i茶科学谈
茶中含有咖啡因，喝茶会让人兴奋，白天喝提神，晚上喝可能影响睡眠。茶农常用来杀虫的农药，也具有神经兴奋作用。作为话题，“农残超标”更具点击量。作为茶的成分，喝茶时，咖啡因和残留的农药，哪个让我们更兴奋？我们从数量级上聊一聊。
毒理vs生理：如何让人兴奋
咖啡因的作用机理
咖啡因是茶中含量仅次于茶多酚的功效成分，是一种黄嘌呤生物碱化合物，具有中枢神经兴奋作用，能够暂时驱走睡意并恢复精力。咖啡因通过对腺苷和多巴胺的调节，可能强化学习与行为能力，提高警觉性，减少疲劳感，提升工作表现。咖啡因也存在于咖啡、巧克力和功能性饮料中，对人体的内分泌、呼吸和心血管等系统均有复杂的影响，还具有抗癌效果，摄入过多会增加骨质疏松和流产的风险。咖啡因也常作为精神类药物使用。
农药的作用机理
茶农常用的农药有除草剂、杀菌剂，更多的是杀虫剂，主要是有机磷类、氨基甲酸酯类、菊酯类和烟碱类，可杀灭蚜虫、线虫等害虫。这四类杀虫剂，有机磷类毒性最高，已在逐渐淘汰，氨基甲酸酯类次之，菊酯类和烟碱类具有低毒、低残留、高效、广谱杀虫的特点，应用越来越多。不过为了防止昆虫产生抗药性，几类农药也会交叉使用。
茶中常见农药分类
这四类杀虫剂都具有神经毒性。有机磷和氨基甲酸酯类农药的毒理基本一致，主要是使神经末梢的乙酰胆碱酯酶磷酸化而失活，导致作为神经传导“信使”的乙酰胆碱在大脑、神经效应器接点、神经-肌肉接点等处蓄积，引起昆虫神经持续兴奋，肌肉持续收缩、震颤和麻痹，绕圈打转、活活累死。菊酯类和烟碱类农药一般不抑制胆碱酯酶，但菊酯类农药可对昆虫大脑皮层神经细胞产生先兴奋后抑制的作用，引起昆虫兴奋过度而死；烟碱类农药可与乙酰胆碱受体结合，干扰昆虫中枢神经正常传导，使其麻痹而死。
这四类农药对人体的毒理机制与昆虫一致，都是引起神经传导受阻，神经肌肉信号紊乱，让人产生头晕、恶心、呼吸困难、肌肉震颤等症状，严重可致死。当然，人体的农药中毒，主要是生产中保护不当接触农药，或喝农药自杀，食物中的农药残留量不可能引发中毒。
毒性vs剂量：差了几个数量级
茶叶中的咖啡因含量有多少？
作为世界上消费最广泛的日常饮食成分之一，咖啡因的人均每天消费量约100~500 mg。茶叶中咖啡因含量为30~80mg/g，平均约50mg/g。如果每天喝5g茶叶，考虑到咖啡因在茶汤中的溶解性，咖啡因摄入量约200mg。这与3小杯咖啡或1大杯咖啡的咖啡因含量相当。
对一般人而言，日常的咖啡因摄入量不会产生不良反应。长期饮用含咖啡因的茶和咖啡，能降低Ⅱ型糖尿病的发病风险。每天咖啡因摄入量小于400 mg，并不会对心血管造成不良影响，但对咖啡因代谢慢的人，每天摄入咖啡因超过140 mg会增加冠心病风险，也会升高血压。每天摄入咖啡因超过300mg的老年妇女，骨质流失的程度显著增加。孕妇每天咖啡因摄入超过300 mg，可能导致自然流产、早产、胎儿畸形等。可见，孕妇、老年妇女、高血压患者应减少咖啡因摄入，饮茶不宜超过1份，咖啡不宜超过2小杯。
茶叶中的农药含量有多少？
根据新版食品中农药最大残留限量标准（GB 2763-2019），茶叶中有机磷类农药限量小于0.5mg/kg，氨基甲酸酯类农药限量小于5mg/kg，菊酯类农药限量小于50mg/kg。
查询国家食品安全监督抽检结果公告，2019年茶叶及相关制品共抽检50790批次，不合格产品397批次，合格率99.2%。其中农药残留不合格11批次（见下表），除草剂草甘膦3批次，杀虫剂水胺硫磷5批次，菊酯2批次，吡虫啉1批次，不合格产品的农药残留检出量均小于1mg/kg。以每天喝5g茶叶计，如果不幸买到了农药残留超标的茶叶，每天喝茶摄入的农药量小于0.005mg。
2019年国家食品安全监督抽检
-茶叶及相关产品农药残留不合格项
那么，人体每天摄入多少农药会有不良反应，甚至中毒呢？
以水胺硫磷为例，大鼠试验未观察到有害作用剂量NOAEL为0.3mg/kg体重，经口半致死量LD50=25mg/kg体重。以成年人体重60kg计算，可能引起不良反应和可能致死的剂量分别为18mg和1500mg。
上表中农药残留超标的茶叶，水胺硫磷检出量小于1mg/kg，每天喝茶摄入的水胺硫磷小于0.005mg，可能引起不良反应的剂量18mg是每天摄入量的3600倍，差了3个数量级。
每天喝茶摄入咖啡因200mg，与可能摄入的农药0.005mg，相差40000倍，差了4个数量级。
可见，茶中的咖啡因可引起喝茶人的神经兴奋，而农药的残留量还远远达不到能引起人体可观察到的反应的剂量，不可能引起人的神经兴奋。
毒害vs标准：层层设立安全系数
食品中农药残留量是非常低的，远低于会对人体产生危害的剂量。一种农药（以水胺硫磷为例），通常先通过动物试验研究其半致死量（经口LD50=25mg/kg体重），也就是会有50%的试验动物，在摄入这个剂量后会死亡。
然后，降低剂量做试验，一直降到对试验动物不会产生现有检测技术可观察到危害，即未观察到有害作用剂量（NOAEL=0.3mg/kg体重）。
再次，考虑人与动物的差异，以及人与人的差异，将这个剂量除以不确定系数（比如UF=100），得到每日允许摄入量（比如ADI=0.003mg/kg体重），如果一个成年男性的体重为60kg，他的每日允许摄入量就为0.18mg。
最后，将这个量按比例分配到他每天吃的各类食品中，就得到了每一种食品中的最大残留限量，也就是食品标准限量（比如茶叶MRLs≤0.05mg/kg）。
食品标准制定流程
由此可见，一种食品中的农药残留，超标100倍以上，才有可能对人体产生可观察到的危害。至于“观察不到”的危害有没有、是什么，只能交给未来的科学进步。
根据国家食品安全监督抽检结果公告，食品的合格率在97%以上，茶叶及相关产品的合格率更在99%以上。喝茶，大家不必担心农药残留的安全。
值得注意的是，茶中一般认为安全、有益的咖啡因，超过一定的剂量反而有害。孕妇、老年妇女、高血压患者等人群，应控制咖啡因的摄入量，喝茶要适量。
撰文：王喜平
