顏秋曉，王道平，李相楹，李春燕，胡恩明，張清海

（1.貴州醫(yī)科大學(xué)省部共建藥用植物功效與利用國家重點實驗室，貴州貴陽550014；2.貴州省中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點實驗室，貴州貴陽550002；3.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025；4.貴州大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院，貴州 貴陽 550025；5.貴州醫(yī)科大學(xué)食品安全學(xué)院，貴州 貴陽 550004）

茶葉在我國有著悠久的歷史，微量元素、茶多酚和茶氨酸等營養(yǎng)指標(biāo)是其品質(zhì)的重要組成內(nèi)容。其中，微量元素是構(gòu)成植物基礎(chǔ)物質(zhì)的元素，是茶樹生長必不可少的營養(yǎng)成分，在植物體內(nèi)含量穩(wěn)定，變異小[1]；茶多酚、茶氨酸是影響茶葉品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是評價茶葉優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。

貴州地處云貴高原東部，遵義地屬貴州北部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，酸性黃壤土分布廣泛，pH 4～5，適宜茶葉生長，而且貴州土壤富含微量元素，其中硒元素平均含量高于全國平均水平[2]。黔北地區(qū)是我國主要產(chǎn)茶區(qū)之一，其中湄潭縣、鳳岡縣、道真縣為主要核心區(qū)，茶葉品質(zhì)較高，特別是具有地域特色的富硒茶、富鋅茶、富鉀茶、富鍶茶等，品質(zhì)優(yōu)良[3-4]。大量研究表明貴州茶葉含有較高的硒（Se）、鋅（Zn）、鍶（Sr）等微量元素，且比例協(xié)調(diào)，使茶葉具有保健功能，豐富的微量元素有利于人體健康[5-7]；此外，微量元素參與茶葉某些有機成分的合成，如葉綠素、酶活性等物質(zhì)形成和轉(zhuǎn)化，與茶多酚、咖啡堿、氨基酸等相關(guān)性也較為明顯，表現(xiàn)在茶葉的色、香、味等品質(zhì)上[8]。

但茶葉中微量元素、茶多酚和茶氨酸等營養(yǎng)成分含量受諸多因素影響，茶葉品質(zhì)與當(dāng)?shù)氐牟铇淦贩N、農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景、海拔氣候條件、生態(tài)環(huán)境及制茶工藝等緊密相關(guān)[9]。遵義地區(qū)的湄潭縣、鳳岡縣、道真縣地理分布不連續(xù)，土壤分布較區(qū)塊化，成土母質(zhì)不同導(dǎo)致土壤環(huán)境礦質(zhì)元素存在異質(zhì)性[10]；與代謝有關(guān)的鈣（Ca）、鎂（Mg）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、錳（Mn）等元素含量受土壤環(huán)境影響，變異性較大，且由于茶葉的品種、采摘、制茶工藝等的不同，造成同一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)茶葉品質(zhì)不一的現(xiàn)象[11]，產(chǎn)品級別混亂限制了貴州茶葉高品質(zhì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[12]。目前對成品茶葉品質(zhì)等級的初步評判僅限于感官評價，對茶葉中微量元素和活性成分等營養(yǎng)分析評價和要求缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致市場中流通的茶葉營養(yǎng)品質(zhì)存在參差不齊情況，且茶葉品質(zhì)的研究多集中于地質(zhì)背景、土壤環(huán)境和施肥等對茶葉生長和養(yǎng)分組成的影響，對市售成品茶葉的品質(zhì)分析和評價較少。因此，本文在湄潭縣、鳳岡縣、道真縣當(dāng)?shù)夭枞~市場隨機抽取3個區(qū)域的當(dāng)季春茶成品進行主要礦質(zhì)元素和生化指標(biāo)的分析，揭示黔北地區(qū)市售茶葉中主要礦質(zhì)元素和品質(zhì)指標(biāo)含量特征，探索不同地區(qū)和不同制茶工藝對茶葉品質(zhì)差異性的影響，為茶葉品質(zhì)評價和等級劃分提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料和方法

1.1 材料

茶葉于2020年在貴州省遵義市湄潭縣、鳳岡縣、道真縣各茶葉種植地采摘，按照原料統(tǒng)一、工藝統(tǒng)一和日期統(tǒng)一的原則，選擇品質(zhì)中上等的茶葉，進行抽樣。

在同一批次成品中每隨機抽取5袋成品混成一個樣品，共采集樣品27個，其中：湄潭縣綠茶樣品4個，紅茶樣品2個；鳳岡縣綠茶樣品5個；道真縣綠茶樣品13個，紅茶樣品3個，具體采樣信息見表1。將采回的茶葉樣品再次烘干至恒重，進行粉碎過篩后裝袋備用。

表1 樣品采樣信息Table 1 Sample sampling information

1.2 儀器與試劑

Prodigy XP等離子體發(fā)射光譜儀：美國利曼/Teledyne Leeman Labs公司；AFS-2100雙道原子熒光光度計：北京海光儀器有限公司；APL微波消解儀：奧普樂科技集團（成都）有限公司；明澈TM-D24uv-純水系統(tǒng)：德國Merck Millipore公司；Agilent Cary 60紫外可見分光光度計：安捷倫科技有限公司；1 000 μg/mL單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸、高氯酸、30%雙氧水（優(yōu)級純）：天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.3 方法

Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Sr 元素含量測 定 參 照 GB/T 30376—2013《茶葉中鐵、錳、銅、鋅、鈣、鎂、鉀、鈉、磷、硫的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》；Se測定參照GB/T 21729—2008《茶葉中硒含量的檢測方法》；茶多酚含量測定參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》；氨基酸含量測定參照GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測定》，每個樣品平行3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007版、DPSv7.05版統(tǒng)計軟件，對結(jié)果進行計算繪制相關(guān)表格、檢驗及方差分析等，用OriginPro8制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微量元素含量特征

2.1.1 元素 Ca、Mg、Mn、Fe、Zn 在黔北不同產(chǎn)區(qū)的含量特征

茶葉中 Ca、Mg、Mn、Fe、Zn 含量見圖 1。

Ca、Mg、Mn、Fe是茶樹主要的機體組成成分。由圖1可知，Ca含量為道真紅茶＞湄潭紅茶＞道真綠茶≈湄潭綠茶＞鳳岡綠茶；Mg含量為湄潭紅茶＞湄潭綠茶＞道真紅茶＞鳳岡綠茶＞道真綠茶；Mn含量為道真紅茶＞湄潭紅茶＞道真綠茶≈鳳岡綠茶＞湄潭綠茶；Fe含量為道真紅茶＞湄潭綠茶＞道真綠茶＞鳳岡綠茶≈湄潭紅茶，道真紅茶Fe含量遠高于其它幾種茶，同一地區(qū)紅茶與綠茶Fe含量差異很大，道真紅茶（192.49 mg/kg）明顯高于道真綠茶，而湄潭綠茶Fe含量是湄潭紅茶的約2倍；Zn含量為湄潭綠茶≈湄潭紅茶＞道真綠茶≈道真紅茶＞鳳岡綠茶，同一地區(qū)內(nèi)綠茶、紅茶Zn的含量差異不明顯，但不同地區(qū)間含量差異較大，道真和湄潭Zn平均含量均是綠茶略高于紅茶，鳳岡綠茶Zn含量明顯低于其它兩地。

圖1 茶葉中 Ca、Mg、Mn、Fe、Zn 含量Fig.1 Ca，Mg，Mn，F(xiàn)e，Zn content of tea

由此可見，不同地區(qū)以及制茶工藝均影響茶葉微量元素含量，茶樹體內(nèi)元素含量不僅受土壤化學(xué)特征的影響，而且受茶樹選擇性積累能力的影響[13-14]。在酸性茶園土壤中，礦質(zhì)元素活性提高，成土過程中常有Fe、Mn富集的現(xiàn)象，且茶樹是一種典型的聚錳植物，Mn對茶樹生長有著特殊的意義，參與茶樹的光合作用、呼吸作用，促進多酚氧化酶的活性、VC和氨基酸的合成，有利于紅茶發(fā)酵，提升其品質(zhì)。Zn與茶葉中某些酶的組分、生長素、蛋白質(zhì)和淀粉的積累等呈正相關(guān)，Zn含量的高低直接影響著茶葉的品質(zhì)[15]。Fe等微量元素是茶樹生長所必需的營養(yǎng)元素，F(xiàn)e能促進葉綠素的合成、參與光合作用和呼吸作用，與氨基酸、可溶性糖等有顯著的正相關(guān)性，對茶葉品質(zhì)也有重要影響[16]。

2.1.2 元素Se、Sr在黔北不同產(chǎn)區(qū)的含量特征

茶葉Se、Sr含量見圖2。

圖2 茶葉Se、Sr含量Fig.2 Se，Sr content of tea

由圖2可知，黔北3個主要產(chǎn)茶區(qū)的茶葉Se含量水平較低，為0.05 mg/kg～0.14 mg/kg。其中，鳳岡綠茶的Se平均含量最高，其次是道真紅茶，最低的是湄潭綠茶。黔北地區(qū)茶葉的Sr含量差異較大，整體來看道真茶葉Sr含量高于湄潭茶葉和鳳岡茶葉，且道真茶葉和湄潭茶葉均是紅茶Sr含量高于綠茶，特別是道真紅茶含量高于其它茶葉含量，表明道真茶葉Sr含量除受地區(qū)差異影響以外，還受到制茶工藝不同的影響。NY/T 600—2002《富硒茶》規(guī)定富硒茶硒含量范圍為0.25 mg/kg～4.00 mg/kg。黔北地區(qū)茶葉一直以富含Se、Sr而享譽于世，特別是道真縣為富硒優(yōu)質(zhì)茶區(qū)，但從抽樣檢測結(jié)果來看，大部分春茶成品未達到富硒標(biāo)準(zhǔn)，這與土壤中硒的形態(tài)特征和茶樹品種對硒的累積特征等密切相關(guān)。王雅玲[17]研究表明茶園土壤硒含量與茶葉硒含量相關(guān)性不明顯，但變化趨勢基本相同，土壤全硒含量不是控制茶葉硒含量高低的最主要因素，且其有效性受土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分等影響。楊奎等[18]研究表明，土壤陽離子交換量、全鐵、全錳含量可降低水稻中硒生物可利用態(tài)的含量，降低植株對硒的吸收，是影響土壤硒生物有效性的主要因素。

2.2 黔北地區(qū)茶葉微量元素含量變異特征

不同地區(qū)的元素含量差異大，同一地區(qū)同一元素的含量差異也較大，黔北地區(qū)茶葉微量元素含量變異特征見表2。

表2 黔北地區(qū)茶葉微量元素含量變異特征Table 2 Coefficient of variation of trace element content of tea in Northern Guizhou region

由表2可知，與其它地區(qū)茶葉相比，湄潭紅茶各元素c.v較小，這可能與其樣本數(shù)較少，茶葉來源地集中，減少了不同地塊土壤環(huán)境差異的影響；鳳岡綠茶各元素變異程度為弱變異到中等變異，鳳岡地區(qū)綠茶樣品除Se以外，各元素間的含量差異較小，也間接表明了鳳岡綠茶原產(chǎn)地土壤礦質(zhì)元素含量差異較小，土壤環(huán)境較為穩(wěn)定。

同一個元素在3個地區(qū)中表現(xiàn)出較大的離散性差異，Mn、Fe、Se最為明顯，其中以道真綠茶 Mg（c.v=64.86%）和Fe（c.v=57.21%）、道真紅茶和湄潭綠茶中Mn（c.v分別為 63.17%和 61.89%）、道真紅茶的 Se（c.v=60.00%）變異程度最高，即樣品中這幾種元素含量的離散性最高。這可能與茶園土壤地塊差異、茶樹對元素吸收的差異以及制茶過程中損失程度不一等有關(guān)。

總體來看，3個主產(chǎn)區(qū)Se的c.v均較大，為中變異和強變異，其中僅湄潭紅茶變異較小，其區(qū)域內(nèi)的樣品Se含量結(jié)果間差異較小。鳳岡縣、道真縣為貴州主要的富硒茶產(chǎn)地，但在縣區(qū)域內(nèi)富硒土壤分布較區(qū)塊化[19]，而道真紅茶Se含量的c.v達60.00%，鳳岡綠茶達35.71%，茶葉樣品間Se含量差異較大，這也表明了在其區(qū)域內(nèi)，富硒土壤和一般土壤地區(qū)的茶葉Se含量較大，其富硒茶葉僅為部分地區(qū)，因此在富硒茶葉的品質(zhì)選擇上應(yīng)注意土壤區(qū)域的影響。此外，Se在茶樹不同部位含量也有差異，研究表明，茶樹吸收Se是一個濃度差傳遞的稀釋過程，老葉中Se含量最高，其次是果殼、老枝、嫩葉等，且茶樹樹齡及炒制工藝也影響Se在茶葉中的積累；不同的器官和組織、不同的生長季節(jié)、不同施肥管理措施對茶葉Mn含量的變化影響也很明顯，研究發(fā)現(xiàn)，老葉Mn、Fe含量明顯高于新葉，生長旺盛的夏季葉片Mn含量高于春季和秋季，不同季節(jié)、不同品種間Fe含量差異不顯著[20-22]。因此，同一地區(qū)產(chǎn)的茶葉，由于其生長區(qū)域、茶樹年齡以及采摘部位等不同均可導(dǎo)致茶葉樣品中微量元素的含量差異。

2.3 黔北茶葉生化品質(zhì)特征

茶多酚是茶葉主要品質(zhì)指標(biāo)之一，是茶葉中以兒茶素為主的多酚類物質(zhì)的總稱。研究發(fā)現(xiàn)茶多酚具有極強的清除有害自由基，阻斷脂質(zhì)過氧化過程的作用，也是茶葉中主要的抗氧化物質(zhì)，對多種癌癥具有預(yù)防和輔助治療作用[23]。茶葉中多種游離氨基酸是構(gòu)成茶葉色、香、味、品質(zhì)等級的主要指標(biāo)物質(zhì)[24]。研究表明茶多酚是決定茶湯濃度和茶湯苦澀味的主要物質(zhì)，適量的茶多酚和氨基酸含量能豐富茶湯口感，回甘性好，但茶多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過一定范圍時，會增加茶湯苦澀味，影響茶葉的口感和品質(zhì)；而豐富的氨基酸能消減由茶多酚、咖啡堿、兒茶素等引起的苦澀味，茶湯更鮮爽甘甜[25-27]。茶葉干物質(zhì)中茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為18%～36%，氨基酸為3%左右[28]。黔北茶葉中茶多酚、氨基酸含量特征見表3。

表3 黔北茶葉中茶多酚、氨基酸含量特征Table 3 Characteristics of tea polyphenols and theanine content in tea in Northern Guizhou Province

由表3可知，黔北茶葉茶多酚含量為23.57%～43.24%，平均含量為32.41%；氨基酸含量為1.06%～2.05%，平均含量為1.63%，兩種成分均是綠茶高于紅茶，其中以道真綠茶最高。由酚氨比來看，湄潭紅茶、鳳岡綠茶、道真綠茶的酚氨比較高，茶湯較為苦澀；湄潭綠茶、道真紅茶的酚氨比較為合適，不會對茶湯口感產(chǎn)生影響。紅茶中茶多酚與氨基酸含量均低于綠茶，這與紅茶的制作工藝有密切關(guān)系，紅茶屬于全發(fā)酵茶葉，更復(fù)雜的制茶工藝加劇了茶葉中生化指標(biāo)的損失、氧化、分解等作用。此外，成品茶葉的儲存也會對茶葉品質(zhì)產(chǎn)生影響，溫濕度、氧氣、光照等對茶葉儲存中茶多酚、氨基酸、維生素、葉綠素等成分變化有著密切關(guān)系，隨著時間的推移，茶葉有效成分不斷氧化分解下降[29]。

2.4 黔北茶葉微量元素間及其與茶葉生化品質(zhì)的相關(guān)性分析

品質(zhì)間相關(guān)性分析見表4。

表4 品質(zhì)間相關(guān)性分析Table 4 Analysis of correlation between trace elements

由表4可知，元素Ca與Sr呈極顯著正相關(guān)，與Mn、Mg元素呈顯著正相關(guān)；Mg與Fe、Zn呈顯著正相關(guān)；Mn與Sr呈顯著正相關(guān)，與Zn呈顯著負相關(guān)；Fe與Zn呈極顯著正相關(guān)，與Se呈顯著負相關(guān)。

通過相關(guān)性分析可知，茶葉在吸收微量元素時，Ca與Sr之間和Fe與Zn之間均存在較強的協(xié)同作用，Mn與Fe、Zn、Se間有著不同程度的拮抗作，與Sr具有協(xié)同吸收作用。有研究指出茶樹中Mn/Fe的比值與茶樹異常病有關(guān)，F(xiàn)e濃度影響茶樹對Mn的吸收及在茶樹體內(nèi)的分配規(guī)律，Mn/Fe比值低時，根系出現(xiàn)積錳現(xiàn)象，但葉片和嫩芽表現(xiàn)缺錳癥狀，Mn/Fe比值高的生長環(huán)境中，茶樹根系中大量Fe向地上部分遷移；Fe、Mn間的交互作用表現(xiàn)在不同濃度和時期，并非單一的拮抗作用，表現(xiàn)為前期拮抗作用，中期不明顯，后期增效協(xié)同[30]。

一般茶園土壤的酸性環(huán)境中，容易表現(xiàn)錳的富集，因而容易導(dǎo)致茶樹缺鐵、缺鋅、缺硒的癥狀；此外，硒鋅拮抗作用對茶吸收和轉(zhuǎn)化Se有顯著影響，且隨季節(jié)有所不同，并顯著改善茶葉化學(xué)品質(zhì)：如在Se（100 μg/mL～200 μg/mL）、Zn（0.4%～0.8%）處理下，春、夏、秋季茶的多酚氧化酶活性相對較高[31-32]。茶園施肥管理時，應(yīng)特別注意這幾種元素的含量比例，特別情況下采用葉面施肥等措施。

Mn與茶多酚、氨基酸有極顯著和顯著負相關(guān)。茶樹是典型的聚錳植物，適當(dāng)?shù)腗n能促進茶葉中各種氨基酸的合成，提高其含量，但Mn含量過多不利于氨基酸的形成，且對茶多酚有一定抑制作用[30]。黔北茶葉中Mn含量豐富，一定程度上抑制了茶多酚、氨基酸的合成。而茶多酚、氨基酸是茶葉重要的品質(zhì)指標(biāo)，因此對于黔北地區(qū)土壤中的Mn含量應(yīng)加以監(jiān)控管理，控制茶樹對Mn的過度聚集。黔北茶葉中茶多酚和氨基酸與Zn呈顯著正相關(guān)性，Zn元素有利于茶多酚和氨基酸的形成，對其品質(zhì)優(yōu)劣尤為重要，這與目前大多數(shù)的研究結(jié)果相一致[33]。氨基酸含量與Ca、Sr均呈顯著負相關(guān)性，黔北茶葉中Ca、Sr含量對氨基酸的形成有一定的抑制作用，其原因可能為當(dāng)茶葉中金屬離子含量較高時，氨基酸能與Ca、Sr等離子發(fā)生作用形成絡(luò)合物[34]。

3 結(jié)論與討論

黔北茶葉礦質(zhì)元素含量豐富，但不同地區(qū)茶葉中含量差異較明顯，同一地區(qū)由于制茶工藝的不同，在紅茶、綠茶中也有所區(qū)別，各礦質(zhì)元素含量的變異系數(shù)較大。Ca含量為道真紅茶＞湄潭紅茶＞道真綠茶≈湄潭綠茶＞鳳岡綠茶；Mg含量為湄潭紅茶＞湄潭綠茶＞道真紅茶＞鳳岡綠茶＞道真綠茶；Mn含量為道真紅茶＞湄潭紅茶＞道真綠茶≈鳳岡綠茶＞湄潭綠茶；Fe含量為道真紅茶＞湄潭綠茶＞道真綠茶＞鳳岡綠茶≈湄潭紅茶，紅茶和綠茶中Fe含量差異明顯；Zn含量為湄潭綠茶≈湄潭紅茶＞道真綠茶≈道真紅茶＞鳳岡綠茶；道真茶葉中Sr含量最高，紅茶高于綠茶；鳳崗綠茶中Se含量最高，但3個主產(chǎn)區(qū)茶葉Se含量均水平較低，大部分茶葉未達到富硒標(biāo)準(zhǔn)。

黔北茶葉茶多酚含量為23.57%～43.24%，氨基酸含量為1.06%～2.05%，均為綠茶高于紅茶。由酚氨比來看，湄潭紅茶、鳳岡綠茶、道真綠茶酚氨比較高，茶湯較為苦澀；湄潭綠茶、道真紅茶酚氨比含量較為合適，又不會對茶湯口感產(chǎn)生影響。

茶葉中微量元素具有一定的相互作用，不同微量元素對茶多酚、茶氨酸的合成也有影響。研究發(fā)現(xiàn)茶葉中Ca與Sr、Mn、Mg間呈極顯著和顯著正相關(guān)；Mg與Fe、Zn之間呈顯著正相關(guān)。茶樹對礦質(zhì)元素Ca和Sr、Mg、Fe、Zn 的吸收存在協(xié)同作用；Mn 除與 Sr有顯著正相關(guān)外，與其余微量元素和茶氨酸、茶多酚間均有著不同程度的負相關(guān)性，表明黔北茶葉中Mn對其他微量元素的吸收和氨基酸、茶多酚的形成有一定的拮抗作用[29]。氨基酸與Ca、Sr顯著負相關(guān)，茶葉中Ca、Sr含量對氨基酸的形成有一定的抑制作用

茶葉品質(zhì)主要受控于土壤環(huán)境條件，應(yīng)注意茶葉種植田間管理措施，活化土壤礦質(zhì)元素有效形態(tài)，提升茶葉對有益礦質(zhì)元素的吸收，并對抑制有益化學(xué)成分形成的元素加以監(jiān)控，控制在合適范圍內(nèi)，平衡礦質(zhì)元素與生化指標(biāo)間的相互協(xié)作。此外，制茶工藝也是影響茶葉營養(yǎng)成分差異的原因之一，因此應(yīng)優(yōu)化制茶工藝，減少制茶過程中礦質(zhì)元素和茶多酚、氨基酸的損失；并規(guī)范市場茶葉評價標(biāo)準(zhǔn)及等級劃分，優(yōu)化茶葉市場，增強黔北地區(qū)茶葉影響力。