N、P调控外源Se、Zn对茶叶元素含量及抗氧化能力的影响

杨婷婷，邓泽元，，胡小飞，陈伏生，范亚苇，刘 蓉，*

（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，南昌大学高等研究院，江西南昌330047）

N、P调控外源Se、Zn对茶叶元素含量及抗氧化能力的影响

杨婷婷1，邓泽元1，2，胡小飞1，陈伏生2，范亚苇1，刘 蓉1，*

（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，南昌大学高等研究院，江西南昌330047）

选取以江西为代表的丘陵红壤区生长的茶树作为研究对象，通过在土壤中添加外源Se、Zn并进行N、P调控，研究一芽二叶和老叶中Se、Zn、Al、Mn四种元素含量、茶多酚含量以及茶叶抗氧化能力的变化。以期探寻在降低茶叶中Al、Mn含量的同时提高茶叶自然品质的新种植方法。实验结果表明，通过N、P调控外源Se、Zn进行种植后，一芽二叶和老叶中Se、Zn含量升高，最多分别提高255.65%和100.45%；Al、Mn含量降低，最多分别降低39.27%和35.85%；茶多酚含量提高，并且抗氧化能力增强。

茶叶，元素，茶多酚，抗氧化

茶叶在中国的栽培历史悠久，已成为全球三大无酒精饮料之一[1]。茶叶中含有丰富的矿物质和多种生理活性物质[2-3]，对人体健康有益[4]。然而茶树易富集Al、Mn，致使茶叶中Al、Mn含量为其他植物中的几倍至几十倍。近年来酸雨加重，导致江西红壤酸化加剧[5]，使土壤中N、P等元素含量降低且有效Al、有效Mn含量增加[6-7]，不仅对茶叶的自然品质产生负面影响[8-9]，还会使茶叶中的Al、Mn过量累积并通过茶汤进入人体蓄积，具有引发老年痴呆症和中枢神经系统慢性中毒的潜在风险[10-12]。

Se、Zn对植物的生长具有重要影响。Se可以促进茶树生长，提高茶叶产量和品质[13]。Zn能促进茶树酶活性，增加有效Zn含量，对N和P的利用有催化作用[14]。 N、P也是茶树生长过程中不可或缺的元素，不仅影响茶树的生长和产量，对茶叶的品质也有一定影响。研究表明，茶叶含N量与茶叶的氨基酸、茶多酚等主要生化成分密切相关[15]。施加P肥后，茶叶香气和滋味均有提高[16-17]。

茶叶的品质不但受到茶树的吸收、转运能力的影响，还受到土壤中各种元素间相互作用的影响。目前，外源元素对茶叶品质影响的研究主要集中在利用单一元素水培或盆栽种植。但是，在大田种植条件下，多种元素共同作用对茶叶中Al、Mn含量及茶叶品质影响的研究，迄今鲜有报道。因此，本实验选取江西省蚕桑茶研究所茶树良种繁育场为实验地点，通过在土壤中添加Se、Zn并进行N、P调控，探讨不同施肥方式下茶叶中Se、Zn、Al、Mn四种元素含量的变化，以及茶多酚含量和抗氧化能力的变化。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

没食子酸阿拉丁试剂公司；福林-酚试剂，1mol/L上海荔达生物科技有限公司；1，1-二苯基-2-苦基苯肼（DPPH） 阿拉丁试剂公司；FRAP试剂盒碧云天试剂公司；测定元素含量时所用的玻璃仪器均用5%硝酸浸泡24h。

OPTIMA 5300DV型ICP-AES 美国PE公司；AFS-230E型原子荧光北京海光仪器公司；SP-1900UV型系列分光光度计上海光谱仪器有限公司；HHS11型恒温水浴锅北京医用离心机厂；TDL-5-A型台式离心机上海安亭科学仪器厂；DGG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱南京实验仪器厂。

1.2实验方法

1.2.1茶叶样品的种植方法选取30年茶龄的福鼎大白共五个样方（每个样方大小为3m×4m），分别用五种施肥方法（A、B、C、D、CK）种植，每种方法所施的肥料分别为A：Se+Zn；B：Se+Zn+N；C：Se+Zn+P；D：Se+Zn+N+P；CK：水（作为空白对照）。其中，Se源和Zn源分别为Na2SeO3（21.9mg）、ZnSO4·7H2O（2.53g），N源和P源分别为NH4NO3（14.29g）、NaH2PO4（9.68g）。称取相应量的药品溶于12L水中，直接喷施于土壤中。3月开始，每月施肥一次。本实验的茶叶样品为同年11月份采摘的一芽二叶和老叶。

1.2.2茶叶元素含量的测定参考GB/T 5009.90－2003的方法[18]测定。取0.5g（精确到0.0001g）茶叶样品于锥形瓶中，加入10.0mL混酸（硝酸∶高氯酸=4∶1），盖上表面皿，静置12h，在电热板上加热消化，至白烟冒尽，溶液为无色透明且剩余2～3mL时，待取下冷却至室温，过滤至25mL比色管，用超纯水定容至25mL，待测。Zn，Al，Mn含量用ICP-AES测定，Se含量用原子荧光测定。

1.2.3茶叶粗提物的制备参考王飞飞等的方法[19-20]。称取0.25g（精确到0.0001g）均匀磨碎的茶叶粉末于10mL试管中，加入预热的50%乙醇溶液2.5mL，混匀后立即移入70℃水浴锅中，浸提30min（每隔5min搅拌一次），冷却至室温后离心，上清液转移至10mL比色管，对残渣进行二次浸提，合并提取液并定容至5mL，摇匀。移取该提取液0.1mL至10mL容量瓶中，用蒸馏水定容至10mL并摇匀，即为茶叶粗提物的待测样液。

1.2.4茶多酚含量的测定参考GB/T 8313-2008的方法[21]。取待测样液、蒸馏水（作为空白对照）各1.0mL于刻度试管内，分别加入5.0mL的福林-酚试剂，摇匀，反应3～8min后，加入4.0mL 7.5%Na2CO3溶液，加蒸馏水定容至10mL、摇匀，室温下放置60min，在765nm处测定其吸光值。以没食子酸为标准液浓度为横坐标，没食子酸标准液的吸光值为纵坐标绘制标准曲线，计算茶多酚含量。

1.2.5抗氧化能力的测定

1.2.5.1DPPH自由基清除能力的测定参考胡喜兰等的方法测定[22-23]。准确吸取各待测样液2.0mL，分别加入0.2mmol/L DPPH·乙醇溶液2.0mL，摇匀，避光静置30min后，以无水乙醇做为对照，在517nm处测定吸光值。按照下式计算清除率。

式中：Ai—加入待测液的DPPH·乙醇溶液的吸光度；Aj—加入待测液的无水乙醇的吸光度；Ac—未加待测液的DPPH·乙醇溶液的吸光度。

1.2.5.2还原力的测定参照Oyaizu的方法测定[24]。取1.0mL待测样液与2.5mL的磷酸缓冲液（0.2mol/L，pH6.6）混合，加入1%铁氰化钾2.5mL，混合物于50℃恒温20min，再加入1.0mL 10%三氯乙酸后离心。取上清液2.5mL，加蒸馏水2.5mL和0.1%三氯化铁0.5mL，混匀，以蒸馏水作为空白对照，在700nm处测定吸光值。

1.2.5.3FRAP法的测定参考申迎宾的方法测定[25]。TPTZ稀释液（0.1mol/L醋酸缓冲液，pH3.6）、TPTZ溶液（10mmol/L TPTZ）与检测缓冲液（20mmol/L三氯化铁）按10∶1∶1的比例混合，即为FRAP工作液。取3.6mL FRAP工作液与0.1mL各待测样液混合，同时以蒸馏水做空白对照，在37℃水浴5min后，在593nm处测定吸光值。以不同浓度的FeSO4标准液浓度为横坐标，FeSO4标准液的吸光值为纵坐标绘制标准曲线。抗氧化能力以FeSO4标准液的浓度来表示。

1.2.6统计学分析所有实验重复三次，采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，以p＜0.05判断为具有统计学意义。

2　结果与讨论

2.1茶叶元素含量的测定

经不同施肥方法种植的茶叶中四种元素含量如表1所示。

一芽二叶和老叶中Se含量的顺序均为：C＞D＞B＞A＞CK；与CK组相比，Se含量最多分别提高172.64%和255.65%。一芽二叶的B、C、D组与CK组、老叶各组与CK组之间分别具有显著性差异。同时，老叶中各组Se含量均高于一芽二叶。

一芽二叶和老叶中Zn含量的顺序均为：B＞A＞D＞C＞CK；与CK组相比，Zn含量最多分别提高46.47%和100.45%。老叶中各组与CK组均有显著性差异，而一芽二叶中只有A、B组与CK组之间有显著性差异。一芽二叶中的Zn含量均高于老叶。

一芽二叶和老叶中Al含量的顺序均为：CK＞A＞B＞D＞C；与CK组相比，Al含量最多分别降低30.42%和39.27%。一芽二叶中仅C组与CK组有显著性差异，而老叶各组与CK组之间均有显著性差异。老叶的Al含量远高于一芽二叶。

一芽二叶中Mn含量的顺序为：CK＞C＞D＞A＞B；与CK组相比，Mn含量最多分别下降12.94%和35.85%。A、B组与CK组之间有显著性差异。老叶中Mn含量的顺序与一芽二叶中一致，A、B、D组与CK组有显著性差异。老叶中Mn含量远高于一芽二叶。

2.2茶多酚含量的测定

茶多酚含量如图1所示。结果表明，一芽二叶的茶多酚含量高于老叶。四种施肥方式种植后，一芽二叶和老叶中的茶多酚含量均增加，顺序为：C＞D＞B＞A＞CK，C组的茶多酚含量最高，分别为31.5%和30.1%，和CK组相比具有显著性差异。由于施P能促进茶多酚的合成[9]，所以使用Se+Zn+P种植，能有效提高茶叶中茶多酚含量。

2.3抗氧化能力的测定

2.3.1DPPH自由基清除能力的测定DPPH自由基是一种稳定的质子自由基，因其具有单电子而在517nm处有强吸收，当有自由基清除剂存在时，与DPPH的孤对电子配对而使特征吸收逐渐消失。测定结果如图2所示。

表1　一芽二叶和老叶Se、Zn、Al、Mn四种元素含量Table.1　Content of Se，Zn，Al and Mn in two leaves and a bud，and old leaves

图1　一芽二叶和老叶茶多酚含量Fig.1　Total phenolic content（TPC，%）of two leaves and a bud，and old leaves

图2　一芽二叶和老叶的DPPH自由基清除能力Fig.2　DPPH radical-scavenging activity（DPPH，%）of two leaves and a bud，and old leaves

四种施肥方式种植后，一芽二叶与老叶对DPPH自由基的清除能力与CK组相比，均显著增强，顺序均为：C＞D＞B＞A＞CK，C组对DPPH自由基的清除率最高，分别为96.5%和90.7%。一芽二叶A、B、C、D各组清除DPPH自由基能力均高于老叶，清除率均高达90%以上。

2.3.2还原力的测定测定还原力的实质是检验抗氧化物质是否为良好的电子供应者。以普鲁士蓝的生成量为指标，吸光值越大则抗氧化能力越强。结果如图3所示。一芽二叶和老叶的还原力强弱顺序均为：C＞D＞B＞A＞CK，B、C、D组与CK组之间均具有显著性差异。

图3　一芽二叶和老叶的还原力Fig.3　Reduction capabilities of two leaves and a bud，and old leaves

2.3.3FRAP的测定FRAP反应属于单电子转移反应，Fe3+-三吡啶三吖嗪（TPTZ）可被还原性物质还原为Fe2+，呈现出明显的蓝色，并于593nm处具有最大光吸收。结果如图4所示。一芽二叶的FRAP值顺序为：C＞B＞D＞A＞CK，B、C组与CK组之间具有显著性差异，老叶的FRAP值顺序与一芽二叶一致，各组与CK组之间均具有显著性差异。

2.4讨论

和CK组相比，四种不同的施肥方式均可提高茶叶中Se、Zn的含量，而降低茶叶中Al、Mn的含量。其中，C组，即使用Se+Zn+P种植组，茶叶中Se含量的增加、Al含量的降低最为显著；而对于茶叶中Zn、Mn含量的影响则最小。而B组，即使用Se+Zn+N种植组，对提高茶叶中的Zn含量、降低Mn含量的效果最明显。可能是P降低了土壤颗粒表面Se的吸附量，使土壤解析出更多的Se离子供植物吸收，因而显著提高茶叶Se的含量[26]。N能显著提高茶叶中Zn的含量，可能是因为N会促进植物根系对Zn的吸收与Zn在植物体内的累积[27]。相关性分析表明，Zn和Mn、Se与Al分别存在显著负相关，推断Zn与Mn、Se与Al可能分别存在拮抗作用。茶叶中的含Se量会随新梢的老化而增加，所以，不同施肥方式种植的老叶都比一芽二叶的Se含量稍高[28]。

图4　一芽二叶和老叶的FRAP值Fig.4　Ferric reducing antioxidant power（FRAP，mmol/g）of two leaves and a bud，and old leaves

茶多酚含量及三种抗氧化能力测定结果表明，土壤中添加Se、Zn并进行N、P调控后，茶叶的抗氧化能力均有所提高，相应的，其茶多酚含量也有所增加。可能施P对提高茶叶中茶多酚含量具有一定的促进作用，所以C组，即Se、Zn、P共施种植后，茶叶中茶多酚含量最高，其抗氧化能力也最强。茶多酚作为茶叶中的主要抗氧化物质[29]，其含量的增加可能是茶叶抗氧化能力增强的主要因素。

3　结论

本研究结果表明，通过土壤添加外源Se、Zn及N、P调控，可以使茶叶中Se、Zn含量增加，最多分别提高255.65%和100.45%；而Al、Mn含量减少，最多分别降低39.27%和35.85%，从而提高茶叶的品质。

施N、P有利于提高茶叶中Zn、Se的含量。Se、Zn、P共施对提高茶叶中Se含量的作用最明显，而增加茶叶Zn含量则以Se、Zn、N共施为佳。Zn与Mn、Se与Al之间可能分别存在拮抗作用。

通过土壤添加外源Se、Zn及N、P调控，茶叶中茶多酚含量与抗氧化能力均有所提高，其中，Se、Zn、P共施效果最显著。

[1]Trevisanato SI，Kim YI.Tea and health[J].Nutrition Reviews，2000，58（1）：1-10.

[2]范兆义，洪德臣，李楠.茶叶中的多种生命元素成分[J].江西中医学院学报，1996（3）：123-124.

[3]王汉生，刘少群.茶叶的药理成分与人体健康[J].广东茶叶，2006（3）：15-17.

[4]范兆义，洪德臣，李楠.茶叶中的多种生命元素成分[J].江西中医学院学报，1996（3）：123-124.

[5]Seip HM，Aagaard P，Angell V.Acidification in China：assessment based on studies at forested sites from Chongqing to Guangzhou[J].Ambio，1999，28：524-530.

[6]Xu RK，Ji GL.Effects of H2SO4and HNO3on soil acidification and aluminum speciation in variable and constant charge soils[J]. Water，Air and Soil Pollution，2001，129：33-43.

[7]刘小文，高晓余，何月秋，等.几种微量元素对茶树生理及茶叶品质的影响[J].广东农业科学，2010，37（6）：162-165.

[8]郑伟伟，刘鹏，徐根娣，等.铝对茶叶叶片主要化学成分的影响[J].生态环境，2006，15（4）：822-826.

[9]王小平，罗虹，刘鹏，等.磷对铝氟交互作用下茶树主要生理生化特性的影响[J].生态学报，2009，29（10）：5434-5441.

[10]Rengel Z.Aluminium cycling in the soil-plant-animalhuman continuum[J].Biometals，2004，17（6）：669-689.

[11]张加玲，刘桂英.铝对人体的危害、铝的来源及测定方法研究进展[J].临床医药实践杂志，2005，14（1）：3-6.

[12]Aschner M，Aschner JL.Manganese neurotoxicity：Cellular effects and blood-brain barrier transport[J].Neuroscience& Biobehavioral Reviews，1991，15（3）：333-340.

[13]Qiuhui Hu，Genxing Pan，Jianchnn Zhu.Effect of fertilization on selenium content of tea and the nutritional function of Seenriched tea in rats[J].Plant and Soil，2002，238：91-95.

[14]祝金虹，徐茂兴.茶树喷施锌肥效果初报[J].福建茶叶，2000（4）：24-25.

[15]张文锦.鲜叶氮磷钾含量与乌龙茶品质关系的研究明[J].福建茶叶，1992（3）：16-19.

[16]施嘉潘.茶树栽培生理学[M].北京：中国农业出版社，1992：103-104.

[17]曾敏.水培条件下硒锌交互的茶树营养效应研究[D].雅安：四川农业大学，2007.

[18]中华人民共和国卫生部中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.90-2003.食品中硒的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.

[19]王飞飞，余芳，辛志宏，等.富硒绿茶功能成分的超声波提取技术及其抗氧化活性研究[J].食品科学，2007，28：142-147.

[20]Gordana R，Draženka K，Saša L，et al.Phenolic content and antioxidative capacity of green and white tea extracts depending on extraction conditions and the solvent used[J].Food Chemistry，2008，110：852-858.

[21]中华人民共和国卫生部中国国家标准化管理委员会.GB/T 8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法[S].北京：中国标准出版社，2008.

[22]胡喜兰，韩照祥，陶营，等.DPPH法测定17种植物的抗氧化活性[J].食品科技，2006，10：264-268.

[23]张小清，秦蓓.茶水的抗氧化作用[J].药物分析杂志，2003，23（增刊）：84-85.

[24]Oyaizu M.Studies on products of the browning reaction：Antioxidantive activites of browning reaction products prepared from glucosamine[J].Japanese Journal of Nutrition[Eiyogaku zasshi]，1986，44：307-314.

[25]申迎宾，张晖，齐希光，等.三种谷物的不同乙醇浓度提取物抗氧化活性研究[J].食品工业科技，2012，21：146-148.

[26]刘勤.磷肥和硒施用对稻米硒、钙、锌等营养累积的影响[J].广东微量元素科学，2003，6（10）：20-24.

[27]Erenoglu E B，Kutman U B，Ceylan Y，et al.Improved nitrogen nutrition enhances root uptake，root-to-shoot translocation and remobilization of zinc（65Zn）in wheat[J].New Phytologist，2011，189：438-448.

[28]梁晓岚，陈春林.茶叶中硒的研究进展[J].福建茶叶，1994（3）：16-17.

[29]宛晓养.茶叶生物化学[M].第三版.北京：中国农业出版社，2003：9-10，18，20.

Effect of N and P regulating exogenetic Se and Zn on elements content and antioxidant ability in tea

YANG Ting-ting1，DENG Ze-yuan1，2，HU Xiao-fei1，CHEN Fu-sheng2，FAN Ya-wei1，LIU Rong1，*
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Life Science and Institute for Advanced Study，Nanchang University，Nanchang 330047，China）

Tea，planted in Jiangxi province which was representation of hilly red soil region，was selected as research objects.By adding exogenetic Se and Zn which were regulated by N and P in soil，variation of Se，Zn，Al and Mn content，total phenolic content，as well as antioxidant ability in two leaves and a bud and old leaves were investigated.A new plant method which could decrease the content of Al and Mn and improve the natural quality of tea was expected to be explored.The results showed that the content of Se and Zn increased，which the highest growth rate respectively were 255.65%and 100.45%，while the content of Al and Mn decreased which the highest reduction rate were 39.27%and 35.85%through soil regulation.Moreover，the total phenolic and antioxidant ability of the tea increased.

tea；elements；tea polyphenol；antioxidant ability

TS272.5

A

1002-0306（2014）06-0125-05

2013－07－22*通讯联系人

杨婷婷（1987-），女，硕士研究生，研究方向：营养与保健功能食品。

国家自然科学地区基金（31060081）。