2种茶果不同组织中矿质元素含量的分布特征

崔世展，陶亚飞，缪德仁*

(1.昆明学院 农学与生命科学学院，云南 昆明 650214；2.昆明学院 化学化工学院，云南 昆明 650214)

茶果由果皮、种皮和种仁组成[1,2].其中果皮占23%～27%，主要作用是保护茶果的内部组织，减少内部水分的蒸发，控制植物与环境之间的气体交换，防止虫害以及外部损伤等[3]；种皮占23%～27%，主要作用是保护种胚，有助于种子萌芽吸收水分[4,5]；种仁占43%～47%，是植物的原始体，储存了丰富的营养物质[6]，对植物萌发起决定性作用.通常，茶果的用途主要是作为种子培育茶树，然而，在茶树种植和茶园管理中，绝大部分茶果成熟脱落后常自然腐烂于地表，造成了资源浪费.随着经济的发展和人们生活水平的提高，茶果的抗氧化、抗衰老[7]、降血压、降血脂[8]等活性作用已引起了人们的关注，因此，茶果的综合利用开发行业，如压榨茶油，制造木寡糖、活性炭，用于新型食品的加工等也逐渐兴起.

茶果含有大量的维生素和茶单宁等活性物质，不仅具有较好的抗衰老、抗氧化、抑菌作用[9-11]，还可一定程度上降低人体血脂，具有一定的减肥效果.由于血脂的降低有助于延缓动脉硬化，所以食用茶果也有助于中老年人心脑血管疾病的预防和改善[12].此外，茶果富含的有益矿质元素，如Mn、Fe、Zn、Cu、Co等，能促进人体的新陈代谢，并对慢性胃炎、更年期综合症、神经衰弱等病症有一定的治疗或辅助治疗作用[13].目前，对小叶种茶树茶果的开发已颇具规模，而对大叶种茶树茶果的开发却相对滞后.为推动大叶种茶树茶果的综合开发利用，有必要探明其不同组织中矿质元素含量的分布特征，厘清各元素之间的相关性.本研究不仅能为茶果产品的开发提供理论依据，而且可为茶果资源的开发和利用提供基础数据支持.

1 方法与材料

1.1 样品的采集与制备

小叶种茶果样品取自福建三明市(以市场采购方式获取)，大叶种茶果样品采自云南临沧市(茶叶实验基地采摘获取).2种茶果样品经干燥(40 ℃ 环境下干燥 12 h)、脱壳后，将果皮、种皮和种仁分别称重后，装入密封袋中编号保存备用(表1).

表1 茶果样品及编号

1.2 样品的消解及分析

分别准确称取制备好的各茶果样品 0.100 0 g 于微波消解罐中，加入 5 mL 浓硝酸(优级纯)和 1 mL 过氧化氢(优级纯)加热完全消解后定容至 10 mL，采用ICP-MS对Al、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ti和Zn的含量进行分析，每一样品重复3次，分析结果表示为3次测定的平均值，同时加做空白试验.

2 结果与讨论

2.1 茶果各组织的质量分数分布

对福建三明小叶种茶果和云南临沧大叶种茶果分离的各组织分别称重，各部分质量分数分布结果汇总见表2.结果表明，2种茶果各组织的质量分数分布略有差异，但差异不显著.总体而言，在大叶种和小叶种茶果中，种仁质量约占50%，而种皮质量占比不足20%.这与曾晓怡等[4]的研究结论基本一致.

表2 茶果各组织的质量分数分布 %

2.2 茶果各组织中矿质元素的含量

采用ICP-MS对各组织消解液中矿质元素含量进行测定，结果见表3.分析结果表明，在大叶种茶果和小叶种茶果中，Cr和Cu的含量均未超过我国《食品中污染物限量》 (GB 2762—2017)标准中所规定的限定值(w(Cr)≤5.0 mg/kg、w(Cu)≤30.0 mg/kg)[14].

在大叶种茶果中，Al的含量最高，且主要累积于果皮之中，约为种仁、种皮的2～4倍，这可能与茶果采摘成熟度有关.而在小叶种茶果中，Mn的含量最高，且并未呈现出在种皮中累积的现象.至于引起Mn在大叶种茶果中含量较高的原因是由于茶树树种所致还是由于云南临沧土壤背景值中Mn含量较高[15,16]所致，有待进一步深入研究.

Zn和Cu是植物生长的主要矿质营养元素，对植物体的新陈代谢起关键作用[17].分析结果表明，Zn和Cu在2种茶果种仁中的含量均高于果皮和种皮(1～3倍)，这可能与茶果种仁新陈代谢较为旺盛有关.然而，与Zn和Cu不同，Fe在2种茶果的果皮中含量较高，是其他2个部位含量的1.5～3倍，这可能是茶果不同组织对Fe的富集能力不同所致.此外，B和Ba在2种茶果的种仁和果皮中含量较高，而Ti、Cr和Co在2种茶果的不同组织中均含量较少.

表3 茶果各组织中的矿质元素及其含量 mg/kg

对2种茶果各组织中矿质元素含量进行加权平均，并对各矿质元素在茶果中的总含量进行计算，结果见表4.计算结果表明，茶果中不同元素含量的高低次序略有差异.2种茶果中均表现为Al元素含量为最高，Co含量为最低，除B、Zn、Cr和Ti元素含量高低次序略有差异外，其余元素含量高低次序一致.在小叶种茶果中，各元素含量的高低次序为：w(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(Zn)>w(B)>w(Ba)>w(Cu)>w(Ti)>w(Cr)>w(Co)；而在大叶种茶果中，各元素含量的高低次序为：w(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(B)>w(Zn)>w(Ba)>w(Cu)>w(Cr)>w(Ti)>w(Co).

表4 茶果中各矿质元素的总含量 mg/kg

比较而言，除Cr外，其他元素在不同茶果中的含量差异较小.大叶种茶果中Cr含量超过小叶种茶果的3倍，这可能与茶树品种或茶园土壤背景值有关.同时，Mn、Zn、Fe、Cu作为人体不可或缺的矿质元素，在2种茶果中的含量均较为丰富，说明食用茶果制成的食品有助于补充人体所需的矿质元素.

2.3 不同茶果各组织中矿质元素含量的分布特征

采用雷达图对小叶种茶果和大叶种茶果中各矿质元素的含量分布特征进行分析(图1).结果可见，同种矿质元素在同一茶果不同组织中的含量不同.小叶种茶果和大叶种茶果中Al的含量大小顺序均为：w(果皮)>w(种皮)>w(种仁)；小叶种茶果中Mn、Zn、B、Co和大叶种茶果中Zn、Cu、Ti、Co的含量大小顺序均为：w(种仁)>w(果皮)>w(种皮)；小叶种茶果中Fe、Ba、Cr和大叶种茶果中Mn、Fe、B、Ba、Cr的含量大小顺序均为：w(果皮)>w(种仁)>w(种皮).各元素在种皮中的含量基本均低于果皮和种仁，说明种皮对各元素的富集能力较弱.

此外，同种矿质元素在不同茶果的相同组织中的含量也有所不同.在小叶种茶果中，果皮中Al含量和种仁中Zn含量均为最高，而对大叶种茶果而言，果皮中Fe和Mn的含量则均为最高.在小叶种茶果种仁中，Al、B、Ba、Cu、Mn、Ti和Zn的含量，果皮中Al和Ba的含量，和种皮中B、Ba、Cr和Zn的含量均高于大叶种茶果.

此外，2种茶果果皮中Al含量均较高(>650 mg/kg)，但小叶种茶果果皮中Al含量比大叶种茶果高出1.07倍.虽然2种茶果的种皮中Al、Mn和Fe的含量均较高，但总体而言，大叶种茶果中Al、Mn和Fe的含量高于小叶种茶果.

总体而言，Al、B、Ba、Fe、Mn、Ti和Zn等7种元素在2种茶果不同组织中含量分布比例相似，雷达图具有一定的对称性，说明大叶种茶果和小叶种茶果对这7种元素的吸收转运基本一致.与之相对的，Cr、Cu和Co在2种茶果不同组织中含量分布比例差异较大，雷达图无对称性，说明2种茶果对这3种元素的吸收、代谢、积累等能力有较大差异.

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

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

(i)Co (j)Cr

2.4 不同茶果中矿质元素含量的相关性

采用SPSS对小叶种茶果和大叶种茶果中矿质元素含量之间的相关性进行分析，结果见表5和表6.

表5 小叶种茶果中矿质元素含量之间相关性

结果表明：在小叶种茶果中，Al和Fe含量之间有极显著正相关；Al和Cu含量之间有极显著负相关.Mn和B、Cr、Ti之间；Fe与Ba之间；Zn与Co、Ti，Co和Ti之间都有极显著正相关.说明小叶种茶果中Al和Fe、Cu；Mn和B、Cr、Ti；Fe和Ba；Zn和Co、Ti之间存在一定的协同作用.

表6 大叶种茶果中矿质元素含量之间相关性

由表6可知，在大叶种茶果中，Al与Cr之间；Mn与Fe、B、Ba和Cr之间；Fe与B、Ba；Zn与Cu和Co之间，B与Ba之间，Cu与Ti和Co之间，Ti与Co之间均呈现出显著正相关，表明，在大叶种茶果中，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之间有一定的协同作用.

总体而言，在大叶种茶果和小叶种茶果不同组织中，矿质元素间的相关性具有一定的差别，但Mn与B和Cr之间；Fe与Ba之间；Co与Zn和Ti之间都具有显著极强正相关，说明以上3组元素在茶果的吸收代谢中具有一定的协同促进作用.而Al与Cu具有显著极强负相关，说明该些元素在茶果的吸收代谢中存在着一定的拮抗作用.

3 结论

通过以上研究，可以得出如下结论：

1)茶果各组织中Cr和Cu含量均远低于GB 2762—2017所规定的最高含量限定值.

2)茶果中各元素含量差异明显，平均含量高低次序为：w(Al)>w(Mn)>w(Fe)>w(Zn)≈w(B)>w(Ba)>w(Cu)>w(Ti)≈w(Cr)>w(Co).

3)茶果不同组织中元素含量差异较大，但Al、B、Ba、Fe、Mn、Ti和Zn这7种元素在不同组织中含量分布比例相似，Cr、Cu和Co这3种元素含量分布比例差异较大，说明2种茶果对这3种元素的吸收、代谢、积累等能力存在着差异.

4)小叶种茶果和大叶种茶果不同组织中矿质元素间呈现出一定的相关性，2种茶果中Mn与B、Cr之间，Fe与Ba之间，Co与Zn、Ti之间具有显著极强正相关，说明以上3组元素在茶果的吸收代谢中具有一定的协同促进作用，而Al与Cu呈现出显著负相关，说明该种元素在茶果的吸收代谢中存在着一定的拮抗作用.