铝对茶叶品质的影响.doc

郑伟伟等：铝对茶叶叶片主要化学成分的影响 825铝对茶叶叶片主要化学成分的影响郑伟伟1，刘 鹏1*，徐根娣1，谢忠雷2，罗 虹11. 浙江师范大学植物学实验室，浙江 金华 321004，2. 吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130026摘要：以茶树2个品种（雁荡毛峰和知仁早茶）为研究材料，采用溶液培养法，研究了铝对茶叶叶片主要化学成分(茶多酚、咖啡碱、氨基酸和维生素C)的影响。结果表明，水培下，10100 mgL-1质量浓度的铝可显著提高茶多酚的质量分数，与对照相比，50 mgL-1质量浓度下雁荡毛峰茶多酚的质量分数提高了180，知仁早茶提高了100.6；1050 mgL-1质量浓度的铝可提高咖啡碱、氨基酸的质量分数，但100 mgL-1质量浓度下显著降低了咖啡碱和氨基酸的质量分数，雁荡毛峰降低了5.3、25.8，知仁早茶降低了2、7.2；不同质量浓度的铝对维生素C的质量分数影响不大；低质量浓度的铝处理降低茶树的丙二醛质量分数，而高质量浓度的铝处理（100 mgL-1）提高了丙二醛质量分数。结果证明水培条件下，1050 mgL-1铝可明显提高茶叶品质，100 mgL-1质量浓度会降低茶叶品质。关键词：铝；茶叶；茶多酚；咖啡碱；氨基酸中图分类号：Q945.79 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）04-0822-05茶Camellia sinensis L. 是我国久负盛名的饮品，茶叶性味甘、苦、微寒无毒。喝茶不仅能生津解渴，而且对健康有益。国内外大量研究证明，饮用茶能健齿防龋、增强免疫机能、杀菌抗病毒、防止动脉粥样硬化、降血糖、降压降脂1，防止心血管疾病和多种癌症2。茶的质量一般用茶叶品质来表示，而茶叶品质可以通过感官审评和测定茶叶叶片化学成分来鉴定3-4。铝是地壳中含量最多的重金属之一，通常以难溶性的硅酸盐或氧化铝形式存在，但在酸性条件下（pH5），可溶性的铝将溶出，会对大多数植物产生毒害5-7。我国南方红黄壤具有脱硅富铝化成土过程，Al2O3含量高，交换性Al3+占阳离子交换量的2080，pH 4.56.08，对作物产量和品质都有严重影响。多数植物对铝毒敏感，而茶树是少见的铝积累型植物，平均质量分数870023000 mgkg-1，有的甚至高达30000 mgkg-19。多数实验证明，茶树生长需要铝。据方兴汉研究10，不同铝质量浓度的水培法培养的茶苗，其鲜重是无铝的15倍。而国内外关于铝对茶叶品质的影响主要研究了铝对茶汤色和滋味的影响。Shu9 和Chang11都证明适量的铝能提高茶汤的红艳度和亮度。但是关于铝对与茶叶品质密切相关的主要化学成分的影响一直没有引起人们的重视，相关研究报道较少，尤其缺少系统的研究。本研究旨在从生化角度研究铝对茶叶叶片主要化学成分的影响，为进一步探讨铝毒胁迫下茶树品质的变化及其对人体健康的影响提供科学依据。1 材料和方法1.1 研究材料雁荡毛峰和知仁早茶，2004年9月3日移自温州乐清茶场，生长期约为6个月，高度约为20 cm。1.2 研究方法1.2.1 植物的培养和处理选择长势和大小一致的茶树苗进行水培，水培法设置了4个铝质量浓度处理：CK，用改良的Olivetti营养液12水培；营养液+10 mgL-1 Al3+；营养液+50 mgL-1 Al3+；营养液+100 mgL-1Al3+，铝源是Al2（SO4）3.18H2O，每个处理4株茶苗，并设两个重复。培养容器为外涂黑漆的塑料桶，每桶3 L，5 d更换一次营养液，每天充气2次，每次2 h，室温下培养，培养50 d后采摘叶样进行指标测定。1.2.2 测定方法茶多酚质量分数用酒石酸铁比色法13 测定，叶样为1芽2叶；咖啡碱质量分数的测定参照钟萝的方法13，叶样为1芽2叶；氨基酸质量分数用茚三酮显色法14 测定，稍作更改：0.1 g样品浸提取出后加入0.3 g聚乙烯吡咯烷酮，混匀后放置15 min，除去茶多酚的干扰。叶样为第34片叶子。维生素C质量分数的测定参照汤章城的方法13。叶样为第34片叶子。丙二醛（MDA）的测定采用硫代巴比妥酸法15，以molg-1 FW表示，叶样为第34片叶子。1.3 主要仪器和试剂 紫外分光光度计：英国产Helios Gamma。茶多酚、咖啡碱：国外进口分析纯。其他试剂都为国产分析纯。1.4 数据统计方法采用SPSS 12.0 统计软件进行SSR显著性检验，采用Excel 2000软件制图。2 结果和分析2.1 铝对叶片中茶多酚质量分数的影响图1 铝对茶树叶片茶多酚（TP）质量分数的影响Fig.1 The effect of Al on the content of tea polyphenols in tea leaves注：同一品种的不同处理不同字母为差异到达显著水平(P0.05, 小写字母)，下同表3 铝对茶树叶片维生素C质量分数的影响Table 3 The effect of Al on the content of vitamin C in tea leaves铝质量浓度/(mgL-1)w(维生素C)/雁荡毛峰知仁早茶CK0.34 0.060.34 0.06100.41 0.060.36 0.06500.42 0.060.38 0.061000.33 0.030.27 0.06 茶多酚（Tea polyphenols，TP）是鲜叶水溶部分质量分数最多的物质，占10%30%（质量比）16，其质量分数与红茶品质的优劣呈高度正相关，二者相关指数高达0.94517，因此茶多酚可以作为评价茶叶品质的重要指标。图1显示，与对照组相比，10，50，100 mgL-1铝都可显著提高茶多酚的质量分数，雁荡毛峰分别提高了71.54，180，161.2%，与对照都达到了显著差异（P0.05），知仁早茶分别提高了50.3，100.6，50.6，与对照也都达到了显著差异（P0.05）。研究结果得出，2个品种的茶多酚质量分数都以50 mgL-1处理最高，100和10 mgL-1的处理次之，表明铝处理可促进茶叶茶多酚质量分数的提高。2.2 铝对叶片中咖啡碱质量分数的影响表1 铝对茶树叶片咖啡碱质量分数的影响1）Table 1 The effect of Al on the content of coffee alkali in tea leaves铝质量浓度/(mgL-1)w(咖啡碱)/雁荡毛峰知仁早茶CK2.07 0.12a1.96 0.11a103.51 0.23a2.79 0.18a502.80 0.12a2.31 0.19a1001.96 0.91b1.92 0.03a1）后面的数字代表标准差, 同一品种的不同处理不同字母为差异到达显著水平(P 0.05, 小写字母)，下同咖啡碱（Coffee alkali ）是茶叶中最主要的嘌呤碱，对茶汤滋味有影响，相关系数为0.85918。具有兴奋、利尿、强心、解毒、减肥19等多种生理效应。从表1可知，铝10 mgL-1质量浓度下咖啡碱质量分数在各处理中最高。10和50 mgL-1铝处理也可以提高咖啡碱的质量分数，雁荡毛峰分别提高了69.6和35.3，知仁早茶分别提高了42.3和17.9，经t检验，与对照均没有显著性差异。而100 mgL-1的铝质量浓度下，雁荡毛峰咖啡碱质量分数减少了5.3，且与对照达到了显著性差异（P 0.05）。2.5 铝对茶树叶片MDA质量分数的影响图2 铝对茶树叶片丙二醛（MDA）质量分数的影响Fig. 2 The effect of Al on the content of MDA in tea leavesMDA是膜脂过氧化作用的的直接产物，其质量分数是判断膜脂过氧化程度的重要指标19。从图2可知，在低质量浓度时，随铝质量浓度的增加茶叶中丙二醛质量分数减少，到Al3+为50 mgL-1时到达最小，然后丙二醛质量分数上升。50 mgL-1下膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)质量分数下降，说明适量的铝(本实验的10和50 mgL-1Al3+)能减少自由基对膜的伤害，促进茶树的生长代谢，从而提高茶叶品质，但当铝超过一定的界线，达到一定的质量浓度（如本实验的100 mgL-1）会加重自由基对膜的伤害，而不利于茶树的生长代谢，从而提高茶叶品质。3 讨论 成叶茶的质量主要取决于茶叶中内含化学成分的数量和组成4。在茶树育种工作中，鉴定茶叶品质历来是应用直接鉴定法，即把鲜叶制成成茶后进行感官审评，即依靠人们的嗅觉、味觉、视觉、触觉来鉴定茶香气、滋味、汤色、外形等。但此方法易受品茶人员的经验和爱好等主观因素的影响。本研究从茶叶叶片主要化学成分（茶多酚、咖啡碱、氨基酸、维生素C）的质量分数来鉴定茶叶品质，具有客观性和科学性，在茶叶的品质的评价中具有较大的推广意义。虽然铝对植物来说是非必需元素，但铝对植物的生长发育和生理生化特性都有较大的影响21。茶树作为耐铝植物，铝可以促进茶树根系的生长，增加叶绿素含量，增强净光合作用和二氧化碳同化能力，提高同化物的积累，同时过氧化物酶和同工酶的活性也都增强10, 22。在铝对茶树叶片的化学成分的影响报道中，有的研究认为铝参与茶氨酸转化合成儿茶素的过程10，因而铝可以提高茶叶的品质。目前绝大多数研究是集中在铝对茶汤色和滋味的影响上，相关研究认为铝可以改善红茶汤色和滋味，但降低绿茶的嫩度10, 21。我们的研究结果表明，1050 mgL-1的铝显著提高了茶多酚的质量分数，明显提高了咖啡碱、氨基酸、维生素C的质量分数，尽管100 mgL-1仍可以显著提高茶多酚的质量分数，但已经显著降低了咖啡碱的质量分数，降低了氨基酸、维生素C的质量分数。低质量浓度的铝处理条件下，降低了茶树的丙二醛质量分数，而高质量浓度的铝处理（100 mgL-1）提高了丙二醛质量分数。因此，我们可以得出，水培条件下，Al3+质量浓度为1050 mgL-1时可以提高茶多酚、咖啡碱、氨基酸和维生素C等与茶叶品质密切相关的化学成分，而过高质量浓度的铝（如100 mgL-1）对这些化学成分有负面作用，说明在茶树生产中把握好施肥的度非常关键，我们的实验为茶树生产的合理施肥提供了一定的科学依据。铝对动物来说并非是一种必需元素，对人体有一定的毒害作用，铝的积累有神经毒性，可导致老年痴呆症。关于茶叶中铝是否会影响人的健康一直存在着争论，有人甚至认为长期大量饮茶是导致老年痴呆症的重要原因1,10,17，因此我们针对这个问题，结合本实验的结果进行探讨。我们的实验表明，即使在100 mgL-1铝处理条件下，雁荡毛峰和知仁早茶的一芽两叶中铝的质量分数分别只有200、178.7 gg-1（本实验铝的测定采用羊毛铬青R比色法23）。WHO规定，一个成年人每天正常摄入铝的许可量是5 mg24，如果每天饮用1L的茶汤（约10 g茶叶），并假设茶叶中的铝全部溶出，以我们的实验品种和处理质量浓度为标准，则每天人体摄入的铝含量仅为2.0、1.79 mg。但一般茶叶中铝的浸出率不高，仅有410, 17，如果以此计算，则每天饮用1 L的茶汤摄入的铝含量只有0.080、0.072 mg，仅为许可量的1.6%、1.4%，茶汤的铝质量浓度分别为0.08、0.072 mgL-1。如果与日常饮用水中的铝含量比较，结果更为清楚。有研究发现25，如果用铝锅烧自然水，当达到沸点时，水中的铝含量为0.54.3 mgL-1，如果连续烧开15 min，则水中的铝含量达6.311 mgL-1，这些含量都已明显超过我们的实验结果。因而，结合我们和他人的有关研究，可以认为，饮用茶中的铝并不会超过WHO所设定的标准，饮茶对人体产生的不利影响是可以忽略不计的。参考文献：1 李海生, 张志权. 茶（Camellia sinensis L.）对铝的吸收和累积研究J. 中山大学学报：自然科学版, 2002, 41(1):72-75.LI Haisheng, ZHANG Zhiquan. 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