锌硒交互作用对茶叶锌硒积累及主要化学品质成分的影响

段小华， 陈淑芳

(江西师范大学生命科学学院/江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室，江西南昌 330022)

锌(Zn)是人体生长发育过程中的必需微量元素，在人体中的含量仅次于铁，位居第2位[1]。据研究，锌与人体衰老密切相关，锌还可能在防治肿瘤、冠心病和风湿热等疾病方面具有重要作用。研究显示，锌摄入量不足易引起白内障、生长发育不良和免疫功能下降等疾病[2]。因此，合理补锌已引起广泛关注。锌也是植物生长发育中不可缺少的微量元素，是植物细胞中许多酶的构成成分或活化剂，在调节茶树体内糖转化以及促进茶叶品质成分，如氨基酸、儿茶素及香气物质等形成方面发挥重要作用[3-4]。硒(Se)是人体必需的微量元素，具有保护心脏、提高肌体免疫力、抗肿瘤、抗衰老、拮抗某些重金属元素以及防治克山病和大骨节病等多种生物学功能[5-6]。研究发现，环境和人体缺硒与各种癌症的总死亡率增高以及许多地方性高发症如克山病、大骨节病、心脑血管疾病等密切相关[7-8]。硒也是植物生长发育的有益元素，在农业生产中施适量硒可促进农作物生长，提高品质[9-11]。有研究表明，合理施硒可以增强茶树的光合作用，促进茶树的生长，改善茶叶的品质[12-14]。基于锌和硒对人体的重要作用，通过利用富锌富硒能力强的植物对锌硒进行吸收、累积和转化，从而把非活性、毒性高的无机锌和无机硒转化为毒性低、安全有效的活性有机锌和有机硒，是改善人类对锌硒摄入不足的一种有效方法。

茶是中国的一种具有悠久历史且深受人们喜爱的饮料，而且是世界最流行的无酒精饮料之一。茶叶中富含茶多酚、黄酮、维生素、茶多糖以及多种微量元素等营养活性成分。长期饮茶对人体具有重要的生理保健功能，如增强免疫能力、预防动脉粥样硬化、降血脂、降血压、降血糖、杀菌抗病毒、抗癌变抗突变等，因此被认为是一种健康饮料[15]。茶树是富硒能力较强的植物，茶叶中富含硒，且茶叶中80%的硒是有机硒[16-17]，因此茶叶是较好的天然硒源。通过在低硒地区向茶园土壤添加无机硒，利用茶树的吸收、富集和转化作用，把土壤中的无机硒转化为茶叶中的有机硒，对提高茶叶品质具有重要的理论和实际意义。锌在茶叶中的含量范围为48～126 mg/kg，且大多数以有机化合物的形式存在，其中60%～80%的锌可溶于热水。如果能把茶叶中的锌含量增加到 200～300 mg/kg，就可以作为人体补锌的一种食物来源[18]。土壤中有效锌含量是影响茶叶中的锌含量的主要因素，由于我国大部分地区土壤有效锌含量较低，因此导致我国茶叶中锌含量普遍较低[19]。因此，如何提高茶叶锌含量是一个值得研究的课题。目前，在茶叶富锌富硒方面有一些初步的研究报道[14，16，20-21]，但这些研究主要集中在单施硒或锌对茶叶产量、品质、含硒量、含锌量、矿质元素含量及茶树生长生理效应的影响，有关锌和硒共同作用提高茶叶锌和硒含量及其他化学活性成分的研究还鲜见报道。

因此，本研究通过砂培茶树和外源施锌和硒方法，探讨施锌和硒交互作用对茶叶主要有效成分、锌和硒含量的影响，在此基础上筛选达到富硒富锌茶叶标准的硒锌浓度配比，使茶叶获得最佳产量和化学品质，从而在一定程度上为茶叶生产提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

一年生茶树(CamelliasinensisL.)扦插苗(品种为福鼎大白)于2014年3月下旬购于江西省茶树良种繁育场，平均地径为0.26 cm，平均苗高为28 cm。

河沙取自江西师范大学附近，取回过筛后用自来水冲洗干净，然后加入2%的HCl处理过夜，再用蒸馏水冲洗至pH值7.0左右，供培养茶树用。

1.2 茶苗培养

选取生长一致的一年生茶树扦插苗，用蒸馏水把附着于茶苗根部的泥土清洗干净后，将其插入装有河沙的底部带孔的白色塑料花盆内，每盆3～4株，然后将每个花盆放在与之匹配的底托上，置于江西师范大学生命科学学院温室中培养。每周定期施用2次营养液(含Hoagland大量元素和Arnon微量元素)，每次50 mL。每隔1 d向营养液中补充失去的水分。为了防止营养元素沉淀于底托上，每周清洗底托1次。

1.3 茶苗处理

茶树预培养1周后进行处理。采用2因素3水平完全随机试验设计，锌浓度设置为1.0、3.0、5.0 mg/L 3个水平，分别在营养液中添加相应量的2 g/L ZnSO4溶液(以纯锌计)；硒浓度设置为0.1、1.0、5.0 mg/L 3个水平，分别在营养液中添加相应量的1 g/L Na2SeO3溶液(以纯硒计)。总计9个处理。每处理3个重复。按试验设计将处理元素加入营养液中进行处理，每周处理2次，每次50 mL，每隔1 d向营养液中补充失去的水分，并清洗1次底托(防止元素聚集对试验结果造成影响)。

1.4 取样分析

茶树培养至茶叶采收期(2014年6月中旬)进行采样。将茶叶(一芽两叶)采摘后，先用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗2次，然后用滤纸吸干茶叶表面的水分，放置于恒温干燥箱中200 ℃杀青2～3 min，然后80 ℃烘干1.5 h，用研钵将其磨碎后过1 mm筛，装入自封袋置于冰箱中供分析用。

1.5 测定项目及方法

用酒石酸铁比色法测定茶叶茶多酚含量，参照GB/T 8313—2002《茶 茶多酚测定》中的方法[22]；用醋酸铅沉淀比色法测定茶叶咖啡碱含量，参照GB/T 8312—2002《茶 咖啡碱测定》中的方法[23]；参照黄永林等的方法测定茶叶黄酮类化合物的含量[24]；用蒽酮比色法测定茶叶可溶性糖含量，参照张志良等的方法[25]；用茚三酮比色法测定茶叶游离氨基酸总量，参照GB/T 8314—2002《茶 游离氨基酸总量测定》中的方法[26]。用火焰原子吸收法测定茶叶中锌元素含量；用原子荧光光度法测定茶叶中硒元素的含量，根据干物质计算出锌硒在茶叶中的含量。

1.6 数据处理

采用SPSS 16.0软件进行双因素方差分析，并用LSD检验对各处理平均数进行多重比较，统计学差异显著性取P<0.05。

2 结果与分析

2.1 锌硒交互作用对茶叶锌硒积累的影响

在低硒浓度(0.1 mg/L)处理下，锌和硒含量为低锌处理组高于中高锌处理组，在中硒浓度(1.0 mg/L)处理下，随着锌处理浓度的增加茶叶中锌含量增加，而硒含量则降低，而在高硒浓度(5.0 mg/L)处理下，中高浓度锌处理组茶叶中的锌含量明显高于低浓度锌处理组，而硒含量则相反；在同一锌浓度处理下，中浓度的硒处理组茶叶中的锌和硒含量明显高于低浓度硒处理组和高浓度硒处理组(图1)。综合来看，中浓度的硒(1.0 mg/L)与低浓度的锌(1.0 mg/L)处理组合的茶叶中的锌硒含量较高，双因素方差分析表明，硒和锌对茶叶中锌硒含量的影响存在显著的交互作用。

2.2 锌硒交互作用对茶叶主要化学品质成分含量的影响

在低硒浓度(0.1 mg/L)处理下，高浓度的锌(5.0 mg/L)处理组茶叶的可溶性糖、黄酮、茶多酚、氨基酸和咖啡碱含量明显高于低浓度锌(1.0 mg/L)处理组；在中硒浓度(1.0 mg/L)处理下，除可溶性糖含量差异不显著外，中高浓度的锌(3.0、5.0mg/L)处理组茶叶中主要化学品质成分含量的含量均显著高于低浓度锌处理组的(P<0.05)；而在高硒浓度(5.0 mg/L)处理下，中高浓度的锌处理组茶叶中各化学品质成分的含量明显低于低浓度锌处理组(图2)。表明在低中浓度硒条件下，增加锌处理的浓度有利于茶叶化学品质成分含量的提高；而在高浓度硒条件下，增加锌处理的浓度降低茶叶化学品质成分的含量；在同一锌浓度处理下，中浓度的硒处理组茶叶中可溶性糖、黄酮、茶多酚、氨基酸和咖啡碱含量显著高于低浓度锌处理组和高浓度锌处理组(P<0.05)。总的来看，中浓度的硒与中高浓度的锌处理组合的茶叶中主要化学品质成分含量最高，双因素方差分析表明，硒和锌对茶叶化学品质成分含量存在明显的交互作用，表明适量硒(1.0 mg/L)和锌(3.0、5.0 mg/L)有利于茶叶品质的提高。

3 讨论与结论

锌、硒是人体生命活动所必需的微量元素，也是茶树生长发育的有益元素。有研究表明，向作物叶面单独喷施亚硒酸钠或硫酸锌均可显著增加作物中的硒或锌含量，且与硒或锌的施用浓度呈线性正相关[21，27，28-30]。目前，一般认为在一定硒浓度范围内，硒对植物锌元素的吸收具有促进作用，而在硒毒情况下，则对植物锌元素的吸收具有抑制作用[8]。本研究也表明适度提高溶液中硒的浓度可以促进茶叶对锌的积累，过高的硒浓度则稍降低茶叶对锌的积累。段晓琴等在盆栽研究中发现，在土壤中合理配施锌硒肥对锌硒在植物体内的积累及生理效应有一定的协同作用，在土壤中施用硒锌肥后，油菜茎和叶中的锌和硒含量与对照相比显著增加[31]，而王建伟等研究发现，锌硒肥配施对黄土高原马铃薯块茎硒和锌含量无显著影响，但显著提高黄土高原小白菜锌和硒含量[32]。张玉兰等研究表明，增加喷施锌溶液的浓度抑制茶叶对硒的积累[33]，本研究也发现，增加培养液中锌浓度，降低茶叶中硒的积累。锌硒配施效应产生不同结果的原因可能与试种作物类型、品种以及作物种植环境等有关。本研究综合来看，中硒低锌浓度(1.0 mg/L硒和1.0 mg/L锌)处理组利于茶叶锌硒的积累。

锌是植物细胞中许多新陈代谢酶的组成成分，如碳酸酐酶、磷酸酯酶、苹果酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶等，而这些酶参与了光合作用的全过程，因此锌可增强植物的光合作用，促使植物叶片对CO2的吸收和同化，进而促进蛋白质的合成与转化。有研究发现，锌还能促进茶树根系对氮和磷元素的吸收，从而促进茶树萌芽和生长[34-35]。还有研究表明，茶园土壤有效锌含量与茶叶氨基酸含量呈显著正相关，锌可促进茶叶氨基酸的形成和茶多酚的合成[36]。硒对茶叶产量和品质的影响可能是通过对土壤中有关酶类的活性产生，进而影响茶树根系对矿质营养的吸收，从而对茶叶的产量和品质产生作用[37]。本研究表明，在低中浓度硒条件下，增加锌处理的浓度有利于茶叶主要化学成分含量的提高，而在高浓度硒条件下，增加锌处理的浓度降低主要化学成分的含量；在同一锌浓度处理下，中浓度的硒处理组茶叶中可溶性糖、黄酮、茶多酚、氨基酸和咖啡碱含量明显高于低浓度锌处理组和高浓度锌处理组。总体而言，在合理的施肥范围内，锌硒交互作用对茶叶化学成分含量具有一定的正效应，锌或硒施用过量则表现出一定的负效应。就本研究浓度范围而言，中浓度的硒(1.0 mg/L)与中高浓度的锌(3.0、5.0 mg/L)处理组合的茶叶中各化学成分含量最高，表明适量硒和锌有利于茶叶品质的提高。

综合考虑茶叶中锌硒含量和化学品质成分，1.0 mg/L锌和1.0 mg/L硒处理组最有利于茶叶化学品质成分和锌硒含量的提高。