2種茶果不同組織中礦質(zhì)元素含量的分布特征

崔世展，陶亞飛，繆德仁*

(1.昆明學(xué)院 農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650214；2.昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214)

茶果由果皮、種皮和種仁組成[1,2].其中果皮占23%～27%，主要作用是保護(hù)茶果的內(nèi)部組織，減少內(nèi)部水分的蒸發(fā)，控制植物與環(huán)境之間的氣體交換，防止蟲害以及外部損傷等[3]；種皮占23%～27%，主要作用是保護(hù)種胚，有助于種子萌芽吸收水分[4,5]；種仁占43%～47%，是植物的原始體，儲(chǔ)存了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[6]，對植物萌發(fā)起決定性作用.通常，茶果的用途主要是作為種子培育茶樹，然而，在茶樹種植和茶園管理中，絕大部分茶果成熟脫落后常自然腐爛于地表，造成了資源浪費(fèi).隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，茶果的抗氧化、抗衰老[7]、降血壓、降血脂[8]等活性作用已引起了人們的關(guān)注，因此，茶果的綜合利用開發(fā)行業(yè)，如壓榨茶油，制造木寡糖、活性炭，用于新型食品的加工等也逐漸興起.

茶果含有大量的維生素和茶單寧等活性物質(zhì)，不僅具有較好的抗衰老、抗氧化、抑菌作用[9-11]，還可一定程度上降低人體血脂，具有一定的減肥效果.由于血脂的降低有助于延緩動(dòng)脈硬化，所以食用茶果也有助于中老年人心腦血管疾病的預(yù)防和改善[12].此外，茶果富含的有益礦質(zhì)元素，如Mn、Fe、Zn、Cu、Co等，能促進(jìn)人體的新陳代謝，并對慢性胃炎、更年期綜合癥、神經(jīng)衰弱等病癥有一定的治療或輔助治療作用[13].目前，對小葉種茶樹茶果的開發(fā)已頗具規(guī)模，而對大葉種茶樹茶果的開發(fā)卻相對滯后.為推動(dòng)大葉種茶樹茶果的綜合開發(fā)利用，有必要探明其不同組織中礦質(zhì)元素含量的分布特征，厘清各元素之間的相關(guān)性.本研究不僅能為茶果產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)，而且可為茶果資源的開發(fā)和利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持.

1 方法與材料

1.1 樣品的采集與制備

小葉種茶果樣品取自福建三明市(以市場采購方式獲取)，大葉種茶果樣品采自云南臨滄市(茶葉實(shí)驗(yàn)基地采摘獲取).2種茶果樣品經(jīng)干燥(40 ℃ 環(huán)境下干燥 12 h)、脫殼后，將果皮、種皮和種仁分別稱重后，裝入密封袋中編號(hào)保存?zhèn)溆?表1).

表1 茶果樣品及編號(hào)

1.2 樣品的消解及分析

分別準(zhǔn)確稱取制備好的各茶果樣品 0.100 0 g 于微波消解罐中，加入 5 mL 濃硝酸(優(yōu)級純)和 1 mL 過氧化氫(優(yōu)級純)加熱完全消解后定容至 10 mL，采用ICP-MS對Al、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ti和Zn的含量進(jìn)行分析，每一樣品重復(fù)3次，分析結(jié)果表示為3次測定的平均值，同時(shí)加做空白試驗(yàn).

2 結(jié)果與討論

2.1 茶果各組織的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布

對福建三明小葉種茶果和云南臨滄大葉種茶果分離的各組織分別稱重，各部分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布結(jié)果匯總見表2.結(jié)果表明，2種茶果各組織的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布略有差異，但差異不顯著.總體而言，在大葉種和小葉種茶果中，種仁質(zhì)量約占50%，而種皮質(zhì)量占比不足20%.這與曾曉怡等[4]的研究結(jié)論基本一致.

表2 茶果各組織的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布 %

2.2 茶果各組織中礦質(zhì)元素的含量

采用ICP-MS對各組織消解液中礦質(zhì)元素含量進(jìn)行測定，結(jié)果見表3.分析結(jié)果表明，在大葉種茶果和小葉種茶果中，Cr和Cu的含量均未超過我國《食品中污染物限量》 (GB 2762—2017)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的限定值(w(Cr)≤5.0 mg/kg、w(Cu)≤30.0 mg/kg)[14].

在大葉種茶果中，Al的含量最高，且主要累積于果皮之中，約為種仁、種皮的2～4倍，這可能與茶果采摘成熟度有關(guān).而在小葉種茶果中，Mn的含量最高，且并未呈現(xiàn)出在種皮中累積的現(xiàn)象.至于引起Mn在大葉種茶果中含量較高的原因是由于茶樹樹種所致還是由于云南臨滄土壤背景值中Mn含量較高[15,16]所致，有待進(jìn)一步深入研究.

Zn和Cu是植物生長的主要礦質(zhì)營養(yǎng)元素，對植物體的新陳代謝起關(guān)鍵作用[17].分析結(jié)果表明，Zn和Cu在2種茶果種仁中的含量均高于果皮和種皮(1～3倍)，這可能與茶果種仁新陳代謝較為旺盛有關(guān).然而，與Zn和Cu不同，F(xiàn)e在2種茶果的果皮中含量較高，是其他2個(gè)部位含量的1.5～3倍，這可能是茶果不同組織對Fe的富集能力不同所致.此外，B和Ba在2種茶果的種仁和果皮中含量較高，而Ti、Cr和Co在2種茶果的不同組織中均含量較少.

表3 茶果各組織中的礦質(zhì)元素及其含量 mg/kg

對2種茶果各組織中礦質(zhì)元素含量進(jìn)行加權(quán)平均，并對各礦質(zhì)元素在茶果中的總含量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4.計(jì)算結(jié)果表明，茶果中不同元素含量的高低次序略有差異.2種茶果中均表現(xiàn)為Al元素含量為最高，Co含量為最低，除B、Zn、Cr和Ti元素含量高低次序略有差異外，其余元素含量高低次序一致.在小葉種茶果中，各元素含量的高低次序?yàn)椋簑(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(Zn)>w(B)>w(Ba)>w(Cu)>w(Ti)>w(Cr)>w(Co)；而在大葉種茶果中，各元素含量的高低次序?yàn)椋簑(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(B)>w(Zn)>w(Ba)>w(Cu)>w(Cr)>w(Ti)>w(Co).

表4 茶果中各礦質(zhì)元素的總含量 mg/kg

比較而言，除Cr外，其他元素在不同茶果中的含量差異較小.大葉種茶果中Cr含量超過小葉種茶果的3倍，這可能與茶樹品種或茶園土壤背景值有關(guān).同時(shí)，Mn、Zn、Fe、Cu作為人體不可或缺的礦質(zhì)元素，在2種茶果中的含量均較為豐富，說明食用茶果制成的食品有助于補(bǔ)充人體所需的礦質(zhì)元素.

2.3 不同茶果各組織中礦質(zhì)元素含量的分布特征

采用雷達(dá)圖對小葉種茶果和大葉種茶果中各礦質(zhì)元素的含量分布特征進(jìn)行分析(圖1).結(jié)果可見，同種礦質(zhì)元素在同一茶果不同組織中的含量不同.小葉種茶果和大葉種茶果中Al的含量大小順序均為：w(果皮)>w(種皮)>w(種仁)；小葉種茶果中Mn、Zn、B、Co和大葉種茶果中Zn、Cu、Ti、Co的含量大小順序均為：w(種仁)>w(果皮)>w(種皮)；小葉種茶果中Fe、Ba、Cr和大葉種茶果中Mn、Fe、B、Ba、Cr的含量大小順序均為：w(果皮)>w(種仁)>w(種皮).各元素在種皮中的含量基本均低于果皮和種仁，說明種皮對各元素的富集能力較弱.

此外，同種礦質(zhì)元素在不同茶果的相同組織中的含量也有所不同.在小葉種茶果中，果皮中Al含量和種仁中Zn含量均為最高，而對大葉種茶果而言，果皮中Fe和Mn的含量則均為最高.在小葉種茶果種仁中，Al、B、Ba、Cu、Mn、Ti和Zn的含量，果皮中Al和Ba的含量，和種皮中B、Ba、Cr和Zn的含量均高于大葉種茶果.

此外，2種茶果果皮中Al含量均較高(>650 mg/kg)，但小葉種茶果果皮中Al含量比大葉種茶果高出1.07倍.雖然2種茶果的種皮中Al、Mn和Fe的含量均較高，但總體而言，大葉種茶果中Al、Mn和Fe的含量高于小葉種茶果.

總體而言，Al、B、Ba、Fe、Mn、Ti和Zn等7種元素在2種茶果不同組織中含量分布比例相似，雷達(dá)圖具有一定的對稱性，說明大葉種茶果和小葉種茶果對這7種元素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)基本一致.與之相對的，Cr、Cu和Co在2種茶果不同組織中含量分布比例差異較大，雷達(dá)圖無對稱性，說明2種茶果對這3種元素的吸收、代謝、積累等能力有較大差異.

(a)Al (b)Mn (c)Fe (d)Zn

(e)B (f)Ba (g)Cu (h)Ti

(i)Co (j)Cr

2.4 不同茶果中礦質(zhì)元素含量的相關(guān)性

采用SPSS對小葉種茶果和大葉種茶果中礦質(zhì)元素含量之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果見表5和表6.

表5 小葉種茶果中礦質(zhì)元素含量之間相關(guān)性

結(jié)果表明：在小葉種茶果中，Al和Fe含量之間有極顯著正相關(guān)；Al和Cu含量之間有極顯著負(fù)相關(guān).Mn和B、Cr、Ti之間；Fe與Ba之間；Zn與Co、Ti，Co和Ti之間都有極顯著正相關(guān).說明小葉種茶果中Al和Fe、Cu；Mn和B、Cr、Ti；Fe和Ba；Zn和Co、Ti之間存在一定的協(xié)同作用.

表6 大葉種茶果中礦質(zhì)元素含量之間相關(guān)性

由表6可知，在大葉種茶果中，Al與Cr之間；Mn與Fe、B、Ba和Cr之間；Fe與B、Ba；Zn與Cu和Co之間，B與Ba之間，Cu與Ti和Co之間，Ti與Co之間均呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，表明，在大葉種茶果中，Al和Cr；Mn和Fe、Ba、B、Cr；Fe和B、Ba；Zn和Cu、Co；B和Ba；Cu和Ti、Co；Ti和Co之間有一定的協(xié)同作用.

總體而言，在大葉種茶果和小葉種茶果不同組織中，礦質(zhì)元素間的相關(guān)性具有一定的差別，但Mn與B和Cr之間；Fe與Ba之間；Co與Zn和Ti之間都具有顯著極強(qiáng)正相關(guān)，說明以上3組元素在茶果的吸收代謝中具有一定的協(xié)同促進(jìn)作用.而Al與Cu具有顯著極強(qiáng)負(fù)相關(guān)，說明該些元素在茶果的吸收代謝中存在著一定的拮抗作用.

3 結(jié)論

通過以上研究，可以得出如下結(jié)論：

1)茶果各組織中Cr和Cu含量均遠(yuǎn)低于GB 2762—2017所規(guī)定的最高含量限定值.

2)茶果中各元素含量差異明顯，平均含量高低次序?yàn)椋簑(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(Zn)≈w(B)>w(Ba)>w(Cu)>w(Ti)≈w(Cr)>w(Co).

3)茶果不同組織中元素含量差異較大，但Al、B、Ba、Fe、Mn、Ti和Zn這7種元素在不同組織中含量分布比例相似，Cr、Cu和Co這3種元素含量分布比例差異較大，說明2種茶果對這3種元素的吸收、代謝、積累等能力存在著差異.

4)小葉種茶果和大葉種茶果不同組織中礦質(zhì)元素間呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，2種茶果中Mn與B、Cr之間，F(xiàn)e與Ba之間，Co與Zn、Ti之間具有顯著極強(qiáng)正相關(guān)，說明以上3組元素在茶果的吸收代謝中具有一定的協(xié)同促進(jìn)作用，而Al與Cu呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)，說明該種元素在茶果的吸收代謝中存在著一定的拮抗作用.