不同處理的紅茶與綠茶對(duì)塔瑪亞歷山大藻的抑制作用

陳學(xué)豪，武玉強(qiáng)，楊 志，周立紅

( 1.集美大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院，福建 廈門 361021； 2.鰻鱺現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)教育部工程研究中心，福建 廈門 361021 )

赤潮或有害藻類暴發(fā)一直是嚴(yán)重的環(huán)境問題，始終未得到有效控制，它不僅經(jīng)常造成水產(chǎn)養(yǎng)殖、漁業(yè)資源的損失，更會(huì)對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)平衡造成威脅。除了控制污染源、采用環(huán)境工程等手段治理污染以外，抑藻劑作為一種防治藻類暴發(fā)的應(yīng)急處理方法一直廣受關(guān)注[1]。人們?cè)噲D從大量的人工或天然材料中篩選出有潛力的抑藻劑，其中，陸生植物因?yàn)槠鋪碓磸V、數(shù)量大等特點(diǎn)成為重要的篩選資源庫。最早被發(fā)現(xiàn)并被廣泛研究的是大麥桿的抑藻作用[2-4]，其他如馬蹄蓮[5]、鹽角草[6]、加拿大一枝黃花[7]、小麥桿[8-9]、稻草[10]、牛鞭草[11]、秋茄葉片[12]、蘆葦[13]、杉木粉[14-15]、桉木粉[16]、大蒜[9,17]、生姜[18]、綠茶[2,18]、小葉桉種子[18]、中草藥[9,19]、廣玉蘭、黃楊及龍瓜槐[20]等植物也都被證明有著一定抑藻能力。不過，上述研究大部分是針對(duì)淡水藻華的控制，而針對(duì)海洋中赤潮的抑藻物質(zhì)研究相對(duì)較少，已發(fā)現(xiàn)的可抑制赤潮的陸生植物大致可以歸為中草藥[19]、食物相關(guān)的植物(蒜[17]、姜[18]、綠茶[2,18]等)、桉樹等含揮發(fā)性有機(jī)物的喬木[14-16,18]、小麥秸稈[8]、紅樹或其他耐鹽植物[6,12]等幾類。

茶葉作為常見的食(飲)品原料已被發(fā)現(xiàn)具有一定的抑藻能力。張孝杰等[18]報(bào)道，1.0 mg/mL綠茶干粉對(duì)塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense)(DH01株系)的抑制率可達(dá)89.7%；汪瑾等[2]也發(fā)現(xiàn)，紅茶與綠茶浸提液對(duì)銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)具有較好的抑制作用。但關(guān)于茶葉抑制赤潮藻的研究報(bào)道卻不多。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，茶葉有良好的抑藻效果，為進(jìn)行抑藻劑開發(fā)，有必要進(jìn)一步查明茶葉的不同處理方法對(duì)抑藻作用的影響、質(zhì)量濃度效應(yīng)關(guān)系，以及不同種類茶葉的抑藻效果差異。紅茶與綠茶是兩類最常見的茶葉種類，筆者研究其干粉、水浸提液以及茶渣的抑藻效果，結(jié)合材料的來源、成本等因素篩選適宜的原材料，為赤潮治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)赤潮藻種為塔瑪亞歷山大藻DH01株系，由國家海洋局第三海洋研究所提供，采用f/2 培養(yǎng)基[21]，在溫度(22±1) ℃、光暗比12L∶12D、光照度4000 lx的條件下培養(yǎng)7 d以供試驗(yàn)。試驗(yàn)藻處于指數(shù)增長期，初始密度約5000個(gè)/mL。綠茶及紅茶均購于商店。所用試驗(yàn)容器采用干熱滅菌法，于烘箱中加熱至150 ℃維持2 h，冷卻至室溫使用。

1.2 方法

1.2.1 抑藻材料制備方法

茶粉是采用粉碎機(jī)將茶葉粉碎后備用。茶葉浸提液制備參考中藥抑藻劑的制備[19]以及日常飲茶的過程，方法如下：稱取紅茶或綠茶茶葉5 g放入燒杯中，加入去離子水50 mL浸沒茶葉，將燒杯置于電熱板上維持茶水沸騰狀態(tài)10 min(通過將燒杯適當(dāng)離開電熱板一定距離以防止茶水過度沸騰而溢出)，以500目篩絹濾出溶液(約5～7 mL)，燒杯中再加50 mL水煮沸10 min，同樣濾出溶液(約10 mL)，合并2次茶液并用去離子水定容至20 mL作為母液(此溶液作為茶浸提液，質(zhì)量濃度設(shè)定為250 mg/mL)。煮后茶渣用50 mL沸水浸泡5 min，倒去水，再加50 mL沸水浸泡，如此反復(fù)10次。收集茶渣，50 ℃烘干至恒等質(zhì)量并粉碎備用。

1.2.2 綠茶粉與紅茶粉抑藻的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選取有效抑藻質(zhì)量濃度對(duì)2種茶的抑藻效果以及抑藻持久性進(jìn)行比較。試驗(yàn)在150 mL三角瓶中進(jìn)行，稱取0.1 g綠茶或紅茶粉，加入到100 mL 塔瑪亞歷山大藻DH01藻液中，100 mL不加茶粉的藻液為對(duì)照組，各設(shè)3個(gè)平行組，培養(yǎng)條件同1.1。試驗(yàn)開始后5、24、48、72、96、120 h分別對(duì)每個(gè)容器中的藻液取樣，取樣前0.5 h充分搖勻藻液，取樣水層距液面1 cm處，采用移動(dòng)取樣槍頭的方式取樣以減少誤差，同時(shí)避免晃動(dòng)而使下沉藻細(xì)胞再懸浮，每容器取樣3次。取0.1 mL樣品置于浮游植物計(jì)數(shù)框中，于解剖鏡下(×40)記數(shù)全部細(xì)胞數(shù)，并取3次計(jì)數(shù)的平均值計(jì)算該容器中細(xì)胞密度。塔瑪亞歷山大藻細(xì)胞通過運(yùn)動(dòng)而懸浮在水層表面以獲得足夠的光線生長及繁殖，如果其活力受到抑制則會(huì)沉降至水體下層而無法完成光合作用等生理過程，從而使其種群增長受到抑制，故可通過藻細(xì)胞懸浮性的降低來表示其活力受抑制的程度即抑藻率。

1.2.3 茶葉浸提液及茶渣抑藻的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在150 mL三角瓶中進(jìn)行，取紅茶及綠茶浸提液、干茶渣一定量加入100 mL塔瑪亞歷山大藻DH01藻液中，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置試驗(yàn)質(zhì)量濃度，茶葉浸提液質(zhì)量濃度為0.16、0.25、0.40、0.63、1.00、1.60 mg/mL，茶渣質(zhì)量濃度為0.80、1.26、2.00、3.20、5.00、8.00、12.60 mg/mL。以100 mL不加茶葉的藻液為對(duì)照組，各設(shè)3個(gè)平行組。培養(yǎng)、取樣、計(jì)數(shù)等方法同1.2.2，取樣時(shí)間為0.5、1、3、5、24、48、72 h。

1.3 數(shù)據(jù)處理

RI=(1-NS/NC)×100%

式中，RI為茶葉對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01活力的抑制率(%)；NC為對(duì)照組藻密度(個(gè)/mL)；NS為試驗(yàn)組藻密度(個(gè)/mL)。

運(yùn)用Microsoft Excel與SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠茶粉與紅茶粉抑藻效果比較

1 mg/mL綠茶粉對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑制率始終很高，5 h即達(dá)(80.87±0.12)%，24 h為(94.23±0.64)%，此后一直維持100%的抑藻率直到試驗(yàn)結(jié)束(120 h)。相同質(zhì)量濃度的紅茶粉5 h抑藻率顯著低于綠茶粉(P<0.01)，后者是前者的2.69倍；盡管紅茶粉24 h抑藻率大幅升至(88.31±2.35)%，仍然顯著低于綠茶粉(P<0.05)；48～120 h 2種茶粉的抑藻率差異不顯著(P>0.05)，均超過98%(圖1)。72 h內(nèi)抑藻率的平均值為：綠茶粉93.78%，紅茶粉78.91%。

圖1 1 mg/mL茶粉對(duì)赤潮藻塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率Fig.1 Algal inhibition rates of 1 mg/mL tea powder on red tidal alga A. tamarense DH01

2.2 茶浸提液的抑藻作用

總體上綠茶浸提液質(zhì)量濃度越高抑藻率越高。各質(zhì)量濃度的最大抑藻率大多出現(xiàn)在5 h。低質(zhì)量濃度組(0.16～0.40 mg/mL)在1 h內(nèi)無抑藻作用，1 h抑藻率僅1.03%～3.08%，各質(zhì)量濃度間抑藻率無顯著差異(P>0.05)；5 h前所有試驗(yàn)質(zhì)量濃度的抑藻率均隨時(shí)間延長而增加，5 h后低質(zhì)量濃度組的抑藻率快速下降，最低的2個(gè)質(zhì)量濃度組(0.16、0.25 mg/mL)24 h抑藻率分別為1.03%和2.43%。高質(zhì)量濃度組(0.63～1.60 mg/mL)在3 h內(nèi)抑藻率隨處理時(shí)間延長而快速增加，差異顯著(P<0.05)，并且質(zhì)量濃度越高抑藻率越高(P<0.05)；另外，質(zhì)量濃度越高最大抑藻率出現(xiàn)時(shí)間越早，1.60 mg/mL組最大抑藻率出現(xiàn)在3 h，0.63、1.00 mg/mL組的最大抑藻率出現(xiàn)在5 h；此后，高質(zhì)量濃度組維持各自的最大抑藻率(>99%)(P>0.05)直到試驗(yàn)結(jié)束(圖2)。1 h抑藻率(RI，1 h)與綠茶浸提液質(zhì)量濃度(ρ)的關(guān)系為：RI，1 h=0.7371ρ-0.1272，r2=0.9358；1 h半抑制質(zhì)量濃度為0.85 mg/mL。

鏡檢可見，在質(zhì)量濃度≤0.4 mg/mL的綠茶浸提液處理下，試驗(yàn)期間藻細(xì)胞形態(tài)及活動(dòng)性與對(duì)照組無顯著差異甚至活動(dòng)更劇烈一些；而質(zhì)量濃度≥0.63 mg/mL的綠茶浸提液一般不會(huì)造成藻細(xì)胞形態(tài)的顯著改變，但是細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)力會(huì)顯著下降，并且處理質(zhì)量濃度越高、處理時(shí)間越長藻細(xì)胞活動(dòng)力越差。1.60 mg/mL組藻細(xì)胞在整個(gè)試驗(yàn)期間始終靜止不動(dòng)，1.00 mg/mL組僅極少數(shù)藻細(xì)胞作小幅度移動(dòng)，0.63 mg/mL組細(xì)胞運(yùn)動(dòng)比低質(zhì)量濃度組慢、比高質(zhì)量濃度組快。對(duì)照組藻細(xì)胞則始終快速運(yùn)動(dòng)并少見沉底現(xiàn)象。

圖2 不同質(zhì)量濃度綠茶浸提液對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率Fig.2 Algal inhibition rates of different concentrations of green tea extracts on alga A. tamarense DH01

與綠茶浸提液類似，總體上紅茶浸提液質(zhì)量濃度越高抑藻率越高，但在1 h內(nèi)低質(zhì)量濃度組(0.16～0.40 mg/mL)抑藻率間無顯著差異，24 h后0.16～0.63 mg/mL質(zhì)量濃度組間及1.00～1.60 mg/mL質(zhì)量濃度組間抑藻率無顯著差異(P>0.05)；低質(zhì)量濃度紅茶浸提液在1 h內(nèi)無抑藻作用，鏡檢可見藻細(xì)胞運(yùn)動(dòng)比對(duì)照組細(xì)胞更加活躍。與綠茶浸提液情況不同，紅茶浸提液各質(zhì)量濃度的最大抑藻率出現(xiàn)在3 h，低質(zhì)量濃度組的抑藻率在3 h前隨時(shí)間延長而增加，3 h后則迅速下降，而且質(zhì)量濃度越低下降越快，0.16、0.40 mg/mL組5 h抑藻率分別是各自最高值的2.93%及25.78%。高質(zhì)量濃度組中1.00、1.60 mg/mL 2個(gè)質(zhì)量濃度的抑藻率維持各自的最高抑藻率(>99%)(P>0.05)至72 h，但0.63 mg/mL組達(dá)到最大抑藻率后即快速下降，至24 h后與其他低質(zhì)量濃度組的抑藻率無顯著差異(P>0.05)(圖3)。1 h抑藻率與紅茶浸提液質(zhì)量濃度的關(guān)系為：RI，1 h=0.7571ρ-0.1611，r2=0.8629；1 h半抑制質(zhì)量濃度為0.87 mg/mL。

鏡檢可見，當(dāng)紅茶浸提液質(zhì)量濃度≤0.4 mg/mL時(shí)，1 h內(nèi)藻細(xì)胞均比對(duì)照組活躍，此后，水層中細(xì)胞活動(dòng)情況與對(duì)照組類似；0.63 mg/mL組水層中細(xì)胞在處理5 h后活動(dòng)減慢，但24 h后則與對(duì)照組相同。1 mg/mL組水層中藻細(xì)胞1 h后僅少量做緩慢移動(dòng)，藻細(xì)胞大多沉降入容器底部，72 h時(shí)鏡檢沉底的藻細(xì)胞，可見其形態(tài)均保持完整，約1/3藻細(xì)胞作緩慢移動(dòng)，其余靜止不動(dòng)；1.60 mg/mL組無論是水層中還是底部的藻細(xì)胞在試驗(yàn)期間均靜止不動(dòng)，72 h時(shí)可見底部細(xì)胞形態(tài)尚完整，但呈絮狀團(tuán)塊膠結(jié)在一起。對(duì)照組藻細(xì)胞則始終快速運(yùn)動(dòng)并少見沉底現(xiàn)象。

表1為兩種茶浸提液各質(zhì)量濃度組在試驗(yàn)期間抑藻率的平均值。相同質(zhì)量濃度下綠茶浸提液抑藻率平均值是紅茶浸提液的0.98～3.72倍，當(dāng)質(zhì)量濃度≤0.63 mg/mL時(shí)綠茶浸提液抑藻率平均值高于紅茶，且質(zhì)量濃度越高二者差異越大；當(dāng)質(zhì)量濃度≥1.00 mg/mL時(shí)二者抑藻率平均值相近。

圖3 不同質(zhì)量濃度紅茶浸提液對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率Fig.3 Algal inhibition rates of different concentrations of black tea extracts on alga A. tamarense DH01

表1 不同質(zhì)量濃度的紅茶與綠茶浸提液在試驗(yàn)期間對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的平均抑藻率 %

2.3 茶渣的抑藻作用

總體上，綠茶渣抑藻率隨著處理質(zhì)量濃度的升高、處理時(shí)間的延長而增加。1 h前0.80、1.26 mg/mL綠茶渣抑藻率很低(抑藻率<0.78%)，組間無顯著差異(P>0.05)，其他質(zhì)量濃度組隨著綠茶渣質(zhì)量濃度的增加抑藻率顯著提高(P<0.05)，3.20 mg/mL質(zhì)量濃度在0.5 h即可抑制約50%的藻細(xì)胞[抑藻率為(48.62±3.68)%]，12.60 mg/mL組0.5 h抑藻率達(dá)到(78.82±2.54)%；隨著處理時(shí)間的延長，各質(zhì)量濃度組抑藻率均快速增加，0.8 mg/mL組5 h抑藻率達(dá)(77.84±2.19)%；質(zhì)量濃度越高達(dá)到其最大抑藻率的時(shí)間越短，12.60 mg/mL組為1 h，8.00 mg/mL組為3 h，5.00 mg/mL組為5 h，2.00～3.20 mg/mL組為24 h，1.26 mg/mL組為48 h，0.8 mg/mL組為72 h；除了0.8 mg/mL組的最大抑藻率是(94.56±1.03)%外，其他質(zhì)量濃度組的最大抑藻率達(dá)99.46%～100.00%。所有質(zhì)量濃度組均保持其最大抑藻率至72 h(圖4)。1 h抑藻率與綠茶渣質(zhì)量濃度的關(guān)系為：RI,1 h=0.2086ρ-0.2062，r2=0.9211，1 h半抑制質(zhì)量濃度為3.39 mg/mL。

圖4 不同質(zhì)量濃度綠茶渣對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率Fig.4 Algal inhibition rates of different concentrations of green tea residues on alga A. tamarense DH01

鏡檢可見，0.80～2.00 mg/mL綠茶渣組藻細(xì)胞在處理1 h內(nèi)活動(dòng)情況與對(duì)照組相同，但隨著處理時(shí)間延長藻細(xì)胞活動(dòng)力逐漸減弱，24 h后基本不動(dòng)；3.20～12.60 mg/mL綠茶渣組細(xì)胞隨著處理時(shí)間延長及處理質(zhì)量濃度增加而活動(dòng)力逐漸減弱，至5 h僅少數(shù)細(xì)胞緩慢運(yùn)動(dòng)，大部分靜止；72 h時(shí)底部細(xì)胞多數(shù)形態(tài)完整，但均不活動(dòng)。對(duì)照組藻細(xì)胞始終快速移動(dòng)并很少沉底。

紅茶渣抑藻率隨著質(zhì)量濃度增加而增加，0.5 h時(shí)質(zhì)量濃度≤3.20 mg/mL，1 h時(shí)質(zhì)量濃度≤2.00 mg/mL的組抑藻率均極低(抑藻率<0.93%)，組間差異不顯著(P<0.05)；其他組抑藻率隨質(zhì)量濃度增加而緩慢增加；隨著處理時(shí)間延長，各質(zhì)量濃度組抑藻率顯著增加(P<0.05)，但增加速率低于綠茶渣。0.80、1.26 mg/mL組最大抑藻率分別為(22.17±1.66)%、(54.27±4.09)%，這兩組抑藻率在5 h各自達(dá)到最大值后開始逐漸下降，而其他質(zhì)量濃度組可將各自最大抑藻率(99.67%～100.00%)維持72 h；紅茶渣質(zhì)量濃度越高達(dá)到其最大抑藻率的時(shí)間越短(低質(zhì)量濃度組除外)，12.60 mg/mL組為5 h、8.00 mg/mL組為24 h，3.20～5.00 mg/mL組為48 h，2.00 mg/mL組為72 h(圖5)。1 h抑藻率與紅茶渣質(zhì)量濃度的關(guān)系為：RI,1 h=0.0649ρ-0.0817，r2=0.9515；1 h半抑制質(zhì)量濃度為8.96 mg/mL。

鏡檢可見，1.26～5.00 mg/mL紅茶渣組水層中藻細(xì)胞活動(dòng)情況隨著處理時(shí)間延長及處理質(zhì)量濃度增加而逐漸減慢；8.00、12.60 mg/mL紅茶渣組分別在處理5 h及3 h后細(xì)胞停止活動(dòng)，且細(xì)胞形成膠團(tuán)互相粘連。72 h時(shí)質(zhì)量濃度≤5.00 mg/mL紅茶渣組沉底細(xì)胞形態(tài)完整，除了質(zhì)量濃度≤1.26 mg/mL紅茶渣組還有約50%細(xì)胞活動(dòng)外，其他各處理組均無細(xì)胞活動(dòng)，且隨著處理質(zhì)量濃度增加膠團(tuán)數(shù)量增多，細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象也更嚴(yán)重。對(duì)照組藻細(xì)胞始終快速移動(dòng)并很少沉底。

圖5 不同質(zhì)量濃度紅茶渣對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率Fig.5 Algal inhibition rates of different concentrations of black tea residues on alga A. tamarense DH01

兩種茶渣各質(zhì)量濃度組在試驗(yàn)期間抑藻率的平均值見表2。相同質(zhì)量濃度下綠茶渣抑藻率平均值是紅茶渣的1.07～4.24倍，而且質(zhì)量濃度越低二者的抑藻率平均值差異越大。

表2 各質(zhì)量濃度的紅茶渣與綠茶渣在試驗(yàn)期間對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的平均抑藻率 %

3 討 論

3.1 綠茶與紅茶抑藻效果比較

茶葉是一種成分非常復(fù)雜多樣的植物，主要成分有茶多酚、生物堿、芳香物質(zhì)、茶葉色素、氨基酸和蛋白質(zhì)、碳水化合物、有機(jī)酸、維生素、礦物質(zhì)等[22-25]，這些化合物的種類及含量也因產(chǎn)地、季節(jié)[26-28]及加工工藝[29-30]的不同而存在一定差別。從兒茶素、沒食子酸等功能成分來看，綠茶與紅茶有著明顯區(qū)別[31]。綠茶加工時(shí)采用高溫殺青，制止酶對(duì)茶多酚的氧化，較多地保留了鮮葉的天然物質(zhì)。紅茶需要經(jīng)過發(fā)酵，鮮葉中的化學(xué)成分變化較大。李大祥等[32]研究表明，采用相同原料制得綠茶和紅茶，綠茶的茶多酚含量基本不變而紅茶則顯著下降。Yang等[33]發(fā)現(xiàn)，紅茶在揉切和發(fā)酵過程中會(huì)使兒茶素含量減少近75%。陳挺強(qiáng)等[34]也指出，隨著發(fā)酵程度的加深，茶浸提液干物質(zhì)總量降低，茶多酚含量降低尤其顯著。

目前有關(guān)茶葉的研究大多著眼于其對(duì)人類的營養(yǎng)、保健作用，而茶葉對(duì)赤潮藻的抑制作用報(bào)道較少[18]。然而，茶葉含有豐富的酚類、有機(jī)酸、生物堿等物質(zhì)，它們已被發(fā)現(xiàn)在其他植物中存在并具有抑藻作用。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，綠茶與紅茶對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01均有較強(qiáng)的抑制作用，說明兩種茶葉中含有抑藻物質(zhì)。在相同處理質(zhì)量濃度下，無論是茶粉、茶浸提液還是茶渣的試驗(yàn)結(jié)果均顯示，綠茶的抑藻效果在低質(zhì)量濃度下優(yōu)于紅茶，高質(zhì)量濃度下二者效果相近。如從72 h內(nèi)各質(zhì)量濃度的平均抑藻率來看，0.63 mg/mL綠茶浸提液是紅茶浸提液的3.72倍，0.80 mg/mL綠茶渣是紅茶渣的4.24倍，1.00 mg/mL綠茶粉是紅茶粉的1.19倍，這說明綠茶含有更多的抑藻物質(zhì)。從抑藻速度來看，短期內(nèi)(24 h)1.00 mg/mL綠茶粉的抑藻效果優(yōu)于紅茶粉，但長期來看(48～120 h)二者抑藻效果相當(dāng)。這可能與茶葉中抑藻物質(zhì)溶出的速率有關(guān)，2種茶粉抑藻物質(zhì)總量可能差別不大，時(shí)間越久溶出越充分，故二者的抑藻效果趨近。質(zhì)量濃度≤0.63 mg/mL的綠茶浸提液72 h平均抑藻率遠(yuǎn)高于紅茶浸提液，而高質(zhì)量濃度組(1.00～1.60 mg/mL)二者無顯著差異，這說明在高質(zhì)量濃度范圍兩種茶浸提液中抑藻物質(zhì)含量很高，足以完全抑制目標(biāo)藻，故不能體現(xiàn)它們之間的差別；較低質(zhì)量濃度下情況則不同，0.63 mg/mL綠茶浸提液5 h起幾乎完全抑制塔瑪亞歷山大藻DH01直至72 h，要達(dá)到相同效果，紅茶浸提液處理質(zhì)量濃度需要達(dá)到1.00 mg/mL。另外，綠茶浸提液1 h半抑制質(zhì)量濃度低于紅茶浸提液也說明前者的有效抑藻質(zhì)量濃度更低。

茶渣的結(jié)果也顯示與茶浸提液相似的規(guī)律，處理質(zhì)量濃度越低，綠茶渣與紅茶渣72 h平均抑藻率差異越大，前者遠(yuǎn)大于后者；尤其是低質(zhì)量濃度組(0.80、1.26 mg/mL)在相同處理時(shí)間下，綠茶渣抑藻率高于紅茶渣，并且高抑藻率可維持72 h，紅茶渣不僅抑藻率低而且后期下降明顯。綠茶渣1 h半抑制質(zhì)量濃度僅為紅茶渣的37.83%。以上這些均說明綠茶的有效抑藻質(zhì)量濃度更低，采用綠茶制備抑藻劑有助于降低使用成本，并減輕對(duì)環(huán)境造成的影響。汪瑾等[2]研究也發(fā)現(xiàn)，綠茶對(duì)銅綠微囊藻的抑制作用強(qiáng)于紅茶。這可能是因?yàn)榫G茶保留較多的天然物質(zhì)，而紅茶則因發(fā)酵而影響其生化物質(zhì)含量及其功能活性。由于茶葉的成分復(fù)雜，究竟是哪一種或哪幾種物質(zhì)具有抑藻作用還有待進(jìn)一步研究?？紤]到茶葉來源廣泛容易取得，又是一種天然食材，生態(tài)安全性相對(duì)較高，這些條件使其具有作為抑藻材料的潛力。

3.2 茶粉與茶浸提液的抑藻效果比較

茶葉在沖泡過程中會(huì)將其中的物質(zhì)釋放至水中，其釋放的情況與沖泡水溫、時(shí)間、次數(shù)等均有關(guān)系。一般來說沖泡時(shí)間越長，釋放入水中的成分含量越高，反之越少[35-36]。當(dāng)然，紅茶與綠茶的水浸提液成分及各種物質(zhì)的質(zhì)量濃度不可能相同。對(duì)比1.00 mg/mL茶葉干粉與水浸提液對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率(表3)可見，處理5 h后兩種茶葉浸提液的抑藻率均顯著高于各自干粉的抑藻率(P<0.05)，但至24 h時(shí)，綠茶浸提液與干粉之間的抑藻率已無顯著差異(P>0.05)，而紅茶仍有11.69%的差值(P<0.05)。48 h后兩種茶的浸提液與干粉之間抑藻率均無顯著差異(P>0.05)。由于茶葉浸提液的制備方法使得其實(shí)際質(zhì)量濃度低于理論質(zhì)量濃度，即試驗(yàn)中茶葉浸提液的實(shí)際質(zhì)量濃度小于1.00 mg/mL，而茶粉的質(zhì)量濃度是比較準(zhǔn)確的?？梢酝茰y，如果浸提液的質(zhì)量濃度更接近理論質(zhì)量濃度(1.00 mg/mL)，其抑藻效果會(huì)更強(qiáng)，今后的研究有必要優(yōu)化浸提液的制作方法以獲得更準(zhǔn)確的質(zhì)量濃度，提高抑藻效果。

表3 相同質(zhì)量濃度下干粉與水浸提液(1.00 mg/mL)對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01的抑藻率 %

如上所述，茶粉中抑藻物質(zhì)質(zhì)量濃度應(yīng)該比浸提液的高，它在處理初期的抑藻率卻低于后者，這可能是因?yàn)楦煞墼诩尤胨泻笥袀€(gè)溶解過程，其中的抑藻物質(zhì)釋放需要一段時(shí)間。而茶葉在制備浸提液的過程中已經(jīng)完成了抑藻物質(zhì)的溶解、釋放，抑藻物質(zhì)可以直接發(fā)揮作用，短時(shí)間里表現(xiàn)出更好的抑藻效果；隨著處理時(shí)間延長，茶粉中的有效成分得到充分釋放，其抑藻能力完全呈現(xiàn)，最終浸提液與干粉間抑藻率無顯著差異也說明了二者所含抑藻物質(zhì)總量可能是相當(dāng)?shù)模疫@些抑藻物質(zhì)的性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易被高溫浸泡所破壞。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，兩種茶粉在24 h即可發(fā)揮較好的抑藻效果。但從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，見效快的浸提液在赤潮應(yīng)急處理時(shí)更具優(yōu)勢、更值得關(guān)注，故筆者未對(duì)茶粉的抑藻質(zhì)量濃度—效應(yīng)關(guān)系作更多研究。

3.3 茶渣的抑藻效果

茶葉在反復(fù)沖泡過程中，大多數(shù)成分會(huì)溶出。從其營養(yǎng)成分(維生素和氨基酸等)來看，第1次沖泡就有80%的量被浸出，第2次沖泡時(shí)約15%，第3次沖泡幾乎全部浸出[37]?？梢酝茰y經(jīng)反復(fù)沖泡的茶渣中各種成分包括抑藻物質(zhì)的含量將大為減少。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，無論是綠茶還是紅茶，茶粉比茶渣的抑藻作用強(qiáng)得多。這正說明茶葉經(jīng)沖泡后抑藻物質(zhì)溶出，而茶渣中剩余的抑藻成分減少，尤其是紅茶渣中減少較多。所以，要想達(dá)到理想的抑藻效果，茶渣的用量要遠(yuǎn)高于茶粉及茶浸提液。但是隨著茶渣質(zhì)量濃度提高或者處理時(shí)間的延長，綠茶渣及紅茶渣均能達(dá)到近乎完全抑制塔瑪亞歷山大藻的目的，可以作為抑藻材料使用。當(dāng)然，紅茶渣的效果仍然略遜于綠茶渣，以抑藻率80%為準(zhǔn)，2.00 mg/mL綠茶渣經(jīng)3 h處理即可達(dá)到，而相同處理時(shí)間下需要8.00 mg/mL紅茶渣才可達(dá)到；而2.00 mg/mL紅茶渣則要經(jīng)過約48 h方可達(dá)到約80%的抑藻率；綠茶渣1 h半抑制質(zhì)量濃度遠(yuǎn)低于紅茶渣也說明了綠茶渣的有效抑藻質(zhì)量濃度更低，作為抑藻劑更具優(yōu)勢。茶渣的抑藻作用說明其中的確存在一定量的抑藻物質(zhì)，考慮到茶渣經(jīng)過多次浸泡，其中常見的各種活性成分會(huì)大量減少，其抑藻成分與茶粉或茶浸提液是否相同值得探索，其抑藻機(jī)理也有必要進(jìn)一步研究。

人們的日常生活中會(huì)丟棄大量的茶渣，如果能夠充分利用這一現(xiàn)象將茶渣變廢為寶，不僅能大大降低抑藻劑的生產(chǎn)成本，還可以減少固廢的產(chǎn)生，無疑是一舉多得且對(duì)環(huán)境友好的方法。本試驗(yàn)的結(jié)果將為赤潮災(zāi)害的應(yīng)急處理提供理論依據(jù)。

3.4 茶葉抑藻作用的持久性

除了綠茶渣以外，綠茶及紅茶浸提液、紅茶渣均存在低質(zhì)量濃度組的抑藻率隨著時(shí)間的延長先增后減的情況，即抑藻率有峰值呈現(xiàn)；這幾個(gè)材料的高質(zhì)量濃度組抑藻率隨時(shí)間延長而不斷增加，達(dá)到最大值后可保持到試驗(yàn)結(jié)束。這表明低質(zhì)量濃度下藻類受到的抑制是暫時(shí)的，一段時(shí)間后藻細(xì)胞可能適應(yīng)這一環(huán)境而得到恢復(fù)，如果去除環(huán)境中的抑藻劑，這種恢復(fù)也是可以預(yù)期的。而高質(zhì)量濃度組藻細(xì)胞受到永久的傷害(終極效果即致死作用)，這樣就是完全抑制。在赤潮治理中完全抑制是追求的目標(biāo)。以本試驗(yàn)結(jié)果看，1.00 mg/mL的綠茶或紅茶粉、質(zhì)量濃度≥0.63 mg/mL的綠茶浸提液、質(zhì)量濃度≥1.00 mg/mL的紅茶浸提液、質(zhì)量濃度≥2.00 mg/mL的紅茶渣以及質(zhì)量濃度≥0.80 mg/mL的綠茶渣均可達(dá)到這一目標(biāo)，在抑藻劑制備中可供參考。

4 結(jié) 論

(1)綠茶與紅茶對(duì)塔瑪亞歷山大藻DH01均具有較好的抑制作用，并且綠茶抑藻效果比紅茶好，表現(xiàn)在起效快、有效質(zhì)量濃度低；茶浸提液及茶渣在高質(zhì)量濃度下的抑藻率相近，低質(zhì)量濃度下通常綠茶抑藻率高于紅茶；除了綠茶渣，其他抑藻材料的低質(zhì)量濃度抑藻效果短暫、高質(zhì)量濃度則持久。試驗(yàn)質(zhì)量濃度下綠茶渣可持續(xù)72 h抑制塔瑪亞歷山大藻DH01。

(2)在相同質(zhì)量濃度下，茶浸提液的抑藻率在短期內(nèi)(5 h)高于茶粉的抑藻率，隨著處理時(shí)間的延長(24～48 h后)，二者抑藻效果相近?？紤]到時(shí)效性，在赤潮應(yīng)急處理時(shí)使用茶浸提液較為適宜。

(3)綠茶渣及紅茶渣均具有抑藻作用，但綠茶渣抑藻效果強(qiáng)于紅茶渣。質(zhì)量濃度在0.80～12.60 mg/mL內(nèi)，質(zhì)量濃度越低綠茶渣相比紅茶渣的抑藻優(yōu)勢越明顯。茶渣，尤其是綠茶渣是一種極具潛力的抑藻劑材料，開發(fā)為抑藻劑將是一種廢物利用的好途徑。