鋅硒交互作用對茶葉鋅硒積累及主要化學品質(zhì)成分的影響

段小華， 陳淑芳

(江西師范大學生命科學學院/江西省亞熱帶植物資源保護與利用重點實驗室，江西南昌 330022)

鋅(Zn)是人體生長發(fā)育過程中的必需微量元素，在人體中的含量僅次于鐵，位居第2位[1]。據(jù)研究，鋅與人體衰老密切相關(guān)，鋅還可能在防治腫瘤、冠心病和風濕熱等疾病方面具有重要作用。研究顯示，鋅攝入量不足易引起白內(nèi)障、生長發(fā)育不良和免疫功能下降等疾病[2]。因此，合理補鋅已引起廣泛關(guān)注。鋅也是植物生長發(fā)育中不可缺少的微量元素，是植物細胞中許多酶的構(gòu)成成分或活化劑，在調(diào)節(jié)茶樹體內(nèi)糖轉(zhuǎn)化以及促進茶葉品質(zhì)成分，如氨基酸、兒茶素及香氣物質(zhì)等形成方面發(fā)揮重要作用[3-4]。硒(Se)是人體必需的微量元素，具有保護心臟、提高肌體免疫力、抗腫瘤、抗衰老、拮抗某些重金屬元素以及防治克山病和大骨節(jié)病等多種生物學功能[5-6]。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境和人體缺硒與各種癌癥的總死亡率增高以及許多地方性高發(fā)癥如克山病、大骨節(jié)病、心腦血管疾病等密切相關(guān)[7-8]。硒也是植物生長發(fā)育的有益元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施適量硒可促進農(nóng)作物生長，提高品質(zhì)[9-11]。有研究表明，合理施硒可以增強茶樹的光合作用，促進茶樹的生長，改善茶葉的品質(zhì)[12-14]。基于鋅和硒對人體的重要作用，通過利用富鋅富硒能力強的植物對鋅硒進行吸收、累積和轉(zhuǎn)化，從而把非活性、毒性高的無機鋅和無機硒轉(zhuǎn)化為毒性低、安全有效的活性有機鋅和有機硒，是改善人類對鋅硒攝入不足的一種有效方法。

茶是中國的一種具有悠久歷史且深受人們喜愛的飲料，而且是世界最流行的無酒精飲料之一。茶葉中富含茶多酚、黃酮、維生素、茶多糖以及多種微量元素等營養(yǎng)活性成分。長期飲茶對人體具有重要的生理保健功能，如增強免疫能力、預(yù)防動脈粥樣硬化、降血脂、降血壓、降血糖、殺菌抗病毒、抗癌變抗突變等，因此被認為是一種健康飲料[15]。茶樹是富硒能力較強的植物，茶葉中富含硒，且茶葉中80%的硒是有機硒[16-17]，因此茶葉是較好的天然硒源。通過在低硒地區(qū)向茶園土壤添加無機硒，利用茶樹的吸收、富集和轉(zhuǎn)化作用，把土壤中的無機硒轉(zhuǎn)化為茶葉中的有機硒，對提高茶葉品質(zhì)具有重要的理論和實際意義。鋅在茶葉中的含量范圍為48～126 mg/kg，且大多數(shù)以有機化合物的形式存在，其中60%～80%的鋅可溶于熱水。如果能把茶葉中的鋅含量增加到 200～300 mg/kg，就可以作為人體補鋅的一種食物來源[18]。土壤中有效鋅含量是影響茶葉中的鋅含量的主要因素，由于我國大部分地區(qū)土壤有效鋅含量較低，因此導致我國茶葉中鋅含量普遍較低[19]。因此，如何提高茶葉鋅含量是一個值得研究的課題。目前，在茶葉富鋅富硒方面有一些初步的研究報道[14，16，20-21]，但這些研究主要集中在單施硒或鋅對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、含硒量、含鋅量、礦質(zhì)元素含量及茶樹生長生理效應(yīng)的影響，有關(guān)鋅和硒共同作用提高茶葉鋅和硒含量及其他化學活性成分的研究還鮮見報道。

因此，本研究通過砂培茶樹和外源施鋅和硒方法，探討施鋅和硒交互作用對茶葉主要有效成分、鋅和硒含量的影響，在此基礎(chǔ)上篩選達到富硒富鋅茶葉標準的硒鋅濃度配比，使茶葉獲得最佳產(chǎn)量和化學品質(zhì)，從而在一定程度上為茶葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導。

1 材料與方法

1.1 材料

一年生茶樹(CamelliasinensisL.)扦插苗(品種為福鼎大白)于2014年3月下旬購于江西省茶樹良種繁育場，平均地徑為0.26 cm，平均苗高為28 cm。

河沙取自江西師范大學附近，取回過篩后用自來水沖洗干凈，然后加入2%的HCl處理過夜，再用蒸餾水沖洗至pH值7.0左右，供培養(yǎng)茶樹用。

1.2 茶苗培養(yǎng)

選取生長一致的一年生茶樹扦插苗，用蒸餾水把附著于茶苗根部的泥土清洗干凈后，將其插入裝有河沙的底部帶孔的白色塑料花盆內(nèi)，每盆3～4株，然后將每個花盆放在與之匹配的底托上，置于江西師范大學生命科學學院溫室中培養(yǎng)。每周定期施用2次營養(yǎng)液(含Hoagland大量元素和Arnon微量元素)，每次50 mL。每隔1 d向營養(yǎng)液中補充失去的水分。為了防止營養(yǎng)元素沉淀于底托上，每周清洗底托1次。

1.3 茶苗處理

茶樹預(yù)培養(yǎng)1周后進行處理。采用2因素3水平完全隨機試驗設(shè)計，鋅濃度設(shè)置為1.0、3.0、5.0 mg/L 3個水平，分別在營養(yǎng)液中添加相應(yīng)量的2 g/L ZnSO4溶液(以純鋅計)；硒濃度設(shè)置為0.1、1.0、5.0 mg/L 3個水平，分別在營養(yǎng)液中添加相應(yīng)量的1 g/L Na2SeO3溶液(以純硒計)。總計9個處理。每處理3個重復。按試驗設(shè)計將處理元素加入營養(yǎng)液中進行處理，每周處理2次，每次50 mL，每隔1 d向營養(yǎng)液中補充失去的水分，并清洗1次底托(防止元素聚集對試驗結(jié)果造成影響)。

1.4 取樣分析

茶樹培養(yǎng)至茶葉采收期(2014年6月中旬)進行采樣。將茶葉(一芽兩葉)采摘后，先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗2次，然后用濾紙吸干茶葉表面的水分，放置于恒溫干燥箱中200 ℃殺青2～3 min，然后80 ℃烘干1.5 h，用研缽將其磨碎后過1 mm篩，裝入自封袋置于冰箱中供分析用。

1.5 測定項目及方法

用酒石酸鐵比色法測定茶葉茶多酚含量，參照GB/T 8313—2002《茶 茶多酚測定》中的方法[22]；用醋酸鉛沉淀比色法測定茶葉咖啡堿含量，參照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測定》中的方法[23]；參照黃永林等的方法測定茶葉黃酮類化合物的含量[24]；用蒽酮比色法測定茶葉可溶性糖含量，參照張志良等的方法[25]；用茚三酮比色法測定茶葉游離氨基酸總量，參照GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》中的方法[26]。用火焰原子吸收法測定茶葉中鋅元素含量；用原子熒光光度法測定茶葉中硒元素的含量，根據(jù)干物質(zhì)計算出鋅硒在茶葉中的含量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件進行雙因素方差分析，并用LSD檢驗對各處理平均數(shù)進行多重比較，統(tǒng)計學差異顯著性取P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋅硒交互作用對茶葉鋅硒積累的影響

在低硒濃度(0.1 mg/L)處理下，鋅和硒含量為低鋅處理組高于中高鋅處理組，在中硒濃度(1.0 mg/L)處理下，隨著鋅處理濃度的增加茶葉中鋅含量增加，而硒含量則降低，而在高硒濃度(5.0 mg/L)處理下，中高濃度鋅處理組茶葉中的鋅含量明顯高于低濃度鋅處理組，而硒含量則相反；在同一鋅濃度處理下，中濃度的硒處理組茶葉中的鋅和硒含量明顯高于低濃度硒處理組和高濃度硒處理組(圖1)。綜合來看，中濃度的硒(1.0 mg/L)與低濃度的鋅(1.0 mg/L)處理組合的茶葉中的鋅硒含量較高，雙因素方差分析表明，硒和鋅對茶葉中鋅硒含量的影響存在顯著的交互作用。

2.2 鋅硒交互作用對茶葉主要化學品質(zhì)成分含量的影響

在低硒濃度(0.1 mg/L)處理下，高濃度的鋅(5.0 mg/L)處理組茶葉的可溶性糖、黃酮、茶多酚、氨基酸和咖啡堿含量明顯高于低濃度鋅(1.0 mg/L)處理組；在中硒濃度(1.0 mg/L)處理下，除可溶性糖含量差異不顯著外，中高濃度的鋅(3.0、5.0mg/L)處理組茶葉中主要化學品質(zhì)成分含量的含量均顯著高于低濃度鋅處理組的(P<0.05)；而在高硒濃度(5.0 mg/L)處理下，中高濃度的鋅處理組茶葉中各化學品質(zhì)成分的含量明顯低于低濃度鋅處理組(圖2)。表明在低中濃度硒條件下，增加鋅處理的濃度有利于茶葉化學品質(zhì)成分含量的提高；而在高濃度硒條件下，增加鋅處理的濃度降低茶葉化學品質(zhì)成分的含量；在同一鋅濃度處理下，中濃度的硒處理組茶葉中可溶性糖、黃酮、茶多酚、氨基酸和咖啡堿含量顯著高于低濃度鋅處理組和高濃度鋅處理組(P<0.05)。總的來看，中濃度的硒與中高濃度的鋅處理組合的茶葉中主要化學品質(zhì)成分含量最高，雙因素方差分析表明，硒和鋅對茶葉化學品質(zhì)成分含量存在明顯的交互作用，表明適量硒(1.0 mg/L)和鋅(3.0、5.0 mg/L)有利于茶葉品質(zhì)的提高。

3 討論與結(jié)論

鋅、硒是人體生命活動所必需的微量元素，也是茶樹生長發(fā)育的有益元素。有研究表明，向作物葉面單獨噴施亞硒酸鈉或硫酸鋅均可顯著增加作物中的硒或鋅含量，且與硒或鋅的施用濃度呈線性正相關(guān)[21，27，28-30]。目前，一般認為在一定硒濃度范圍內(nèi)，硒對植物鋅元素的吸收具有促進作用，而在硒毒情況下，則對植物鋅元素的吸收具有抑制作用[8]。本研究也表明適度提高溶液中硒的濃度可以促進茶葉對鋅的積累，過高的硒濃度則稍降低茶葉對鋅的積累。段曉琴等在盆栽研究中發(fā)現(xiàn)，在土壤中合理配施鋅硒肥對鋅硒在植物體內(nèi)的積累及生理效應(yīng)有一定的協(xié)同作用，在土壤中施用硒鋅肥后，油菜莖和葉中的鋅和硒含量與對照相比顯著增加[31]，而王建偉等研究發(fā)現(xiàn)，鋅硒肥配施對黃土高原馬鈴薯塊莖硒和鋅含量無顯著影響，但顯著提高黃土高原小白菜鋅和硒含量[32]。張玉蘭等研究表明，增加噴施鋅溶液的濃度抑制茶葉對硒的積累[33]，本研究也發(fā)現(xiàn)，增加培養(yǎng)液中鋅濃度，降低茶葉中硒的積累。鋅硒配施效應(yīng)產(chǎn)生不同結(jié)果的原因可能與試種作物類型、品種以及作物種植環(huán)境等有關(guān)。本研究綜合來看，中硒低鋅濃度(1.0 mg/L硒和1.0 mg/L鋅)處理組利于茶葉鋅硒的積累。

鋅是植物細胞中許多新陳代謝酶的組成成分，如碳酸酐酶、磷酸酯酶、蘋果酸脫氫酶和谷氨酸脫氫酶等，而這些酶參與了光合作用的全過程，因此鋅可增強植物的光合作用，促使植物葉片對CO2的吸收和同化，進而促進蛋白質(zhì)的合成與轉(zhuǎn)化。有研究發(fā)現(xiàn)，鋅還能促進茶樹根系對氮和磷元素的吸收，從而促進茶樹萌芽和生長[34-35]。還有研究表明，茶園土壤有效鋅含量與茶葉氨基酸含量呈顯著正相關(guān)，鋅可促進茶葉氨基酸的形成和茶多酚的合成[36]。硒對茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響可能是通過對土壤中有關(guān)酶類的活性產(chǎn)生，進而影響茶樹根系對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，從而對茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生作用[37]。本研究表明，在低中濃度硒條件下，增加鋅處理的濃度有利于茶葉主要化學成分含量的提高，而在高濃度硒條件下，增加鋅處理的濃度降低主要化學成分的含量；在同一鋅濃度處理下，中濃度的硒處理組茶葉中可溶性糖、黃酮、茶多酚、氨基酸和咖啡堿含量明顯高于低濃度鋅處理組和高濃度鋅處理組。總體而言，在合理的施肥范圍內(nèi)，鋅硒交互作用對茶葉化學成分含量具有一定的正效應(yīng)，鋅或硒施用過量則表現(xiàn)出一定的負效應(yīng)。就本研究濃度范圍而言，中濃度的硒(1.0 mg/L)與中高濃度的鋅(3.0、5.0 mg/L)處理組合的茶葉中各化學成分含量最高，表明適量硒和鋅有利于茶葉品質(zhì)的提高。

綜合考慮茶葉中鋅硒含量和化學品質(zhì)成分，1.0 mg/L鋅和1.0 mg/L硒處理組最有利于茶葉化學品質(zhì)成分和鋅硒含量的提高。