Abstrakti
Euroopan unionin (EU) asettama AQ:n jäämäraja (MRL) teessä on 0,02 mg/kg.Verrattuna sähköön lämmönlähteenä vihreän teen valmistuksessa, AQ nousi 4,3-23,9 kertaa teen prosessoinnissa hiilen lämmönlähteenä ylittäen reilusti 0,02 mg/kg, kun taas AQ-taso ympäristössä kolminkertaistui.
Avainsanat: 9,10-antrakinoni, teenkäsittely, kivihiili, kontaminaatiolähde
JOHDANTO
Camellia sinensis (L.) O. Kuntze ikivihreän pensaan lehdistä valmistettu tee on yksi maailmanlaajuisesti suosituimmista juomista virkistävän maun ja terveysvaikutusten ansiosta.Vuonna 2020 maailmanlaajuisesti teen tuotanto oli kasvanut 5 972 miljoonaan tonniin, mikä on kaksinkertaistunut viimeisten 20 vuoden aikana[1].Erilaisten käsittelytapojen perusteella teetä on kuusi päätyyppiä, mukaan lukien vihreä tee, musta tee, tumma tee, oolong-tee, valkoinen tee ja keltainen tee[2,3].Tuotteiden laadun ja turvallisuuden varmistamiseksi on erittäin tärkeää seurata saastepitoisuuksia ja määrittää alkuperä.

Epäpuhtauksien, kuten torjunta-ainejäämien, raskasmetallien ja muiden epäpuhtauksien, kuten polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH) lähteiden tunnistaminen on ensisijainen vaihe pilaantumisen hallinnassa.Synteettisten kemikaalien suora ruiskutus teeviljelmillä sekä teepuutarhojen lähellä tapahtuvan toiminnan aiheuttama ilman kulkeutuminen ovat teen pääasiallinen torjunta-ainejäämien lähde[4].Mitä tulee muuhun teessä odottamatta esiintyvään saastumiseen, sen tunnistaminen oli melko vaikeaa johtuen teeketjun monimutkaisista menetelmistä, mukaan lukien istutus, käsittely, pakkaaminen, varastointi ja kuljetus.Teessä olevat PAH-yhdisteet ovat peräisin ajoneuvojen pakokaasujen laskeutumisesta ja teelehtien käsittelyssä käytettyjen polttoaineiden, kuten polttopuun ja hiilen, palamisesta[8−10].

Hiilen ja polttopuun polton aikana muodostuu epäpuhtauksia, kuten hiilioksideja[11].The PAHs content decreased sharply to trace with increasing combustion time when it was below a limit called 'boundary time', with the increase of oxygen content in the combustion air, PAHs emissions reduced significantly, but incomplete oxidation would produce OPAHs and other derivatives[15 −17].

9,10-antrakinoni (AQ, CAS: 84-65-1, kuva 1), PAH-yhdisteiden happea sisältävä johdannainen[18], koostuu kolmesta kondensoidusta syklistä.Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos listasi sen mahdolliseksi syöpää aiheuttavaksi aineeksi (ryhmä 2B) vuonna 2014[19].AQ voi myrkyttää topoisomeraasi II:n pilkkoutumiskompleksin ja estää adenosiinitrifosfaatin (ATP) hydrolyysiä DNA-topoisomeraasi II:n vaikutuksesta aiheuttaen DNA:n kaksoisjuostekatkoja, mikä tarkoittaa pitkäaikaista altistumista AQ-pitoisessa ympäristössä ja suoraa kosketusta korkean AQ-tason kanssa. voi johtaa DNA-vaurioihin, mutaatioihin ja lisätä syöpäriskiä[20].Kielteisenä vaikutuksena ihmisten terveyteen Euroopan unioni asetti teessä AQ:n enimmäisjäämärajan (MRL) 0,02 mg/kg.Aiempien tutkimuksiemme mukaan AQ:n esiintymiä ehdotettiin päälähteeksi teeviljelmien aikana[21].

Ottaen huomioon tutkimus AQ:n muodostumisesta hiilen palamisen aikana ja polttoaineiden mahdollinen vaara teen jalostuksessa, suoritettiin vertaileva koe, jossa selitettiin lämmönlähteiden prosessoinnin vaikutus AQ:hen teessä ja ilmassa sekä kvantitatiivinen analyysi AQ-pitoisuuden muutoksista. eri käsittelyvaiheissa, mikä auttaa varmistamaan tarkan alkuperän, esiintymismallin ja AQ-saasteen asteen teenkäsittelyssä.

TULOKSET
Menetelmän validointi
In Fig 2a, a full scan spectrum (50−350 m/z) illustrated that after purification, the base line of the MS spectrum reduced obviously and the fewer chromatographic peaks were available, indicating that a large number of interfering compounds were removed after the neste-neste-uutto.

Menetelmän validointi, mukaan lukien lineaarisuus, talteenotto, kvantitointiraja (LOQ) ja matriisivaikutus (ME), on esitetty taulukossa 1. On tyydyttävää saada lineaarisuus, kun määrityskerroin (r2) on suurempi kuin 0,998, joka vaihteli välillä 0,005 0,2 mg/kg teematriisissa ja asetonitriililiuottimessa ja ilmanäytteessä välillä 0,5-8 μg/m3.

Recovery of AQ was evaluated at three spiked concentrations between measured and actual concentrations in dry tea (0.005, 0.02, 0.05 mg/kg), fresh tea shoots (0.005, 0.01, 0.02 mg/kg) and air sample (0.5, 1.5, 3 μg/m3).AQ:n saanto teessä vaihteli välillä 77,78–113,02 % kuivassa teessä ja 96,52–125,69 % teen versoissa, RSD:n ollessa alle 15 %.Kuten taulukossa 1 on lueteltu, kuivan teen ja teenversojen matriisi lisäsi hieman AQ-vastetta, mikä johti ME-arvoihin 109,0 % ja 110,9 %.Mitä ilmanäytteiden matriisiin tulee, ME oli 196,1 %.

AQ-tasot vihreän teen käsittelyn aikana
Eri lämmönlähteiden vaikutusten selvittämiseksi tee- ja valmistusympäristöön jaettiin tuorelehtierä kahteen erityisryhmään ja käsiteltiin erikseen kahdessa jalostuspajassa samassa yrityksessä.Toiselle ryhmälle toimitettiin sähköä ja toiselle hiiltä.

Kuva 3. AQ-taso vihreän teen käsittelyssä sähkön ja hiilen lämmönlähteinä.

To further determine the relationship between the coal combustion and AQ pollution, the suspended particulate matters (PMs) in air in the workshops under both heat sources were collected for air assessment, as shown in Fig. 4. The AQ level of PMs with coal as lämmönlähde oli 2,98 μg/m3, mikä oli yli kolme kertaa suurempi kuin sähköllä 0,91 μg/m3.

Kuva 4. AQ-tasot ympäristössä sähkön ja hiilen lämmönlähteenä.* Osoittaa merkittäviä eroja AQ-tasoissa näytteissä (p < 0,05).

The AQ levels in oolong tea processing using different heat sources are shown in Fig. 5. For oolong tea processing with natural gas-electric hybrid, the trend of AQ level was stagnating below 0.005 mg/kg, which was similar to that in green tea sähköllä.

Kuva 5. AQ-taso oolong-teen prosessoinnin aikana maakaasu-sähkösekoituksella ja hiilen lämmönlähteenä.

KESKUSTELU

Kahdella lämmönlähteellä prosessoinnin aikana saatujen PF-arvojen perusteella oli selvää, että kiinnitys oli tärkein vaihe, joka johti AQ-tason nousuun teen tuotannossa hiilen avulla ja sähköenergialla tapahtuvalla prosessoinnilla oli vähäinen vaikutus AQ-pitoisuuteen. teessä.Vihreän teen prosessoinnin aikana hiilen poltto tuotti kiinnitysprosessissa paljon savua sähkölämmitysprosessiin verrattuna, mikä viittaa siihen, että ehkä höyryt olivat pääasiallinen AQ-saasteiden lähde, jotka joutuivat kosketuksiin teenversojen kanssa välittömästi teen prosessoinnissa, samoin kuin altistusprosessissa. savustetut grillinäytteet[25].AQ-pitoisuuden lievä nousu valssausvaiheessa viittasi siihen, että hiilen polton aiheuttamat savut eivät vaikuttaneet ainoastaan ​​AQ-tasoon kiinnitysvaiheen aikana, vaan myös prosessointiympäristössä ilmakehän laskeuman vuoksi.Hiiltä käytettiin lämmönlähteenä myös ensimmäisessä kuivauksessa ja uudelleenkuivauksessa, mutta näissä kahdessa vaiheessa AQ-pitoisuus nousi hieman tai laski hieman.Tämä voi johtua siitä, että suljettu kuumatuulenkuivausrumpu piti teen loitolla hiilen palamisen aiheuttamista savuista[26].Saastuttavan aineen lähteen määrittämiseksi ilmakehän AQ-tasot analysoitiin, mikä johti merkittävään eroon kahden työpajan välillä.Pääsyynä tähän on se, että kiinnitys-, ensikuivaus- ja uudelleenkuivausvaiheessa käytetty kivihiili synnyttäisi AQ:ta epätäydellisen palamisen aikana.Nämä AQ:t adsorboituivat sitten pieniin kiintoainehiukkasiin hiilen polton jälkeen ja dispergoitiin ilmaan, mikä nosti AQ-saasteen tasoa työpajaympäristössä[15].Ajan myötä teen suuren ominaispinta-alan ja adsorptiokapasiteetin vuoksi nämä hiukkaset laskeutuivat teelehtien pinnalle, mikä johti AQ:n lisääntymiseen tuotannossa.Siksi hiilen polton ajateltiin olevan pääreitti, joka johtaa liialliseen AQ-kontaminaatioon teenkäsittelyssä, ja höyryt ovat saastumisen lähde.

PÄÄTELMÄT

Toisin kuin pyörimis- ja kuihtumisvaiheissa, joissa AQ-tason muutokset olivat huomaamattomia, vaiheet, joissa hiilen ja polttopuut ovat suoraan mukana, kuten kiinnittäminen, ovat pääprosessi, jossa AQ-kontaminaatio nousi teen välisen kontaktin määrän vuoksi. ja höyryt näiden vaiheiden aikana.Siksi puhtaita polttoaineita, kuten maakaasua ja sähköä, suositeltiin lämmönlähteeksi teen valmistuksessa.Lisäksi kokeelliset tulokset osoittivat myös, että poltosta syntyvien savujen puuttuessa oli muitakin tekijöitä, jotka vaikuttivat AQ:n jäljittämiseen teenkäsittelyn aikana, kun taas pieniä määriä AQ:ta havaittiin myös konepajassa puhtailla polttoaineilla, joita on syytä tutkia tarkemmin. tulevassa tutkimuksessa.

MATERIAALIT JA MENETELMÄT

Reagenssit, kemikaalit ja materiaalit

Antrakinonistandardi (99,0 %) ostettiin Dr. Ehrenstorfer GmbH Companylta (Augsburg, Saksa).D8-antrakinonin sisäinen standardi (98,6 %) ostettiin yhtiöltä C/D/N Isotopes (Quebec, Kanada).Vedetön natriumsulfaatti (Na2SO4) ja magnesiumsulfaatti (MgSO4) (Shanghai, Kiina).Florisilin toimitti Wenzhou Organic Chemical Company (Wenzhou, Kiina).Mikrolasikuitupaperi (90 mm) ostettiin Ahlstrom-munksjö-yhtiöltä (Helsinki).

näytteen valmistus

Vihreän teen näytteet käsiteltiin fiksoinnilla, rullauksella, ensikuivauksella ja uudelleenkuivauksella (suljetulla laitteistolla), kun taas oolong-teenäytteet käsiteltiin kuihtamisella, vihertämisellä (keinuvat ja seisovat tuoreet lehdet vuorotellen), kiinnityksellä, pakatulla rullauksella ja kuivaus.Jokaisesta vaiheesta otettiin näytteitä kolme kertaa 100 g:ssa perusteellisen sekoittamisen jälkeen.Kaikki näytteet säilytettiin -20 °C:ssa jatkoanalyysiä varten.

Perusteellisen ravistelun jälkeen kaikki näytteet jätettiin 12 tunniksi, minkä jälkeen suoritettiin uutto- ja puhdistusvaiheet.

Näytteenotto ja puhdistus

Lyhyesti sanottuna 1,5 g teenäytteitä sekoitettiin ensin 30 µl:aan D8-AQ:ta (2 mg/kg) ja annettiin seistä 30 minuuttia, sitten sekoitettiin hyvin 1,5 ml:aan deionisoitua vettä ja annettiin seistä 30 minuuttia.

Orgaaninen faasi erotettiin sentrifugoimalla nopeudella 11 000 rpm 5 minuutin ajan ja koko ylempi kerros poistettiin päärynänmuotoisessa pullossa.Kaikki orgaaniset faasit haihdutettiin lähes kuiviin tyhjössä 37 °C:ssa.5 ml 2,5 % asetonia heksaanissa liuotti uutteet uudelleen puhdistusta varten samalla tavalla kuin teenäytteissä.

GC-MS/MS-analyysi

Varian 450 kaasukromatografia, joka oli varustettu Varian 300 tandemmassadetektorilla (Varian, Walnut Creek, CA, USA), käytettiin AQ-analyysiin MS WorkStation version 6.9.3 ohjelmistolla.Varian Factor Four kapillaarikolonnia VF-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm) käytettiin kromatografiseen erotukseen.Kantokaasu, helium (> 99,999 %), asetettiin vakiovirtausnopeuteen 1,0 ml/min törmäyskaasun argonin kanssa (> 99,999 %).Uunin lämpötila alkoi 80 °C:sta ja pidettiin 1 minuutin ajan;nousi nopeudella 15 °C/min 240 °C:seen, saavutti sitten 260 °C nopeudella 20 °C/min ja pidettiin 5 minuuttia.Ionilähteen lämpötila oli 210 °C, samoin kuin siirtolinjan lämpötila 280 °C.Injektiotilavuus oli 1,0 µl.MRM-olosuhteet on esitetty taulukossa 3.

Agilent 8890 kaasukromatografia, joka oli varustettu Agilent 7000D kolminkertaisella kvadrupolilla massaspektrometrillä (Agilent, Stevens Creek, CA, USA), käytettiin analysoimaan puhdistusvaikutusta MassHunter version 10.1 ohjelmistolla.Agilent J&W HP-5ms GC-kolonnia (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm) käytettiin kromatografiseen erotukseen.Kantokaasu, helium (> 99,999 %), asetettiin vakiovirtausnopeuteen 2,25 ml/min typen törmäyskaasun (> 99,999 %) kanssa.EI-ionilähteen lämpötila säädettiin arvoon 280 °C, sama kuin siirtolinjan lämpötila.Uunin lämpötila alkoi 80 °C:sta ja sitä pidettiin 5 minuuttia;nostettiin 15 °C/min 240 °C:seen, saavutettiin sitten 280 °C nopeudella 25 °C/min ja pidettiin 5 minuuttia.MRM-olosuhteet on esitetty taulukossa 3.

Tilastollinen analyysi

Teenäytteiden AQ:n muutokset arvioitiin Microsoft Excel -ohjelmistolla ja IBM SPSS Statistics 20:llä.

Prosessointitekijää käytettiin kuvaamaan AQ:n muutoksia teen prosessoinnin aikana.PF = Rl/Rf, jossa Rf on AQ-taso ennen käsittelyvaihetta ja Rl on AQ-taso käsittelyvaiheen jälkeen.PF ilmaisee AQ-jäännöksen pienenemistä (PF < 1) tai kasvua (PF > 1) tietyn käsittelyvaiheen aikana.

ME = (slopematrix/slopesolvent − 1) × 100 %

Kun slopematrix on kalibrointikäyrän jyrkkyys matriisi-sovitetussa liuottimessa, slopesolvent on kalibrointikäyrän kaltevuus liuottimessa.

KIITOKSET
Tätä työtä tukivat tieteen ja teknologian suurprojekti Zhejiangin maakunnassa (2015C12001) ja Kiinan kansallinen tiedesäätiö (42007354).
Eturistiriita
Kirjoittajat ilmoittavat, ettei heillä ole eturistiriitaa.
Oikeudet ja luvat
Tekijänoikeus: © 2022 tekijä(t).Exclusive License Maximum Academic Press, Fayetteville, GA.Tämä artikkeli on avoimen pääsyn artikkeli, jota jaetaan Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) -lisenssillä, osoitteessa https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
VIITTEET
[1] ITC.2021. Vuositilastotiedote 2021. https://inttea.com/publication/
[2] Hicks A. 2001. Katsaus maailmanlaajuiseen teentuotantoon ja Aasian taloustilanteen vaikutuksiin teollisuuteen.AU Journal of Technology 5
Google tutkija

CrossRef Google Scholar

[4] Chen Z, Ruan J, Cai D, Zhang L. 2007. Kolmiulotteinen saasteketju teen ekosysteemissä ja sen hallinnassa.Scientia Agricultura Sinica 40:948-58
Google tutkija

CrossRef Google Scholar

[6] Jin C, He Y, Zhang K, Zhou G, Shi J, et ai.
CrossRef Google Scholar

[7] Owuor PO, Obaga SO, Othieno CO. 1990. Korkeuden vaikutukset mustan teen kemialliseen koostumukseen.
CrossRef Google Scholar

[8] Garcia Londoño VA, Reynoso M, Resnik S. 2014. Polysykliset aromaattiset hiilivedyt (PAH) yerbamatissa (Ilex paraguariensis) Argentiinan markkinoilta.
CrossRef Google Scholar

[9] Ishizaki A, Saito K, Hanioka N, Narimatsu S, Kataoka H. 2010. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen määrittäminen elintarvikenäytteissä automaattisella on-line-putken kiinteän faasin mikrouutolla yhdistettynä korkean suorituskyvyn nestekromatografia-fluoresenssiilmaisuun .
CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

[13] Zou LY, Zhang W, Atkiston S. 2003. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästöjen karakterisointi eri polttopuulajien polttamisesta Australiassa.
CrossRef Google Scholar

[14] Charles GD, Bartels MJ, Zacharewski TR, Gollapudi BB, Freshour NL, et al.
CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

[16] Khiadani (Hajian) M, Amin MM, Beik FM, Ebrahimi A, Farhadkhani M, et ai.2013. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen pitoisuuden määrittäminen kahdeksassa Iranissa enemmän käytetyssä mustassa teemerkissä.International Journal of Environmental Health Engineering 2:40 doi: 10.4103/2277-9183.122427
CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

2011. Happipitoisten polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästöt kiinteän polttoaineen poltosta sisätiloissa.Environmental Science & Technology 45:3459−65 doi: 10.1021/es104364t
CrossRef Google Scholar

2014. Diesel- ja bensiinimoottorien pakokaasut ja joitain nitroareeneja.Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos. Monografiat arvioivat karsinogeenisiä riskejä ihmisille.Raportoi.105:9
[20] de Oliveira Galvão MF, de Oliveira Alves N, Ferreira PA, Caumo S, de Castro Vasconcellos P, et ai.2018. Biomassaa polttavat hiukkaset Brasilian Amazonin alueella: Nitro- ja oksi-PAH-yhdisteiden mutageeniset vaikutukset ja terveysriskien arviointi.Ympäristön saastuminen 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 ai.2018. 9,10-antrakinonikertymä teeviljelmissä saattaa olla yksi syy teen saastumiseen.Food Chemistry 244:254−59 doi: 10.1016/j.foodchem.2017.09.123
CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

CrossRef Google Scholar

[24] Yang M, Luo F, Zhang X, Wang X, Sun H, et ai.2022. Antraseenin otto, translokaatio ja aineenvaihdunta teekasveissa.Tiede kokonaisympäristöstä 821:152905 doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152905
CrossRef Google Scholar

[25] Zastrow L, Schwind KH, Schwägele F, Speer K. 2019. Savustuksen ja grillauksen vaikutus antrakinonin (ATQ) ja polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH) pitoisuuteen Frankfurter-tyyppisissä makkaroissa.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. Antrakinonit.Teoksessa Phenolic Compounds in Food: Characterization and Analysis, toim.Leo ML.Vol.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 ai.2003. Uusi menetelmä PAH-yhdisteiden ja metallien samanaikaiseen määritykseen ilmakehän hiukkasnäytteistä.Ilmakehän ympäristö 37:4171-75 doi: 10.1016/S1352-2310(03)00523-5
CrossRef Google Scholar

Tietoja tästä artikkelista
Lainaa tätä artikkelia
2022. 9,10-Antrakinonikontaminaatio teenkäsittelyssä käyttämällä hiiltä lämmönlähteenä .Beverage Plant Research 2: 8 doi: 10.48130/BPR-2022-0008