茶叶主要矿质元素浅析

前言：本站为你精心整理了茶叶主要矿质元素浅析范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

1实验方法

1.1样品收集

实验所检测样品采集自贵州省道真自治县的不同区域，其中一芽二叶蒸青茶样12个，编号为DZZ-1~DZZ-12，炒青茶样16个，编号为DZT-1~DZT-16，其中DZT-12为一芽一叶炒青茶样，其余皆为一芽二叶。

1.2样品处理

将粉碎后的茶叶样品于80℃条件下烘干1h，准确称取0.5g（精确至0.0001）粉末于聚四氟乙烯消解罐中，同时做试剂空白、平行样，加入8mL消解液（HNO3∶H2O2=4∶1），预消解过夜，次日于微波消解炉（800W，185℃，35min）消解。消解完成后，将消解罐转移至赶酸仪，在120℃条件下赶酸至近干，将赶酸后的消解液过滤转移到50mL容量瓶定容[6]。测定浓度较高的元素时，根据实际情况对消解液进行稀释。

1.3仪器工作参数

本实验使用ICP-OES检测茶叶中的13种元素。检测前对仪器进行优化使仪器达到最佳检测状态[7]。仪器工作条件见表1。

1.4标准溶液的配制

用1000μg/mL单元素标准溶液分别配制浓度为50μg/mL的Zn、Cu、Fe、Mn、Al、Ca、Mg储备液及浓度为10μg/mL的Sr、Ni、Co、V、Cr、Ba储备液。精密吸取储备液，配制Zn、Cu、Fe、Mn、Al、Ca、Mg浓度为0、0.1、0.4、0.8、1.2、2、4、8mg/L及Sr、Ni、Co、V、Cr、Ba浓度为0、0.01、0.04、0.08、0.12、0.2、0.3、0.4mg/L的标准溶液。

2结果与分析

2.1标准曲线及回收率

在优化实验条件下，依次将配制好的标准溶液进样，计算机软件自动给出各元素的校准方程及相关系数，本实验各元素的相关系数均在0.9995以上。然后依次检测样品空白，茶叶标准物质、样品。检测茶叶标准样品结果显示：实验所检测的元素回收率都在90%以上。

2.2元素含量分析

表2、表3分别为蒸青茶样与炒青茶样中各种矿质元素的含量。比较各个元素在茶样中的平均值可知，道真自治县所产茶叶中各种矿质元素的含量从高到低依次为：Ca＞Mg＞Mn＞Al＞Fe＞Zn＞Cu、Ba＞Ni、Sr＞Cr＞Co＞V，与毕坤[8]所测定的元素结果基本相符。茶叶中各种矿质元素含量差别较大，其中Ca及Mg含量最高，为大量元素，Mn、Al、Fe虽属于微量元素，但其在茶叶中的含量要远高于Co、V及Cr等其他微量元素。王宝森等[9]发现茶树对不同矿质元素的富集能力不同，但对相同元素的需求基本一致。微量元素Fe、Mn的较高含量应与茶树喜欢酸性土壤有关，酸性土壤能为茶树提供更具活性的Fe与Mn[10]。将蒸青茶样与炒青茶样中矿质元素的平均含量相比较，可以发现，除Cr、Zn、Ni3种元素外，蒸青茶样中其余10种元素的含量都大于炒青茶样，可见茶叶加工方式对茶叶矿质元素含量有一定影响。国内外对各地茶叶中矿质元素的检测结果很多，将本文所检测元素之数据与安徽、湖南、云南、福建[2，8-15，17]等地区所产茶叶中元素含量做相应的比较，贵州道真自治县蒸青茶样的Ca、Mg、Mn、Al、Zn、Sr含量都偏高，其余元素含量则居中，炒青茶样中各元素含量大多居中。与毕坤提出的茶叶矿物元素最佳浓度值相比，则道真茶样中Cu含量偏低，Zn和Sr含量较高。不同的茶叶样品，矿质元素的含量有比较大的差异，例如：样品DZZ-2的Mn含量最高，其含量是DZZ-8的7倍，DZZ-4中Ba、Sr、Cu、Al、Fe、Ca元素含量相对其他蒸青茶样最高，DZT-14中Ba、Sr、Cu、Al、V、Ca元素的含量是所有炒青茶样中含量最高的，同时Zn含量最低。DZZ-1与DZZ-2分别为不同茶园的相同品种，它们所含的矿质元素含量大致相同，DZT-13与DZT-14分别为相同茶园的不同品种，它们所含的Sr、Ba、Mn等矿质元素含量相差比较明显，可见茶叶对矿质元素的吸收与茶树品种，茶树生长环境等因素有关。

2.3元素相关性分析

实验测定了13种矿质元素，不同元素的检测结果差异比较明显，且茶树品种、生长环境及加工方式使不同茶叶中相同元素含量有较大差异，所以数据分析前对测定结果进行标准化预处理，使各个元素对样品分析的权重一致[14]。采用SPSS软件分别对道真县茶叶中的矿质元素测定结果进行相关性分析，采用双尾显著性检测。根据相关性分析结果（表4），贵州省道真自治县所产茶叶中Al与Sr、V、Ba、Fe、Mn、Ca、Mg等元素间存在显著正相关，而与Zn、Ni、Cr之间则显著负相关；Sr与Ba、Mn、Al、Ca、Cu、V显著正相关；Zn与Co、V、Al显著负相关，与Ca显著正相关，表明茶叶矿质元素之间存在协同或者拮抗作用。王小平等[15]对中日两国茶叶中23种元素的的研究显示茶叶中Al、Ca、Mg含量两两之间呈显著的正相关，并且Zn含量与这3种元素含量均呈显著的负相关，本文结果与之相近。有研究[16]表明，给茶叶叶面喷施一定浓度的Zn营养液，茶叶中Zn含量明显增加，Fe、Ca、Cu、Mn等元素表现有协同效应，但营养液超过一定浓度后表现为拮抗效应。贵州茶样中Zn与以上几种元素间既有拮抗效应也有协同效应。

2.4蒸青茶样主成分分析

通过主成分分析，可以将多变量的数据降维简化，以找到特征数据进行分析[17]。由于蒸青茶叶最大程度地保留了茶鲜叶本身的风味，加工工序少，矿质元素因加工造成的损失较少，因而能更准确地表现出茶叶中矿质元素的分布特征。选取道真蒸青茶样进行主成分分析，得到4个主成分特征值，累积贡献率达到85.29%。其中第一主成分特征值5.189，贡献率为39.914%，根据主成分矩阵（表5），其中Sr、Fe、Al、Ba、Mn及Ca元素对第一主成分贡献最大。第二主成分特征值2.978，贡献率22.909%，对其贡献比较大的元素是Zn、Cu；第三主成分特征值1.716，贡献率为13.203%，代表元素为Mg、Co；第四主成分特征值1.204，贡献率9.262%，Ni的载荷最重。将蒸青茶样依据样品编码依次以字母A~L为代号，选取主成分1、2绘制蒸青茶样在第1、第2主成分中的分值图（图1）。从图1中可以看出，样品D在第一主成分上得分远高于其他样品，这是由于样品DZZ-4所含有的Sr、Fe、Al、Ba、Mn、Ca几种元素含量远高于其余茶样，这可能与该样品单独来源于一个区域或者品种特殊相关。各样品在第二主成分中得分值比较离散，样品K、H、I分布最为集中，其中样品H、I来源于同一区域，由此可知地域对茶叶中元素含量有一定影响。选取主成分3、4绘制蒸青茶样在第3第4主成分中的分值图（图2）。样品B在第3主成分上的得分最高，这是由于样品DZZ-2中Co相较于其他样品含量最高，而Mg元素含量则较低。样品E中Ni含量最高，因此在第四主成分上得分较高。

2.5炒青茶样主成分分析

对16个道真炒青茶样进行主成分分析，得到4个主成分特征值，累积贡献率达到79.916%。其中第一主成分特征值5.289，贡献率为40.756%，根据主成分矩阵（表6），其中元素Al、Ca、Sr、Ba、Zn、V对第一主成分贡献最大；第二主成分特征值2.363，贡献率18.175%，对其贡献比较大的元素是Cu、Co；第三主成分特征值1.503，贡献率11.559%，对其贡献比较大的元素是Cr、Mg；第四主成分特征值1.132，贡献率8.707%，对其贡献比较大的元素是Mn和Ni。将炒青茶样依据样品编码依次以T1~T16为代号，绘制炒青茶样在第1、第2主成分中的分值图（图3）。从图3中可以看出样品T14在第一，二主成分上得分远高于其他样品，这是由于样品DZT-14中的Ca、Sr、Ba、Al、V、Cu几种元素含量远高于其余茶样，皆为最高，而Zn含量则低于其他样品，这可能与该样品品种特殊相关。样品T15、T16在图中分布较为集中，且在第二主成分上得分低于其他样品，这可能与样品来源于同一区域有关。可见茶叶产地和茶叶品种都对茶叶中矿质元素的含量有一定影响。选取主成分3、4绘制炒青茶样在第3、第4主成分中的分值图（图4）。样品T3在第3主成分上的得分最高，这是由于样品DZT-3中Mg相较于其他样品含量最低，Cr含量最高；样品T5中Ni含量最高，因此在第四主成分上得分最高。唐偲雨[18]的研究表明通过特征元素差异可以对茶叶的产地及品种进行区分。蒸青茶叶和炒青茶叶的主成分分析表明，不同产地、不同品种茶叶中矿质元素含量有一定的差异，并且各种茶叶都具有各自的特征元素，表明通过元素差异可以对茶叶产地、品种进行判别。

3结论

利用ICP-OES对茶叶样品中的矿质元素进行检测，有着分析速度快，灵敏度高，可同时检测多种元素的优点。检测结果证明贵州道真自治县所产茶叶样品中富含Fe、Mn、Zn、Sr等多种矿质元素。矿质元素的相关性分析结果体现了矿质元素相互之间的协同与拮抗作用，对于指导茶园施肥，提高肥料利用率，提高茶叶品质有重要作用。不同的茶叶品种，不同的生长环境以及不同品种、不同加工方法生产的茶叶矿质元素含量差异明显，主成分分析表明，可以将差异显著的矿质元素作为茶叶产地区分以及茶叶品种区分的指标。

作者：王嫣红彭光宇郑国灿童华荣单位：西南大学食品科学学院重庆出入境检验检验局