王雪萍，龚自明

（湖北省农业科学院 果树茶叶研究所/湖北省茶叶工程技术研究中心，湖北武汉430064）

稀土元素（rare earth element，REE）包括镧系的15种元素及与镧系密切相关的元素钪（Sc）和钇（Y），因Pm 尚未在自然界中发现，因此能够检测的只有16 种元素。稀土元素对植物生长及人类健康具有“低促-高抑”的“刺激效应”[1-2]。GB 2762-2005《食品中污染物限量》中规定了茶叶的稀土元素含量不得高于2.0 mg/kg。由于茶叶中的稀土很难通过冲泡进入茶汤[3-7]，稀土元素饮食暴露水平很低[8]，新修订的GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》取消了包括茶叶在内的植物性食品中稀土限量要求。稀土元素可以促进植物生长发育、增强植物抗逆性和抗病性[9]，对茶树也具有明显的提质增产作用[10]，茶园中使用的复合肥、叶面肥、尿素等都含有一定比例的稀土元素[11]。不同产区[12]、不同土壤[13]、不同季节[14]、不同部位[15]、不同叶位[16]、不同种质[17]、不同茶类[18]稀土元素含量均表现出很大的差异。茶树从茶园土壤中吸收稀土元素，茶叶稀土总量与土壤中稀土总量呈正相关[19]。通过茶叶中稀土元素含量的测定分析可对其进行产地判别[20-22]。关于茶叶中稀土元素的研究主要集中在稀土从土壤中的吸收情况、在茶树中各部位及叶位的分布情况、在茶汤中的浸出情况及各类茶叶稀土含量调研情况等，对茶树品种间稀土含量差异研究较少。研究不同品种间稀土含量差异，对研究茶树对稀土的吸收机制及茶树种质的进一步鉴定选育具有重要意义。王琼琼等[17]首次报道了福建省内的55 个当地试制乌龙茶品种稀土元素间积累差异情况。本文对湖北武汉市湖北省茶树种质资源圃收集的原产湖北、福建、浙江、四川、湖南、江苏、安徽、江西、台湾等地45 个茶树品种春季1 芽3叶茶鲜叶进行稀土含量检测，分析不同茶树品种对稀土元素的吸收富集情况。探讨在气候条件、土壤、季节、部位、茶园管理及采摘标准一致的情况下，不同基因型茶树品种稀土含量差异。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

10年生45 个茶树品种茶鲜叶：湖北省农业科学院果树茶叶研究所种质资源圃，2016年5月初采集不同品种1 芽3 叶鲜叶样品各250 g，样品重复取样3 次，置于120 ℃烘箱中，烘5 min 后，105 ℃烘至足干，磨碎后密封保存备用。

XSeries II 电感耦合等离子体质谱仪：美国Thermo Fisher 公司；MARS6 微波消解仪：美国CEM 公司；Milli-Q 超纯水系统：法国Millipore 公司。

1.2 方法

采用微波消解法处理样品，稀土元素的测定采用电感耦合等离子体-质谱法（inductively coupled plasmamass spectrometry，ICP-MS）法，参照GB 5009.94-2012《食品安全国家标准 植物性食品中稀土元素的测定》进行，所测样品中的稀土含量均以稀土氧化物（rare earth oxides，REO）计。

2 结果与分析

2.1 不同品种稀土总量

45 个茶树品种稀土总量见表1。

表1 45个茶树品种稀土总量Table 1 The REE content in young sprouts among 45 tea cultivars μg/kg

续表1 45个茶树品种稀土总量Continue table 1 The REE content in young sprouts among 45 tea cultivars μg/kg

45 个茶树品种春季1 芽3 叶新梢稀土含量范围为209.81 μg/kg～1 415.62 μg/kg，稀土元素总量最高值是最低值的6.75 倍。茶类适制性是鉴定茶树种质适宜加工茶类及品质特征，是新品种选育品质评价的重要依据[23]，主要受种质形态特征和化学组成的影响[24]。从表1可见，适制绿茶品种稀土元素含量普遍低于适制乌龙茶品种稀土元素含量，表明茶树品种间稀土元素总量差异与品种形态特征、化学组成间接相关。王琼琼等[17]研究认为不同茶树种质间稀土元素含量差异可能与茶树树形、叶形、染色体倍数等遗传特性有关，与本研究结果相符。

2.2 茶树中不同稀土元素含量分布

稀土元素由轻稀土元素（La、Ce、Pm、Sm、Pr、Nd 和Eu）和重稀土元素（Dy、Gd、Tb、Ho、Er、Lu、Tm、Yb、Sc和Y）组成[19]。除Pm 外，16 种稀土元素在所有样品中均有检出。品种间不同稀土元素含量见表2。

表2 品种间不同稀土元素含量Table 2 The content of different rare earth elements among 45 tea cultivars μg/kg

续表2 品种间不同稀土元素含量Continue table 2 The content of different rare earth elements among 45 tea cultivars μg/kg

由表2可知，各品种轻稀土元素总量为128.20μg/kg～990.02 μg/kg，占各品种稀土总量的61.10%～82.67%，重稀土元素总量74.57 μg/kg～438.10 μg/kg，占各品种稀土总量的17.33%～38.90%，茶树体内积累轻稀土元素的能力远远高于重稀土元素。茶叶中轻稀土含量一般占稀土总量的60%以上[25]。

16 种稀土元素中，Ce 元素在所有品种稀土元素中含量最高，占比为28.48%～40.40%，其次为La 元素，占比为14.42%～27.01%，Ce 元素和La 元素占各品种稀土总量的44.35%～67.41%。除Ce、La 外，含量较高的稀土元素有Nd、Y 和Sc，分别占各品种稀土总量的9.51%～14.14%、7.24%～15.18%、4.81%～15.16%。La、Ce、Nd、Y 和Sc 这5 种元素占各品种稀土总量的82.76%～89.76%，其中La、Ce 和Nd 为轻稀土元素，Y和Sc 为重稀土元素。可见，茶叶对轻稀土的吸收以La、Ce 和Nd 元素为主，对重稀土的吸收以Y 和Sc 元素为主，试验结果与方灵等[26]、周妍等[27]的研究结果一致。

2.3 茶树中轻稀土元素

由表2可知，轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu 在各品种中的含量最大值分别是最小值的7.05、8.27、7.22、8.13、8.12 倍和8.40 倍，各轻稀土元素在不同品种间含量差异虽然较大，但在不同品种间的最大值与最小值的比值相近。利用轻稀土元素在各品种中的含量绘制不同茶树品种轻稀土元素含量丰度变化曲线，结果见图1。

图1 茶树新梢轻稀土元素含量丰度图Fig.1 Abundance chart of light rare earth elements in tea

由图1可知，轻稀土元素在各品种中的含量丰度变化趋势一致，均表现为Ce＞La＞Nd＞Pr＞Sm＞Eu，各元素含量丰度与原子序数的变化密切相关，原子序数越高的元素含量越低，序数为偶数的元素含量高于相邻奇数原子序数的元素含量，符合稀土元素排序规律的奥多-哈金斯法则（元素含量的原子系数奇偶规则）[28]。

2.4 主成分分析

对45 份样品16 种稀土元素进行因子分析，分析方法选择主成分，旋转方法采用最大方差法（见表3）。

表3 前两个主成分中各变量的特征向量及累计方差贡献率Table 3 The eigenvectors and cumulative contribution of variance of the first two principal components

从表3可以看出，提取的前两个主成分，方差贡献率分别为75.257 %、20.300 %，累积方差贡献率为95.557%。从主成分的特征向量分析，主成分2 对Eu、La 解释较多，主成分1 对其他14 种元素解释较多。以第1、2 主成分的标准化得分值分别作X 轴和Y 轴绘制样品分布图，结果见图2。

由图2可知，第1 主成分得分大于1 的品种有金观音、安吉白茶、武夷金桂、黄棪、黄观音、悦茗香，小于-1 的品种有农抗早、英山群体种、农抗早、舒茶早、玉笋。第2 主成分得分大于1.5 的品种有玉翠、武夷金桂，小于-1.5 的品种有鄂茶5 号、铁观音。鄂茶5 号、玉翠、悦茗香、黄棪、黄观音、武夷金桂、安吉白茶、金观音在主成分得分图中比较分散，可作为茶树对稀土元素吸收累积机制等进一步研究的参考品种，其中、悦茗香、黄棪、黄观音、武夷金桂、金观音主要为适制乌龙茶品种，鄂茶5 号、玉翠、安吉白茶主要为适制绿茶品种。

图2 第1、2主成分得分图Fig.2 Scatter plots of PC1 and PC2

3 结论

本研究测定的茶树品种来源于同一地块、生产管理、采摘时间及采摘标准一致，表明品种间稀土元素含量差异是由品种遗传特性所决定的，适制绿茶的茶树品种稀土含量较低，含量超过1 000 μg/kg 的4 个品种分别是金观音、安吉白茶、武夷金桂和黄观音，主要以适制乌龙茶的品种为主。

16 种稀土元素中，以Ce 元素含量最高、其次为La 元素，重稀土中的Y 和Sc 元素含量也较高。可见，轻稀土偏向吸收La、Ce 和Nd 元素，重稀土偏向吸收Y 和Sc 元素。轻稀土元素在各品种中的含量均表现为Ce＞La＞Nd＞Pr＞Sm＞Eu，符合稀土元素排序规律的奥多-哈金斯法则，不同品种间稀土元素含量差异较大，通过主成分分析得分图观测不同茶树品种稀土元素含量分布情况，筛选对稀土元素富集、拒吸收或少吸收稀土元素的品种，45 个茶树品种中，鄂茶5 号为拒吸收或少吸收稀土元素品种，金观音、安吉白茶为富集稀土元素品种，玉翠为选择性吸收Eu、La 稀土元素品种。