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1實(shí)驗(yàn)方法

1.1樣品收集

實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)樣品采集自貴州省道真自治縣的不同區(qū)域，其中一芽二葉蒸青茶樣12個(gè)，編號(hào)為DZZ-1~DZZ-12，炒青茶樣16個(gè)，編號(hào)為DZT-1~DZT-16，其中DZT-12為一芽一葉炒青茶樣，其余皆為一芽二葉。

1.2樣品處理

將粉碎后的茶葉樣品于80℃條件下烘干1h，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g（精確至0.0001）粉末于聚四氟乙烯消解罐中，同時(shí)做試劑空白、平行樣，加入8mL消解液（HNO3∶H2O2=4∶1），預(yù)消解過(guò)夜，次日于微波消解爐（800W，185℃，35min）消解。消解完成后，將消解罐轉(zhuǎn)移至趕酸儀，在120℃條件下趕酸至近干，將趕酸后的消解液過(guò)濾轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶定容[6]。測(cè)定濃度較高的元素時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)消解液進(jìn)行稀釋。

1.3儀器工作參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)使用ICP-OES檢測(cè)茶葉中的13種元素。檢測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化使儀器達(dá)到最佳檢測(cè)狀態(tài)[7]。儀器工作條件見(jiàn)表1。

1.4標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

用1000μg/mL單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液分別配制濃度為50μg/mL的Zn、Cu、Fe、Mn、Al、Ca、Mg儲(chǔ)備液及濃度為10μg/mL的Sr、Ni、Co、V、Cr、Ba儲(chǔ)備液。精密吸取儲(chǔ)備液，配制Zn、Cu、Fe、Mn、Al、Ca、Mg濃度為0、0.1、0.4、0.8、1.2、2、4、8mg/L及Sr、Ni、Co、V、Cr、Ba濃度為0、0.01、0.04、0.08、0.12、0.2、0.3、0.4mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線及回收率

在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，依次將配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣，計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)給出各元素的校準(zhǔn)方程及相關(guān)系數(shù)，本實(shí)驗(yàn)各元素的相關(guān)系數(shù)均在0.9995以上。然后依次檢測(cè)樣品空白，茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、樣品。檢測(cè)茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)的元素回收率都在90%以上。

2.2元素含量分析

表2、表3分別為蒸青茶樣與炒青茶樣中各種礦質(zhì)元素的含量。比較各個(gè)元素在茶樣中的平均值可知，道真自治縣所產(chǎn)茶葉中各種礦質(zhì)元素的含量從高到低依次為：Ca＞Mg＞Mn＞Al＞Fe＞Zn＞Cu、Ba＞Ni、Sr＞Cr＞Co＞V，與畢坤[8]所測(cè)定的元素結(jié)果基本相符。茶葉中各種礦質(zhì)元素含量差別較大，其中Ca及Mg含量最高，為大量元素，Mn、Al、Fe雖屬于微量元素，但其在茶葉中的含量要遠(yuǎn)高于Co、V及Cr等其他微量元素。王寶森等[9]發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)對(duì)不同礦質(zhì)元素的富集能力不同，但對(duì)相同元素的需求基本一致。微量元素Fe、Mn的較高含量應(yīng)與茶樹(shù)喜歡酸性土壤有關(guān)，酸性土壤能為茶樹(shù)提供更具活性的Fe與Mn[10]。將蒸青茶樣與炒青茶樣中礦質(zhì)元素的平均含量相比較，可以發(fā)現(xiàn)，除Cr、Zn、Ni3種元素外，蒸青茶樣中其余10種元素的含量都大于炒青茶樣，可見(jiàn)茶葉加工方式對(duì)茶葉礦質(zhì)元素含量有一定影響。國(guó)內(nèi)外對(duì)各地茶葉中礦質(zhì)元素的檢測(cè)結(jié)果很多，將本文所檢測(cè)元素之?dāng)?shù)據(jù)與安徽、湖南、云南、福建[2，8-15，17]等地區(qū)所產(chǎn)茶葉中元素含量做相應(yīng)的比較，貴州道真自治縣蒸青茶樣的Ca、Mg、Mn、Al、Zn、Sr含量都偏高，其余元素含量則居中，炒青茶樣中各元素含量大多居中。與畢坤提出的茶葉礦物元素最佳濃度值相比，則道真茶樣中Cu含量偏低，Zn和Sr含量較高。不同的茶葉樣品，礦質(zhì)元素的含量有比較大的差異，例如：樣品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元素含量相對(duì)其他蒸青茶樣最高，DZT-14中Ba、Sr、Cu、Al、V、Ca元素的含量是所有炒青茶樣中含量最高的，同時(shí)Zn含量最低。DZZ-1與DZZ-2分別為不同茶園的相同品種，它們所含的礦質(zhì)元素含量大致相同，DZT-13與DZT-14分別為相同茶園的不同品種，它們所含的Sr、Ba、Mn等礦質(zhì)元素含量相差比較明顯，可見(jiàn)茶葉對(duì)礦質(zhì)元素的吸收與茶樹(shù)品種，茶樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境等因素有關(guān)。

2.3元素相關(guān)性分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了13種礦質(zhì)元素，不同元素的檢測(cè)結(jié)果差異比較明顯，且茶樹(shù)品種、生長(zhǎng)環(huán)境及加工方式使不同茶葉中相同元素含量有較大差異，所以數(shù)據(jù)分析前對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，使各個(gè)元素對(duì)樣品分析的權(quán)重一致[14]。采用SPSS軟件分別對(duì)道真縣茶葉中的礦質(zhì)元素測(cè)定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，采用雙尾顯著性檢測(cè)。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果（表4），貴州省道真自治縣所產(chǎn)茶葉中Al與Sr、V、Ba、Fe、Mn、Ca、Mg等元素間存在顯著正相關(guān)，而與Zn、Ni、Cr之間則顯著負(fù)相關(guān)；Sr與Ba、Mn、Al、Ca、Cu、V顯著正相關(guān)；Zn與Co、V、Al顯著負(fù)相關(guān)，與Ca顯著正相關(guān)，表明茶葉礦質(zhì)元素之間存在協(xié)同或者拮抗作用。王小平等[15]對(duì)中日兩國(guó)茶葉中23種元素的的研究顯示茶葉中Al、Ca、Mg含量?jī)蓛芍g呈顯著的正相關(guān)，并且Zn含量與這3種元素含量均呈顯著的負(fù)相關(guān)，本文結(jié)果與之相近。有研究[16]表明，給茶葉葉面噴施一定濃度的Zn營(yíng)養(yǎng)液，茶葉中Zn含量明顯增加，F(xiàn)e、Ca、Cu、Mn等元素表現(xiàn)有協(xié)同效應(yīng)，但營(yíng)養(yǎng)液超過(guò)一定濃度后表現(xiàn)為拮抗效應(yīng)。貴州茶樣中Zn與以上幾種元素間既有拮抗效應(yīng)也有協(xié)同效應(yīng)。

2.4蒸青茶樣主成分分析

通過(guò)主成分分析，可以將多變量的數(shù)據(jù)降維簡(jiǎn)化，以找到特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[17]。由于蒸青茶葉最大程度地保留了茶鮮葉本身的風(fēng)味，加工工序少，礦質(zhì)元素因加工造成的損失較少，因而能更準(zhǔn)確地表現(xiàn)出茶葉中礦質(zhì)元素的分布特征。選取道真蒸青茶樣進(jìn)行主成分分析，得到4個(gè)主成分特征值，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85.29%。其中第一主成分特征值5.189，貢獻(xiàn)率為39.914%，根據(jù)主成分矩陣（表5），其中Sr、Fe、Al、Ba、Mn及Ca元素對(duì)第一主成分貢獻(xiàn)最大。第二主成分特征值2.978，貢獻(xiàn)率22.909%，對(duì)其貢獻(xiàn)比較大的元素是Zn、Cu；第三主成分特征值1.716，貢獻(xiàn)率為13.203%，代表元素為Mg、Co；第四主成分特征值1.204，貢獻(xiàn)率9.262%，Ni的載荷最重。將蒸青茶樣依據(jù)樣品編碼依次以字母A~L為代號(hào)，選取主成分1、2繪制蒸青茶樣在第1、第2主成分中的分值圖（圖1）。從圖1中可以看出，樣品D在第一主成分上得分遠(yuǎn)高于其他樣品，這是由于樣品DZZ-4所含有的Sr、Fe、Al、Ba、Mn、Ca幾種元素含量遠(yuǎn)高于其余茶樣，這可能與該樣品單獨(dú)來(lái)源于一個(gè)區(qū)域或者品種特殊相關(guān)。各樣品在第二主成分中得分值比較離散，樣品K、H、I分布最為集中，其中樣品H、I來(lái)源于同一區(qū)域，由此可知地域?qū)Σ枞~中元素含量有一定影響。選取主成分3、4繪制蒸青茶樣在第3第4主成分中的分值圖（圖2）。樣品B在第3主成分上的得分最高，這是由于樣品DZZ-2中Co相較于其他樣品含量最高，而Mg元素含量則較低。樣品E中Ni含量最高，因此在第四主成分上得分較高。

2.5炒青茶樣主成分分析

對(duì)16個(gè)道真炒青茶樣進(jìn)行主成分分析，得到4個(gè)主成分特征值，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到79.916%。其中第一主成分特征值5.289，貢獻(xiàn)率為40.756%，根據(jù)主成分矩陣（表6），其中元素Al、Ca、Sr、Ba、Zn、V對(duì)第一主成分貢獻(xiàn)最大；第二主成分特征值2.363，貢獻(xiàn)率18.175%，對(duì)其貢獻(xiàn)比較大的元素是Cu、Co；第三主成分特征值1.503，貢獻(xiàn)率11.559%，對(duì)其貢獻(xiàn)比較大的元素是Cr、Mg；第四主成分特征值1.132，貢獻(xiàn)率8.707%，對(duì)其貢獻(xiàn)比較大的元素是Mn和Ni。將炒青茶樣依據(jù)樣品編碼依次以T1~T16為代號(hào)，繪制炒青茶樣在第1、第2主成分中的分值圖（圖3）。從圖3中可以看出樣品T14在第一，二主成分上得分遠(yuǎn)高于其他樣品，這是由于樣品DZT-14中的Ca、Sr、Ba、Al、V、Cu幾種元素含量遠(yuǎn)高于其余茶樣，皆為最高，而Zn含量則低于其他樣品，這可能與該樣品品種特殊相關(guān)。樣品T15、T16在圖中分布較為集中，且在第二主成分上得分低于其他樣品，這可能與樣品來(lái)源于同一區(qū)域有關(guān)。可見(jiàn)茶葉產(chǎn)地和茶葉品種都對(duì)茶葉中礦質(zhì)元素的含量有一定影響。選取主成分3、4繪制炒青茶樣在第3、第4主成分中的分值圖（圖4）。樣品T3在第3主成分上的得分最高，這是由于樣品DZT-3中Mg相較于其他樣品含量最低，Cr含量最高；樣品T5中Ni含量最高，因此在第四主成分上得分最高。唐偲雨[18]的研究表明通過(guò)特征元素差異可以對(duì)茶葉的產(chǎn)地及品種進(jìn)行區(qū)分。蒸青茶葉和炒青茶葉的主成分分析表明，不同產(chǎn)地、不同品種茶葉中礦質(zhì)元素含量有一定的差異，并且各種茶葉都具有各自的特征元素，表明通過(guò)元素差異可以對(duì)茶葉產(chǎn)地、品種進(jìn)行判別。

3結(jié)論

利用ICP-OES對(duì)茶葉樣品中的礦質(zhì)元素進(jìn)行檢測(cè)，有著分析速度快，靈敏度高，可同時(shí)檢測(cè)多種元素的優(yōu)點(diǎn)。檢測(cè)結(jié)果證明貴州道真自治縣所產(chǎn)茶葉樣品中富含F(xiàn)e、Mn、Zn、Sr等多種礦質(zhì)元素。礦質(zhì)元素的相關(guān)性分析結(jié)果體現(xiàn)了礦質(zhì)元素相互之間的協(xié)同與拮抗作用，對(duì)于指導(dǎo)茶園施肥，提高肥料利用率，提高茶葉品質(zhì)有重要作用。不同的茶葉品種，不同的生長(zhǎng)環(huán)境以及不同品種、不同加工方法生產(chǎn)的茶葉礦質(zhì)元素含量差異明顯，主成分分析表明，可以將差異顯著的礦質(zhì)元素作為茶葉產(chǎn)地區(qū)分以及茶葉品種區(qū)分的指標(biāo)。

作者：王嫣紅彭光宇鄭國(guó)燦童華榮單位：西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院重慶出入境檢驗(yàn)檢驗(yàn)局