Abstrakcyjny
9,10-Antrachinon (AQ) jest substancją zanieczyszczającą o potencjalnym ryzyku rakotwórczym i występuje w herbacie na całym świecie. Maksymalny limit pozostałości (MRL) AQ w herbacie ustalony przez Unię Europejską (UE) wynosi 0,02 mg/kg. W oparciu o zmodyfikowaną metodę analityczną AQ oraz analizę chromatografii gazowej z tandemową spektrometrią mas (GC-MS/MS) zbadano możliwe źródła AQ w przetwórstwie herbaty oraz główne etapy jego występowania. W porównaniu z energią elektryczną jako źródłem ciepła w procesie przetwarzania zielonej herbaty, AQ wzrosło od 4,3 do 23,9 razy w przypadku przetwarzania herbaty z węglem jako źródłem ciepła, znacznie przekraczając 0,02 mg/kg, podczas gdy poziom AQ w środowisku wzrósł trzykrotnie. Tę samą tendencję zaobserwowano w przypadku przetwarzania herbaty oolong pod wpływem ciepła węgla. Etapy bezpośredniego kontaktu liści herbaty z oparami, takie jak utrwalanie i suszenie, są uważane za główne etapy produkcji AQ w przetwarzaniu herbaty. Poziomy AQ wzrastały wraz z wydłużaniem się czasu kontaktu, co sugeruje, że wysoki poziom substancji zanieczyszczającej AQ w herbacie może pochodzić z oparów wytwarzanych przez węgiel i spalanie. Przeanalizowano czterdzieści próbek z różnych warsztatów wykorzystujących energię elektryczną lub węgiel jako źródła ciepła, a wskaźniki wykrycia i przekroczenia AQ wahały się od 50,0%-85,0% i 5,0%-35,0%. Ponadto zaobserwowano maksymalną zawartość AQ wynoszącą 0,064 mg/kg w produkcie herbacianym, w którym źródłem ciepła był węgiel, co wskazuje, że wysoki poziom zanieczyszczenia AQ w produktach herbacianych prawdopodobnie jest spowodowany przez węgiel.
Słowa kluczowe: 9,10-antrachinon, przetwarzanie herbaty, węgiel, źródło zanieczyszczeń
WSTĘP
Herbata wytwarzana z liści wiecznie zielonego krzewu Camellia sinensis (L.) O. Kuntze, to jeden z najpopularniejszych napojów na świecie ze względu na orzeźwiający smak i właściwości zdrowotne. W 2020 r. produkcja herbaty na całym świecie wzrosła do 5972 mln ton, co oznacza podwojenie w ciągu ostatnich 20 lat[1]. Ze względu na różne sposoby przetwarzania wyróżnia się sześć głównych rodzajów herbaty, do których należą herbata zielona, ​​herbata czarna, herbata ciemna, herbata oolong, herbata biała i herbata żółta[2,3]. Aby zapewnić jakość i bezpieczeństwo produktów, bardzo ważne jest monitorowanie poziomu substancji zanieczyszczających oraz określenie ich pochodzenia.

Identyfikacja źródeł zanieczyszczeń, takich jak pozostałości pestycydów, metale ciężkie i inne zanieczyszczenia, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), jest podstawowym krokiem w celu kontrolowania zanieczyszczeń. Głównym źródłem pozostałości pestycydów w herbacie są bezpośrednie opryski syntetycznymi środkami chemicznymi na plantacjach herbaty, a także znoszenie powietrza spowodowane pracami w pobliżu plantacji herbaty[4]. Metale ciężkie mogą gromadzić się w herbacie i prowadzić do toksyczności, które pochodzą głównie z gleby, nawozów i atmosfery [5-7]. Jeśli chodzi o inne zanieczyszczenia pojawiające się nieoczekiwanie w herbacie, były one dość trudne do zidentyfikowania ze względu na złożone procedury łańcucha produkcyjnego herbaty, obejmujące plantację, przetwarzanie, pakowanie, przechowywanie i transport. WWA w herbacie pochodzą z osadzania się spalin samochodowych oraz spalania paliw stosowanych podczas przetwarzania liści herbaty, takich jak drewno opałowe i węgiel [8-10].

Podczas spalania węgla i drewna opałowego powstają zanieczyszczenia takie jak tlenki węgla[11]. W efekcie w produktach przetworzonych, takich jak zboże, wędzone mięso czy sumy, w wysokiej temperaturze mogą pojawiać się pozostałości powyższych substancji, co stwarza zagrożenie dla zdrowia człowieka[12,13]. WWA powstające w wyniku spalania powstają w wyniku ulatniania się WWA zawartych w samych paliwach, wysokotemperaturowego rozkładu związków aromatycznych i złożonej reakcji pomiędzy wolnymi rodnikami [14]. Temperatura spalania, czas i zawartość tlenu to ważne czynniki wpływające na konwersję WWA. Wraz ze wzrostem temperatury zawartość WWA najpierw wzrastała, a następnie malała, a wartość szczytowa wystąpiła w temperaturze 800°C; Zawartość WWA gwałtownie spadła do śladowej wraz z wydłużaniem się czasu spalania, gdy znajdowała się poniżej wartości granicznej zwanej „czasem granicznym”, wraz ze wzrostem zawartości tlenu w powietrzu spalania, emisje WWA znacznie się zmniejszyły, ale niepełne utlenianie spowodowałoby powstanie OPAH i innych pochodnych [15 −17].

9,10-Antrachinon (AQ, CAS: 84-65-1, rys. 1), zawierająca tlen pochodna WWA[18], składa się z trzech skondensowanych cykli. W 2014 r. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem umieściła go na liście potencjalnych substancji rakotwórczych (grupa 2B)[19]. AQ może zatruwać kompleks rozszczepiający topoizomerazę II i hamować hydrolizę trifosforanu adenozyny (ATP) przez topoizomerazę II DNA, powodując pęknięcia dwuniciowego DNA, co oznacza długotrwałe narażenie w środowisku zawierającym AQ i bezpośredni kontakt z wysokim poziomem AQ może prowadzić do uszkodzeń DNA, mutacji i zwiększać ryzyko zachorowania na raka[20]. Jako negatywny wpływ na zdrowie ludzkie, Unia Europejska ustaliła maksymalny limit pozostałości AQ (MRL) w herbacie na poziomie 0,02 mg/kg. Zgodnie z naszymi wcześniejszymi badaniami, jako główne źródło podczas plantacji herbaty sugerowano złoża AQ [21]. Ponadto, w oparciu o eksperymentalne konsekwencje indonezyjskiego przetwarzania zielonej i czarnej herbaty, oczywiste jest, że poziom AQ zmienił się znacząco, a jako jedną z głównych przyczyn zasugerowano dym wydobywający się ze sprzętu do przetwarzania[22]. Jednakże dokładne pochodzenie AQ w przetwarzaniu herbaty pozostało nieuchwytne, chociaż zaproponowano pewne hipotezy dotyczące szlaku chemicznego AQ [23,24], wskazując, że niezwykle ważne jest określenie kluczowych czynników wpływających na poziom AQ w przetwarzaniu herbaty.

Rysunek 1. Wzór chemiczny AQ.

Mając na uwadze badania nad powstawaniem AQ podczas spalania węgla oraz potencjalne zagrożenie, jakie stanowią paliwa w przetwórstwie herbaty, przeprowadzono eksperyment porównawczy mający na celu wyjaśnienie wpływu źródeł ciepła technologicznego na AQ w herbacie i powietrzu, analizę ilościową zmian zawartości AQ na różnych etapach przetwarzania, co jest pomocne w potwierdzeniu dokładnego pochodzenia, wzorca występowania i stopnia zanieczyszczenia AQ podczas przetwarzania herbaty.

WYNIKI
Walidacja metody
W porównaniu z naszym poprzednim badaniem [21], przed wstrzyknięciem do GC-MS/MS połączono procedurę ekstrakcji ciecz-ciecz, aby poprawić czułość i zachować stwierdzenia instrumentalne. Na ryc. 2b udoskonalona metoda wykazała znaczną poprawę oczyszczania próbki, rozpuszczalnik stał się jaśniejszy. Na ryc. 2a pełne widmo skanu (50-350 m/z) pokazało, że po oczyszczeniu linia podstawowa widma MS wyraźnie się zmniejszyła i dostępnych było mniej pików chromatograficznych, co wskazuje, że duża liczba związków zakłócających została usunięta po oczyszczeniu ekstrakcja ciecz-ciecz.

Rysunek 2. (a) Pełne widmo skanu próbki przed i po oczyszczeniu. (b) Efekt oczyszczania ulepszonej metody.
Walidację metody, uwzględniającą liniowość, odzysk, granicę oznaczalności (LOQ) i efekt matrycy (ME), przedstawiono w tabeli 1. Zadowalające jest uzyskanie liniowości przy współczynniku determinacji (r2) wyższym od 0,998, który wahał się od 0,005 do 0,2 mg/kg w matrycy herbaty i rozpuszczalniku acetonitrylowym oraz w próbce powietrza w zakresie od 0,5 do 8 μg/m3.

Odzysk AQ oceniano przy trzech zwiększonych stężeniach pomiędzy zmierzonym i rzeczywistym stężeniem w suchej herbacie (0,005, 0,02, 0,05 mg/kg), świeżych pędach herbaty (0,005, 0,01, 0,02 mg/kg) i próbce powietrza (0,5, 1,5, 3 µg/m3). Odzysk AQ w herbacie wahał się od 77,78% do 113,02% w herbacie suszonej i od 96,52% do 125,69% w pędach herbaty, przy RSD% mniejszym niż 15%. Odzysk AQ w próbkach powietrza wahał się od 78,47% do 117,06%, przy RSD% poniżej 20%. Najniższe zwiększone stężenie określono jako LOQ, które wynosiło 0,005 mg/kg, 0,005 mg/kg i 0,5 μg/m3 odpowiednio w próbkach pędów herbaty, suchej herbaty i powietrza. Jak wymieniono w Tabeli 1, matryca suchej herbaty i pędów herbaty nieznacznie zwiększyła odpowiedź AQ, prowadząc do ME wynoszącego 109,0% i 110,9%. Jeśli chodzi o matrycę próbek powietrza, ME wyniósł 196,1%.

Poziomy AQ podczas przetwarzania zielonej herbaty
W celu poznania wpływu różnych źródeł ciepła na herbatę i środowisko przetwarzania partię świeżych liści podzielono na dwie określone grupy i poddano osobnej obróbce w dwóch warsztatach przetwórczych w tym samym przedsiębiorstwie. Jedna grupa zaopatrzona była w energię elektryczną, a druga w węgiel.

Jak pokazano na rys. 3, poziom AQ przy zastosowaniu energii elektrycznej jako źródła ciepła wahał się od 0,008 do 0,013 mg/kg. Podczas procesu utrwalania wysychanie liści herbaty spowodowane obróbką w garnku o wysokiej temperaturze spowodowało wzrost AQ o 9,5%. Następnie poziom AQ utrzymywał się podczas procesu walcowania pomimo utraty soku, co sugeruje, że procesy fizyczne mogą nie wpływać na poziom AQ w przetwarzaniu herbaty. Po pierwszych etapach suszenia poziom AQ nieznacznie wzrósł od 0,010 do 0,012 mg/kg, a następnie nadal rósł do 0,013 mg/kg aż do zakończenia ponownego suszenia. Wartości PF, które znacząco wykazywały różnice na każdym etapie, wynosiły odpowiednio 1,10, 1,03, 1,24, 1,08 przy utrwalaniu, walcowaniu, pierwszym suszeniu i ponownym suszeniu. Wyniki PF sugerują, że przetwarzanie pod wpływem energii elektrycznej ma niewielki wpływ na poziom AQ w herbacie.

Rycina 3. Poziom AQ podczas przetwarzania zielonej herbaty przy użyciu energii elektrycznej i węgla jako źródła ciepła.
W przypadku węgla jako źródła ciepła zawartość AQ gwałtownie wzrosła podczas przetwarzania herbaty, wahając się od 0,008 do 0,038 mg/kg. W procedurze utrwalania podwyższono 338,9% AQ, osiągając 0,037 mg/kg, co znacznie przekraczało MRL wynoszący 0,02 mg/kg ustalony przez Unię Europejską. Na etapie walcowania poziom AQ nadal wzrósł o 5,8%, pomimo odległości od maszyny utrwalającej. Podczas pierwszego suszenia i ponownego suszenia zawartość AQ nieznacznie wzrosła lub nieznacznie spadła. Współczynniki PF wykorzystujące węgiel jako źródło ciepła podczas utrwalania, pierwszego suszenia walcowania i ponownego suszenia wynosiły odpowiednio 4,39, 1,05, 0,93 i 1,05.

Aby dokładniej określić związek pomiędzy spalaniem węgla a zanieczyszczeniem AQ, zebrano cząstki zawieszone (PM) w powietrzu w warsztatach pracujących pod obydwoma źródłami ciepła do oceny powietrza, jak pokazano na rys. 4. Poziom AQ PM z węglem jako źródło ciepła wyniosło 2,98 µg/m3 i było ponad trzykrotnie wyższe niż w przypadku energii elektrycznej 0,91 µg/m3.

Rysunek 4. Poziomy AQ w środowisku z energią elektryczną i węglem jako źródłem ciepła. * Wskazuje na istotne różnice w poziomach AQ w próbkach (p < 0,05).

Poziomy AQ podczas przetwarzania herbaty oolong Herbata Oolong, produkowana głównie w Fujianie i na Tajwanie, jest rodzajem herbaty częściowo sfermentowanej. Aby dokładniej określić główne etapy zwiększania poziomu AQ i wpływ różnych paliw, z tej samej partii świeżych liści przyrządzono herbatę oolong, jednocześnie wykorzystując węgiel i hybrydę gazowo-elektryczną jako źródła ciepła. Poziomy AQ w procesie przetwarzania herbaty oolong przy użyciu różnych źródeł ciepła pokazano na ryc. 5. W przypadku przetwarzania herbaty oolong za pomocą hybrydy gaz ziemny-elektryczny, tendencja poziomu AQ utrzymywała się na stałym poziomie poniżej 0,005 mg/kg, co było podobne jak w przypadku zielonej herbaty z prądem.

Rysunek 5. Poziom AQ podczas przetwarzania herbaty oolong przy użyciu mieszanki gazu ziemnego i elektrycznego oraz węgla jako źródła ciepła.

W przypadku węgla jako źródła ciepła poziomy AQ w pierwszych dwóch etapach, więdnięcia i zazieleniania, były zasadniczo takie same jak w przypadku mieszanki gazu ziemnego i prądu elektrycznego. Jednakże kolejne procedury aż do utrwalenia wykazały, że różnica stopniowo się poszerzała, w którym to momencie poziom AQ wzrósł z 0,004 do 0,023 mg/kg. Poziom na etapie walcowania z wypełnieniem spadł do 0,018 mg/kg, co może wynikać z utraty soku herbacianego, unoszącego część zanieczyszczeń AQ. Po etapie walcowania poziom w etapie suszenia wzrósł do 0,027 mg/kg. W przypadku więdnięcia, przygotowania do stanu surowego, utrwalania, walcowania i suszenia współczynniki PF wynosiły odpowiednio 2,81, 1,32, 5,66, 0,78 i 1,50.

Występowanie AQ w produktach herbacianych o różnych źródłach ciepła

Aby określić wpływ na zawartość AQ herbaty pochodzącej z różnych źródeł ciepła, przeanalizowano 40 próbek herbaty z warsztatów herbacianych wykorzystujących energię elektryczną lub węgiel jako źródła ciepła, jak pokazano w tabeli 2. W porównaniu z wykorzystaniem energii elektrycznej jako źródła ciepła, węgiel miał najwięcej współczynniki wykrywalności (85,0%) przy maksymalnym poziomie AQ wynoszącym 0,064 mg/kg, co wskazuje, że dymy powstające podczas spalania węgla łatwo spowodowały zanieczyszczenie AQ, a w próbkach węgla zaobserwowano współczynnik wynoszący 35,0%. Co najbardziej rzuca się w oczy, najniższy współczynnik wykrywalności i przekroczenia wynosił odpowiednio 56,4% i 7,7%, przy maksymalnej zawartości 0,020 mg/kg.

DYSKUSJA

Na podstawie PF podczas przetwarzania przy użyciu dwóch rodzajów źródeł ciepła było jasne, że utrwalanie było głównym krokiem prowadzącym do wzrostu poziomów AQ w produkcji herbaty z użyciem węgla, a przetwarzanie przy użyciu energii elektrycznej miało niewielki wpływ na zawartość AQ w herbacie. Podczas przetwarzania zielonej herbaty spalanie węgla wytworzyło dużo dymu w procesie utrwalania w porównaniu z procesem podgrzewania elektrycznego, co wskazuje, że być może opary były głównym źródłem substancji zanieczyszczających AQ w wyniku bezpośredniego kontaktu z pędami herbaty podczas przetwarzania herbaty, podobnie jak w procesie narażenia w próbki wędzonego grilla[25]. Nieznaczny wzrost zawartości AQ podczas etapu walcowania sugerował, że opary powstające podczas spalania węgla nie tylko wpływają na poziom AQ podczas etapu utrwalania, ale także na środowisko przetwarzania z powodu osadzania się atmosferycznego. Węgle stosowano również jako źródło ciepła w pierwszym suszeniu i dosuszeniu, lecz w tych dwóch etapach zawartość AQ nieznacznie wzrosła lub nieznacznie spadła. Można to wytłumaczyć faktem, że dołączona do zestawu suszarka na gorący wiatr chroniła herbatę przed oparami powstającymi podczas spalania węgla[26]. W celu określenia źródła zanieczyszczeń zbadano poziom AQ w atmosferze, co spowodowało znaczną różnicę pomiędzy obydwoma warsztatami. Główną przyczyną jest to, że węgiel stosowany w etapach utrwalania, pierwszego suszenia i ponownego suszenia będzie generował AQ podczas niepełnego spalania. Te AQ zostały następnie zaadsorbowane w małych cząsteczkach stałych po spaleniu węgla i rozproszone w powietrzu, podnosząc poziom zanieczyszczenia AQ w środowisku warsztatowym [15]. Z biegiem czasu, ze względu na dużą powierzchnię właściwą i zdolność adsorpcji herbaty, cząstki te osadzały się następnie na powierzchni liści herbaty, powodując wzrost AQ w produkcji. Dlatego też uznano, że główną drogą prowadzącą do nadmiernego zanieczyszczenia AQ podczas przetwarzania herbaty jest spalanie węgla, którego źródłem są spaliny.

Jeśli chodzi o obróbkę herbaty oolong, AQ uległo zwiększeniu podczas przetwarzania przy użyciu obu źródeł ciepła, ale różnica między dwoma źródłami ciepła była znacząca. Wyniki sugerują również, że węgiel jako źródło ciepła odgrywał główną rolę w zwiększaniu poziomu AQ, a utrwalanie uznano za główny etap zwiększania zanieczyszczenia AQ w przetwarzaniu herbaty oolong w oparciu o PF. Podczas przetwarzania herbaty oolong z wykorzystaniem hybrydy gazowo-elektrycznej jako źródła ciepła, tendencja poziomu AQ utrzymywała się w stagnacji poniżej 0,005 mg/kg, co było wartością podobną do tej w zielonej herbacie z użyciem energii elektrycznej, co sugeruje, że czysta energia, taka jak elektryczność i naturalne gaz, może zmniejszyć ryzyko wytwarzania zanieczyszczeń AQ podczas przetwarzania.

Jeśli chodzi o badania próbek, wyniki wykazały, że sytuacja w zakresie zanieczyszczenia AQ była gorsza w przypadku korzystania z węgla jako źródła ciepła, a nie energii elektrycznej, co może wynikać z kontaktu oparów ze spalania węgla z liśćmi herbaty i utrzymywania się w miejscu pracy. Jednakże, chociaż było oczywiste, że energia elektryczna jest najczystszym źródłem ciepła podczas przetwarzania herbaty, w produktach herbacianych nadal występowały zanieczyszczenia AQ, których źródłem ciepła była energia elektryczna. Sytuacja wydaje się nieco podobna do opublikowanej wcześniej pracy, w której jako potencjalny szlak chemiczny sugerowano reakcję 2-alkenali z hydrochinonami i benzochinonami[23], przyczyny tego będą wyjaśniane w przyszłych badaniach.

WNIOSKI

W niniejszej pracy możliwe źródła zanieczyszczenia AQ w herbacie zielonej i oolong zostały potwierdzone eksperymentami porównawczymi opartymi na ulepszonych metodach analitycznych GC-MS/MS. Nasze ustalenia bezpośrednio potwierdziły, że głównym źródłem zanieczyszczeń o wysokim poziomie AQ były opary powstałe w wyniku spalania, które wpływały nie tylko na etapy przetwarzania, ale także na środowisko warsztatowe. W przeciwieństwie do etapów walcowania i więdnięcia, gdzie zmiany poziomu AQ były niezauważalne, etapy z bezpośrednim udziałem węgla i drewna opałowego, takie jak wiązanie, są głównym procesem, w którym zanieczyszczenie AQ wzrosło ze względu na ilość kontaktu herbaty i opary na tych etapach. Dlatego jako źródło ciepła w przetwarzaniu herbaty zalecano czyste paliwa, takie jak gaz ziemny i energia elektryczna. Dodatkowo wyniki eksperymentów wykazały również, że w przypadku braku oparów powstających w wyniku spalania, nadal istniały inne czynniki przyczyniające się do śladowego AQ podczas przetwarzania herbaty, natomiast niewielkie ilości AQ zaobserwowano także w warsztacie przy czystych paliwach, co wymaga dalszych badań w przyszłych badaniach.

MATERIAŁY I METODY

Odczynniki, chemikalia i materiały

Wzorzec antrachinonu (99,0%) zakupiono od firmy Dr. Ehrenstorfer GmbH (Augsburg, Niemcy). Wzorzec wewnętrzny D8-Antrachinon (98,6%) zakupiono od C/D/N Isotopes (Quebec, Kanada). Bezwodny siarczan sodu (Na2SO4) i siarczan magnezu (MgSO4) (Szanghaj, Chiny). Florisil został dostarczony przez Wenzhou Organic Chemical Company (Wenzhou, Chiny). Papier z włókna szklanego Mircro (90 mm) zakupiono w firmie Ahlstrom-munksjö (Helsinki, Finlandia).

Przygotowanie próbki

Próbki zielonej herbaty poddano obróbce poprzez utrwalenie, zwijanie, wstępne suszenie i ponowne suszenie (przy użyciu dołączonego sprzętu), natomiast próbki herbaty oolong poddano obróbce poprzez więdnięcie, zazielenianie (na przemian kołysanie i stojące świeże liście), utrwalanie, pakowanie i walcowanie wysuszenie. Próbki z każdego etapu zebrano trzykrotnie po 100 g, po dokładnym wymieszaniu. Wszystkie próbki przechowywano w temperaturze -20°C do dalszej analizy.

Próbki powietrza pobierano na papierze z włókna szklanego (90 mm) przy użyciu próbników średniej objętości (PTS-100, Qingdao Laoshan Electronic Instrument Company, Qingdao, Chiny) [27], pracujących przy 100 l/min przez 4 godziny.

Wzmocnione próbki wzbogacono AQ w dawce 0,005 mg/kg, 0,010 mg/kg, 0,020 mg/kg dla świeżych pędów herbaty, 0,005 mg/kg, 0,020 mg/kg, 0,050 mg/kg dla suchej herbaty i 0,012 mg/kg (0,5 µg/m3 dla próbki powietrza), 0,036 mg/kg (1,5 µg/m3 dla próbki powietrza), 0,072 mg/kg (3,0 µg/m3 dla próbki powietrza) dla szklanej bibuły filtracyjnej. Po dokładnym wytrząsaniu wszystkie próbki pozostawiono na 12 godzin, po czym przeprowadzono etapy ekstrakcji i oczyszczania.

Wilgotność oznaczano pobierając 20 g próbki po każdym etapie mieszania, ogrzewając w temperaturze 105°C przez 1 godzinę, następnie ważąc i powtarzając trzykrotnie, a następnie biorąc średnią wartość i dzieląc ją przez masę przed ogrzewaniem.

Pobieranie i oczyszczanie próbek

Próbka herbaty: Ekstrakcję i oczyszczanie AQ z próbek herbaty przeprowadzono w oparciu o metodę opublikowaną przez Wanga i in. z kilkoma adaptacjami[21]. W skrócie, 1,5 g próbek herbaty najpierw zmieszano z 30 µl D8-AQ (2 mg/kg) i pozostawiono na 30 minut, następnie dobrze wymieszano z 1,5 ml wody dejonizowanej i pozostawiono na 30 minut. Do próbek herbaty dodano 15 ml 20% acetonu w n-heksanie i poddano sonikacji przez 15 minut. Następnie próbki worteksowano z 1,0 g MgSO4 przez 30 s i wirowano przez 5 minut przy 11 000 obr./min. Po przeniesieniu do 100 ml kolb w kształcie gruszki, 10 ml górnej fazy organicznej odparowano do prawie suchości pod próżnią w temperaturze 37°C. 5 ml 2,5% acetonu w n-heksanie ponownie rozpuściło ekstrakt w kolbach w kształcie gruszki w celu oczyszczenia. Szklana kolumna (10 cm x 0,8 cm) składała się od dołu do góry z waty szklanej i 2 g florisilu, który znajdował się pomiędzy dwiema warstwami 2 cm Na2SO4. Następnie kolumnę wstępnie przemyto 5 ml 2,5% acetonu w n-heksanie. Po załadowaniu ponownie rozpuszczonego roztworu, AQ eluowano trzykrotnie 5 ml, 10 ml, 10 ml 2,5% acetonu w n-heksanie. Połączone eluaty przeniesiono do kolb w kształcie gruszki i odparowano do prawie suchości pod próżnią w temperaturze 37°C. Wysuszoną pozostałość następnie roztworzono za pomocą 1 ml 2,5% acetonu w heksanie, a następnie przesączono przez filtr o wielkości porów 0,22 µm. Następnie odtworzony roztwór zmieszano z acetonitrylem w stosunku objętościowym 1:1. Po etapie wytrząsania subnatant użyto do analizy GC-MS/MS.

Próbka powietrza: Połowę bibuły skropiono 18 µl d8-AQ (2 mg/kg) zanurzono w 15 ml 20% acetonu w n-heksanie, a następnie poddano sonikacji przez 15 minut. Fazę organiczną oddzielono przez wirowanie przy 11 000 obr./min przez 5 minut, a całą górną warstwę usunięto w kolbie w kształcie gruszki. Wszystkie fazy organiczne odparowano do prawie suchości pod próżnią w temperaturze 37°C. 5 ml 2,5% acetonu w heksanie ponownie rozpuściło ekstrakty do oczyszczenia w taki sam sposób, jak w przypadku próbek herbaty.

Analiza GC-MS/MS

Do przeprowadzenia analizy AQ za pomocą oprogramowania MS WorkStation w wersji 6.9.3 wykorzystano chromatograf gazowy Varian 450 wyposażony w tandemowy detektor mas Varian 300 (Varian, Walnut Creek, Kalifornia, USA). Do rozdziału chromatograficznego zastosowano kolumnę kapilarną Varian Factor Four VF-5ms (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm). Gaz nośny, hel (> 99,999%), ustawiono na stałe natężenie przepływu 1,0 ml/min z gazem kolizyjnym argonem (> 99,999%). Temperaturę piekarnika rozpoczynano od 80°C i utrzymywano przez 1 minutę; wzrosła przy 15°C/min do 240°C, następnie osiągnęła 260°C przy 20°C/min i utrzymywała przez 5 minut. Temperatura źródła jonów wynosiła 210°C, a temperatura linii przesyłowej 280°C. Objętość wstrzyknięcia wynosiła 1,0 µl. Warunki MRM przedstawiono w tabeli 3.

Do analizy efektu oczyszczania wykorzystano chromatograf gazowy Agilent 8890 wyposażony w spektrometr mas z potrójnym kwadrupolem Agilent 7000D (Agilent, Stevens Creek, Kalifornia, USA) za pomocą oprogramowania MassHunter w wersji 10.1. Do rozdziału chromatograficznego użyto kolumny Agilent J&W HP-5ms GC (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm). Gaz nośny, hel (> 99,999%), ustawiono na stałe natężenie przepływu 2,25 ml/min z gazem kolizyjnym azotem (> 99,999%). Temperaturę źródła jonów EI ustawiono na 280°C, taką samą jak temperatura linii przesyłowej. Temperaturę piekarnika rozpoczynano od 80°C i utrzymywano przez 5 minut; podniesiono o 15°C/min do 240°C, następnie osiągnięto 280°C przy 25°C/min i utrzymywano przez 5 min. Warunki MRM przedstawiono w tabeli 3.

Analiza statystyczna
Zawartość AQ w świeżych liściach skorygowano do zawartości suchej masy, dzieląc przez zawartość wilgoci w celu porównania i analizy poziomów AQ podczas przetwarzania.

Zmiany AQ w próbkach herbaty oceniano za pomocą oprogramowania Microsoft Excel i IBM SPSS Statistics 20.

Do opisania zmian AQ podczas przetwarzania herbaty wykorzystano współczynnik przetwarzania. PF = Rl/Rf, gdzie Rf oznacza poziom AQ przed etapem przetwarzania, a Rl oznacza poziom AQ po etapie przetwarzania. PF wskazuje spadek (PF < 1) lub wzrost (PF > 1) pozostałości AQ podczas określonego etapu przetwarzania.

ME wskazuje spadek (ME < 1) lub wzrost (ME > 1) w odpowiedzi na instrumenty analityczne, co opiera się na stosunku nachylenia kalibracji w matrycy i rozpuszczalniku w następujący sposób:

ME = (macierz nachylenia/rozpuszczalnik nachylenia - 1) × 100%

Gdzie SlopeMatrix jest nachyleniem krzywej kalibracji w rozpuszczalniku dopasowanym do matrycy, Slopesolvent jest nachyleniem krzywej kalibracji w rozpuszczalniku.

PODZIĘKOWANIE
Praca ta była wspierana przez duży projekt naukowo-technologiczny w prowincji Zhejiang (2015C12001) i chińską Narodową Fundację Nauki (42007354).
Konflikt interesów
Autorzy oświadczają, że nie mają konfliktu interesów.
Prawa i uprawnienia
Prawa autorskie: © 2022 autorstwa autora(ów). Wyłączny licencjobiorca Maximum Academic Press, Fayetteville, GA. Ten artykuł jest artykułem o otwartym dostępie, rozpowszechnianym na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa (CC BY 4.0). Odwiedź https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
REFERENCJE
[1] ITC. 2021. Roczny Biuletyn Statystyczny 2021. https://inttea.com/publication/
[2] Hicks A. 2001. Przegląd światowej produkcji herbaty i wpływ azjatyckiej sytuacji gospodarczej na przemysł. Dziennik Technologiczny AU 5
Scholar Google

[3] Katsuno T, Kasuga H, Kusano Y, Yaguchi Y, Tomomura M i in. 2014. Charakterystyka związków zapachowych i ich powstawania biochemicznego w zielonej herbacie w procesie przechowywania w niskiej temperaturze. Chemia żywności 148:388-95 doi: 10.1016/j.foodchem.2013.10.069
Google Scholar CrossRef

[4] Chen Z, Ruan J, Cai D, Zhang L. 2007. Trójwymiarowy łańcuch zanieczyszczeń w ekosystemie herbaty i jego kontrola. Scientia Agricultura Sinica 40:948-58
Scholar Google

[5] He H, Shi L, Yang G, You M, Vasseur L. 2020. Ocena ryzyka ekologicznego dotyczącego metali ciężkich w glebie i pozostałości pestycydów na plantacjach herbaty. Rolnictwo 10:47 doi: 10.3390/agriculture10020047
Google Scholar CrossRef

[6] Jin C, He Y, Zhang K, Zhou G, Shi J i in. 2005. Zanieczyszczenie ołowiem w liściach herbaty i czynniki pozaedaficzne na nie wpływające. Chemosfera 61:726-32 doi: 10.1016/j.chemosfera.2005.03.053
Google Scholar CrossRef

[7] Owuor PO, Obaga SO, Othieno CO. 1990. Wpływ wysokości na skład chemiczny czarnej herbaty. Journal of the Science of Food and Agriculture 50:9-17 doi: 10.1002/jsfa.2740500103
Google Scholar CrossRef

[8] Garcia Londoño VA, Reynoso M, Resnik S. 2014. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w yerba mate (Ilex paraguariensis) z rynku argentyńskiego. Dodatki do żywności i zanieczyszczenia: Część B 7:247-53 doi: 10.1080/19393210.2014.919963
Google Scholar CrossRef

[9] Ishizaki A, Saito K, Hanioka N, Narimatsu S, Kataoka H. 2010. Determination of policyklicznych węglowodorów aromatycznych w próbkach żywności metodą automatycznej on-line mikroekstrakcji do fazy stałej w probówce w połączeniu z wysokosprawną chromatografią cieczową i detekcją fluorescencji . Journal of Chromatography A 1217:5555-63 doi: 10.1016/j.chroma.2010.06.068
Google Scholar CrossRef

[10] Phan Thi LA, Ngoc NT, Quynh NT, Thanh NV, Kim TT i in. 2020. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w suchych liściach herbaty i naparach herbacianych w Wietnamie: poziomy zanieczyszczeń i ocena ryzyka dietetycznego. Geochemia środowiska i zdrowie 42:2853-63 doi: 10.1007/s10653-020-00524-3
Google Scholar CrossRef

[11] Zelinkova Z, Wenzl T. 2015. Występowanie 16 WWA EPA w żywności – przegląd. Wielopierścieniowe związki aromatyczne 35:248−84 doi: 10.1080/10406638.2014.918550
Google Scholar CrossRef

[12] Omodara NB, Olabemiwo OM, Adedosu TA . 2019. Porównanie WWA powstających w drewnie opałowym, wędzonym węglem drzewnym i sumach. American Journal of Food Science and Technology 7:86-93 doi: 10.12691/ajfst-7-3-3
Google Scholar CrossRef

[13] Zou LY, Zhang W, Atkiston S. 2003. Charakterystyka emisji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych podczas spalania różnych gatunków drewna opałowego w Australii. Zanieczyszczenie środowiska 124:283-89 doi: 10.1016/S0269-7491(02)00460-8
Google Scholar CrossRef

[14] Charles GD, Bartels MJ, Zacharewski TR, Gollapudi BB, Freshour NL i in. 2000. Aktywność benzo [a] pirenu i jego hydroksylowanych metabolitów w teście genu reporterowego receptora estrogenowego α. Nauki toksykologiczne 55:320-26 doi: 10.1093/toxsci/55.2.320
Google Scholar CrossRef

[15] Han Y, Chen Y, Ahmad S, Feng Y, Zhang F i in. 2018. Pomiary PM i składu chemicznego cząstek stałych i składu chemicznego ze spalania węgla charakteryzujące się dużą rozdzielczością czasową i wielkością: implikacje dla procesu tworzenia się EC. Nauka o środowisku i technologia 52:6676-85 doi: 10.1021/acs.est.7b05786
Google Scholar CrossRef

[16] Khiadani (Hajian) M, Amin MM, Beik FM, Ebrahimi A, Farhadkhani M i in. 2013. Oznaczenie stężenia wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w ośmiu gatunkach herbat czarnych, które są częściej stosowane w Iranie. International Journal of Environmental Health Engineering 2:40 doi: 10.4103/2277-9183.122427
Google Scholar CrossRef

[17] Fitzpatrick EM, Ross AB, Bates J, Andrews G, Jones JM i in. 2007. Emisja związków utlenionych ze spalania drewna sosnowego i jej związek z powstawaniem sadzy. Bezpieczeństwo procesowe i ochrona środowiska 85:430−40 doi: 10.1205/psep07020
Google Scholar CrossRef

[18] Shen G, Tao S, Wang W, Yang Y, Ding J i in. 2011. Emisja utlenionych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych ze spalania paliw stałych w pomieszczeniach zamkniętych. Nauka o środowisku i technologia 45:3459-65 doi: 10.1021/es104364t
Google Scholar CrossRef

[19] Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC), Światowa Organizacja Zdrowia. 2014. Spaliny silników wysokoprężnych i benzynowych oraz niektóre nitroareny. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem Monografie dotyczące oceny ryzyka nowotworu u ludzi. Raport. 105:9
[20] de Oliveira Galvão MF, de Oliveira Alves N, Ferreira PA, Caumo S, de Castro Vasconcellos P i in. 2018. Cząsteczki spalające biomasę w brazylijskim regionie Amazonii: Mutagenne działanie nitro i tlenowo-WWA oraz ocena zagrożeń dla zdrowia. Zanieczyszczenie środowiska 233:960−70 doi: 10.1016/j.envpol.2017.09.068
Google Scholar CrossRef

[21] Wang X, Zhou L, Luo F, Zhang X, Sun H i in. 2018. Jedną z przyczyn skażenia herbaty może być osad 9,10-antrachinonu na plantacjach herbaty. Chemia żywności 244:254-59 doi: 10.1016/j.foodchem.2017.09.123
Google Scholar CrossRef

[22] Anggraini T, Neswati, Nanda RF, Syukri D. 2020. Identyfikacja skażenia 9,10-antrachinonem podczas przetwarzania czarnej i zielonej herbaty w Indonezji. Chemia żywności 327:127092 doi: 10.1016/j.foodchem.2020.127092
Google Scholar CrossRef

[23] Zamora R., Hidalgo FJ. 2021. Tworzenie naftochinonów i antrachinonów w reakcjach karbonylohydrochinon/benzochinon: potencjalna droga pochodzenia 9,10-antrachinonu w herbacie. Chemia żywności 354:129530 doi: 10.1016/j.foodchem.2021.129530
Google Scholar CrossRef

[24] Yang M, Luo F, Zhang X, Wang X, Sun H i in. 2022. Pobieranie, translokacja i metabolizm antracenu w roślinach herbaty. Nauka o środowisku całkowitym 821:152905 doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152905
Google Scholar CrossRef

[25] Zastrow L, Schwind KH, Schwägele F, Speer K. 2019. Wpływ palenia i grillowania na zawartość antrachinonu (ATQ) i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w kiełbasach typu frankfurterka. Journal of Agricultural and Food Chemistry 67:13998-4004 doi: 10.1021/acs.jafc.9b03316
Google Scholar CrossRef

[26] Fouillaud M, Caro Y, Venkatachalam M, Grondin I, Dufossé L. 2018. Anthraquinones. W związkach fenolowych w żywności: charakterystyka i analiza, wyd. Leo ML.Tom. 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 i in. 2003. Nowa metoda jednoczesnego oznaczania WWA i metali w próbkach pyłów atmosferycznych. Środowisko atmosferyczne 37:4171-75 doi: 10.1016/S1352-2310(03)00523-5
Google Scholar CrossRef

O tym artykule
Zacytuj ten artykuł
Yu J, Zhou L, Wang X, Yang M, Sun H i in. 2022. Zanieczyszczenie 9,10-antrachinonem w procesie przetwarzania herbaty z wykorzystaniem węgla jako źródła ciepła. Badania roślin napojów 2: 8 doi: 10.48130/BPR-2022-0008