重金屬鎘處理對茶樹鮮葉營養成分的影響

摘要：以二年生福鼎大白茶[Camellia sinensis （L.） O. Kuntze cv. Fuding Dabaicha]鮮葉為材料，采用外源鎘處理，研究不同濃度的鎘處理對茶樹鮮葉營養成分的影響。結果表明，隨著鎘處理濃度的增加，茶樹鮮葉中茶多酚、葉綠素及游離氨基酸的含量均呈現先上升、后下降的變化趨勢。其中葉綠素、茶多酚含量在鎘濃度10 mg/kg時達最大值；游離氨基酸含量在鎘濃度20 mg/kg時達最大值。可溶性糖的含量隨著鎘處理濃度的增加而呈減少趨勢，處理后茶樹鮮葉中咖啡堿的含量均明顯低于無外源鎘處理的對照。

關鍵詞：鎘；茶樹；鮮葉；營養成分

中圖分類號：O614.24+2；S571.1；Q946 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4407-04

茶葉中含有咖啡堿、單寧、茶多酚、蛋白質、碳水化合物、游離氨基酸、葉綠素、胡蘿卜素、芳香油、維生素以及礦物質營養大量元素、微量元素等400多種營養成分[1]，其豐富的營養、保健與防治疾病的多重功效受到越來越多人的青睞。并且作為中國重要的經濟作物，其質量的高低關系到茶葉產業的穩定發展和數千萬茶農的經濟利益。近年來隨著經濟的迅速發展，通過各種途徑進入環境中的重金屬（如 Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu等）不斷增加，對農產品造成日益嚴重的危害和污染。茶葉中有毒重金屬元素（如Pb、Cd、As、Cu）的超標不僅影響茶葉口感、降低其品質和營養價值，而且還威脅人體健康，影響茶葉市場的拓展。為保障茶葉產品質量安全，提高人民生活質量，保護茶農的切身利益，維護“三農”的穩定，開展茶葉重金屬污染防治研究勢在必行。在所有重金屬污染中， 以鎘的污染最為嚴重；土壤中的鎘主要有自然和人為活動兩種來源， 前者源于巖石和土壤的本底值， 而后者則源于工業“三廢”和含鎘肥料的大量施用。試驗用不同濃度的重金屬鎘處理茶樹[Camellia sinensis（L.）O. Kuntze]，研究其新鮮葉片中可溶性糖、游離氨基酸、葉綠素、茶多酚、咖啡堿等營養成分含量及變化情況，旨在為茶葉鎘污染的化學調控與茶葉的無公害栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試茶樹品種為長勢一致的二年生福鼎大白茶[C. sinensis cv. Fuding Dabaicha]，鮮葉樣品取于江蘇農林職業技術學院茶園。供試盆栽土壤取于江蘇農林職業技術學院農場，黃壤，在陰處晾干，磨細后過20目尼龍篩；測得土壤pH為6.0，土壤重金屬鎘本底值為0.997 mg/kg。

試驗儀器主要有UV-2100紫外可見光/分光光度計（尤尼柯上海儀器有限公司）、Al104-電子分析天平（瑞士梅特勒-托利多有限公司）、SHA-B水浴恒溫振蕩器（金壇杰瑞爾電器有限公司）、TD5A-WS自動平衡離心機（上海浦儀離心機儀器有限公司）等。

1.2 試驗處理

取直徑25 cm的塑料花盆，每盆裝入過20目尼龍篩的細土5 kg。每盆施KH2PO4 3.4g、（NH4）2SO4 5.0 g作為基肥。于2012年4月6日將茶樹用清水洗凈后移栽于盆中，每盆2株，重復3次。盆栽試驗管理使用遮陽網防止強光直射，并保持盆土潤濕直至茶樹成活。在移栽30 d后往盆中分2次施入重金屬鎘[Cd（NO3）2·4H2O]，操作上施入茶樹根部，實施脅迫處理。鎘處理設置4個濃度，分別是5、10、20、40 mg/kg，以去離子水為對照。在處理后30 d，于傍晚摘取各處理茶樹2葉1芽新鮮葉片，用去離子水沖洗后，立即放入冰箱內冷凍保存，備測。

1.3 樣品的測定方法

茶樹新鮮葉片的可溶性糖含量采用蒽酮比色法[2]測定，葉綠素、類胡蘿卜素含量采用丙酮-乙醇混合液浸提法[3]測定，茶多酚含量采用酒石酸鐵比色法[4]測定，兒茶素含量采用香莢蘭素比色法[5] 測定，游離氨基酸含量采用茚三酮比色法[6]測定，咖啡堿含量采用紫外分光光度法[7]測定。

2 結果與分析

2.1 鎘處理對茶樹新鮮葉片中可溶性糖含量的影響

茶樹新鮮葉片中的單糖和雙糖是構成茶葉可溶性糖的主要組分，而可溶性糖又是構成茶湯滋味和黏稠度的重要物質，是茶湯甜味的主要成分[8]；雖然甜味不是茶湯滋味的主味，但甜味在一定程度上可削弱茶湯的苦味與澀味，掩蓋雜味，使湯味甘醇；所以可溶性糖含量是表征茶葉品質的重要指標。不同濃度鎘處理后，茶樹新鮮葉片中可溶性糖含量的變化趨勢見圖1。由圖1可見，經過鎘處理后的茶樹，其新鮮葉片中可溶性糖含量發生了變化。與對照相比，隨著鎘濃度的增加，茶樹新鮮葉片中的可溶性糖含量呈現逐漸降低的變化趨勢；這個結果與夏建國等[9]的葉面施硅對茶葉品質的影響結果基本一致。

2.2 鎘處理對茶樹新鮮葉片中游離氨基酸含量的影響

茶葉中的游離氨基酸含量是反映茶葉品質的另一個重要指標，這些氨基酸奠定了茶湯的基礎香氣、滋味特征，茶葉中的游離氨基酸可以隨沖泡而溶入茶湯，是茶湯顯現鮮味與鮮香的主要呈味物質。現在從茶葉中已分離鑒定出的氨基酸有26種，占茶葉干重的1.5%～4.0%[10]。游離氨基酸常呈現鮮、甜、苦、酸等4種不同的味感，含量與比例的不同產生的差異也不同，由此構成了茶湯鮮甜味的不同味感特點；其中帶鮮甜味的茶氨酸占氨基酸總量的70%，其可以緩解茶湯的苦澀味，且氨基酸對人體有明顯的保健作用。試驗里不同濃度鎘處理后，茶樹新鮮葉片中游離氨基酸含量的變化趨勢見圖2。從圖2可見，經過鎘處理后的茶樹，其新鮮葉片中游離氨基酸含量變化明顯，隨著鎘濃度的增加，在20 mg/kg濃度以下的各處理其茶樹新鮮葉片中游離氨基酸的含量逐漸增加，并在處理濃度為20 mg/kg時達到最大值；而在以后的高濃度（大于20 mg/kg）處理中茶樹新鮮葉片的游離氨基酸含量逐漸降低，產生了鎘脅迫反應；說明高濃度鎘處理會降低茶葉原料茶樹新鮮葉片的營養成分含量。這與丁波等[11]研究的鋅脅迫對粗壯女貞（Ligustrum robustum（Roxb.） Blume）葉片中游離氨基酸含量變化及夏建國等[9]研究硅對茶葉中游離氨基酸含量的影響結論相一致。

2.3 鎘處理對茶樹新鮮葉片中葉綠素含量的影響

葉綠素含量也是決定茶葉品質的重要指標之一；葉綠素是形成綠茶色澤的重要成分，它由葉綠素a、葉綠素b組成，在綠茶中兩者比例和保留量決定了成品茶的色澤；在光和熱等環境因素影響下葉綠素易分解，會失綠而變褐；葉綠素對人體也有重要的保健作用，具有造血、維持酶的活性、抗輻射、清除毒素、抗病強身等功效。類胡蘿卜素也是葉綠素的組分之一，在植物體內可吸收和傳遞光能，對葉綠素捕獲光能起到補充作用，具有保護葉綠素的功能，因此也對綠茶的品質產生積極作用；并且在醫學上類胡蘿卜素是一種重要的抗氧化劑，具有保護眼睛、護理黏膜、抵御射線、治療皮膚病等療效。試驗里不同濃度鎘處理后，茶樹新鮮葉片中葉綠素、類胡蘿卜素含量的變化趨勢見圖3。從圖3可見，經過鎘處理后的茶樹新鮮葉片中葉綠素、類胡蘿卜素含量變化趨勢是一致的，隨著鎘濃度的增加，在10 mg/kg濃度以下的各處理其茶樹新鮮葉片中葉綠素、類胡蘿卜素的含量逐漸增加，在處理濃度為10 mg/kg時達到最大值；這可能是葉綠素合成系統的一種應激性反應。但隨著鎘濃度的繼續增加，茶樹新鮮葉片中的葉綠素、類胡蘿卜素含量降低；在處理濃度為40 mg/kg時，茶樹新鮮葉片明顯變黃。這與喬琳等[12] 研究重金屬對白菜（Brassica pekinensis Rupr.）幼苗葉綠素的影響、郭艷麗等[13]研究鎘對向日葵（Helianthus annuus L.）幼苗的影響及丁波等[11]研究鋅處理對粗壯女貞生理特性的影響結論基本一致。表明高濃度鎘處理會降低茶樹新鮮葉片中的葉綠素含量。

2.4 鎘處理對茶樹新鮮葉片中茶多酚含量的影響

茶多酚是構成茶湯澀味的主體成分，也是茶葉中味感最強烈的特征物質[14]。茶多酚在一定范圍內對茶葉品質具有促進作用；茶樹鮮葉中茶多酚的主要由兒茶素類、黃酮類化合物、花青素和酚酸組成，其中又以兒茶素類化合物的比例最高，其約占茶多酚總量的70%。茶多酚具有抗氧化、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、強心、抗心律失常、防治腦缺血再灌注損傷、抗齲護齒、抑菌等多種藥理作用。不同濃度鎘處理后，茶樹新鮮葉片中茶多酚、兒茶素含量的變化趨勢見圖4。由圖4可見，經過鎘處理后的茶樹，其新鮮葉片中茶多酚和兒茶素含量的變化趨勢是一致的。在鎘濃度為10 mg/kg時，茶樹新鮮葉片中的茶多酚和兒茶素含量最高，隨著處理濃度的繼續增加，茶多酚和兒茶素的含量逐漸降低，表明高濃度鎘處理會降低茶葉原料茶樹新鮮葉片的茶多酚含量。

2.5 鎘處理對茶樹新鮮葉片中咖啡堿含量的影響

茶葉咖啡堿屬于生物堿，是茶葉的主要呈味物質和生理活性成分。茶葉作為飲料具有保健價值及藥用功效在一定程度上與咖啡堿的存在和含量有直接關聯；咖啡堿主要有興奮神經中樞作用，可使人振奮精神、增進思維、消除疲勞，可以抵抗酒精、煙堿、嗎啡的毒害作用。茶葉咖啡堿還具有治療高血壓、頭痛和神經衰弱等功效[15]。不同濃度鎘處理后，茶樹新鮮葉片中咖啡堿含量的變化趨勢見圖5。由圖5可見，經過鎘處理后的茶樹，其新鮮葉片中咖啡堿的含量都明顯低于對照。這說明重金屬鎘處理降低了茶樹新鮮葉片中咖啡堿的含量。

3 討論

試驗結果顯示，茶樹經重金屬鎘處理后，其新鮮葉片中的可溶性糖和咖啡堿含量明顯降低，表明重金屬鎘抑制了可溶性糖和咖啡堿在茶樹體內的合成，這將會影響用此原料制出的茶葉質量，尤其是口感與滋味，降低茶葉的品質。

試驗結果還表明，10 mg/kg及以下濃度的鎘處理能增加茶樹新鮮葉片的葉綠素、茶多酚的含量，20 mg/kg及以下濃度的鎘處理能增加茶樹新鮮葉片的游離氨基酸的含量，進而能提高茶葉品質。因此在對茶園施肥、施農藥時，要嚴格控制鎘的引入，避免鎘進入茶園的環境里，從而為茶園生產遠離鎘污染、實現茶葉的無公害栽培提供技術保障。

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