茶樹鮮葉氟離子富集與生長時(shí)間的關(guān)聯(lián)性研究

張嶺苓，彭 龍，王 葉，肖益平*，沈程文，王銘涵，李云飛，李 峻，劉亞坤，雷召輝

（1湖南省白沙溪茶廠股份有限公司，湖南 益陽 413515；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

1 前言

茶是世界三大‘無酒精’飲料之一，我國自神農(nóng)氏以來對(duì)茶葉飲用已有5000多年的歷史，茶最早被作為藥品使用后逐漸發(fā)展為飲品，甚至成為影響世界貿(mào)易的重要商品。在國內(nèi)不同時(shí)代，不同的消費(fèi)區(qū)域，飲用的茶略有不同，20世紀(jì)之前，全國茶類綠茶、紅茶、青茶消費(fèi)量最大，黑茶只在西北、西南等少數(shù)民族地區(qū)消費(fèi)，且人均日常消耗量非常大，也是生活必需品。隨著全國人均生活水平發(fā)生變化，生活消費(fèi)習(xí)慣飛躍性改變，中國六大茶類百花齊放，飲茶成為全國人民調(diào)節(jié)生活飲食的一部分，茶因其特殊的作用被譽(yù)為 21世紀(jì)的健康飲品。茶作為我國的傳統(tǒng)飲料具有悠久歷史，深受世界各地歡迎?，F(xiàn)代科學(xué)研究已證實(shí)茶葉具有降血脂[1]、降血壓[2-3]、抗動(dòng)脈粥樣硬化[4-5]、耐缺氧[6-8]等 多種藥理功能，主要功能成分如茶多酚、兒茶素、茶色素、茶氨酸等已被廣泛地應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等方面。

氟是自然界分布最廣的元素之一，是人類生命活動(dòng)所必須的微量元素之一[9]，人體可以通過飲茶、食物和空氣等多種途徑攝入氟，正常人體內(nèi)的氟含量為2.6g，僅次與鐵和硅。氟在人體存在人體骨骼、牙齒、指甲、毛發(fā)、臟器中，其中骨骼和牙齒的含氟量占身體總含氟量的絕大部分，適量氟對(duì)牙齒齲齒的預(yù)防，骨質(zhì)疏松的預(yù)防有著重要的作用，對(duì)動(dòng)物生長發(fā)育、生殖能力均有積極作用。作為一種生物活性元素，人體對(duì)氟是存在一定需求，攝入適量的氟離子可以預(yù)防齲齒，改善骨質(zhì)等功效，低氟地區(qū)通過食品和飲茶補(bǔ)充人體需要的氟離子是最有效分措施。

茶樹是一種擁有高聚氟能力的植物[10-13]，葉片是茶樹氟積累的主要器官[14]，素有氟“聚集體”之稱[15]。茶樹氟含量具有隨著葉片在母樹上生長時(shí)間越長含量不斷遞增的規(guī)律，不同的茶葉產(chǎn)區(qū)由于茶樹生長環(huán)境不同，氟離子含量也明顯不同。

茶葉中氟離子來源于環(huán)境中的水、大氣、土壤和茶園施入品等方面，其中土壤是茶樹生長過程中氟離子攝取最主要的來源。茶樹生長土壤一般偏酸性，灌溉用水往往是泉水、河水、池塘水、自然降水等，因此土壤氟含量尤其是酸溶性氟化物含量高對(duì)茶樹鮮葉氟離子的累計(jì)有很大影響。針對(duì)我國土壤氟離子含量的情況已有大量研究。氟廣泛分布于自然界，主要來源于巖石風(fēng)化物、礦物、火山噴發(fā)等，土壤全氟含量與母巖或母土質(zhì)氟含量、及灌溉用水有直接關(guān)系。我國土壤氟含量變化范圍191～1012mg/kg，平均 453mg/kg[16-18]。不同地區(qū)茶園土壤特性不同，土壤氟含量相差大，對(duì)茶葉氟離子含量的影響也有非常大的差異。

茶樹生長過程中，隨著葉片不斷的增長，氟離子含量也隨之增加。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，茶樹各器官的含氟為：葉＞花蕾 ＞籽＞皮＞細(xì)枝＞骨干枝 ＞細(xì)根＞莖主軸＞莖主干＞主根＞側(cè)根[19]。大量的研究[20-22]證明氟主要累積于成熟葉片中，并隨著葉齡的增加而逐漸升高，推測茶樹吸收的氟離子在葉片中的聚集與葉片生長時(shí)間有密切關(guān)系。以往研究從理論、科學(xué)角度分析了茶樹鮮葉生長時(shí)間與氟離子關(guān)聯(lián)性，但缺少茶園實(shí)際生產(chǎn)培管環(huán)節(jié)的研究。因此，為了掌握大面積茶園實(shí)際生產(chǎn)狀況，及量化茶葉生長與氟離子含量的關(guān)聯(lián)性，本研究通過對(duì)比不同季節(jié)、不同生長時(shí)間以及不同成熟度葉片中氟離子含量的差異進(jìn)行相關(guān)分析，初步探討茶樹鮮葉生長過程與氟離子含量的相關(guān)特性，希望通過研究探究茶樹氟離子富集的規(guī)律性，用以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中茶園培管與鮮葉采摘。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 試驗(yàn)材料。茶樹鮮葉。

2.1.2 試劑。氟離子標(biāo)準(zhǔn)液1000ug/ml（GSB 04-1771-2004）、一水合檸檬酸、無水乙酸鈉、氯化鈉、二水合檸檬酸三鈉。（滬試、AR分析純）

2.1.3 設(shè)備與器具。器具：量筒（100ml 500ml）、燒杯（50ml 200ml 500ml）、容量瓶（50ml 250ml）、具塞錐形瓶（50ml）、玻璃棒、濾紙、聚四氟燒杯（50ml）、漏斗（50ml）、稱量紙等。

設(shè)備：數(shù)顯水浴鍋(常州普天HH-8)、分析天平(梅特勒-托利多ME204)、電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京永光明101-2ABS)、磁力攪拌器(雷磁）、氟離子復(fù)合電極、氟離子讀數(shù)氣等（蘇州思創(chuàng)CF-2070）。

2.2 方法

2.2.1 茶園品種樹齡確定。選定的茶園位置為：湖南省安化縣小淹鎮(zhèn)沙灣茶園（N28°23′25″E111°28′18″）。

茶樹樹齡：10年。

茶樹品種：福鼎大白。

茶園面積：400m2。

茶園海拔：100m。

2.2.2 茶葉采摘方案確定。選擇1m2茶樹樹幅，采摘完全（包括夾葉），設(shè)定茶樹開始發(fā)芽為第1天，生長第20天進(jìn)行第一次采摘，每隔10天采摘一次（設(shè)計(jì)三次重復(fù)）。設(shè)計(jì)春夏兩個(gè)不同季節(jié)對(duì)比制樣。共24次。試驗(yàn)周期共一年。

2.2.3 鮮葉處理方法確定。將采摘好的鮮葉去除茶梗后，將烘箱調(diào)至100℃烘至足干（約2.5h），放入-4℃冰箱中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.4 氟含量檢測方法確定。本研究依據(jù)GB 19965-2005中描述，采用離子選擇電極法進(jìn)行氟含量檢測。

3 結(jié)果與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)樣品氟離子檢測

依據(jù)GB 19965-2005中所描述的離子選擇電極法進(jìn)行氟含量檢測，制作氟離子標(biāo)準(zhǔn)濃液，將1000ug/l氟離子標(biāo)準(zhǔn)液（GSB 04-1771-2004），進(jìn)行稀釋。并加入TISAB總離子強(qiáng)度緩沖液，制作0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/l，氟離子標(biāo)準(zhǔn)液一套。使用氟離子計(jì)測定，制得如下標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。

上圖為氟離子曲線圖，相關(guān)系數(shù)R2=1，因此氟含量的測定可以使用此標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.2 生長時(shí)間對(duì)茶葉含氟量的影響

依據(jù)，茶樹鮮葉生長時(shí)間長短，對(duì)鮮葉進(jìn)行氟含量檢測，得到圖2。

由上圖可知：茶鮮葉生長到一芽二葉時(shí)氟離子含量平均為100mg/kg，隨著生長時(shí)間不斷延長，茶葉中的氟離子含量也隨之不斷累積增加，在天數(shù)達(dá)到120天時(shí)，氟離子含量達(dá)到650mg/kg。是剛發(fā)芽時(shí)的6.5倍。茶樹根系不斷的從土壤中吸取氟離子，最終聚集于茶樹的葉片內(nèi)，隨著葉片生長時(shí)間的延長，氟離子含量越高，由此可知，茶葉中的氟離子含量隨時(shí)間延長具有快速積累的特性。經(jīng)過檢測研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)茶樹鮮葉生長時(shí)間為20-40天時(shí)，氟離子含量為100—350mg/kg；41—60天時(shí)，氟離子含量為350—450mg/kg；61—80天時(shí)，氟離子含量為450—560mg/kg；81—100天時(shí)，氟離子含量為560—615mg/kg，100—120天時(shí)，氟離子含量為615—650mg/kg。曲線的斜率初期為k=12.5，末期斜率為k=1.75。斜率值降低了7.1倍。由此可知，隨著茶樹自身氟含量的不斷增加，當(dāng)總量達(dá)到一定程度后，茶樹在土壤的吸收聚集氟的速率減弱，直到葉張衰老脫落。因此，我們推斷隨著生長時(shí)間的不斷增加茶樹總氟含量也不斷增高。

3.3 茶樹葉片成熟度與氟離子含量的關(guān)系

茶樹鮮葉隨著生長時(shí)間的增加，新發(fā)芽的嫩葉數(shù)不斷增加，按照不同葉片數(shù)進(jìn)行篩分，得到從一芽2葉至一芽15、16葉的不同鮮葉樣本，進(jìn)行氟含量檢測，得到圖3。將一芽15、16葉的鮮葉樣本進(jìn)行再次篩選得到芽尖—5葉、6—9葉、10—13葉、14—16葉四個(gè)鮮葉樣本，進(jìn)行氟含量檢測，得到圖4.

由圖3可知：隨著新枝鮮葉片數(shù)不斷增加，氟離子含量也隨之增加。在鮮葉萌芽初期，一芽二葉時(shí)氟含量僅為98mg/kg，當(dāng)鮮葉長至15、16葉時(shí)氟含量達(dá)到680mg/kg。含量提升約7倍。在新枝成熟葉增加的過程中，葉片氟含量的增長速率是非線性的，總體呈現(xiàn)先快后緩的趨勢。增加幅度最高的為一芽3、4葉至一芽5、6葉時(shí)，氟含量由140mg/kg增長至349mg/kg，增長達(dá)2.5倍。當(dāng)鮮葉片數(shù)超過13片以后氟含量趨于飽和，增加幅度緩慢。由圖4可知：在一芽15、16葉的鮮葉樣本中，葉片越粗老氟含量越高。芽尖—5葉氟含量僅為278mg/kg，14—16葉氟含量高達(dá)1230mg/kg，含量增加4.4倍。由此可知，在同一年生長出來的鮮葉，氟離子大部分聚集在最早生長出來的下端紅梗葉片中。經(jīng)過研究推測，氟被茶樹根系吸收后通過木質(zhì)部向地上部運(yùn)輸，最終到達(dá)并累積于葉片之中，而茶樹葉片由表皮、柵欄組織和海綿組織組等結(jié)構(gòu)組成，老葉中的表皮、柵欄組織等結(jié)構(gòu)均要多于嫩葉，老葉更容易儲(chǔ)存氟離子。由于老葉萌芽生長時(shí)間久，要遠(yuǎn)長于嫩葉，對(duì)氟積累時(shí)間更長，因此導(dǎo)致紅梗以下的老葉氟離子含量要遠(yuǎn)高于嫩葉。

3.4 不同季節(jié)氟含量的關(guān)聯(lián)性

經(jīng)過監(jiān)測過程的數(shù)據(jù)分析，選擇同一茶園、相同的生長天數(shù)，春、夏兩個(gè)季節(jié)茶樹鮮葉，直接烘干后，進(jìn)行氟離子檢測。進(jìn)行春茶與夏茶氟離子含量的對(duì)比檢測，氟離子含量如圖5所示：

由上圖可知：無論是春茶或夏茶，氟含量均會(huì)隨著生長時(shí)間而逐漸增加，20天時(shí)夏茶氟含量140mg/kg，春茶則為175mg/kg，春茶高出35mg/kg；生長至80天時(shí)夏茶增加到561mg/kg，春茶則為660mg/kg，春茶高出99mg/kg。增長的趨勢與上述3.2中所描述的基本一致。茶樹的氟含量在同一生長時(shí)間的前提之下，春茶鮮葉中的氟離子含量均要高于夏茶，春茶鮮葉中的氟離子含量約為夏茶的1.2倍。因此推測，春茶在土壤中吸附氟離子的能力要強(qiáng)于夏茶。冬季在茶園封園后，茶園管理者會(huì)施加大量的底肥，從而為一年中茶園生長所充足的肥料，肥料中的含氟量間接導(dǎo)致春茶吸收氟的能力比夏茶高；春茶的萌芽間期要遠(yuǎn)高于夏茶，從茶園在前一年11月份封園后，直到第二年的3、4月才茶樹重新開始萌芽，封園期間茶樹根對(duì)氟進(jìn)行一定的積累導(dǎo)致春茶氟含量偏高。另有研究表明：夏天溫度較高時(shí)茶葉生長快，氟的吸引率較低，同時(shí)雨水較多，沖刷了茶葉中的氟，也導(dǎo)致了氟含量較低。

4 結(jié)論

經(jīng)過研究分析得出以下結(jié)論：1.茶樹鮮葉隨著時(shí)間的增長所累積的總氟含量不斷增加，增長速率呈現(xiàn)先高后低的趨勢。當(dāng)氟離子含量達(dá)到650mg/kg時(shí)增長幅度趨于平緩，直至衰老脫落；2.新枝葉片數(shù)目增加，氟離子含量也隨之增加，增長曲線與時(shí)間變化的曲線基本一致。在同一枝條的樣本中，葉片越粗老氟含量越高，芽至5葉時(shí)氟含量278mg/kg，14葉—16葉氟含量高達(dá)1230mg/kg，數(shù)值相差4.4倍，與葉片的組成結(jié)構(gòu)和萌芽時(shí)間有密切關(guān)聯(lián)；3.不同季節(jié)的茶葉聚集氟離子的速度是不同的，總體表現(xiàn)為春茶高于夏茶，同一生長時(shí)間下，春茶氟含量為夏茶的1.2倍，導(dǎo)致差異的原因主要為：（1）春茶等待萌芽時(shí)間較長、封園施加有大量的肥料，有利于茶樹對(duì)氟離子的吸收。（2）夏茶生長時(shí)受到溫度高，降水量充足等因素影響，減弱了茶樹對(duì)氟的累積；4.生長時(shí)間30—40天時(shí)，茶園鮮葉長勢以一芽5、6葉為主，氟含量春茶300mg/kg—420mg/kg，夏茶250mg/kg—350mg/kg；生長時(shí)間50—60天時(shí)，茶園鮮葉長勢以一芽7、8葉為主，氟含量春茶480mg/kg—540mg/kg，夏茶400mg/kg—450mg/kg；生長時(shí)間達(dá)80天以上時(shí)，茶園鮮葉長勢以一芽12葉以上為主，氟含量春茶達(dá)720mg/kg以上，夏茶氟含量達(dá)600mg/kg以上。由此可知，無論春、夏茶，鮮葉生長時(shí)間為30天左右，鮮葉長勢以一芽6葉為主。此時(shí)最適于黑毛茶的采摘加工，在保證茶園的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，穩(wěn)定黑毛茶品質(zhì)的同時(shí)也將氟含量控制在300mg/kg以下。

本研究基于實(shí)際生產(chǎn)狀況的茶園進(jìn)行大生產(chǎn)監(jiān)測，對(duì)同一片茶園茶樹生長過程中鮮葉富集氟離子的情況進(jìn)行了研究分析，其他因素尚未開展深入探究，為實(shí)際生產(chǎn)中茶園的栽培管理提供了理論支撐與數(shù)據(jù)參考。土壤、肥料、空氣狀況等因素與茶樹氟富集差異的相關(guān)性有待開展進(jìn)一步研究。