時(shí)鵬濤 秦玉燕 陸仲煙 蔣越華 於艷萍 王運(yùn)儒 藍(lán)唯 農(nóng)耀京

摘要：以7個(gè)茶樹(shù)品種（湘波綠、碧香早、福鼎大毫、黃觀音、紫鵑、玉麒麟、黃金芽）的茶葉為研究對(duì)象，采用火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法，測(cè)定其當(dāng)年生倒二葉新芽及對(duì)應(yīng)種植土壤中的鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鎘（Cd）共9種礦質(zhì)元素含量，并計(jì)算茶葉對(duì)土壤礦質(zhì)元素的富集系數(shù)。結(jié)果表明，（1）礦質(zhì)元素在不同茶葉中的含量存在一定差異，但也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，各種礦質(zhì)元素在茶葉中的含量排序基本表現(xiàn)為Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu>Ni>Cd、Pb;Ca含量最高的是黃觀音，Mg含量最高的是玉麒麟，Mn、Ni含量最高的是黃金芽，F(xiàn)e、Zn、Cu含量最高的是湘波綠;湘波綠為7個(gè)茶葉品種中品質(zhì)較優(yōu)的。（2）茶葉對(duì)不同礦質(zhì)元素的富集能力差異較大，茶葉對(duì)Mg、Ca、Mn的富集能力最強(qiáng)，對(duì)Zn、Cu、Ni、Cd的富集能力一般，對(duì)Fe、Pb的富集能力較弱;不同茶葉品種對(duì)礦質(zhì)元素的富集規(guī)律存在一定的差異。（4）不同品種的茶葉對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力存在較大差異，湘波綠對(duì)Cu、Mg、Mn、Fe的富集能力最強(qiáng);玉麒麟對(duì)Cd的富集能力最強(qiáng);紫鵑對(duì)Zn的富集能力最強(qiáng);黃觀音對(duì)Ca、Ni的富集能力最強(qiáng)。黃金芽、玉麒麟對(duì)Mn、Fe的富集能力較弱;紫鵑對(duì)Ca的富集能力最弱;黃金芽對(duì)Zn、Cu、Ni的富集能力最弱;玉麒麟對(duì)Mg的富集能力最弱;湘波綠對(duì)Cd的富集能力最弱。研究結(jié)果為茶葉的進(jìn)一步研究和利用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：茶葉;礦質(zhì)元素;元素分析;富集特性;原子吸收光譜法

中圖分類號(hào)： S571.101? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）10-0144-03

茶（Camellia sinensis）是山茶科山茶屬常綠灌木或小喬木，喜溫濕潤(rùn)，適合在酸性土壤中種植。茶起源于我國(guó)的西南部，在我國(guó)已經(jīng)有幾千年的種植歷史，是我國(guó)乃至全世界人民喜愛(ài)的富含礦質(zhì)元素的健康飲品，同時(shí)也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。茶葉中富含對(duì)人體有益的各種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，如鋅（Zn）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鎳（Ni）、錳（Mn）等[1]，有益礦質(zhì)元素含量的高低是茶葉品質(zhì)好壞的指標(biāo)之一[2-4]。雖然各地對(duì)茶葉中的微量元素和金屬元素含量的報(bào)道均較多[3，5-8]，但是有關(guān)本研究所選的種植于廣西的7個(gè)茶樹(shù)品種（湘波綠、碧香早、福鼎大毫、黃觀音、紫鵑、玉麒麟、黃金芽）茶葉中的礦質(zhì)元素的分析及富集特性未見(jiàn)報(bào)道。茶葉中礦質(zhì)元素的含量與生長(zhǎng)環(huán)境、土壤背景值、施肥情況、降水量及茶樹(shù)的遺傳特異性有關(guān)，本研究以7個(gè)不同品種的茶葉為材料，對(duì)茶葉中的礦質(zhì)元素含量及富集特性進(jìn)行研究，以期為廣西茶葉資源的開(kāi)發(fā)和優(yōu)質(zhì)茶篩選、種植及科學(xué)管理提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 茶葉與土壤樣品

供試的7個(gè)茶樹(shù)品種（湘波綠、碧香早、福鼎大毫、黃觀音、紫鵑、玉麒麟、黃金芽）種植于廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所的生態(tài)茶園。采樣時(shí)間為2016年9月，采樣對(duì)象為當(dāng)年生倒二葉新芽，每個(gè)品種設(shè)置3個(gè)平行樣，每個(gè)平行樣的采樣基數(shù)為50株以上，采樣量為250 g，共21份樣品。用去離子水洗凈，晾干，于105 ℃殺青后30 min后，于60 ℃烘干至恒質(zhì)量，制樣，過(guò)50目篩備用。土壤取自對(duì)應(yīng)茶葉種植區(qū)0～20 cm的耕作層，設(shè)置3個(gè)平行，每個(gè)土壤樣品采集2 kg，共21份樣品，自然風(fēng)干、研磨后過(guò)100目篩備用。

1.2 主要儀器與試劑

主要儀器如下：MARS微波消解儀（美國(guó)CEM公司）;Varian SpectrAA 220FS原子吸收光譜儀、Varian SpectrAA 240Z石墨爐原子吸收光譜儀（美國(guó)Varian公司）。

在試驗(yàn)過(guò)程中，各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均由購(gòu)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋配制而成;試驗(yàn)用試劑均為優(yōu)級(jí)純;試驗(yàn)所用玻璃器皿均經(jīng)過(guò)泡酸處理（用硝酸、水體積比為3 ∶ 1的溶液浸泡24 h）;試驗(yàn)用水為超純水。

1.3 樣品的消解及檢測(cè)

茶葉和土壤樣品的消解采用微波法，準(zhǔn)確稱量0.3 g茶葉樣品（精確到0.000 1 g），向微波消解管中依次加入7 mL HNO3、3 mL H2O2，浸泡過(guò)夜后，微波消解。微波消解程序：（1）10 min內(nèi)升溫至120 ℃，保持20 min;（2）5 min內(nèi)升溫至150 ℃，保持20 min;（3）10 min內(nèi)升溫至200 ℃，保持 45 min。消解程序完成后，定容待測(cè)。在消解液中加入適量基體改進(jìn)劑后，可直接用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定鈣（Ca）、鎂（Mg）、Mn、Fe、Zn含量，用石墨爐原子吸收光譜儀分析測(cè)定Ni、Cu、鎘（Cd）、鉛（Pb）含量。

準(zhǔn)確稱量0.25 g（精確到0.000 1 g）土壤樣品，加入8 mL王水（濃鹽酸和濃硝酸的體積比為3 ∶ 1）和4 mL HF，浸泡過(guò)夜后，微波消解。微波消解程序如下：（1）15 min內(nèi)升溫至150 ℃，保持30 min;（2）10 min內(nèi)升溫至 200 ℃，保持 40 min。消解完成后，將消解液轉(zhuǎn)移至電熱板上，趕酸至大豆大小時(shí)，用3% HNO3溶液定容至50 mL。在消解液中加適當(dāng)基體改進(jìn)劑后，可直接用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定Ca、Mg、Mn、Fe、Zn含量，用石墨爐原子吸收光譜儀分析測(cè)定Ni、Cu、Cd、Pb含量。

1.4 計(jì)算方法

植物對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力有一定的差異，通常用富集系數(shù)[8]來(lái)表示植物對(duì)元素富集程度的高低或富集能力的強(qiáng)弱。富集系數(shù)是指植物體內(nèi)某元素的含量與土壤中某元素含量的比值，它在一定程度上反映了土壤-植物系統(tǒng)中元素遷移的難易程度，富集系數(shù)越大，表明植物對(duì)某元素的富集能力越強(qiáng)。計(jì)算公式如下：

富集系數(shù)=植物體內(nèi)某元素含量/土壤中某元素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶葉中礦質(zhì)元素含量的比較和分析

由表1可知，茶葉中各種礦質(zhì)元素含量差異較大，但在不同茶葉品種間呈現(xiàn)出一致性規(guī)律，各種礦質(zhì)元素含量在不同品種茶葉中的排序基本表現(xiàn)為Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu>Ni>Cd、Pb，與前人的研究結(jié)果[9-12]一致。其中重金屬元素Pb、Cd的含量遠(yuǎn)低于無(wú)公害茶葉的限量值（Pb、Cd含量的限量值分別為5、1 mg/kg）。

由表1還可看出，在7個(gè)茶葉品種中，Ca含量排序?yàn)辄S觀音>黃金芽>玉麒麟>碧香早>湘波綠>福鼎大毫>紫鵑;Mg含量排序?yàn)橛聍梓?、黃金芽>碧香早、湘波綠>黃觀音、福鼎大毫>紫鵑;Mn含量排序?yàn)辄S金芽>湘波綠>黃觀音>玉麒麟>福鼎大毫>紫鵑>碧香早;Fe含量排序?yàn)橄娌ňG>黃觀音>碧香早>黃金芽>紫鵑>福鼎大毫>玉麒麟;Zn含量排序?yàn)橄娌ňG>紫鵑>玉麒麟>黃觀音>福鼎大 毫> 黃金芽>碧香早;Cu含量排序?yàn)橄娌ňG>福鼎大毫>碧香早>玉麒麟>黃金芽>紫鵑、黃觀音;Ni含量排序?yàn)辄S金芽>玉麒麟>湘波綠>福鼎大毫>黃觀音>碧香早>紫鵑。從有益礦質(zhì)元素含量上分析可知，湘波綠中Fe、Zn、Cu含量最高，Mn含量次之，Ni含量再次之，而Ca含量較低（Ca含量越高，茶葉品質(zhì)相對(duì)越差）。由此可知，湘波綠為7種茶中品質(zhì)較優(yōu)的茶葉[13]。

不同礦質(zhì)元素在不同茶葉中的含量有較大差異，有的差異不明顯，如Ca在黃觀音中的含量最高（4.60 g/kg），在紫鵑中的含量最低（2.21 g/kg），在黃觀音中的含量為紫鵑的2.08倍;Mn在黃金芽中的含量最高（775 mg/kg），在碧香早中的含量最低（283 mg/kg），在黃金芽中的含量為碧香早中的 2.74倍;Mg在黃金芽中的含量最高（2.75 g/kg），但僅為含量最低的紫鵑（2.01 g/kg）的1.37倍;湘波綠中的Zn含量?jī)H為碧香早中Zn含量的1.14倍;湘波綠中的Cu含量?jī)H為黃觀音中Cu含量的1.37倍等。

2.2 土壤礦質(zhì)元素含量分析

茶樹(shù)種植所需土壤均為酸性土壤，本研究中土壤的pH值范圍在4.34～5.07之間，非常適合茶樹(shù)種植。由表2可以看出，7種礦質(zhì)元素在土壤中的含量較低，根據(jù)GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和NY 5199—2002《有機(jī)茶產(chǎn)地環(huán)境條件》，土壤中的Pb、Cd含量達(dá)到一級(jí)土壤和有機(jī)茶園的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 茶葉對(duì)礦質(zhì)元素的富集特征分析

茶園土壤是茶葉中礦質(zhì)元素的主要來(lái)源，茶葉中不同礦質(zhì)元素的富集能力存在差異，為了反映這樣的差異，一般用富集系數(shù)來(lái)表征。由表3可知，茶葉對(duì)土壤中各類礦質(zhì)元素的富集能力存在較大差異，7種茶葉對(duì)Mg、Ca、Mn的富集能力最強(qiáng)，富集系數(shù)均大于1，在9.2～261.9之間，對(duì)Zn、Cu、Ni、Cd的富集能力一般，富集系數(shù)在0.2～1.2之間，對(duì)Fe、Pb的富集能力較弱，富集系數(shù)在0～0.03之間，與前人的研究結(jié)果[14]一致。不同品種的茶葉對(duì)同種礦質(zhì)元素的富集能力也存在較大差異，湘波綠對(duì)Cu、Mg、Mn、Fe的富集能力最強(qiáng);玉麒麟對(duì)Cd的富集能力最強(qiáng);紫鵑對(duì)Zn的富集能力最強(qiáng);黃觀音對(duì)Ca、Ni的富集能力最強(qiáng)。黃金芽和玉麒麟對(duì)Mn、Fe的富集能力最弱，紫鵑對(duì)Ca的富集能力最弱，黃金芽對(duì)Zn、Cu、Ni的富集能力最弱，玉麒麟對(duì)Mg的富集能力最弱，湘波綠對(duì)Cd的富集能力最弱。

不同茶葉品種對(duì)礦質(zhì)元素存在一定的富集規(guī)律，湘波綠、碧香早和福鼎大毫中各種礦質(zhì)元素的富集系數(shù)排序?yàn)镸g>Ca>Mn>Cu>Zn>Ni>Cd>Fe、Pb;黃觀音和紫鵑中各種礦質(zhì)元素的富集系數(shù)排序?yàn)镸g>Ca>Mn>Zn>Cu>Ni、Cd>Fe、Pb;玉麒麟和黃金芽中各種礦質(zhì)元素的富集系數(shù)排序?yàn)镃a>Mg>Mn>Cd>Zn>Cu>Ni>Fe、Pb（表3）。以上結(jié)果表明，不同茶葉品種對(duì)礦質(zhì)元素的富集規(guī)律存在一定的差異，可能與品種的遺傳學(xué)特性相關(guān)。

由表3還可知，湘波綠、碧香早、福鼎大毫、黃觀音、紫鵑對(duì)Mg的富集系數(shù)是玉麒麟、黃金芽的3～15倍，而7個(gè)茶葉品種中的Mg含量接近，可能是由種植土壤中Mg含量差異較大引起的。研究表明，交換性及有效態(tài)礦質(zhì)元素才能被植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，富集系數(shù)計(jì)算時(shí)用的是土壤中礦質(zhì)元素的總量而非活性態(tài)，才導(dǎo)致出現(xiàn)富集系數(shù)差異巨大，而茶葉中該元素含量卻接近的情況。Ca、Mg、Mn的富集系數(shù)都大于9，最高達(dá)到261.516。出現(xiàn)過(guò)大富集系數(shù)的原因可能有以下幾點(diǎn)：（1）每個(gè)地區(qū)的元素含量有區(qū)別，（2）茶葉獲取礦質(zhì)元素并非土壤1種途徑，（3）富集系數(shù)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值，并不代表茶葉中各礦質(zhì)元素的總量比土壤中的多。由此可見(jiàn)，出現(xiàn)這樣的情況也是合理的。

3 結(jié)論

在本研究中，茶樹(shù)種植區(qū)的土壤為酸性土壤，礦質(zhì)元素豐富，且有害重金屬含量低，滿足優(yōu)質(zhì)茶的種植需求。Mg、Ca、Mn、Cu、Fe、Zn、Ni等礦質(zhì)元素在7個(gè)茶葉品種中含量豐富，Pb、Cd等有害重金屬元素含量低，土壤和茶葉中的重金屬含量都達(dá)到無(wú)公害食品的要求。

各種礦質(zhì)元素在茶葉中的含量排序基本表現(xiàn)為Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu>Ni>Cd、Pb;Ca含量最高的是黃觀音，Mg含量最高的是玉麒麟，Mn、Ni含量最高的是黃金芽，F(xiàn)e、Zn、Cu含量最高的是湘波綠。綜合各種礦質(zhì)元素的含量可知，湘波綠為7個(gè)品種中品質(zhì)較優(yōu)的茶。

由富集系數(shù)可知，茶葉對(duì)Mg、Ca、Mn的富集達(dá)到超富集，對(duì)Zn、Cu、Ni、Cd的富集能力一般，對(duì)Fe、Pb的富集能力較弱。茶葉對(duì)Ca、Mg、Mn的富集系數(shù)過(guò)大，且品種間差異較大，可能與土壤中Ca、Mg、Mn總量低、計(jì)算方法及礦質(zhì)元素來(lái)源途徑較多有關(guān)。

不同茶葉對(duì)各礦質(zhì)元素的富集能力存在差異，湘波綠、碧香早和福鼎大毫的富集系數(shù)排序?yàn)镸g>Ca>Mn>Cu>Zn>Ni>Cd>Fe、Pb;黃觀音、紫鵑的富集系數(shù)排序?yàn)镸g>Ca>Mn>Zn>Cu>Ni、Cd>Fe、Pb;玉麒麟、黃金芽的富集系數(shù)排序?yàn)镃a>Mg>Mn>Cd>Zn>Cu>Ni>Fe、Pb。富集系數(shù)的差異可能與土壤中各礦質(zhì)元素的總量及品種遺傳學(xué)特性相關(guān)。

元素的富集系數(shù)高，不代表該元素在茶葉中的累積量就多，例如湘波綠對(duì)Mn的富集系數(shù)為16.960，Mn含量為 501 mg/kg，而黃金芽對(duì)Mn的富集系數(shù)為9.215，Mn含量卻為775 mg/kg。茶樹(shù)對(duì)礦質(zhì)元素的吸收除了與土壤中的礦質(zhì)元素總量相關(guān)外，還與灌溉、施肥、土壤理化性質(zhì)、降水量、元素的存在形態(tài)以及茶樹(shù)對(duì)礦質(zhì)元素的選擇性吸收有關(guān)。因此，富集系數(shù)只能在一定程度上反映植物對(duì)土壤元素的吸收富集能力，為了更好更精確地表示植物對(duì)元素的富集能力及累積情況，不能僅從富集系數(shù)判斷，需要從多方面進(jìn)行補(bǔ)充和評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1]于明月，程志強(qiáng). 茶葉中的微量元素與人體健康[J]. 世界元素醫(yī)學(xué)，2010，17（1）：47-48.

[2]宇 莉，馬毛弟，黃培林. 貴州茶礦質(zhì)元素含量分析與茶葉質(zhì)量的關(guān)系[J]. 微量元素與健康研究，1998，15（2）：57-60.

[3]張 雙，王送恩，黃佳路，等. 茶葉中金屬元素含量的測(cè)定及茶葉質(zhì)量的評(píng)定[J]. 食品安全導(dǎo)刊，2015（6）：101-103.

[4]陳宇鴻，沈仁富. 茶葉中的微量元素分析[J]. 微量元素與健康研究，2005，22（5）：65-66.

[5]齊紅革，尹華濤，廖振宇，等. ICP-MS法測(cè)定不同產(chǎn)地綠茶中礦物質(zhì)和微量元素[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā)，2015，36（8）：65-67.

[6]董宏博，崔桂花，趙文秀. 茶葉中錳、鐵、鋅、鉻等10種微量元素的快速測(cè)定[J]. 廣東微量元素科學(xué)，2012，19（8）：34-37.

[7]顏明娟，吳一群，張 輝，等. 福建茶園土壤及茶葉重金屬監(jiān)測(cè)及污染評(píng)價(jià)[J]. 茶葉學(xué)報(bào)，2016，57（2）：71-75.

[8]Salt E D，Blaylock M B，Kumar N，et al. Phytoremediation：a novel strategy for the removal if toxic metals from the environment using plants[J]. Biotechnology，1995，13（5）：468-474.

[9]王寶森，劉 杰，郭俊明，等. 茶葉中七種金屬元素的測(cè)定及成分分析[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā)，2008，29（4）：136-138.

[10]黃淵澤，王光燦，蔡大昌. 云南茶葉中的微量元素分析[J]. 微量元素與健康研究，1997，14（2）：38-40.

[11]Matsuura H，Hokura A，Katsuki F，et al. Multielement determination and speciation of major-to-trace elements in black tea leaves by ICP-AES and ICP-MS with the aid of size exclusion chromatography[J]. Analytical Sciences，2001，17（3）：391-398.

[12]Mierzwa J，Sun Y C，Chung Y T，et al. Comparative determination of Ba，Cu，F(xiàn)e，Pb and Zn in tea leaves by slurry sampling electrothermal atomic absorption and liquid sampling inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[J]. Talanta，1998，47（5）：1263-1270.

[13]劉小文，高曉余，何月秋，等. 幾種微量元素對(duì)茶樹(shù)生理及茶葉品質(zhì)的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，37（6）：162-165.

[14]秦玉燕，時(shí)鵬濤，於艷萍，等. 四種金花茶組植物葉片金屬元素含量及富集特性研究[J]. 廣西植物，2016，36（12）：1416-1421，1444.