茶樹鍺素營養(yǎng)研究進展

近年來許多學者致力于研究茶樹與鍺的關系，希望探索出茶樹體內的鍺含量及其分布規(guī)律、鍺對茶樹生理特性及茶葉品質的影響，進而開發(fā)富鍺茶資源，為需鍺患者提供天然富鍺茶飲品，提高茶葉飲用價值，同時還可以充分利用土壤鍺資源，提高我國鍺資源的經(jīng)濟價值。

一、鍺資源概況及有機鍺的保健功效

1.我國鍺資源概況

鍺（Ge），原子序數(shù)為32，位于化學元素周期表的第四周期，因其分散性，一般情況下難以形成獨立礦床。鍺是一種良好的半導體，廣泛應用于太陽能電池、光纖通訊等方面。我國鍺資源儲量約3500t，占全球鍺資源的40%以上，其中云南省鍺資源儲量占全國的32%，大部分鍺資源分布于臨滄市。臨滄市位于云南省西南部，是我國重要的鍺資源基地，也是我國重要的產(chǎn)茶基地?？茖W家已對臨滄地區(qū)著名的褐煤鍺礦資源進行了深入的研究，目前已探明的鍺礦床儲量約為800t，大量的鍺主要來源于成煤植物。

鍺元素廣泛分布于植物體或菌類中。日本學者研究發(fā)現(xiàn)，靈芝、人參、枸杞、大蒜中的鍺含量分別為257mg/kg、320mg/kg、124mg/kg、756mg/kg；我國學者陳青川等發(fā)現(xiàn)銀耳中鍺含量約為66.31ng/g。據(jù)文獻報道，我國土壤鍺含量約1.3mg/kg，而土壤中鍺含量會影響土壤酶活性、土壤微生物種類和數(shù)量；此外，鍺還會改變植物中光合色素的組成和含量。因此土壤中的鍺對常年生長于土壤中的茶樹有重要的影響。

2.有機鍺的保健功效

鍺的化合物分為無機鍺和有機鍺兩種。無機鍺對人體具有很強的毒性。有機鍺（分子中含有Ge-C鍵的化合物）對人體無毒害作用，主要包括3類：一類是可以直接食用的天然有機鍺；另一類是將鍺化合物植入酵母、細菌、蔬菜中生產(chǎn)的生物有機鍺；還有一類是合成有機鍺，如螺鍺、呋喃鍺、羧乙基鍺倍半氧化物Ge-132等。楊利等指出，成年人對有機鍺（Ge-132）的最大安全攝入量為24mg/d，而實際攝入量平均值為0.4～3.7mg/d，進入人體內的鍺被人體吸收后經(jīng)血液輸送到全身組織發(fā)揮生物學功能。

有機鍺被稱為“生命的奇效元素”，具有很強的氧化脫氫能力，其主要保健功效包括延緩衰老、增強免疫力、調節(jié)代謝性疾病。有機鍺對于延緩衰老的主要作用體現(xiàn)在清除體內自由基、增強抗氧化功能，達到美容養(yǎng)顏、預防神經(jīng)退行性疾病等。有機鍺對于調節(jié)代謝性疾病的主要作用體現(xiàn)在有機鍺能夠提高脂類代謝、糖類代謝等，從而起到降糖、降血壓、降血脂、抗腫瘤、抗癌、抗炎等多種功效。截至目前，鍺元素暫未被列為人體必需元素，但大量研究表明有機鍺是一種具有良好營養(yǎng)保健作用的微量元素。

二、有機鍺的測定方法及茶樹體內的鍺含量

目前，常用于鍺元素測定的方法主要有薄層法、電位法、原子熒光光譜法、等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子質譜法等。關于茶葉中鍺含量的測定，最早見于20世紀90年代。采用催化極譜法測定10種茶葉中的鍺含量，發(fā)現(xiàn)不同品種、不同等級的茶葉中鍺含量有較大的差異，且茶葉越老，鍺含量越高；10種茶葉中，龍井茶和碧螺春鍺含量最低，均為41.02μg/kg，茉莉花茶鍺含量最高（107.77μg/kg）。采用高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜法及催化極譜法測定發(fā)現(xiàn)，廣西地區(qū)的白毫茶、石龍茶等含有一定的鍺元素。通過苯芴酮-分光光度法測得云南普洱茶中的鍺含量為2.44～6.78μg/g；使用溴百里酚藍分光光度法測得毛尖茶葉中鍺含量約為6.50μg/g；使用苯芴酮——溴化十六烷基三甲胺分光光度法測定貴州省13種茶葉的有機鍺含量，均值為2.24μg/g，最高值為4.57μg/g，可見茶葉中含有一定量的有機鍺，鍺元素缺乏者可以通過飲茶補充。

三、茶樹對鍺元素的吸收累積特性及可能機理

茶樹是一種富含多種微量元素的作物，其中，鐵、硒、銅、錳、氟等微量元素對茶樹生長及茶葉品質的影響已有大量報道，同時也指出茶樹對硒、鋅等元素的生物富集作用很強。在生產(chǎn)上，通過外源施加微量元素肥料，茶樹可以吸收、富集和轉化更多微量元素，把非生物活性和毒性高的無機硒、無機鍺轉化為安全有效、毒性低的有機硒和有機鍺。

盡管鍺素對茶樹的生長及茶葉品質的影響還鮮有報道，但植物體具備了吸收以及通過自身代謝循環(huán)利用硒、鍺的能力。楊婉秋等研究表明，茶樹各組織中鍺含量由高到低的順序為老葉>嫩葉>根>莖>皮>花>果，鍺在嫩葉中遷移系數(shù)低于老葉，僅為0.026，說明茶樹葉片成熟度是影響茶葉浸出液中微量元素含量的重要因素。此外，云南產(chǎn)的普洱茶中含有較豐富的鍺，可能與云南地區(qū)土壤中鍺含量有關，而臨滄地區(qū)的土壤中鍺含量更加豐富，為富鍺茶的種植開發(fā)提供了方向。

研究表明，外源施加鍺肥會影響茶樹的有機鍺含量，進而影響茶葉的生物活性。鍺對茶樹生長的影響可能有以下兩個原因：一為鍺元素是典型的兩性元素，在酸性介質中主要以Ge4+形式存在，而茶樹是典型的“喜酸怕堿”植物，外源鍺進入茶樹體內，可能會打破茶樹體內原來的元素分布情況，改變茶樹各器官對元素的吸收和分配，最終影響茶樹生長和茶葉品質；二是根據(jù)Makham等報道的二氧化鍺會影響硅藻蛋白質和葉綠素的合成，且鍺可溶于硝酸鹽、硫酸鹽、鉀的氯化物等電解質溶液的化學性質，在茶樹生長發(fā)育過程中，鍺化合物可能會參與茶樹某些代謝過程的調控，如氨基酸代謝、糖代謝等，促進茶樹的光合作用及酶的合成，進而影響茶樹次生代謝產(chǎn)物的種類和含量。例如鍺化物對脯氨酸代謝的影響，會影響茶樹的抗逆性；鍺化物對茶樹新陳代謝酶合成的影響，會直接影響茶樹代謝途徑，改變茶葉成品中氨基酸、茶多酚、水浸出物、咖啡堿、茶色素、茶多糖等影響茶葉品質的重要物質含量，進而影響茶葉品質。

四、富鍺茶資源的開發(fā)及其應用前景

大量文獻表明，無機鍺在植物體內可以富集成有機鍺，且適量的外源鍺既能促進植物生長發(fā)育，又能增加植物體內有機鍺含量，提高植物的保健功效。因此，生產(chǎn)上可以借鑒富鍺大麥苗、富鍺金針菇、富鍺水稻的培育方法，開發(fā)富鍺茶，即在土壤中添加外源鍺溶液來獲取富鍺產(chǎn)品。

盡管目前由于生產(chǎn)成本問題，以及鍺元素對茶樹生長發(fā)育的影響機制還未完全清晰，天然富鍺茶產(chǎn)品的開發(fā)尚未推廣；但據(jù)夏永香研究，通過不同次數(shù)、不同濃度葉面噴施二氧化鍺溶液，發(fā)現(xiàn)大蒜植株生長加快，光合性能和抗氧化酶活性提升，大蒜的營養(yǎng)品質也得到了極大提升，還開發(fā)出富鍺大蒜。楊婉秋等研究表明，臨滄地區(qū)茶園土壤中鍺含量較高，部分茶園土壤中鍺含量達到了富鍺土壤標準（1.5mg/kg）。因此，利用臨滄地區(qū)的富鍺土壤進行富鍺茶樹種植和開發(fā)，是一種低成本、純天然生產(chǎn)富鍺產(chǎn)品的技術，還可以將茶葉的保健功效與有機鍺的生物活性結合在一起，對于生產(chǎn)促進人類身體健康的富鍺有機茶具有重要意義，且具廣闊的前景。

本文節(jié)選自《中國茶葉》2022年第5期，P13-17，《茶樹鍺素營養(yǎng)研究進展》，作者：劉學艷、王朝雯、唐興瑩、雷綿森、計憬潤、于龍鳳。圖片來源于網(wǎng)絡。

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