燥、包裝等過程,具體流程如圖1所示。
圖1 速溶茶生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Flow chart of instant tea production process
1.3.1 速溶茶樣品前處理
準(zhǔn)確稱取1 g速溶茶樣品 (精確到1 mg)于50 mL的離心管中,加入10 mL沸水,待樣品全部溶于水后,超聲提取10 min,再振蕩提取5 min。將提取液放入離心機(jī)10000 rpm/min離心5 min,吸取4.5 mL上清液至50 mL離心管中,加入0.5 mL酸度調(diào)節(jié)劑,混勻。草甘膦檢測所采用的方法參照SN/T 1923—2007《進(jìn)出口食品中草甘膦殘留的檢測方法 液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法》。試樣用水提取,經(jīng)陽離子交換柱(CAX)凈化,與9-芴基甲基三氯甲烷(FMOC-CI)衍生反應(yīng)后,用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定,內(nèi)標(biāo)法定量(內(nèi)標(biāo)加量0.5 mg/kg)。
1.3.2茶葉樣品前處理
茶葉原料樣品粉碎過20目篩后,準(zhǔn)確稱取1 g(精確到 1 mg),于 50 mL的離心管中,加入 10 mL沸水,超聲提取10 min,再振蕩提取5 min,后序操作步驟同上。采用內(nèi)標(biāo)法定量。
1.4.1 液相色譜條件
色譜柱為安捷倫Rapid Resolution HDC18柱,150 mm×2.1 mm,5 μm; 流動相梯度洗脫程序見表 1。流速為 200 μL/min;進(jìn)樣量為 30 μL。
表1 梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution procedure
1.4.2 質(zhì)譜條件
離子源為電噴霧離子源;掃描方式為正離子模式;檢測方式為多反應(yīng)監(jiān)測MRM;霧化氣、窗簾氣、輔助加熱氣、碰撞氣均為高純氮?dú)?;使用前?yīng)調(diào)節(jié)各氣體流量以使質(zhì)譜靈敏度達(dá)到檢測要求;噴霧電壓(IS)、霧化氣壓力(GSI)、氣簾氣壓力(CUR)、輔助氣流速(GS2)、去集簇電壓(DP)、碰撞能等電壓(CE)值應(yīng)優(yōu)化至最優(yōu)靈敏度。
內(nèi)標(biāo)和樣品的LC-MS譜圖如圖2所示,該方法可較好地分離樣品中的草甘膦,且草甘膦的保留時間在2.4 min左右。
圖3為0.1 mg/kg的草甘膦信噪比圖譜,在0.1 mg/kg添加水平下進(jìn)行回收率試驗(yàn),此時茶葉原料/速溶茶的PMG-FMOC信噪比大于10,因此檢測限定為0.1 mg/kg。
在速溶茶樣品中添加草甘膦標(biāo)樣,計算速溶茶中的草甘膦回收率和精密度,結(jié)果如表2所示。經(jīng)統(tǒng)計,速溶茶中的草甘膦平均回收率為77.70%,精密度RSD為2.50%。
表2 速溶茶中的草甘膦回收率和精密度記錄表Table 2 Recovery and precision records of glyphosate in instant tea
將草甘膦標(biāo)準(zhǔn)衍生液精確稀釋至濃度梯度為0.2、0.4、0.8、2.0、3.0 μg/g 的標(biāo)準(zhǔn)工作液, 分別進(jìn)行上機(jī)檢測,結(jié)果如圖4所示,草甘膦的濃度在0~3.0 μg/g范圍內(nèi),線性關(guān)系良好。線性方程為y=0.503×x-0.002,其中y為相對靈敏度,x為進(jìn)樣濃度,相關(guān)系數(shù)R2=0.9998,能夠滿足定量檢測的要求。
圖2 草甘膦衍生產(chǎn)物(PMG-FMOC)的LC-MSMS譜圖Fig.2 LC-MSMS spectra of glyphosate derivatives(PMG-FMOC)
研究總共檢測了30批茶葉原料及對應(yīng)批次速溶茶產(chǎn)品的草甘膦含量,結(jié)果如表3所示,有3批的茶葉原料未檢測出草甘膦,茶葉原料草甘膦的含量低于0.76 mg/kg,速溶茶中草甘膦殘留量在2.20 mg/kg以下,全都符合美國法規(guī)《Tolerances and Exemptions for Pesticide Chemical Residues in Food》(編號:40CFR 180) 中對草甘膦的限值(速溶茶為7 mg/kg,茶葉1 mg/kg)。此外,結(jié)果表明在速溶茶加工的過程中草甘膦都有不同程度的富集,最大富集倍數(shù)達(dá)5.92倍,最小富集倍數(shù)為1.74倍。
目前,我國尚未對速溶茶中的農(nóng)藥殘留限值制定標(biāo)準(zhǔn)。我國應(yīng)廣泛收集速溶茶中草甘膦富集的數(shù)據(jù)資料,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室研究,應(yīng)用監(jiān)測和調(diào)查,進(jìn)一步完善速溶茶中草甘膦安全標(biāo)準(zhǔn)與治理控制措施。此外,針對速溶茶中草甘膦的代謝物氨甲基膦酸(AMPA)的殘留,可進(jìn)行更深入的探索。
圖3 0.1 mg/kg的草甘膦信噪比圖譜Fig.3 Signal to noise ratio of glyphosate at 0.1 mg/kg
圖4 草甘膦回收率的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖Fig.4 Standard operating chart of glyphosate recovery
表3 茶葉原料和速溶茶中草甘膦的含量Table 3 Content records of glyphosate in tea raw materials and instant tea