喷施稀土对茶叶中不同状态的稀土元素组成及含量的影响
汪东风 曹心德 赵贵文 叶盛摘 要：茶树叶面喷施稀土是一项增产提质的栽培措施。但人们关心外源稀土对茶叶中稀土元素(REE)含量、组成及存在状态所产生的影响。试验表明，喷施至采摘间隔期愈长，喷施稀土对茶叶中稀土含量及组成等的影响愈小。茶叶中REE约有80%左右以水不溶态残存于茶渣中，不进入茶汤。进入茶汤中的REE约有10%是以稀土多糖状态存在，其中尤以La、Ce、Nd为主。间隔期愈短，稀土进入茶汤的量及参与稀土多糖配合物的量愈高。关键词：稀土元素；茶叶；喷施；组成及含量分类号：S131+.1
文献标识码：A文章编号：1004-0277（2000)01-0044-05 Effects of Spraying Rare Earth on Compositions and Contents ofRare Earth Elements in Tea WANG Dong-feng CAO Xin-de ZHAO Gui-wen（Department of Chemistry,University of Science and Technology of China,Hefei 230026）WANG Dong-feng YE Sheng（Key Laboratory of Tea Biotechnology,Anhui Agricultural University,Hefei 230036） Abstract：Tea plants sprayed rare earth can increase tea yield and quality,but the effects of spraying rare earth on the contents and compositions of rare earth elements(REE) in tea are unknown.The contents and compositions of REE in teas from tea garden sprayed "Cheng Lu" rare earth,cont.300mg/kg and 750kg/ha,and from natural tea garden have been determined.The results show that the longer the interval between spraying and picking was,the less the effects of sprayed rare earth on contents and compositions of REE in the teas were.About 80% ΣREE in tea whether it came from spraying or no spraying the rare earth were insoluble in its infusion.There were about 10% the soluble REE in infusion,in particular La,Ce and Nd,participating in coordinating polysaccharide,the amount of REE which participated in forming polysaccharide 15 days after spraying the rare earth was larger than those of 25 days and 35 days.Key words：rare earth elements;tea;spray;composition and content.▲
茶叶是我国传统的出口商品，内销也随人们生活水平的提高而日益增多。为满足市场需要，广大茶叶工作者不断探讨增产提质新技术。叶面喷施稀土具有增产提质、提早发芽、改善茶鲜叶机械组成等作用〔1〕。但茶树喷施稀土后，新生幼嫩芽叶中稀土含量明显上升〔2〕，这些幼嫩芽叶正是茶叶加工的原料，茶叶又是直接冲泡饮用。最近的研究结果表明〔3〕，人日摄入稀土仅为4.2mg。因此，稀土在茶叶生产中应用时，人们十分关注喷施稀土对茶叶中稀土存在状态、在茶汤中浸出率等的影响及采摘间隔期问题。目前虽有茶叶中稀土总量〔2，4〕、矿区茶叶REE组成〔5〕以及发现茶叶中存在有稀土茶多糖〔6〕等报道，但对上述人们普遍关心的问题还缺乏研究。本工作利用ICP-MS测试技术，选择在我国绿茶之乡——安徽省郎溪县以前未曾施用稀土的茶园，进行了不同时间喷施稀土对茶叶中不同状态的REE组成及含量影响的试验。 1 材料与方法 1.1 试验设计
由于茶鲜叶一年采摘多轮，为避免喷施稀土粘附及保证采摘嫩度一致，并参照常规用法，稀土喷施均在茶树越冬芽萌动前进行。试验共设4个处理，即3月11日、3月22日和4月1日喷施稀土的处理及不喷施的对照。每个处理3次重复，随机排列。每个重复的小区面积约0.03hm2，喷施浓度均为300μg/g，喷施的稀土为“常乐”稀土，主要成份见表1，喷施量为750kg/hm2。其中净稀土含量为72.43g/hm2。供试土壤为红黄壤，土壤中REE组成及含量见表2。供试茶树〔Camellia Sinensis (L) D.Kuntze〕品种为祁门槠叶种。各处理的其他管理措施均一致。表1 “常乐”稀土的主要成分(μg/g)Table 1 Main component content (μg/g) ofREE in “Cheng Luo” 元素 La Ce Pr Nd Sm Gd Eu 含量 197.8 46.6 18.6 54.0 3.4 0.8 0.7 表2 试验茶园土壤中REE含量分布(μg/g)Table 2 Component content (μg/g) and percentage ofREE in soil from the tea garden 元素含量元素含量元素含量 Y 9.754±0.078 Sm 3.742±0.037 Ho 0.407±0.089 (7.31) (2.80) (0.31) La 25.751±0.258 Eu 0.700±0.005 Er 1.195±0.012 (19.30) (0.52) (0.90) Ce 56.885±0.171 Gd 3.122±0.062 Tm 0.200±0.001 (42.64) (2.33) (0.15) Pr 5.849±0.058 Tb 0.413±0.004 Yb 1.412±0.032 (4.38) (0.31) (1.06) Nd 21.710±0.239 Dy 2.086±0.002 Lu 0.206±0.002 (16.27) (1.57) (0.16)
注：表中括号内数据为组成百分数(表3同) 1.2 样品采集及处理
喷施前多点取耕作层(0～30cm)土壤，反复用四分法取1kg左右，室内风干、除草根杂物、研磨、过100目筛。
各处理均在4月15日按统一标准(一芽二叶)采摘，统一工艺(杀青→揉捻→烘干)制成绿茶。然后分别用四分法从中取样。各处理茶样随机取50g，研磨后过40目筛，待测，得茶叶中不同状态的各REE总量。另取各处理茶样100.0g，按以下步骤制备待测样：分别用5000mL沸水浸提，重复一次，浸提条件与茶叶水浸出物的测定相同〔7〕，浸提液用无灰滤纸过滤。茶渣离心(2500 rpm、20min)后，103℃恒温干燥，称重并计算得率，研磨过40目筛，待测，即得各处理的茶渣中各REE含量。
各处理的REE稀土浸出量(μg/g)=茶叶中REE(μg/g)-茶渣中REE(μg/g)×茶渣得率(%)
各处理的浸提液分别在旋转蒸发器上浓缩至900mL左右，加无水乙醇4000mL过夜，按文献〔6、8〕制备纯化，得茶多糖。1.3 REE的测定
各样品在80℃干燥箱中干燥8h后，土壤样取100.0mg，其它取200.0mg，微波消解，ICP-MS测定〔9〕。每个样重复测定3次，并计算其平均值和标准差。“常乐”稀土中REE含量用ICP-AES测定。1.4 试剂
试验所用蒸馏水为玻璃双蒸水，所用化学试剂为上海试剂二厂产品，分析纯。 2 结果与讨论 2.1 喷施稀土对茶叶中REE组成及含量的影响
不同施稀土的茶叶中REE的组成也同土壤一样，以La、Ce和Nd为主，但La含量在组成中所占比例与土壤中相比显著上升，而Ce则相反(表2、表3)。这说明茶树对土壤中稀土有选择性吸收，对La等吸收较多；与此同时对一些重稀土如Tm、Yb、Ho等，茶树则吸收较少。这与陈照喜等〔10〕提出的茶树对ΣCe有较强的富集作用观点相一致。表3 喷施稀土对茶叶中REE组成及含量(μg/g)的影响Table 3 Effects of spraying RE on compositionpercentage and component content (μg/g)of REE in tea samples from RE treatment on various days 元素对照 3月11日喷施 3月22日喷施 4月1日喷施 Y 0.135±0.012 0.141±0.002 0.117±0.002 0.121±0.002 (6.55) (6.17) (5.02) (4.18) La 0.742±0.012 0.863±0.020 1.003±0.010 1.302±0.005 (36.00) (37.71) (43.07) (44.94) Ce 0.598±0.014 0.644±0.003 0.562±0.002 0.670±0.015 (28.58) (28.18) (24.13) (23.13) Pr 0.104±0.001 0.114±0.002 0.117±0.003 0.154±0.003 (5.05) (4.99) (5.02) (5.32) Nd 0.311±0.001 0.361±0.007 0.370±0.016 0.472±0.032 (15.09) (15.80) (15.87) (16.29) Sm 0.043±0.002 0.048±0.001 0.043±0.002 0.051±0.002 (2.09) (2.10) (1.85) (1.76) Eu 0.009±0.001 0.011±0.001 0.009±0.001 0.011±0.000 (0.44) (0.48) (0.39) (0.38) Gd 0.049±0.002 0.047±0.001 0.049±0.001 0.054±0.000 (2.38) (2.06) (2.10) (1.86) Tb 0.005±0.001 0.006±0.000 0.005±0.000 0.006±0.000 (0.24) (0.26) (0.21) (0.21) Dy 0.022±0.002 0.026±0.003 0.022±0.000 0.022±0.002 (1.07) (1.14) (0.94) (0.76) Ho 0.005±0.000 0.005±0.000 0.005±0.000 0.005±0.000 (0.24) (0.22) (0.21) (0.17) Er 0.012±0.001 0.015±0.001 0.012±0.000 0.014±0.002 (0.58) (0.66) (0.52) (0.48) Tm 0.002±0.000 0.002±0.000 0.002±0.000 0.002±0.000 (0.10) (0.09) (0.09) (0.07) Yb 0.011±0.001 0.013±0.001 0.011±0.000 0.011±0.001 (0.53) (0.57) (0.47) (0.38) Lu 0.002±0.001 0.002±0.000 0.002±0.000 0.002±0.000 (0.10) (0.09) (0.09) (0.07) ΣCe 1.798 2.041 2.104 2.660 (87.24) (89.32) (90.34) (91.82) ΣY 0.263 0.244 0.255 0.237 (12.76) (10.68) (9.66) (8.18) ΣCe/ΣY 6.836 8.356 9.351 11.223 ΣREE 2.061 2.285 2.329 2.897
注：ΣCe=La～Eu的含量总和，即铈组或轻稀土总量；ΣY=Gd～Lu和Y的含量总和，即钇组或重稀土总量；ΣREE为15种稀土元素(除Pm、Sc外)的含量总和(表4～5同)
喷施稀土对成品茶中稀土总量的影响表现在：ΣREE随喷施与采摘的间隔期延长而减少(表3)。间隔期为15天(4月1日喷施的)时，成品茶中稀土总量比对照高约43%；间隔期为25天(3月22日喷施的)时比对照高约15%；当间隔期为35天(3月11日喷施的)时仅比对照高约10%。这可能与叶面喷施稀土后，随着时间的延长，稀土元素向茶树茎、根等器官运转有关。这一结果提示，茶叶稀土应用中，喷施时间的确定除注意稀土生物效应外，还应考虑稀土在茶叶中的残存量。2.90μg/g已远远超过国际(REO≤2.0μg/g)要求。
喷施稀土对茶叶中REE组成的影响：轻稀土吸收较多，尤其是La，这与“常乐”稀土主要是轻稀土组成有关(表1)。而重稀土在不同喷施处理茶叶中的含量与对照相比略有减少，但组成比例下降较多。轻稀土含量虽高于对照，但随间隔期延长而明显减少，从而使喷施处理的ΣCe/ΣY值均高于对照。这一结果提示，在茶树新梢中的轻稀土移动性可能较大。2.2 喷施稀土对茶叶中水溶态各REE浸出量及浸出率的影响
茶叶不同于米、蔬菜等，人们仅饮茶浸出液，即茶汤，弃茶渣。所以更为关注外源稀土对茶叶中各REE浸出量及浸出率的影响。由表4可知，茶叶中各REE 80%左右不溶于茶汤；喷施与采摘的间隔期不同，茶叶中稀土浸出量和浸出率的大小也不同：间隔期15天＞对照＞35天＞25天，以间隔期25天稀土浸出率最小，约17%。造成上述结果的原因可能与REE与一些大分子结合，而不溶性热水。这一结果对正确确定茶树喷施稀土后的采摘间隔期具有重要参考作用。表4 喷施稀土对茶叶中REE浸出量及浸出率的影响Table 4 Effects of spraying RE on amount and ratio of REE in infusion of tea from RE treatment on various days 元素对照 3月11日喷施 3月22日喷施 4月1日喷施 μg/g %* μg/g % μg/g % μg/g % Y 0.037 27.17 0.032 22.93 0.020 16.92 0.035 29.19 La 0.130 17.47 0.143 16.52 0.218 21.72 0.445 34.15 Ce 0.174 29.52 0.141 21.96 0.074 13.14 0.223 33.32 Pr 0.026 24.81 0.022 19.30 0.006 5.38 0.047 30.55 Nd 0.073 23.47 0.077 21.32 0.044 11.85 0.167 35.43 Sm 0.012 27.80 0.008 16.15 0.006 14.60 0.018 35.74 Eu 0.001 10.56 0.004 32.05 tr 0.004 32.05 Gd 0.016 31.94 0.006 13.14 0.011 22.86 0.017 30.79 Tb 0.001 19.50 0.001 13.75 0.001 13.60 0.001 23.33 Dy 0.005 21.59 0.007 27.50 0.004 19.00 0.004 13.35 Ho 0.002 31.00 tr 0.002 31.00 0.002 31.00 Er 0.002 13.75 0.003 19.50 0.002 14.50 0.004 30.18 Tm 0.001 42.50 tr 0.001 42.50 0.001 42.50 Yb 0.002 21.59 0.003 20.38 0.002 16.36 0.004 32.05 Lu tr tr tr tr ΣCe 0.416 23.14 0.395 19.35 0.348 16.56 0.904 33.98 ΣY 0.066 25.10 0.052 20.23 0.042 18.88 0.068 28.69 ΣCe/ΣY 6.303 7.601 8.290 13.294 ΣREE 0.482 23.37 0.447 19.45 0.391 16.79 0.972 33.55
*?REE浸出率(%)=(REE浸出量(μg/g)/茶叶中REE量(μg/g))×100 2.3 喷施稀土对茶叶多糖中REE组成和含量的影响
由表5可见，水溶态REE约有10%是以多糖的组成形式而存在，但随着间隔期的延长参与多糖配合物形成的量减少。参与稀土多糖组成的REE主要是铈组稀土，尤其是在喷施后短期内，铈组稀土约占总量的93%，以后随间隔期延长而减少。表5 喷施稀土对茶多糖中REE含量(μg/g)及组成的影响Table 5 Effects of spraying RE on composition percentage and component content (μg/g)of REE in tea polysaccharide from RE treatment on various days 元素对照 3月11日喷施 3月22日喷施 4月1日喷施 Y 0.083±0.005 0.088±0.001 0.094±0.004 0.136±0.003 (7.85) (9.63) (16.92) (13.21) La 0.371±0.005 0.412±0.006 0.613±0.026 1.820±0.005 (9.99) (10.08) (10.12) (13.90) Ce 0.195±0.005 0.244±0.004 0.254±0.009 0.652±0.002 (3.92) (6.06) (12.36) (9.95) Pr 0.058±0.001 0.065±0.002 0.088±0.003 0.244±0.003 (7.18) (10.34) (52.80) (17.65) Nd 0.183±0.003 0.196±0.005 0.252±0.003 0.732±0.007 (8.77) (8.91) (20.62) (14.90) Sm 0.021±0.001 0.024±0.001 0.027±0.002 0.061±0.004 (6.13) (10.50) (16.20) (11.52) Eu 0.009±0.001 0.008±0.001 tr 0.015±0.001 (31.50) (7.00) (12.75) Gd 0.023±0.001 0.025±0.001 0.028±0.002 0.070±0.002 (5.03) (14.58) (9.16) (13.99) Tb 0.003±0.000 0.004±0.000 0.003±0.000 0.007±0.001 (10.50) (14.40) (10.80) (23.80) Dy 0.013±0.000 0.016±0.001 0.016±0.001 0.023±0.001 (9.10) (8.00) (14.40) (19.55) 0.003±0.000 tr 0.003±0.001 0.005±0.000 (5.25) (5.40) (8.50) Er 0.009±0.001 0.011±0.001 0.012±0.001 0.017±0.001 (15.75) (12.83) (21.60) (14.45) Tm 0.001±0.000 tr 0.002±0.000 0.002±0.000 (3.50) (3.60) (6.80) Yb 0.007±0.001 0.011±0.001 0.013±0.001 0.013±0.000 (12.25) (12.83) (23.40) (11.05) Lu tr tr tr tr ΣCe 0.837 0.949 1.242 3.524 (7.04) (8.41) (12.85) (13.25) ΣY 0.153 0.176 0.174 0.276 (8.11) (11.85) (14.85) (13.79) ΣCe/ΣY 5.471 5.392 7.138 12.768 ΣREE 0.990 1.125 1.416 3.800 (7.19) (8.81) (13.04) (13.28)
注：括号中数据为可溶态稀土中参与茶多糖配合物形成的REE的百分率，即(多糖中稀土含量(μg/g)×多糖得率(%)/茶汤中稀土含量(μg/g))×100
钟淑琳等〔6〕用不喷稀土的茶树鲜叶分离纯化得到了稀土结合的茶叶脂多糖。王玉琦〔11〕从铁芒萁鲜叶中也分离出与稀土紧密结合的多糖。我们首次从成品干茶中也分离纯化得到稀土茶多糖，但稀土含量较少。这可能与成品茶经过了热加工处理有关。 3 结论
1.喷施稀土后茶树对铈组稀土尤其是La吸收较多，而一些钇组稀土的含量受外源稀土的影响小，但其组成比例下降。
2.随着喷施至采摘间隔期延长，外源稀土对茶叶中稀土含量的影响作用减弱。
3.茶叶中REE约有80%左右以水不溶态残存于茶渣中，不进入茶汤。采摘间隔期15天时，喷施稀土的茶叶中水溶态稀土总量比对照高，其浸出率也比对照大；当间隔期大于25天时，喷施稀土的茶叶中REE大多呈结合态不溶于热水，水溶态稀土总量均比对照低，其浸出率低约4～6%。因此，人们从饮茶中摄入的稀土极少。喷施稀土的采摘间隔期20天左右即可。
4.进入茶汤中的REE约有10%是以茶多糖的组成形式而存在，其中尤以La、Ce、Nd为主。■ 基金项目：安徽省自然科学基金项目(97412004)作者简介：汪东风（1956-）,男,副教授,博士,发明专利两项,著作两部,论文30多篇作者单位：汪东风（中国科学技术大学化学系，安徽 合肥 230026）
曹心德（中国科学技术大学化学系，安徽 合肥 230026）
赵贵文（中国科学技术大学化学系，安徽 合肥 230026）
叶盛（安徽农业大学 农业部茶叶生物技术重点开放试验室，安徽 合肥 230036）
汪东风（安徽农业大学 农业部茶叶生物技术重点开放试验室，安徽 合肥 230036）参考文献：［1］汪东风，王常红.稀土在茶树上应用研究进展〔J〕.稀土，1996,17(4):46～50.［2］倪嘉缵主编.稀土生物无机化学〔M〕.北京：科学出版社,1995.79～80.［3］朱为方，徐素琴，邵萍萍等.赣南稀土区生物效应—稀土日允许摄入量〔J〕.中国环境科学，1997,17(1):63～65.［4］汪东风，赵贵文，叶盛.茶叶中稀土元素存在状态〔J〕.茶叶科学，1998,18(2):120～124.［5］张国文，张涵，刘永华等.稀土矿区茶叶中稀土元素ICP-AES测定〔J〕.光谱与光谱分析，1997，17(1):74～78.［6］钟淑琳，闵蔚宗.茶叶中分离出一种稀土—脂多糖〔J〕.科学通报,1994,9:863.［7］汪东风，卢福娣编著.茶叶生物化学基础实验与研究技术〔J〕.北京：科学技术文献出版社,1997:15～16.［8］汪东风，谢晓凤，王泽农等.粗老茶中多糖含量及保健作用〔J〕.茶叶科学，1994，14(1):73～74.［9］Xinde Cao,Guiwen Zhao,Ming Yin et al.Determination of ultratrace rare earth elements in tea by inductively coupled plasma mass spectrometry with microwave digestion and AG50W-x8 cation exchange chromatography〔J〕.Analyst,1998,123:1115～1119.［10］陈照喜，王晓蓉，田笠卿等.土壤和茶树对稀土元素的富集作用〔J〕.中国环境科学，1995，15(2):145～147.［11］王玉琦，许雷，孙景信等.分子活化法分析研究铁芒萁叶中稀土结合多糖〔J〕.中国科学(B辑)，1997,27(6):517～521. 收稿日期：1999-06-28
