《Food Control》：Exploring Sources and Detection Techniques for Anthraquinone Contaminants in Tea
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摘要茶是全球消费最广泛的非酒精饮料之一，但目前却面临着蒽醌污染的日益严重的问题。蒽醌是一种多环芳香酮类物质，具有明确的基因毒性，并且能够引发氧化应激。近年来，在茶叶及以茶为原料的产品中多次检测到蒽醌的存在。欧盟及其他地区制定的严格最大残留限量使得蒽醌成为国际茶叶贸易中的重要制约因
摘要
茶是全球消费最广泛的非酒精饮料之一，但目前却面临着蒽醌污染的日益严重的问题。蒽醌是一种多环芳香酮类物质，具有明确的基因毒性，并且能够引发氧化应激。近年来，在茶叶及以茶为原料的产品中多次检测到蒽醌的存在。欧盟及其他地区制定的严格最大残留限量使得蒽醌成为国际茶叶贸易中的重要制约因素，同时也可能对消费者健康构成威胁。本综述总结了茶叶中蒽醌污染的主要来源和传播途径，揭示了涉及长距离大气传输、干湿沉降、农业投入物、加工与储存过程中的生成与转移以及潜在的内源性生物合成等复杂的污染网络。通过整合相关的毒理学证据，包括蒽醌与细胞色素P450系统紊乱及DNA损伤途径之间的关联，本研究强调了进行更精准的暴露特征描述和健康风险评估的必要性，尤其是对于那些大量饮茶的人群。此外，本文还回顾了用于检测茶叶中蒽醌的仪器分析方法进展，重点介绍了气相色谱-质谱联用技术及相关衍生技术，同时探讨了包括分子印迹聚合物用于选择性富集、基于DNA的生物传感器用于快速检测在内的新兴分析工具的应用前景。最后，本文提出了一种端到端的质量控制框架，该框架整合了源头追溯、先进检测手段以及可持续的加工管理措施，旨在帮助研究人员、监管机构以及茶叶行业降低贸易壁垒、提升茶叶安全性并保护公众健康。
引言
作为全球广泛饮用的饮品，茶叶的质量与安全直接关系到公众健康和国际贸易。近期，一种名为蒽醌的氧化型多环芳香烃污染物在茶叶产品中被频繁检测到，已成为阻碍茶叶出口的重要因素（Zachara等人，2018年）。研究表明，蒽醌具有多种有害作用，包括潜在的基因毒性、发育毒性以及引发氧化应激的能力（Sendelbach，1989年）。阿姆斯试验显示，蒽醌会显著增加鼠伤寒沙门氏菌的突变菌落数量。此外，长期接触蒽醌还可能扰乱细胞色素P450酶系统并导致DNA损伤（Sridhar等人，2012年）。由于天然蒽醌与合成蒽醌在毒理学性质上存在差异，因此有必要对茶叶中主要存在的9,10-蒽醌同系物所带来的健康风险进行全面评估，而这种评估应基于实际的饮食暴露情况（Shukla等人，2017年）。
为保障消费者安全，全球范围内已为茶叶中的蒽醌制定了严格的最大残留限量。欧盟规定的该物质残留限量为0.02毫克/千克，德国则进一步将这一标准降至0.01毫克/千克——这两项标准都明显高于中国目前设定的0.05毫克/千克的标准（Pitoi等人，2019年）。
茶叶中出现蒽醌污染是由于一系列相互关联的代谢途径共同作用的结果。外部来源包括通过大气传输并沉降到茶叶上，以及农作物通过根系吸收农药中间体、土壤改良剂等农业投入物（Sonowal & Prasad，2024年）。此外，在茶叶加工过程中燃料燃烧不充分也会产生多环芳香烃前体，这些前体随后会吸附在茶叶上。这些因素与植物自身的代谢活动以及包装材料的迁移作用共同构成了复杂的污染网络。
由于茶叶中蒽醌的残留量通常很低，且存在较强的基质效应，因此准确检测其含量颇具挑战性。传统检测方法往往需要在净化效率与灵敏度之间做出权衡。尽管已经有了诸如固相萃取结合气相色谱-串联质谱法这样的成熟技术，但茶叶中存在的色素、多酚等干扰成分仍给在0.01毫克/千克以下实现精准定量带来了很大困难（Xie等人，2017年；S.-W. Yang等人，2022年）。另外，不同人群的饮茶习惯存在差异，这就导致了他们每天的摄入量也不尽相同。那些大量饮茶的人的累积暴露量可能会接近安全阈值，比如暂定的每日最大允许摄入量。这进一步凸显了开展严格的风险评估以及控制污染源的必要性（Zachara等人，2018年）。
近期已有不少综述从不同角度探讨了茶叶中蒽醌污染的问题。Yang等人（S.-W. Yang等人，2022年）主要研究了分析方法的开发以及风险特征的描述。在这项研究中，他们比较了HPLC-PDA法和GC/MS法与QuEChERS预处理方法的优劣，并分析了韩国消费者的暴露情况。Huang等人（Huang等人，2026年）则采用了更广泛的视角，对多环芳烃和蒽醌进行了综合研究，涵盖了基于MOF/COF材料的预处理技术以及“从田间到杯中”全流程的快速检测技术。而本综述则将焦点集中在蒽醌这一核心物质上，对其多元来源、毒理机制以及检测技术进行了更为全面深入的分析。本文采用系统化的方法追踪了五种主要的污染途径，既介绍了现有的检测方法，也探讨了包括分子印迹聚合物、电化学传感器、DNA生物传感器以及基于COF材料的荧光检测平台在内的前沿检测技术。此外，本文还提出了一种端到端的质量控制框架，整合了源头追溯、先进检测手段以及可持续的加工管理措施。这样的研究范围有助于为研究人员、监管机构以及茶叶行业提供有科学依据、注重实际应用的参考资料，帮助他们应对与蒽醌相关的贸易壁垒及公共健康问题。
章节节选
追踪茶叶中蒽醌的来源
茶叶中蒽醌的积累是多种相互作用途径共同作用的结果。如图1所示，现有研究确定了五种主要来源：大气沉降、加工过程中的烟雾污染、内源性生成、农业投入物，以及植物对蒽烃的吸收与代谢转化。
蒽醌化合物的特性
蒽醌是一类以9,10-蒽醌结构为基础的芳香族二酮类物质。这类化合物的化学行为取决于醌结构部分与多环芳香结构之间的相互作用。正如19世纪末Graebe和Liebermann所发现的那样，两个羰基位于蒽环的9位和10位。“二酮结构”是一种能使芳香核处于氧化状态的结构形式。这种结构关系
蒽醌检测的预处理技术
茶叶是一种结构极为复杂的物质，其中含有大量的多酚、色素以及水溶性干扰物质。因此，为了准确检测茶叶中的蒽醌，高效的样品预处理显得十分重要。目前，QuEChERS法和固相萃取法因其操作简便且净化效果优异，已成为检测茶叶中蒽醌残留的主要预处理方法。
用于检测蒽醌的电化学传感器
电化学传感器利用蒽醌自身的氧化还原特性，实现了快速而准确的检测。Bechtold等人（Bechtold等人，2010年）在他们的研究中，探讨了碱性条件下的蒽醌/AQ2-氧化还原对，他们使用了玻璃碳电极并结合循环伏安法进行检测。研究人员通过中间电位识别出了特征信号，并通过相关数据的线性关系验证了该氧化还原反应的可逆性
优化茶叶种植管理
为了有效减少蒽醌前体的积累，必须在茶叶种植环境中优先采取污染预防措施。这些污染物的主要前体是来自不完全燃烧的多环芳香烃。如果在靠近烧柴区域、工业场所或主干道的地方种植茶叶，茶叶就容易吸附这些污染物。因此，茶叶种植管理应当着重避免这些污染源的影响
结论与展望
作为一种严重影响茶叶出口的污染物，控制茶叶中的蒽醌残留对于确保茶叶的质量与安全至关重要。本综述系统地总结了茶叶中蒽醌的来源追溯、检测技术以及质量控制策略。茶叶中蒽醌的积累是由多种协同作用的途径共同导致的。外部来源包括通过全球大气传输带来的沉降物、农业投入物如农药中间体的根系吸收，以及多环芳香烃的吸附作用
CRediT作者贡献说明
Shuxian Cai：撰写——综述与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件应用、方法设计、概念构建。Zhonghua Liu：撰写——综述与编辑、可视化、验证、监督指导、软件应用、资源协调、资金获取、概念构建。Zhen Liu：撰写——综述与编辑、撰写——初稿、监督指导、软件应用、方法设计、实验研究、正式分析、概念构建。Yiming Huang：软件应用、方法设计、实验研究。Jianhua Wu：
未引用参考文献
Li等人，2023年；P等人，2022年；Wang等人，2018年；Yang等人，2022年。
利益冲突声明
作者们声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
关于稿件准备过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写本篇综述时，作者们使用了Nano Banana（Google Gemini）来生成其中的示意图。作者们对生成的内容进行了必要的审核和修改，并对最终发表文章的内容负全责。
利益冲突声明
? 作者们声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突。
致谢
本研究得到了中国湖南省教育厅科学研究基金（项目编号23C0073）以及国家自然科学基金项目（项目编号31471590、31100501）的支持。
Zhen Liu|Yiming Huang|Huabiao Zhang|Wenjing Pan|Jianhua Wu|Zhonghua Liu|Shuxian Cai
中国湖南省长沙市410128，湖南农业大学茶学教育部重点实验室，植物功能成分工程技术研究中心
