Abstrakt
9,10-Anthrachinon (AQ) ist ein Schadstoff mit potenziell krebserregendem Risiko und kommt weltweit in Tee vor. Der von der Europäischen Union (EU) festgelegte maximale Rückstandsgrenzwert (MRL) von AQ in Tee beträgt 0,02 mg/kg. Die möglichen Quellen von AQ bei der Teeverarbeitung und die Hauptstadien seines Auftretens wurden auf der Grundlage einer modifizierten AQ-Analysemethode und einer Gaschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie-Analyse (GC-MS/MS) untersucht. Verglichen mit Strom als Wärmequelle bei der Verarbeitung von grünem Tee stieg der AQ bei der Teeverarbeitung mit Kohle als Wärmequelle um das 4,3- bis 23,9-fache an und lag weit über 0,02 mg/kg, während sich der AQ-Gehalt in der Umgebung verdreifachte. Der gleiche Trend wurde bei der Verarbeitung von Oolong-Tee unter Kohlehitze beobachtet. Die Schritte mit direktem Kontakt zwischen Teeblättern und Dämpfen, wie Fixierung und Trocknung, gelten als Hauptschritte der AQ-Produktion bei der Teeverarbeitung. Die AQ-Werte stiegen mit zunehmender Kontaktzeit, was darauf hindeutet, dass hohe AQ-Schadstoffwerte im Tee möglicherweise von den Dämpfen stammen, die durch Kohle und Verbrennung entstehen. Es wurden 40 Proben aus verschiedenen Werkstätten mit Strom oder Kohle als Wärmequellen analysiert. Die Nachweis- und Überschreitungsraten von AQ lagen zwischen 50,0 % und 85,0 % und zwischen 5,0 % und 35,0 %. Darüber hinaus wurde in dem Teeprodukt mit Kohle als Wärmequelle ein maximaler AQ-Gehalt von 0,064 mg/kg beobachtet, was darauf hindeutet, dass die hohe AQ-Kontamination in Teeprodukten wahrscheinlich auf Kohle zurückzuführen ist.
Schlüsselwörter: 9,10-Anthrachinon, Teeverarbeitung, Kohle, Kontaminationsquelle
EINFÜHRUNG
Tee aus Blättern des immergrünen Strauchs Camellia sinensis (L.) O. Kuntze ist aufgrund seines erfrischenden Geschmacks und seiner gesundheitlichen Vorteile eines der weltweit beliebtesten Getränke. Im Jahr 2020 war die Teeproduktion weltweit auf 5.972 Millionen Tonnen gestiegen, was einer Verdoppelung in den letzten 20 Jahren entspricht[1]. Aufgrund unterschiedlicher Verarbeitungsmethoden gibt es sechs Hauptteesorten, darunter grüner Tee, schwarzer Tee, dunkler Tee, Oolong-Tee, weißer Tee und gelber Tee[2,3]. Um die Qualität und Sicherheit von Produkten zu gewährleisten, ist es sehr wichtig, den Schadstoffgehalt zu überwachen und die Herkunft zu bestimmen.

Die Identifizierung der Quellen von Schadstoffen wie Pestizidrückständen, Schwermetallen und anderen Schadstoffen wie polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) ist der wichtigste Schritt zur Kontrolle der Umweltverschmutzung. Das direkte Versprühen synthetischer Chemikalien auf Teeplantagen sowie die Luftdrift, die durch Arbeiten in der Nähe von Teegärten verursacht wird, sind die Hauptquellen für Pestizidrückstände im Tee[4]. Schwermetalle können sich im Tee anreichern und zu Toxizität führen, die hauptsächlich aus dem Boden, Düngemitteln und der Atmosphäre stammen[5–7]. Andere Verschmutzungen, die unerwartet im Tee auftraten, waren aufgrund der komplexen Verfahren der Teeproduktionskette, einschließlich Plantage, Verarbeitung, Verpackung, Lagerung und Transport, recht schwer zu identifizieren. Die PAKs im Tee stammen aus der Ablagerung von Fahrzeugabgasen und der Verbrennung von Brennstoffen, die bei der Verarbeitung von Teeblättern verwendet werden, wie z. B. Brennholz und Kohle[8–10].

Bei der Verbrennung von Kohle und Brennholz entstehen Schadstoffe wie Kohlenoxide[11]. Dadurch besteht die Gefahr, dass in den verarbeiteten Produkten wie Getreide, Räucherbrühe und Wels bei hohen Temperaturen Rückstände dieser oben genannten Schadstoffe entstehen, die eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen[12,13]. Die durch die Verbrennung verursachten PAKs entstehen durch die Verflüchtigung der in den Kraftstoffen selbst enthaltenen PAKs, die Hochtemperaturzersetzung aromatischer Verbindungen und die Verbindungsreaktion zwischen freien Radikalen[14]. Verbrennungstemperatur, -zeit und Sauerstoffgehalt sind wichtige Faktoren, die die Umwandlung von PAK beeinflussen. Mit steigender Temperatur nahm der PAK-Gehalt zunächst zu und dann ab, wobei der Spitzenwert bei 800 °C auftrat; Der PAK-Gehalt nahm mit zunehmender Verbrennungszeit stark ab, wenn er unter einem als „Grenzzeit“ bezeichneten Grenzwert lag. Mit der Erhöhung des Sauerstoffgehalts in der Verbrennungsluft gingen die PAK-Emissionen deutlich zurück, bei unvollständiger Oxidation würden jedoch OPAHs und andere Derivate entstehen[15 −17].

9,10-Anthrachinon (AQ, CAS: 84-65-1, Abb. 1), ein sauerstoffhaltiges Derivat von PAKs[18], besteht aus drei kondensierten Zyklen. Es wurde 2014 von der Internationalen Agentur für Krebsforschung als mögliches Karzinogen (Gruppe 2B) eingestuft[19]. AQ kann den Topoisomerase-II-Spaltungskomplex vergiften und die Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP) durch DNA-Topoisomerase II hemmen, was zu DNA-Doppelstrangbrüchen führt, was bedeutet, dass eine langfristige Exposition in einer AQ-haltigen Umgebung und direkter Kontakt mit hohen AQ-Konzentrationen erforderlich sind kann zu DNA-Schäden und Mutationen führen und das Krebsrisiko erhöhen[20]. Aufgrund negativer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit wurde von der Europäischen Union ein AQ-Rückstandshöchstgrenzwert (MRL) von 0,02 mg/kg in Tee festgelegt. Unseren früheren Studien zufolge wurden die Ablagerungen von AQ als Hauptquelle während der Teeplantage angesehen[21]. Basierend auf den experimentellen Konsequenzen bei der Verarbeitung von indonesischem Grün- und Schwarztee ist es außerdem offensichtlich, dass sich der AQ-Wert erheblich verändert hat und der Rauch aus der Verarbeitungsausrüstung als einer der Hauptgründe vermutet wurde[22]. Der genaue Ursprung von AQ bei der Teeverarbeitung blieb jedoch unklar, obwohl einige Hypothesen über den chemischen Weg von AQ aufgestellt wurden[23,24], was darauf hinweist, dass es äußerst wichtig ist, die entscheidenden Faktoren zu bestimmen, die den AQ-Gehalt bei der Teeverarbeitung beeinflussen.

Abbildung 1. Die chemische Formel von AQ.

Angesichts der Forschung zur Bildung von AQ bei der Kohleverbrennung und der potenziellen Bedrohung durch Brennstoffe bei der Teeverarbeitung wurde ein Vergleichsexperiment durchgeführt, um die Auswirkung von Verarbeitungswärmequellen auf AQ in Tee und Luft zu erklären und eine quantitative Analyse der Änderungen des AQ-Gehalts durchzuführen bei verschiedenen Verarbeitungsschritten, was hilfreich ist, um den genauen Ursprung, das Vorkommensmuster und den Grad der AQ-Verschmutzung bei der Teeverarbeitung zu bestätigen.

ERGEBNISSE
Methodenvalidierung
Im Vergleich zu unserer vorherigen Studie[21] wurde vor der Injektion ein Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren mit GC-MS/MS kombiniert, um die Empfindlichkeit zu verbessern und instrumentelle Aussagen beizubehalten. In Abbildung 2b zeigte die verbesserte Methode eine deutliche Verbesserung der Reinigung der Probe, das Lösungsmittel wurde heller. In Abb. 2a zeigt ein vollständiges Scanspektrum (50–350 m/z), dass nach der Reinigung die Grundlinie des MS-Spektrums offensichtlich reduziert wurde und weniger chromatographische Peaks verfügbar waren, was darauf hindeutet, dass nach der Reinigung eine große Anzahl störender Verbindungen entfernt wurde Flüssig-Flüssig-Extraktion.

Abbildung 2. (a) Vollständiges Scanspektrum der Probe vor und nach der Reinigung. (b) Der Reinigungseffekt der verbesserten Methode.
Die Methodenvalidierung, einschließlich Linearität, Wiederfindung, Quantifizierungsgrenze (LOQ) und Matrixeffekt (ME), ist in Tabelle 1 aufgeführt. Es ist zufriedenstellend, die Linearität mit einem Bestimmtheitsmaß (r2) von mehr als 0,998 zu erhalten, das im Bereich von 0,005 liegt bis 0,2 mg/kg in der Teematrix und im Lösungsmittel Acetonitril und in der Luftprobe mit einem Bereich von 0,5 bis 8 μg/m3.

Die AQ-Rückgewinnung wurde bei drei Spitzenkonzentrationen zwischen gemessenen und tatsächlichen Konzentrationen in trockenem Tee (0,005, 0,02, 0,05 mg/kg), frischen Teesprossen (0,005, 0,01, 0,02 mg/kg) und Luftproben (0,5, 1,5, 3) bewertet μg/m3). Die AQ-Ausbeute im Tee lag zwischen 77,78 % und 113,02 % bei trockenem Tee und zwischen 96,52 % und 125,69 % bei Teesprossen, wobei der RSD % unter 15 % lag. Die AQ-Rückgewinnung in Luftproben lag zwischen 78,47 % und 117,06 %, wobei der RSD % unter 20 % lag. Die niedrigste zugesetzte Konzentration wurde als LOQ identifiziert und betrug 0,005 mg/kg, 0,005 mg/kg bzw. 0,5 μg/m³ in Teesprossen, trockenem Tee und Luftproben. Wie in Tabelle 1 aufgeführt, erhöhte die Matrix aus trockenem Tee und Teesprossen die AQ-Reaktion leicht, was zu einem ME von 109,0 % und 110,9 % führte. Für die Matrix der Luftproben betrug der ME 196,1 %.

Der AQ-Gehalt während der Grüntee-Verarbeitung
Mit dem Ziel herauszufinden, welche Auswirkungen verschiedene Wärmequellen auf den Tee und die Verarbeitungsumgebung haben, wurde eine Charge frischer Blätter in zwei spezifische Gruppen aufgeteilt und in zwei Verarbeitungswerkstätten desselben Unternehmens getrennt verarbeitet. Eine Gruppe wurde mit Strom versorgt, die andere mit Kohle.

Wie in Abb. 3 dargestellt, lag der AQ-Wert mit Strom als Wärmequelle zwischen 0,008 und 0,013 mg/kg. Während des Fixierungsprozesses führte das Austrocknen der Teeblätter durch die Verarbeitung in einer Kanne bei hoher Temperatur zu einem Anstieg des AQ um 9,5 %. Dann blieb der AQ-Gehalt während des Rollvorgangs trotz des Saftverlusts bestehen, was darauf hindeutet, dass physikalische Prozesse den AQ-Gehalt bei der Teeverarbeitung möglicherweise nicht beeinflussen. Nach den ersten Trocknungsschritten stieg der AQ-Gehalt leicht von 0,010 auf 0,012 mg/kg und stieg dann bis zum Ende der erneuten Trocknung weiter auf 0,013 mg/kg an. Die PFs, die in jedem Schritt eine signifikante Variation zeigten, betrugen 1,10, 1,03, 1,24 bzw. 1,08 bei Fixierung, Rollen, erstem Trocknen und erneutem Trocknen. Die Ergebnisse der PFs deuten darauf hin, dass die Verarbeitung unter elektrischer Energie einen leichten Einfluss auf den AQ-Gehalt im Tee hatte.

Abbildung 3. Der AQ-Wert bei der Verarbeitung von grünem Tee mit Strom und Kohle als Wärmequellen.
Bei Kohle als Wärmequelle stieg der AQ-Gehalt während der Teeverarbeitung stark an und stieg von 0,008 auf 0,038 mg/kg. 338,9 % AQ wurden im Fixierungsverfahren erhöht und erreichten 0,037 mg/kg, was weit über dem von der Europäischen Union festgelegten MRL von 0,02 mg/kg lag. Während der Rollphase stieg der AQ-Gehalt immer noch um 5,8 %, obwohl er weit von der Fixierungsmaschine entfernt war. Beim ersten Trocknen und erneuten Trocknen stieg der AQ-Gehalt kaum an oder nahm leicht ab. Die PFs unter Verwendung von Kohle als Wärmequelle bei der Fixierung, der ersten Walztrocknung und der erneuten Trocknung betrugen 4,39, 1,05, 0,93 bzw. 1,05.

Um den Zusammenhang zwischen der Kohleverbrennung und der AQ-Verschmutzung weiter zu bestimmen, wurden die Schwebstaube (PMs) in der Luft in den Werkstätten unter beiden Wärmequellen zur Luftbewertung gesammelt, wie in Abb. 4 dargestellt. Der AQ-Gehalt der PMs mit Kohle als Die Wärmequelle betrug 2,98 μg/m3 und war damit mehr als dreimal höher als die Stromquelle mit 0,91 μg/m3.

Abbildung 4. Die AQ-Werte in der Umgebung mit Strom und Kohle als Wärmequelle. * Zeigt signifikante Unterschiede in den AQ-Werten in den Proben an (p < 0,05).

Der AQ-Gehalt während der Verarbeitung von Oolong-Tee. Oolong-Tee, der hauptsächlich in Fujian und Taiwan hergestellt wird, ist eine Art teilweise fermentierter Tee. Um die Hauptschritte der Erhöhung des AQ-Spiegels und die Auswirkungen verschiedener Brennstoffe weiter zu bestimmen, wurde dieselbe Charge frischer Blätter gleichzeitig zu Oolong-Tee verarbeitet, wobei Kohle und ein Erdgas-Elektro-Hybrid als Wärmequellen dienten. Die AQ-Werte bei der Verarbeitung von Oolong-Tee mit verschiedenen Wärmequellen sind in Abb. 5 dargestellt. Bei der Verarbeitung von Oolong-Tee mit einem Erdgas-Elektro-Hybrid stagnierte der Trend des AQ-Werts unter 0,005 mg/kg, was dem von grünem Tee ähnelte mit Strom.

Abbildung 5. Der AQ-Wert während der Oolong-Tee-Verarbeitung mit einer Erdgas-Elektro-Mischung und Kohle als Wärmequelle.

Mit Kohle als Wärmequelle waren die AQ-Werte in den ersten beiden Schritten, Welken und Grünmachen, im Wesentlichen die gleichen wie bei der Erdgas-Elektro-Mischung. Die nachfolgenden Verfahren bis zur Fixierung zeigten jedoch, dass sich die Lücke allmählich vergrößerte und der AQ-Wert zu diesem Zeitpunkt von 0,004 auf 0,023 mg/kg anstieg. Der Wert im gepackten Walzschritt sank auf 0,018 mg/kg, was möglicherweise auf den Verlust von Teesaft zurückzuführen ist, der einige der AQ-Verunreinigungen mitführt. Nach der Walzstufe stieg der Wert in der Trocknungsstufe auf 0,027 mg/kg. Beim Welken, Grünmachen, Fixieren, Packrollen und Trocknen betrugen die PFs 2,81, 1,32, 5,66, 0,78 bzw. 1,50.

Das Vorkommen von AQ in Teeprodukten mit unterschiedlichen Wärmequellen

Um die Auswirkungen verschiedener Wärmequellen auf den AQ-Gehalt von Tee zu bestimmen, wurden 40 Teeproben aus Teewerkstätten analysiert, die Strom oder Kohle als Wärmequellen verwendeten, wie in Tabelle 2 dargestellt. Im Vergleich zur Verwendung von Elektrizität als Wärmequelle hatte Kohle die größte Wirkung Detektivraten (85,0 %) bei einem maximalen AQ-Gehalt von 0,064 mg/kg, was darauf hindeutet, dass es leicht war, AQ-Kontaminationen durch bei der Kohleverbrennung erzeugte Dämpfe zu verursachen, und in Proben von wurde eine Rate von 35,0 % beobachtet Kohle. Am auffälligsten ist, dass Elektrizität die niedrigsten Detektions- und Überschreitungsraten von 56,4 % bzw. 7,7 % aufwies, wobei der Höchstgehalt bei 0,020 mg/kg lag.

DISKUSSION

Basierend auf den PFs während der Verarbeitung mit den beiden Arten von Wärmequellen war klar, dass die Fixierung der Hauptschritt war, der zum Anstieg des AQ-Gehalts bei der Teeproduktion mit Kohle führte, und dass die Verarbeitung unter elektrischer Energie einen leichten Einfluss auf den AQ-Gehalt hatte im Tee. Während der Verarbeitung von grünem Tee erzeugte die Kohleverbrennung beim Fixierungsprozess im Vergleich zum elektrischen Erhitzungsprozess viele Dämpfe, was darauf hindeutet, dass Dämpfe möglicherweise die Hauptquelle für AQ-Schadstoffe waren, die durch den unmittelbaren Kontakt mit Teesprossen bei der Teeverarbeitung entstanden, ähnlich wie beim Expositionsprozess in die geräucherten Grillproben[25]. Der leichte Anstieg des AQ-Gehalts während der Walzphase deutete darauf hin, dass die durch die Kohleverbrennung verursachten Dämpfe nicht nur den AQ-Gehalt während des Fixierungsschritts, sondern aufgrund atmosphärischer Ablagerungen auch in der Verarbeitungsumgebung beeinflussten. Auch bei der ersten Trocknung und Rücktrocknung wurden Kohlen als Wärmequelle verwendet, allerdings stieg in diesen beiden Schritten der AQ-Gehalt leicht an bzw. nahm leicht ab. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass der geschlossene Heißwindtrockner den Tee von den Dämpfen fernhielt, die bei der Kohleverbrennung entstehen[26]. Um die Schadstoffquelle zu bestimmen, wurden die AQ-Werte in der Atmosphäre analysiert, was zu einer erheblichen Lücke zwischen den beiden Werkstätten führte. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, dass die in den Fixierungs-, ersten Trocknungs- und Rücktrocknungsstufen verwendete Kohle bei unvollständiger Verbrennung AQ erzeugen würde. Diese AQ wurden dann nach der Kohleverbrennung in den kleinen Feststoffpartikeln adsorbiert und in der Luft verteilt, wodurch sich die AQ-Verschmutzung in der Werkstattumgebung erhöhte[15]. Aufgrund der großen spezifischen Oberfläche und Adsorptionskapazität des Tees setzten sich diese Partikel im Laufe der Zeit auf der Oberfläche der Teeblätter ab, was zu einem Anstieg des AQ in der Produktion führte. Daher ging man davon aus, dass die Verbrennung von Kohle der Hauptweg ist, der zu einer übermäßigen AQ-Kontamination bei der Teeverarbeitung führt, wobei Dämpfe die Quelle der Verschmutzung sind.

Bei der Verarbeitung von Oolong-Tee wurde der AQ bei der Verarbeitung mit beiden Wärmequellen erhöht, der Unterschied zwischen den beiden Wärmequellen war jedoch erheblich. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass Kohle als Wärmequelle eine wichtige Rolle bei der Erhöhung des AQ-Gehalts spielt und die Fixierung als Hauptschritt für die Erhöhung der AQ-Kontamination bei der Verarbeitung von Oolong-Tee auf Basis der PFs angesehen wird. Während der Oolong-Tee-Verarbeitung mit Erdgas-Elektro-Hybrid als Wärmequelle stagnierte der AQ-Gehalt tendenziell unter 0,005 mg/kg, was dem von grünem Tee mit Strom ähnelte, was darauf hindeutet, dass saubere Energie wie Strom und natürliche Energie verwendet wird B. Gas, kann das Risiko der Entstehung von AQ-Verunreinigungen bei der Verarbeitung verringern.

Was die Probenahmetests betrifft, so zeigten die Ergebnisse, dass die Situation der AQ-Kontamination schlimmer war, wenn Kohle anstelle von Strom als Wärmequelle verwendet wurde, was darauf zurückzuführen sein könnte, dass die Dämpfe aus der Kohleverbrennung mit Teeblättern in Kontakt kommen und am Arbeitsplatz verweilen. Obwohl es offensichtlich war, dass Elektrizität die sauberste Wärmequelle bei der Teeverarbeitung war, gab es in Teeprodukten, die Elektrizität als Wärmequelle nutzten, immer noch AQ-Verunreinigungen. Die Situation scheint etwas ähnlich zu früher veröffentlichten Arbeiten zu sein, in denen die Reaktion von 2-Alkenalen mit Hydrochinonen und Benzochinonen als möglicher chemischer Reaktionsweg vorgeschlagen wurde[23]. Die Gründe hierfür werden in zukünftigen Forschungsarbeiten untersucht.

SCHLUSSFOLGERUNGEN

In dieser Arbeit wurden die möglichen Quellen der AQ-Verschmutzung in grünem und Oolong-Tee durch Vergleichsexperimente auf der Grundlage verbesserter GC-MS/MS-Analysemethoden bestätigt. Unsere Ergebnisse bestätigten direkt, dass die Hauptschadstoffquelle für hohe AQ-Werte durch Verbrennung verursachte Dämpfe waren, die sich nicht nur auf die Verarbeitungsstufen, sondern auch auf die Werkstattumgebung auswirkten. Anders als in den Stadien des Rollens und Welkens, wo die Veränderungen des AQ-Gehalts unauffällig waren, sind die Stadien mit direkter Beteiligung von Kohle und Brennholz, wie z. B. die Fixierung, der Hauptprozess, bei dem die AQ-Kontamination aufgrund der Menge des Kontakts zwischen den Tees anstieg und Dämpfe während dieser Phasen. Als Wärmequelle bei der Teeverarbeitung wurden daher saubere Brennstoffe wie Erdgas und Strom empfohlen. Darüber hinaus zeigten die experimentellen Ergebnisse auch, dass es in Abwesenheit von durch die Verbrennung erzeugten Dämpfen noch andere Faktoren gab, die zu Spuren von AQ bei der Teeverarbeitung beitrugen, während in der Werkstatt mit sauberen Brennstoffen auch geringe Mengen an AQ beobachtet wurden, was weiter untersucht werden sollte in der zukünftigen Forschung.

MATERIALEN UND METHODEN

Reagenzien, Chemikalien und Materialien

Der Anthrachinon-Standard (99,0 %) wurde von der Firma Dr. Ehrenstorfer GmbH (Augsburg, Deutschland) bezogen. Der interne Standard D8-Anthraquinon (98,6 %) wurde von C/D/N Isotopes (Quebec, Kanada) bezogen. Wasserfreies Natriumsulfat (Na2SO4) und Magnesiumsulfat (MgSO4) (Shanghai, China). Florisil wurde von der Wenzhou Organic Chemical Company (Wenzhou, China) geliefert. Mikroglasfaserpapier (90 mm) wurde von der Firma Ahlstrom-munksjö (Helsinki, Finnland) gekauft.

Probenvorbereitung

Die Grüntee-Proben wurden durch Fixieren, Rollen, erstes Trocknen und erneutes Trocknen (unter Verwendung der beiliegenden Ausrüstung) verarbeitet, während die Oolong-Tee-Proben durch Welken, Herstellen von Grün (abwechselndes Schaukeln und Stehen frischer Blätter), Fixieren, verpacktes Rollen usw. verarbeitet wurden Trocknen. Proben aus jedem Schritt wurden nach gründlichem Mischen dreimal zu je 100 g gesammelt. Alle Proben wurden zur weiteren Analyse bei –20 ° C gelagert.

Luftproben wurden mit Glasfaserpapier (90 mm) unter Verwendung von Probennehmern mit mittlerem Volumen (PTS-100, Qingdao Laoshan Electronic Instrument Company, Qingdao, China)[27] gesammelt, die 4 Stunden lang mit 100 l/min betrieben wurden.

Angereicherte Proben wurden mit AQ in einer Menge von 0,005 mg/kg, 0,010 mg/kg, 0,020 mg/kg für frische Teesprossen, 0,005 mg/kg, 0,020 mg/kg, 0,050 mg/kg für trockenen Tee und 0,012 mg/kg versetzt (0,5 µg/m3 für Luftprobe), 0,036 mg/kg (1,5 µg/m3 für Luftproben), 0,072 mg/kg (3,0 µg/m3 für Luftproben) für Glasfilterpapier. Nach gründlichem Schütteln wurden alle Proben 12 Stunden lang stehen gelassen, gefolgt von Extraktions- und Reinigungsschritten.

Der Feuchtigkeitsgehalt wurde ermittelt, indem nach jedem Mischschritt 20 g der Probe entnommen, 1 Stunde lang auf 105 °C erhitzt, dann gewogen und dreimal wiederholt wurden und der Durchschnittswert durch das Gewicht vor dem Erhitzen dividiert wurde.

Probenentnahme und -reinigung

Teeprobe: Die Extraktion und Reinigung von AQ aus Teeproben wurde basierend auf der veröffentlichten Methode von Wang et al. durchgeführt. mit mehreren Anpassungen[21]. Kurz gesagt, 1,5 g Teeproben wurden zunächst mit 30 μl D8-AQ (2 mg/kg) gemischt und 30 Minuten lang stehen gelassen, dann gut mit 1,5 ml entionisiertem Wasser gemischt und 30 Minuten lang stehengelassen. Den Teeproben wurden 15 ml 20 %iges Aceton in n-Hexan zugesetzt und 15 Minuten lang beschallt. Anschließend wurden die Proben 30 s lang mit 1,0 g MgSO4 verwirbelt und 5 min lang bei 11.000 U/min zentrifugiert. Nach dem Umfüllen in birnenförmige 100-ml-Kolben wurden 10 ml der oberen organischen Phase unter Vakuum bei 37 °C fast zur Trockne eingedampft. 5 ml 2,5 %iges Aceton in n-Hexan lösten den Extrakt in birnenförmigen Kolben zur Reinigung erneut auf. Die Glassäule (10 cm × 0,8 cm) bestand von unten nach oben aus Glaswolle und 2 g Florisil, das sich zwischen zwei Schichten aus 2 cm Na2SO4 befand. Dann wurde die Säule mit 5 ml 2,5 % Aceton in n-Hexan vorgewaschen. Nach dem Laden der wieder aufgelösten Lösung wurde AQ dreimal mit 5 ml, 10 ml und 10 ml 2,5 % Aceton in n-Hexan eluiert. Die vereinigten Eluate wurden in birnenförmige Kolben überführt und unter Vakuum bei 37 °C nahezu zur Trockne eingedampft. Der getrocknete Rückstand wurde dann mit 1 ml 2,5 % Aceton in Hexan rekonstituiert und anschließend durch einen Filter mit einer Porengröße von 0,22 µm filtriert. Anschließend wurde die rekonstituierte Lösung mit Acetonitril in einem Volumenverhältnis von 1:1 gemischt. Nach dem Schüttelschritt wurde der Subnatant für die GC-MS/MS-Analyse verwendet.

Luftprobe: Die Hälfte des Faserpapiers, getropft mit 18 μl d8-AQ (2 mg/kg), wurde in 15 ml 20 %iges Aceton in n-Hexan eingetaucht und dann 15 Minuten lang beschallt. Die organische Phase wurde durch 5-minütige Zentrifugation bei 11.000 U/min abgetrennt und die gesamte obere Schicht in einem birnenförmigen Kolben entfernt. Alle organischen Phasen wurden im Vakuum bei 37 °C nahezu zur Trockne eingedampft. 5 ml 2,5 %iges Aceton in Hexan lösten die Extrakte zur Reinigung auf die gleiche Weise wie in den Teeproben wieder auf.

GC-MS/MS-Analyse

Der Gaschromatograph Varian 450, ausgestattet mit dem Tandem-Massendetektor Varian 300 (Varian, Walnut Creek, CA, USA), wurde zur Durchführung der AQ-Analyse mit der Software MS WorkStation Version 6.9.3 verwendet. Für die chromatographische Trennung wurde die Varian Factor Four-Kapillarsäule VF-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm) verwendet. Das Trägergas Helium (> 99,999 %) wurde mit dem Kollisionsgas Argon (> 99,999 %) auf eine konstante Durchflussrate von 1,0 ml/min eingestellt. Die Ofentemperatur begann bei 80 °C und wurde 1 Minute lang gehalten; mit 15 °C/min auf 240 °C erhöht, dann mit 20 °C/min 260 °C erreicht und 5 min gehalten. Die Temperatur der Ionenquelle betrug 210 °C, ebenso wie die Temperatur der Transferleitung 280 °C. Das Injektionsvolumen betrug 1,0 μL. Die MRM-Bedingungen sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Der Gaschromatograph Agilent 8890, ausgestattet mit dem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer Agilent 7000D (Agilent, Stevens Creek, CA, USA), wurde zur Analyse des Reinigungseffekts mit der Software MassHunter Version 10.1 verwendet. Für die chromatographische Trennung wurde eine Agilent J&W HP-5ms GC-Säule (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm) verwendet. Das Trägergas Helium (> 99,999 %) wurde mit dem Kollisionsgas Stickstoff (> 99,999 %) auf eine konstante Durchflussrate von 2,25 ml/min eingestellt. Die Temperatur der EI-Ionenquelle wurde auf 280 °C eingestellt, genau wie die Temperatur der Übertragungsleitung. Die Ofentemperatur begann bei 80 °C und wurde 5 Minuten lang gehalten; mit 15 °C/min auf 240 °C erhöht, dann mit 25 °C/min 280 °C erreicht und 5 min gehalten. Die MRM-Bedingungen sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Statistische Analyse
Der AQ-Gehalt in frischen Blättern wurde durch Division durch den Feuchtigkeitsgehalt auf den Trockenmassegehalt korrigiert, um den AQ-Gehalt während der Verarbeitung zu vergleichen und zu analysieren.

Die Veränderungen des AQ in Teeproben wurden mit der Microsoft Excel-Software und IBM SPSS Statistics 20 ausgewertet.

Der Verarbeitungsfaktor wurde verwendet, um die Änderungen des AQ während der Teeverarbeitung zu beschreiben. PF = Rl/Rf, wobei Rf der AQ-Wert vor dem Verarbeitungsschritt und Rl der AQ-Wert nach dem Verarbeitungsschritt ist. PF zeigt eine Abnahme (PF < 1) oder eine Zunahme (PF > 1) des AQ-Rests während eines bestimmten Verarbeitungsschritts an.

ME zeigt eine Abnahme (ME < 1) oder einen Anstieg (ME > 1) als Reaktion auf die Analyseinstrumente an, die auf dem Verhältnis der Kalibrierungssteigungen in der Matrix und im Lösungsmittel wie folgt basiert:

ME = (Steigungsmatrix/Steigungslösungsmittel − 1) × 100 %

Wobei Slopematrix die Steigung der Kalibrierungskurve in einem mit der Matrix übereinstimmenden Lösungsmittel ist, ist Slopesolvent die Steigung der Kalibrierungskurve in Lösungsmittel.

DANKSAGUNGEN
Diese Arbeit wurde vom Science and Technology Major Project in der Provinz Zhejiang (2015C12001) und der National Science Foundation of China (42007354) unterstützt.
Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Rechte und Berechtigungen
Urheberrecht: © 2022 bei den Autoren. Exklusiver Lizenznehmer Maximum Academic Press, Fayetteville, GA. Bei diesem Artikel handelt es sich um einen Open-Access-Artikel, der unter der Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) veröffentlicht wird. Besuchen Sie https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
REFERENZEN
[1] ITC. 2021. Jährliches Statistikbulletin 2021. https://inttea.com/publication/
[2] Hicks A. 2001. Überblick über die weltweite Teeproduktion und die Auswirkungen der asiatischen Wirtschaftslage auf die Industrie. AU Journal of Technology 5
Google Scholar

[3] Katsuno T., Kasuga H., Kusano Y., Yaguchi Y., Tomomura M. et al. 2014. Charakterisierung von Duftstoffen und ihrer biochemischen Bildung in grünem Tee bei Lagerung bei niedriger Temperatur. Lebensmittelchemie 148:388−95 doi: 10.1016/j.foodchem.2013.10.069
CrossRef Google Scholar

[4] Chen Z, Ruan J, Cai D, Zhang L. 2007. Dreidimensionale Verschmutzungskette im Tee-Ökosystem und ihre Kontrolle. Scientia Agricultura Sinica 40:948–58
Google Scholar

[5] He H, Shi L, Yang G, You M, Vasseur L. 2020. Ökologische Risikobewertung von Bodenschwermetallen und Pestizidrückständen in Teeplantagen. Landwirtschaft 10:47 doi: 10.3390/agriculture10020047
CrossRef Google Scholar

[6] Jin C, He Y, Zhang K, Zhou G, Shi J, et al. 2005. Bleiverunreinigung in Teeblättern und nicht-edaphische Faktoren, die sie beeinflussen. Chemosphere 61:726−32 doi: 10.1016/j.chemosphere.2005.03.053
CrossRef Google Scholar

[7] Owuor PO, Obaga SO, Othieno CO. 1990. Die Auswirkungen der Höhe auf die chemische Zusammensetzung von schwarzem Tee. Journal of the Science of Food and Agriculture 50:9–17 doi: 10.1002/jsfa.2740500103
CrossRef Google Scholar

[8] Garcia Londoño VA, Reynoso M, Resnik S. 2014. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) in Yerba Mate (Ilex paraguariensis) vom argentinischen Markt. Lebensmittelzusatzstoffe und Kontaminanten: Teil B 7:247−53 doi: 10.1080/19393210.2014.919963
CrossRef Google Scholar

[9] Ishizaki A, Saito K, Hanioka N, Narimatsu S, Kataoka H. 2010. Bestimmung polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe in Lebensmittelproben durch automatisierte Online-In-Röhrchen-Festphasen-Mikroextraktion gekoppelt mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Fluoreszenzdetektion . Journal of Chromatography A 1217:5555−63 doi: 10.1016/j.chroma.2010.06.068
CrossRef Google Scholar

[10] Phan Thi LA, Ngoc NT, Quynh NT, Thanh NV, Kim TT, et al. 2020. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in trockenen Teeblättern und Teeaufgüssen in Vietnam: Kontaminationsniveaus und Bewertung des Ernährungsrisikos. Environmental Geochemistry and Health 42:2853−63 doi: 10.1007/s10653-020-00524-3
CrossRef Google Scholar

[11] Zelinkova Z, Wenzl T. 2015. Das Vorkommen von 16 EPA-PAKs in Lebensmitteln – Eine Übersicht. Polyzyklische aromatische Verbindungen 35:248−84 doi: 10.1080/10406638.2014.918550
CrossRef Google Scholar

[12] Omodara NB, Olabemiwo OM, Adedosu TA. 2019. Vergleich der PAKs, die in mit Brennholz und Holzkohle geräuchertem Fleisch und in Welsfischen gebildet werden. American Journal of Food Science and Technology 7:86−93 doi: 10.12691/ajfst-7-3-3
CrossRef Google Scholar

[13] Zou LY, Zhang W, Atkiston S. 2003. Die Charakterisierung der Emissionen polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe aus der Verbrennung verschiedener Brennholzarten in Australien. Environmental Pollution 124:283−89 doi: 10.1016/S0269-7491(02)00460-8
CrossRef Google Scholar

[14] Charles GD, Bartels MJ, Zacharewski TR, Gollapudi BB, Freshour NL, et al. 2000. Aktivität von Benzo[a]pyren und seinen hydroxylierten Metaboliten in einem Östrogenrezeptor-α-Reportergen-Assay. Toxicological Sciences 55:320−26 doi: 10.1093/toxsci/55.2.320
CrossRef Google Scholar

[15] Han Y, Chen Y, Ahmad S, Feng Y, Zhang F, et al. 2018. Hoch zeit- und größenaufgelöste Messungen von PM und chemischer Zusammensetzung aus der Kohleverbrennung: Auswirkungen auf den EC-Bildungsprozess. Environmental Science & Technology 52:6676−85 doi: 10.1021/acs.est.7b05786
CrossRef Google Scholar

[16] Khiadani (Hajian) M, Amin MM, Beik FM, Ebrahimi A, Farhadkhani M, et al. 2013. Bestimmung der Konzentration polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe in acht Marken schwarzen Tees, die im Iran häufiger verwendet werden. International Journal of Environmental Health Engineering 2:40 doi: 10.4103/2277-9183.122427
CrossRef Google Scholar

[17] Fitzpatrick EM, Ross AB, Bates J, Andrews G, Jones JM, et al. 2007. Emission sauerstoffhaltiger Spezies aus der Verbrennung von Kiefernholz und ihr Zusammenhang mit der Rußbildung. Prozesssicherheit und Umweltschutz 85:430−40 doi: 10.1205/psep07020
CrossRef Google Scholar

[18] Shen G, Tao S, Wang W, Yang Y, Ding J, et al. 2011. Emission von sauerstoffhaltigen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen aus der Verbrennung fester Brennstoffe in Innenräumen. Environmental Science & Technology 45:3459−65 doi: 10.1021/es104364t
CrossRef Google Scholar

[19] Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC), Weltgesundheitsorganisation. 2014. Abgase von Diesel- und Benzinmotoren und einige Nitroarene. Monographien der Internationalen Agentur für Krebsforschung zur Bewertung krebserzeugender Risiken für den Menschen. Bericht. 105:9
[20] de Oliveira Galvão MF, de Oliveira Alves N, Ferreira PA, Caumo S, de Castro Vasconcellos P, et al. 2018. Biomasseverbrennende Partikel im brasilianischen Amazonasgebiet: Mutagene Wirkungen von Nitro- und Oxy-PAKs und Bewertung von Gesundheitsrisiken. Umweltverschmutzung 233:960−70 doi: 10.1016/j.envpol.2017.09.068
CrossRef Google Scholar

[21] Wang X, Zhou L, Luo F, Zhang X, Sun H, et al. 2018. 9,10-Anthrachinon-Ablagerungen in Teeplantagen könnten einer der Gründe für die Kontamination im Tee sein. Lebensmittelchemie 244:254−59 doi: 10.1016/j.foodchem.2017.09.123
CrossRef Google Scholar

[22] Anggraini T, Neswati, Nanda RF, Syukri D. 2020. Identifizierung einer 9,10-Anthrachinon-Kontamination während der Verarbeitung von schwarzem und grünem Tee in Indonesien. Lebensmittelchemie 327:127092 doi: 10.1016/j.foodchem.2020.127092
CrossRef Google Scholar

[23] Zamora R, Hidalgo FJ. 2021. Bildung von Naphthochinonen und Anthrachinonen durch Carbonylhydrochinon/Benzochinon-Reaktionen: Ein möglicher Weg für die Entstehung von 9,10-Anthrachinon in Tee. Lebensmittelchemie 354:129530 doi: 10.1016/j.foodchem.2021.129530
CrossRef Google Scholar

[24] Yang M, Luo F, Zhang X, Wang X, Sun H, et al. 2022. Aufnahme, Translokation und Metabolismus von Anthracen in Teepflanzen. Wissenschaft der gesamten Umwelt 821:152905 doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152905
CrossRef Google Scholar

[25] Zastrow L, Schwind KH, Schwägele F, Speer K. 2019. Einfluss von Rauchen und Grillen auf den Gehalt an Anthrachinon (ATQ) und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) in Frankfurter Würstchen. Journal of Agricultural and Food Chemistry 67:13998−4004 doi: 10.1021/acs.jafc.9b03316
CrossRef Google Scholar

[26] Fouillaud M, Caro Y, Venkatachalam M, Grondin I, Dufossé L. 2018. Anthraquinones. In Phenolic Compounds in Food: Characterization and Analysis, Hrsg. Leo ML.Vol. 9. Boca Raton: CRC Press. S. 130–70 https://hal.univ-reunion.fr/hal-01657104
[27] Piñeiro-Iglesias M, López-Mahı́a P, Muniategui-Lorenzo S, Prada-Rodrı́guez D, Querol X, et al. 2003. Eine neue Methode zur gleichzeitigen Bestimmung von PAK und Metallen in Proben atmosphärischer Feinstaubpartikel. Atmospheric Environment 37:4171−75 doi: 10.1016/S1352-2310(03)00523-5
CrossRef Google Scholar

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Yu J, Zhou L, Wang X, Yang M, Sun H, et al. 2022. 9,10-Anthrachinon-Kontamination bei der Teeverarbeitung unter Verwendung von Kohle als Wärmequelle. Getränkepflanzenforschung 2: 8 doi: 10.48130/BPR-2022-0008