氟铝交互处理对茶叶主要化学成分的影响

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  摘 要 为了探究氟铝交互处理对茶叶主要化学成分的影响,以福建水仙茶苗为试验材料,不同浓度下氟铝交互处理水培30 d后,测定茶苗嫩叶和老叶(成熟叶片)中茶多酚、氨基酸、咖啡碱、黄酮和水浸出物含量。结果表明:老叶和嫩叶在氟铝交互处理下,茶多酚、氨基酸、黄酮、咖啡碱、水浸出物等成分含量呈现一定的规律性。在高氟处理(12 mg/L)下,随着铝的加入,老叶茶多酚、老叶咖啡碱含量和嫩叶水浸出物,B4>C4>D4,逐渐降低;老叶氨基酸和老叶水浸出物含量,B4D3>D4,逐渐降低。黄酮含量的变化则未发现明显的规律。铝和氟的不同交互比例处理产生不同程度的交互效应,氟铝交互处理对茶树叶片中主要化学成分含量影响差异显著。
  关键词 氟;铝;茶叶;化学成分
  中图分类号 S571.1 文献标识码 A
  Effect of Al and F Interaction on the Main
  Chemical Components in Tea Leaves
  LU Li1,2, LIU Jinxian1, CHENG Xi1,2, TANG Zhikun1, ZHOU Jier1
  1 College of Tea and Food Sciences, Wuyi University, Wuyishan, Fujian 354300, China
  2 Collaborative Innovation Center for Chinese Oolong Tea Industry, Wuyishan, Fujian 354300, China
  Abstract In order to explore the influence of interaction of aluminum(Al)and fluorine(F)on the main chemical components of tea, Fujian Shuixian tea seedlings were used as the test materials, and five indices(polyphenols, caffeine, free amino acids, flavonoids and water extracts concentrations)in tender and old leaves were investigated after 30 d in hydroponic culture. The results showed as the follows: In the process of aluminum and fluorine interaction, the contents of above components in tender and old leaves showed a certain regularity. In the treatment of high fluoride(12 mg/L)with the addition of aluminum, the content of polyphenol and caffeine in old leaves, water extract in tender leaves was in the order B4>C4>D4, and the content of amino acid and water extract in old leaves was in the order B4D3>D4. The rule of flavonoids chang was not obvious. The variance effect of interaction was correlated to different proportion of A1/F, the effect of aluminum fluoride interaction on the contents of main chemical components in tea leaves was significantly different.
  Key words F; Al; tea; chemical components
  doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.10.029
  氟、鋁是茶树中2种特殊的元素,在茶树中的含量水平远远超过其他植物。茶树具有很强的氟、铝积累能力,被称为富氟植物、聚铝植物。氟、铝不是茶树生长的必需元素,但能对茶树产生重要影响。有研究表明,茶树氟的累积是以F/Al络合形态存在[1],氟可能与铝等金属元素、细胞壁中淀粉酶和蛋白质生物大分子等以特定的比例络合形式存在[2],再吸收运转到叶片特别是成熟叶片中。目前已有不少学者对氟铝单因素对茶叶化学成分的影响进行相关研究。于翠平[3]等研究发现,铝处理增加茶树叶片叶绿素的含量。唐茜[4]等发现,随氟处理浓度增加,叶绿素含量降低,同时氨基酸、儿茶素组分和咖啡碱含量也降低。但氟铝综合研究相对较少,近年来,王小平[5-7]等学者开始将氟铝结合起来,研究氟铝交互处理对茶树生长、生理生化特性、茶叶品质等方面的影响。但尚未见到氟铝交互处理下,对茶树嫩叶和老叶主要化学成分变化规律分别进行研究的报道。本试验通过茶苗水培试验,设计不同浓度下氟铝交互处理组合,分别测定各处理下茶叶嫩叶及老叶主要化学成分含量,分析其含量变化规律,探讨氟铝交互处理对茶叶主要化学成分的影响,为茶树栽培提供一定的科学依据。   1 材料与方法
  1.1 试验材料
  供试茶苗为2年生无性系福建水仙茶苗,购自福建武夷山星村育苗圃。
  1.2 方法
  1.2.1 试验设计 选择长势一致的茶苗,洗净原有根部的土壤,然后移植到外壁涂有黑漆的3 L塑料桶中进行水培,每桶3~4株,基本营养液参考小西茂毅[8]培养液,再加入不同梯度的铝氟进行正交设计交互处理(如表1),每处理3次重复,室温培养,每天通气2次,每次2 h,每7 d更换1次营养液。在各处理培养30 d后,分别采摘嫩叶及老叶,测定其水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、黄酮等含量。
  1.2.2 试验方法 样品制备:制备试验样品和测定茶样的干物质含量参照(GB/T8303-2002)[9]。茶多酚:采用国家标准法《茶 茶多酚测定》(GB/T8313-2002)[11]的酒石酸亚铁比色法。氨基酸:采用国家标准法《茶 游离氨基酸的测定》(GB/T8314-2002)[12]。咖啡碱:采用国家标准法《茶 咖啡碱测定》(GB/T8312-2002)[13]的紫外分光光度法。黄酮:采用三氯化铝比色法[14]。水浸出物:采用国家标准法《茶 水浸出物测定》(GB/T8305-2002)[10]。
  1.3 数据处理
  采用Excel 2007进行数据统计和dps分析软件进行LSR显著性检验。
  2 结果与分析
  2.1 氟铝交互处理对茶多酚含量的影响
  氟铝交互处理对茶多酚含量的影响见图1。由图1可看出,在单氟及单铝处理下,水仙嫩叶和老叶茶多酚含量均呈先升后降趋势。其中,单氟处理下,嫩叶在A3、老叶在A2处理下为最高;单铝处理下,嫩叶和老叶均在C1处理下最高。氟铝交互处理下,嫩叶C3、D3较C1高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4>D4>C4,B4含量最高,最能缓解氟的毒害,在高铝处理(80 mg/L)下,D3>D2>D4,D3含量最高,最能缓解铝的毒害;老叶B2、B3、B4、D2较A2高,B3、B4含量在所有处理中最高,表明老叶在20/8和20/12协同处理下最有利于老叶茶多酚含量提升,在高氟处理(12 mg/L)下,B4>C4>D4,表明随着铝的加入,茶多酚含量逐渐降低,在高铝处理(80 mg/L)下,D2>D4>D3,D2最能缓解铝的毒害。嫩叶C3、D3比CK分别高27.26%、23.34%,比A3低7.85%、10.69%。B2比CK高4.71%,比A3低24.18%。老叶B3比CK高50.68%,比A2高11.21%。D3比CK高0.34%,比A2低25.95%。总体上,嫩叶茶多酚含量普遍高于老叶。
  2.2 氟铝交互处理对氨基酸含量的影响
  氟铝交互处理对氨基酸含量的影响见图2。由图2可看出,单铝处理下,嫩叶和老叶氨基酸含量均呈先升后降趋势,嫩叶和老叶均在C1处理下最高。单氟处理下,嫩叶和老叶分别在A2、A3达到最高。氟铝交互处理下,嫩叶B3、C3、C4、D3较C1高,在高氟处理(12 mg/L)下,C4含量最高,最能缓解氟的毒害,在高铝处理(80 mg/L)下,D3含量最高,最能缓解铝的毒害;老叶C3、D3较C1高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4  2.3 氟铝交互处理对咖啡碱含量的影响
  氟铝交互处理对咖啡碱含量的影响见图3。由图3可看出,单氟及单铝处理下,嫩叶和老叶咖啡碱含量均呈先升后降趋势。单氟处理下,嫩叶和老叶分别在A3、A2达到最高。单铝处理下,嫩叶和老叶均在C1达到最高。氟铝交互处理下,嫩叶C3较A3高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4含量最高,最能缓解氟的毒害,在高铝处理(80 mg/L)下,D3含量最高,最能缓解铝的毒害;老叶B3、B4、D2、D3较A2高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4>C4>D4,表明随着铝的加入,咖啡碱含量逐渐降低,在高铝处理(80 mg/L)下,D3>D2>D4,D2、D3含量差别不大,最能缓解铝的毒害。嫩叶C3比CK高70.65%,比A3高11.73%。D2比CK低2.99%,比A3低36.48%。老葉B3比CK高59.89%,比A2高12.36%。D4比CK高2.75%,比A2低27.80%。总体上,嫩叶咖啡碱含量普遍高于老叶。
  2.4 氟铝交互处理对黄酮含量的影响
  氟铝交互处理对黄酮含量的影响见图4。由图4可看出,单氟处理下,嫩叶和老叶黄酮含量均呈递增趋势。单铝处理下,嫩叶和老叶黄酮含量均呈先升后降趋势。单氟处理下,嫩叶和老叶均在A4达到最高。单铝处理下,嫩叶和老叶分别在C1、B1达到最高。氟铝交互处理下,嫩叶B4较A4高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4>D4>C4,B4含量最高,最能缓解氟的毒害,在高铝处理(80 mg/L)下,D4>D2>D3,D4含量最高,最能缓解铝的毒害;老叶B3、C3、C4较A4高,在高氟处理(12 mg/L)下,C4>B4>D4,在高铝处理(80 mg/L)下,D4>D2>D3,最能缓解铝的毒害。嫩叶B4比CK高28.06%,比A4高3.02%。C2比CK低14.08%,比A4低30.89%。老叶B3比CK高53.47%,比A4高14.57%。C2、D3比CK分别低2.98%,比A4低27.57%。总体来看,嫩叶和老叶黄酮含量比较接近。
  2.5 氟铝交互处理对水浸出物含量的影响
  水浸出物含量的高低反映了茶叶中可溶性物质总量的多少,标志着茶汤的厚薄、滋味的浓强程度,从而在一定程度上还反映茶叶品质的优劣,是成品茶质量的重要指标[15]。氟铝交互处理对水浸出物含量的影响见图5。由图5可看出,在单氟及单铝处理下,水仙嫩叶和老叶水浸出物含量均呈先升后降趋势。表明低氟、铝浓度促进水浸出物含量的提升,高浓度氟、铝浓度对水浸出物起抑制作用。其中,单氟处理下,嫩叶在A2、老叶在A3处理下为最高;单铝处理下,嫩叶和老叶均在B1处理下最高。氟铝交互处理下,嫩叶B3、C2较B1高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4>C4>D4,表明随着铝的加入,水浸出物含量逐渐降低,B4含量最高,最能缓解氟的毒害,在高铝处理(80 mg/L)下,D2>D3>D4,表明随着氟的加入,水浸出物含量逐渐降低,D2含量最高,最能缓解铝的毒害;老叶B2、C2、C3、D3较A3高,在高氟处理(12 mg/L)下,B4D2>D4,D3最能缓解铝的毒害。嫩叶B3比CK高11.03%,比B1高1.46%。D4比CK低31.29%,比B1低37.21%。老叶C3比CK高1.19倍,比A3高17.98%。B4比CK高5.36%,比A3低43.36%。总体来看,嫩叶水浸出物含量高于老叶。   2.6 氟铝交互处理主要化学成分对比分析
  氟铝交互处理嫩叶主要化学成分含量见表2。由表2可见,氟铝交互处理下,各处理间嫩叶茶多酚含量差异显著(p<0.05),所有处理均高于对照A1,说明完全无氟铝环境,不利于嫩叶茶多酚合成。嫩叶咖啡碱含量,除D2外均高于对照A1,不同处理间大部分差异显著。D1与D2、B4与D4差异不显著,其余各处理间嫩叶氨基酸含量差异显著,除B2外所有处理均高于对照A1。嫩叶黄酮含量A2与B1、B2与B3、D2差异不显著,其余各处理间嫩叶氨基酸含量差异显著,除C2和D1外所有处理均高于对照A1。嫩叶水浸出物含量所有处理均高于对照A1,不同处理间大部分差异显著。上述结果表明,氟、铝对茶树嫩叶主要化学成分合成有促进作用。
  氟铝交互处理老叶主要化学成分含量见表3。由表3可知,氟铝交互处理下,B3与B4、B2与D2、B1与C2、A1与D3差异不显著,其余各处理间老叶茶多酚含量差异显著,除A3、A4所有处理均高于对照A1。老叶咖啡碱含量,各处理均高于对照A1,不同处理间大部分差异显著。老叶氨基酸含量,除B4外均高于对照A1,不同处理间大部分差异显著。老叶黄酮含量,除C2、D3外均高于对照A1,不同处理间大部分差异显著。老叶水浸出物含量A4、B2、D1、D2、D3、D4低于对照A1,不同处理间大部分差异显著。这些结果表明,氟、铝对茶树老叶主要化学成分合成也基本呈现促进作用。
  3 讨论
  根据本试验结果,武夷水仙嫩叶及老叶中茶多酚、氨基酸、咖啡碱、水浸出物等嫩叶及老叶含量对单氟、单铝处理含量变化均呈现低浓度促进提高、高浓度抑制的规律。这一结果与有关研究结果一致。李琼[16]等茶树盆栽试验表明,随着氟浓度增加,氨基酸含量先升后降,与本研究结果一致;而茶多酚、咖啡碱含量则总体呈下降趋势,与本研究结果存在差异,可能与茶苗培养条件、培养时间,氟浓度设置等因素有关。唐茜[4]等对2个茶树品种进行盆栽试验,结果表明随着氟浓度增加,氨基酸含量总体下降,且均小于对照;咖啡碱总体下降,但并不呈现直线下降趋势,且2个品种间表现有一定差异。与本研究结果存在差异,其原因可能与茶苗品种、培养条件、培养时间,氟浓度设置等因素有关。张伟[15]等研究结果表明,随着氟浓度(2、4、6、10 mg/L)增加,氨基酸含量先升后降,与本研究结果一致;茶多酚含量总体呈下降趋势,水浸出物含量基本一致,无显著性相关关系,与本研究结果存在差异。该试验与本试验均为水培茶苗30 d,存在差异的原因可能与氟浓度设置差异较大有关。郑伟伟[17]等水培50 d研究结果表明,随着铝浓度增加,2个茶树品种的茶多酚、咖啡碱和氨基酸含量均呈现先升后降趋势,与本研究结果一致。
  本试验单氟处理下,老叶茶多酚、嫩叶氨基酸、老叶咖啡碱、嫩叶水浸出物,在A2(0/4)处理下为最高;嫩叶茶多酚、老叶氨基酸、嫩叶咖啡碱、老叶水浸出物,在A3(0/8)处理下为最高。单铝处理下,老叶黄酮、嫩叶和老叶水浸出物,在B1(20/0)处理下最高;嫩叶和老叶茶多酚、嫩叶和老叶氨基酸、嫩叶和老叶咖啡碱、嫩叶黄酮在C1(40/0)处理下最高。最佳处理集中在A2、A3、B1、C1,不同成分对最佳浓度有差异,嫩叶和老叶也存在差异。单氟处理下,嫩叶和老叶黄酮含量均呈递增趋势,这可能与设定的氟浓度对黄酮的影响范围有关。也表明黄酮对氟的耐受力较强。单铝处理下,嫩叶和老叶黄酮含量均呈先升后降趋势。
  交互处理下,不同成分对浓度处理反应有差异。同一处理下,某一成分的嫩叶和老叶含量增减也存在差异。氟铝交互处理中,茶多酚、氨基酸、咖啡碱、水浸出物等成分的老叶或嫩叶在交互处理下呈现一定的规律性。在高氟处理(12 mg/L)下,随着铝的加入:老叶茶多酚含量B4>C4>D4,逐渐降低;老叶氨基酸含量,B4C4>D4,逐渐降低;老叶水浸出含量,B4D3>D4,表明随着氟的加入,嫩叶水浸出物含量逐渐降低。黄酮含量的变化则未发现明显的规律。此外,不同成分对不同浓度处理表现出的促进或抑制作用并不一致,促进或抑制作用的强弱,即成分含量增减幅度也存在差异。氟铝交互处理对茶树叶片中主要化学成分含量影响差异显著。王小平[7]等对2个茶树品种水培结果证实,铝和氟确实存在交互作用,随着交互的比例范围改变,茶叶的化学成分含量产生不同程度的变化,且2个品种间变化规律不一致,与本研究结果一致。
  随着氟铝交互的浓度比例发生改变,茶苗叶片中主要化学成分含量也随着发生相应变化。表明氟铝交互产生的效应对茶叶主要化学成分含量具有一定的作用与影响。在营养液中对铝与氟的添加应适当,否则将起相反的作用,这也表明了不同的铝氟浓度比例对茶叶的化学成分存在不同的交互效应。在氟铝交互处理下,不同氟铝浓度组合可能产生协同作用,促进茶叶中某些化学成分含量增加,也可能产生拮抗作用导致茶叶某些化学成分含量减少。
  氟铝交互處理对茶树叶片中主要化学成分含量影响差异明显,但其影响未见明显规律性。说明氟铝交互处理对茶树叶片中主要化学成分会产生影响,但其规律需进一步探析。
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