不同品種茶鮮葉稀土含量研究

王雪萍，龔自明

（湖北省農業科學院 果樹茶葉研究所/湖北省茶葉工程技術研究中心，湖北武漢430064）

稀土元素（rare earth element，REE）包括鑭系的15種元素及與鑭系密切相關的元素鈧（Sc）和釔（Y），因Pm 尚未在自然界中發現，因此能夠檢測的只有16 種元素。稀土元素對植物生長及人類健康具有“低促-高抑”的“刺激效應”[1-2]。GB 2762-2005《食品中污染物限量》中規定了茶葉的稀土元素含量不得高于2.0 mg/kg。由于茶葉中的稀土很難通過沖泡進入茶湯[3-7]，稀土元素飲食暴露水平很低[8]，新修訂的GB 2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》取消了包括茶葉在內的植物性食品中稀土限量要求。稀土元素可以促進植物生長發育、增強植物抗逆性和抗病性[9]，對茶樹也具有明顯的提質增產作用[10]，茶園中使用的復合肥、葉面肥、尿素等都含有一定比例的稀土元素[11]。不同產區[12]、不同土壤[13]、不同季節[14]、不同部位[15]、不同葉位[16]、不同種質[17]、不同茶類[18]稀土元素含量均表現出很大的差異。茶樹從茶園土壤中吸收稀土元素，茶葉稀土總量與土壤中稀土總量呈正相關[19]。通過茶葉中稀土元素含量的測定分析可對其進行產地判別[20-22]。關于茶葉中稀土元素的研究主要集中在稀土從土壤中的吸收情況、在茶樹中各部位及葉位的分布情況、在茶湯中的浸出情況及各類茶葉稀土含量調研情況等，對茶樹品種間稀土含量差異研究較少。研究不同品種間稀土含量差異，對研究茶樹對稀土的吸收機制及茶樹種質的進一步鑒定選育具有重要意義。王瓊瓊等[17]首次報道了福建省內的55 個當地試制烏龍茶品種稀土元素間積累差異情況。本文對湖北武漢市湖北省茶樹種質資源圃收集的原產湖北、福建、浙江、四川、湖南、江蘇、安徽、江西、臺灣等地45 個茶樹品種春季1 芽3葉茶鮮葉進行稀土含量檢測，分析不同茶樹品種對稀土元素的吸收富集情況。探討在氣候條件、土壤、季節、部位、茶園管理及采摘標準一致的情況下，不同基因型茶樹品種稀土含量差異。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

10年生45 個茶樹品種茶鮮葉：湖北省農業科學院果樹茶葉研究所種質資源圃，2016年5月初采集不同品種1 芽3 葉鮮葉樣品各250 g，樣品重復取樣3 次，置于120 ℃烘箱中，烘5 min 后，105 ℃烘至足干，磨碎后密封保存備用。

XSeries II 電感耦合等離子體質譜儀：美國Thermo Fisher 公司；MARS6 微波消解儀：美國CEM 公司；Milli-Q 超純水系統：法國Millipore 公司。

1.2 方法

采用微波消解法處理樣品，稀土元素的測定采用電感耦合等離子體-質譜法（inductively coupled plasmamass spectrometry，ICP-MS）法，參照GB 5009.94-2012《食品安全國家標準 植物性食品中稀土元素的測定》進行，所測樣品中的稀土含量均以稀土氧化物（rare earth oxides，REO）計。

2 結果與分析

2.1 不同品種稀土總量

45 個茶樹品種稀土總量見表1。

表1 45個茶樹品種稀土總量Table 1 The REE content in young sprouts among 45 tea cultivars μg/kg

續表1 45個茶樹品種稀土總量Continue table 1 The REE content in young sprouts among 45 tea cultivars μg/kg

45 個茶樹品種春季1 芽3 葉新梢稀土含量范圍為209.81 μg/kg～1 415.62 μg/kg，稀土元素總量最高值是最低值的6.75 倍。茶類適制性是鑒定茶樹種質適宜加工茶類及品質特征，是新品種選育品質評價的重要依據[23]，主要受種質形態特征和化學組成的影響[24]。從表1可見，適制綠茶品種稀土元素含量普遍低于適制烏龍茶品種稀土元素含量，表明茶樹品種間稀土元素總量差異與品種形態特征、化學組成間接相關。王瓊瓊等[17]研究認為不同茶樹種質間稀土元素含量差異可能與茶樹樹形、葉形、染色體倍數等遺傳特性有關，與本研究結果相符。

2.2 茶樹中不同稀土元素含量分布

稀土元素由輕稀土元素（La、Ce、Pm、Sm、Pr、Nd 和Eu）和重稀土元素（Dy、Gd、Tb、Ho、Er、Lu、Tm、Yb、Sc和Y）組成[19]。除Pm 外，16 種稀土元素在所有樣品中均有檢出。品種間不同稀土元素含量見表2。

表2 品種間不同稀土元素含量Table 2 The content of different rare earth elements among 45 tea cultivars μg/kg

續表2 品種間不同稀土元素含量Continue table 2 The content of different rare earth elements among 45 tea cultivars μg/kg

由表2可知，各品種輕稀土元素總量為128.20μg/kg～990.02 μg/kg，占各品種稀土總量的61.10%～82.67%，重稀土元素總量74.57 μg/kg～438.10 μg/kg，占各品種稀土總量的17.33%～38.90%，茶樹體內積累輕稀土元素的能力遠遠高于重稀土元素。茶葉中輕稀土含量一般占稀土總量的60%以上[25]。

16 種稀土元素中，Ce 元素在所有品種稀土元素中含量最高，占比為28.48%～40.40%，其次為La 元素，占比為14.42%～27.01%，Ce 元素和La 元素占各品種稀土總量的44.35%～67.41%。除Ce、La 外，含量較高的稀土元素有Nd、Y 和Sc，分別占各品種稀土總量的9.51%～14.14%、7.24%～15.18%、4.81%～15.16%。La、Ce、Nd、Y 和Sc 這5 種元素占各品種稀土總量的82.76%～89.76%，其中La、Ce 和Nd 為輕稀土元素，Y和Sc 為重稀土元素?？梢?，茶葉對輕稀土的吸收以La、Ce 和Nd 元素為主，對重稀土的吸收以Y 和Sc 元素為主，試驗結果與方靈等[26]、周妍等[27]的研究結果一致。

2.3 茶樹中輕稀土元素

由表2可知，輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu 在各品種中的含量最大值分別是最小值的7.05、8.27、7.22、8.13、8.12 倍和8.40 倍，各輕稀土元素在不同品種間含量差異雖然較大，但在不同品種間的最大值與最小值的比值相近。利用輕稀土元素在各品種中的含量繪制不同茶樹品種輕稀土元素含量豐度變化曲線，結果見圖1。

圖1 茶樹新梢輕稀土元素含量豐度圖Fig.1 Abundance chart of light rare earth elements in tea

由圖1可知，輕稀土元素在各品種中的含量豐度變化趨勢一致，均表現為Ce＞La＞Nd＞Pr＞Sm＞Eu，各元素含量豐度與原子序數的變化密切相關，原子序數越高的元素含量越低，序數為偶數的元素含量高于相鄰奇數原子序數的元素含量，符合稀土元素排序規律的奧多-哈金斯法則（元素含量的原子系數奇偶規則）[28]。

2.4 主成分分析

對45 份樣品16 種稀土元素進行因子分析，分析方法選擇主成分，旋轉方法采用最大方差法（見表3）。

表3 前兩個主成分中各變量的特征向量及累計方差貢獻率Table 3 The eigenvectors and cumulative contribution of variance of the first two principal components

從表3可以看出，提取的前兩個主成分，方差貢獻率分別為75.257 %、20.300 %，累積方差貢獻率為95.557%。從主成分的特征向量分析，主成分2 對Eu、La 解釋較多，主成分1 對其他14 種元素解釋較多。以第1、2 主成分的標準化得分值分別作X 軸和Y 軸繪制樣品分布圖，結果見圖2。

由圖2可知，第1 主成分得分大于1 的品種有金觀音、安吉白茶、武夷金桂、黃棪、黃觀音、悅茗香，小于-1 的品種有農抗早、英山群體種、農抗早、舒茶早、玉筍。第2 主成分得分大于1.5 的品種有玉翠、武夷金桂，小于-1.5 的品種有鄂茶5 號、鐵觀音。鄂茶5 號、玉翠、悅茗香、黃棪、黃觀音、武夷金桂、安吉白茶、金觀音在主成分得分圖中比較分散，可作為茶樹對稀土元素吸收累積機制等進一步研究的參考品種，其中、悅茗香、黃棪、黃觀音、武夷金桂、金觀音主要為適制烏龍茶品種，鄂茶5 號、玉翠、安吉白茶主要為適制綠茶品種。

圖2 第1、2主成分得分圖Fig.2 Scatter plots of PC1 and PC2

3 結論

本研究測定的茶樹品種來源于同一地塊、生產管理、采摘時間及采摘標準一致，表明品種間稀土元素含量差異是由品種遺傳特性所決定的，適制綠茶的茶樹品種稀土含量較低，含量超過1 000 μg/kg 的4 個品種分別是金觀音、安吉白茶、武夷金桂和黃觀音，主要以適制烏龍茶的品種為主。

16 種稀土元素中，以Ce 元素含量最高、其次為La 元素，重稀土中的Y 和Sc 元素含量也較高?？梢姡p稀土偏向吸收La、Ce 和Nd 元素，重稀土偏向吸收Y 和Sc 元素。輕稀土元素在各品種中的含量均表現為Ce＞La＞Nd＞Pr＞Sm＞Eu，符合稀土元素排序規律的奧多-哈金斯法則，不同品種間稀土元素含量差異較大，通過主成分分析得分圖觀測不同茶樹品種稀土元素含量分布情況，篩選對稀土元素富集、拒吸收或少吸收稀土元素的品種，45 個茶樹品種中，鄂茶5 號為拒吸收或少吸收稀土元素品種，金觀音、安吉白茶為富集稀土元素品種，玉翠為選擇性吸收Eu、La 稀土元素品種。