茶叶中硒积累的研究进展

江福英，张文锦

（福建省农业科学院茶叶研究所，福建 福安 355015）

茶叶中硒积累的研究进展

江福英，张文锦

（福建省农业科学院茶叶研究所，福建 福安 355015）

硒是人体和动物所必需的一种微量元素。茶叶作为一种优质的硒来源，对人体硒的摄入有着重要意义。本文主要从硒的重要性，土壤中硒的含量、形态和分布，茶叶中硒的含量以及影响茶叶硒积累的因素等4个方面进行了总结。此外还对富硒茶今后的研究方向进行了展望，以期为开发富硒茶提供参考依据。

茶叶；硒；积累；形态

硒是人和动物所必需的一种重要微量元素[1]。硒具有特殊的生物效应，既是生命所必需的微量元素，又对生物有毒性，即缺少硒可以引起克山病和大骨节病，而超过了一定的阈值又可以引起毒性作用，其缺乏（＜40 μg/d）和毒害剂量（＞400 μg/d）间的差异非常小[2]。土壤中含硒量不足或过多，将直接影响到植物的生长状况和含硒量，又进一步通过食物链影响人群健康。因而，硒在土壤—植物—人的食物链中的迁移转化研究成为农业科学、化学、生物医学、地理学、环境科学等领域及其多个交叉学科的研究热点。富硒茶既具有茶叶中天然有效的防癌成分——茶多酚，又富含微量元素硒，因此富硒茶被认为具有有效的抗癌作用。近年来人们对茶叶中的硒进行了大量的研究，现主要从硒的重要性，土壤中硒的含量、形态和分布，茶叶中硒的含量以及影响茶叶硒积累的因素等4个方面进行了总结概述，以期为富硒茶的开发利用提供参考依据。

1 硒的重要性

1957年Schwarz和Foltz发现并首先证实了硒对于大鼠食饵性肝坏死症状具有明显抑制作用，证明了硒对动物具有营养作用[3]，从此人们对硒的研究从对动物的毒性转向对动物的营养作用。直到1973年，由Flohe和Rotluck两个研究小组发现了硒是人体氧自由基清除酶——谷胱甘肽过氧化物酶活性位点必要组成成分，并且硒在人体内以硒代半肌氨酸（Se-Cys）的形式发挥生物学作用[4-5]。自此，确立了硒是人体必需的微量元素地位，世界卫生组织（WHO）正式宣布硒是人体必需的微量元素。早在20世纪70年代，我国科学家就首先证实缺硒是发生克山病的重要原因[6]，在克山病发病地区采用亚硒酸钠进行干预能取得较好的预防效果。因而中国营养学会于1988年将硒列入每日膳食营养元素。近年来的研究还表明硒具有保护心肌健康、抗氧化、防衰老、增强人体免疫力、增强生殖能力、重金属解毒以及防癌、抗癌、治癌等功能[1]，硒的医疗和保健作用越来越得到广泛的实践和应用。

2 硒在土壤中含量、形态与分布

硒在世界土壤分布中具有明显的地带性差异，绝大多数的土壤硒含量为0.01～2.0 mg/kg，平均值约为0.4 mg/kg。硒在土壤中含量受到多种因素的影响，比如成土母质，成土过程、土壤质地和有机质以及人为因素比如施肥等[7]。根据土壤硒含量可将全球土壤分为低硒土壤和高硒土壤。高硒土壤主要分布在美国的中西部、加拿大、委内瑞拉、印度及中国的陕西紫阳和湖北恩施等部分地区。全球大部分地区环境中硒含量处于偏低水平，有24个国家处于低硒地带，世界环境低硒带内土壤含硒量平均为0.15 mg/kg[8]。 我国土壤（A）层硒值范围在0.006～9.13 mg/kg，95%范围在0.047～0.993 mg/kg之间，算术平均值0.290±0.255 mg/kg[9]。我国约占总面积72%的地区土壤处于不同程度缺硒状态，其中约有30%缺硒较为严重，从东北的黑龙江省到云南省的西南部存在一条明显的缺硒地带[10]。植物硒被认为是人体摄入硒的主要来源，是决定食物链硒水平的重要环节，而土壤含硒水平低下或者硒的有效性低均可导致植物硒含量偏低。在当今社会，随着物质生活水平的不断提高，人们越来越关注自身的饮食健康，通过提高日常饮食中的硒的摄入量来补充人体所需的晒含量是一种安全可行的途径，因而有关如何提高作物中硒的含量的研究受到越来越多的关注。

硒（Se）位于元素周期表第四周期VIA族，自然界中存在的价态有－2、0、＋2、＋4和＋6。硒是分散的稀有元素，通常以硒化物的形式作为杂质存在于金属硫化矿中。硒在土壤中以硒酸盐、亚硒酸盐、元素硒、有机硒以及气态硒等多种形式组成[11]。土壤的pH-Eh对硒形态影响较大，在碱性和通气良好的土壤中（pe+Ph＞15），硒主要以硒酸盐的形式存在；而在淹水的弱酸性土壤中（7.5＜pe+Ph＜15），硒则以亚硒酸盐的形式存在；在还原性很强的土壤中（pe+Ph＜7.5），硒化物占主导地位[12]。土壤中硒的生物有效性在更大程度上取决于其存在的化学形态和价态，各形态和价态硒之间的相互转化，以及土壤—植物系统中硒的迁移转化方式等。不同形态硒的有效性不同，硒酸盐易溶于水，因而植物有效性最高，但是也最容易淋溶；亚硒酸盐虽易溶于水，但亚硒酸盐的生物有效性相对较低，这主要是由于土壤中铁氧化物对亚硒酸盐强烈的吸附所导致的[13]；硒化物难溶于水，植物难以吸收利用；有机硒如硒代半胱氨酸（selenocystein，SeCys）和硒代甲硫氨酸（selenomethinione，SeMet）的生物有效性比较高。李辉勇等[14]研究了在紫潮泥和红黄泥中不同Eh和pH对土壤Se（Ⅵ）价态转化的影响，发现：随着土壤溶液Eh降低，Se（Ⅵ）逐渐向有机硒、Se（Ⅳ）转化。Kikkert和Berkelaar[15]在水培条件下测定了小麦和油菜对硒酸盐、亚硒酸盐、SeCys、SeMet等四种形态硒的吸收速率，发现有机硒的吸收速率显著高于无机硒。黄青青等[16]通过土培试验研究了红壤、黑土和灰钙土这3种土壤施用不同价态硒肥（Na2SeO3或Na2SeO4）对水稻地上部硒含量的变化，发现3种土壤上Se4+硒肥处理的水稻幼苗地上部硒含量高于Se6+硒肥处理。此外，微生物在土壤硒迁移、转化以及植物硒吸收的过程中也扮演着重要的角色。土壤微生物可以产生挥发性硒，降解根际有机硒以及还原亚硒酸产生元素硒等功能，从而能够改变土壤硒的浓度和形态[17]。由于土壤硒分布和生物有效性的差异，不同地区生产的植物硒含量差异很大。研究硒在土壤—植物系统中的循环途径、土壤硒的生物有效性的影响因素以及增加植物中硒含量的农艺调控措施，引起国内外学术界的普遍关注。

3 硒在茶叶中的含量

食物是人体硒元素的主要来源，通过植物生产将土壤硒转化为食物硒，提高食物链硒水平是预防硒缺乏和调控硒营养的有效途径。植物富硒能力主要取决于植物的遗传基因，不同植物种类和同类植物不同器官呈现较大差异，非硒积累类型的作物如大部分栽培植物和禾本科植物，其硒含量一般小于1 μg/g。而富晒作物可通过富集和转化作用，把非生物活性和毒性高的无机硒转化为安全有效、毒性低的有机硒[18]，而茶树正是这样一种富集硒元素能力很强的植物。中国的茶叶基本都含有硒，含量在0.017～6.590 mg/kg之间，较玉米、白菜、生菜、西红柿、土豆、橘子、苹果、大米、小麦等农产品，茶树硒含量要高的多，且茶树的利用部位——叶片是硒积累的主要器官[19]。有机态是硒在茶叶中存在的主要形态，杜琪珍等[20]采用75Se同位素示踪技术研究了茶叶中硒的形态分布，发现茶叶中约80%的硒属于硒蛋白质，除了少量与色素、多酚、核酸和果胶呈结合状态外，绝大部分的硒蛋白呈游离状态；钟颜麟等[21]采用DNA荧光法研究发现，茶叶中蛋白质硒占硒总量79.25%，其中水溶性蛋白硒占2.59%；茶多酚、多糖及果胶组分硒含量分别为1.22 %和0.88%，无机硒为8%，所以茶叶可以作为人体硒摄入的重要途径，是理想的天然硒源。中华人民共和国农业部于2002年正式颁布中国富硒茶行业标准，设定富硒茶含硒量为0.25～4.00 mg/kg（NY/T600-2002，富硒茶），开发富硒茶能够很好为人体提供优质的硒源。

4 影响茶叶硒含量和分布的因素

影响茶叶硒含量的因素很多，主要有以下几个方面的因素：（1）茶树的品种；（2）茶树的部位；（3）采摘的季节；（4）土壤类型；（5）施肥方式；（6）加工工艺。其中茶树品种、茶树部位、土壤类型和施肥方式是影响茶叶硒含量的最主要因素。

4.1 茶树品种

茶树品种对茶树富集硒元素的能力影响很大，在相似的土壤条件和栽培措施下，不同茶树品种对硒的累积能力差异很大。顾谦等[22]研究发现茶树品种富硒能力差异显著，叶片硒含量最大差异达10倍以上。王雅玲等[23]对安徽休宁地区不同茶树品种体内硒含量分布特征分析认为，硒由茶树地下部向地上部运输过程和在茶叶中的富集受到茶树基因型的控制，茗州21、安徽1号和劲峰3个茶树品种春茶的叶/根硒含量比大于2，为富硒品种；安徽3号、龙井43、茗州12、迎霜等5个品种的比值介于1～2，为中等富硒品种；而福鼎大白、上梅州和安徽7号小于1，为非富硒品种。沙济琴等[24]研究了福建闽南、闽北和闽东三大茶区茶叶鲜叶中的硒含量发现，在同一立地条件下不同基因型茶树的鲜叶硒含量相差近4倍，而茶叶加工过程中硒的含量没有发生明显变化，变幅仅为±1%，说明决定成茶中的硒含量为鲜叶中硒的含量。由此可见，在相同的土壤和栽培条件以及采摘标准情况下，不同的茶树品种决定了茶叶鲜叶中硒的含量，这主要与不同茶树品种与富硒相关的遗传特性不同造成的。

4.2 茶树部位

茶树不同部位、不同器官富集硒的能力不同，不同部位、不同器官硒含量差异较大。从茶树的整体来看，嫩叶、嫩枝、根系、种子中的含硒量较低；而老叶、老枝、果壳的含硒量较高；叶片含硒量高于枝干；果壳含硒量高于种子；地上部含硒量高于地下部。杜琪珍等[25]通过75Se同位素示踪技术研究发现，无机硒及小分子有机硒是硒在茶树体内的主要转运方式，茶树不同器官硒含量水平主要决定于各器官接受硒营养时的生理活性，同时与累积时间有一定的关系。顾谦等[22]研究发现，茶树的不同器官均含有硒元素，其中叶片是茶树硒富集的主要器官，硒含量随着叶片嫩度的下降而升高，老叶中的硒含量是嫩叶的3倍以上。这主要是由于茶叶中的硒主要是蛋白质结合态，随着老叶的成熟，逐渐形成的大分子的蛋白质结合态硒流动性变小，从而在茶树老叶中累积较高。但也有调查研究发现不同叶位硒含量分布规律表现为1～2叶＞3～4叶＞成熟叶[26]，这可能与叶片形成时硒营养的供应有关系，也为采用外源硒肥开发富硒茶提供了可能。

4.3 土壤类型

土壤硒素供应是影响茶树硒吸收和累积的主要因素。我国土壤高硒地区主要有湖北恩施、陕西紫阳、贵州开阳、四川万源以及江西丰城等地，是我国富硒茶的主要生产地，而其他地方茶叶硒含量一般较低。这主要是由于我国富硒岩层出现在古生代二叠纪硅质页岩、含炭硅质页岩（如湖北省恩施、鹤峰、宣恩、咸丰等县）和寒武—奥陶纪硅质页岩、含炭硅质页岩等岩层带（如陕西省紫阳等地）[27]。湖北省恩施土家族苗族自治州是我国最大的高硒区，土壤含硒量达到20～30 mg/kg，最高40 mg/kg，其生产的茶叶硒含量为其他地区的9～30倍[28]。陕西省紫阳县土壤硒含量为0.209～26.35 mg/kg，生产的茶叶硒含量为0.122～3.854 mg/kg，比国内其他地区茶叶硒含量高4.5～19倍[29]。沙济琴等[24]在闽东、闽南、闽北三茶区进行的研究发现，不同类型土壤的有效态硒含量大小顺序为：砖红壤性红壤＞红黄壤＞红壤、酸性紫色土，而在不同类型土壤上栽培的茶树的鲜叶含硒量差异显著，且大小顺序与土壤有效态硒含量顺序一致。同时研究还发现，同在闽北茶区，三种地貌、土壤类型上的土壤有效态硒含量以二级基座阶地的红黄壤最高，一级冲积阶地的潮土最低。因此，生产天然富硒茶的最经济、可行的方法应为选取适宜的富硒土壤，富硒能力强的茶树品种来进行种植生产。

4.4 施肥方式

施加硒肥是增加茶叶硒含量的有效手段，目前主要的施肥方式为土壤施加硒肥和叶面喷施硒肥。根是植物累积硒的主要部位，硒酸盐可以通过硫酸盐转运蛋白吸收进入植物体内[30]，亚硒酸盐在pH偏酸的土壤以及还原性较强的土壤中存在，其吸收的途径比较复杂，可以通过水通道蛋白和磷酸盐转运蛋白吸收[31-32]。无机硒被植物吸收后，通过木质部从植物根部转运到地上部，其转运过程与外界供硒的形态有关。如果为植物供给硒酸盐，硒极容易被吸收并转运到地上部分，硒酸盐是木质部伤流液中硒的主要存在状态。相反，如果供给亚硒酸盐，则大部分硒在植物根部直接转化，木质部只能检测到微量的亚硒酸盐[33]。秦冰等[34]通过土施亚硒酸钠.25～0.5 mg/kg后，茶树叶中硒代氨基酸的含量先增加后降低，在施后6个月后采摘较佳，茶树叶中总的硒代氨基酸的含量为293.9～471.7 μg/g。唐颢等[35]以硒光合菌肥（含硒0.156 mg/mL）为硒源通过叶面和根际追肥研究了施肥对茶叶硒含量的影响，结果表明施硒浓度与茶叶硒含量呈显著正相关，但是浓度过高会影响茶树对硒的吸收。施硒肥10 d后，叶施处理茶叶的硒含量为0.157～0.389 mg/kg，根部处理茶叶硒含量为0.075～0.174 mg/kg，分别为对照的1.96～4.86倍和0.94～2.18倍，叶施的富硒效率要优于根施。此外，吴志丹等[36]研究还表明，喷施有机硒后茶叶硒含量可达到富硒茶标准。虽然已经有很多研究对提高茶叶硒含量做了很多的研究，但是仍然有很多问题需要进一步的研究。首先是不同品种的茶树特别是乌龙茶茶树的富硒特性以及硒在茶树体内的具体转运和积累规律等还缺乏系统性研究，而且大量的研究只是分析硒的总量，很少有研究对茶树体内硒的形态以及硒在叶片中的分布进行分析。

5 研究展望

尽管目前已经对硒在茶叶中的积累进行了大量的研究，但是还有很多问题值得研究。首先，目前的富硒茶的开发主要是通过施加外源硒肥来实现的，而对于富硒土壤中富硒的开发研究还比较少，如何提高富硒土壤中硒的生物有效性和提高茶叶中有机硒含量还有待于进一步的研究。第二，对于硒在不同茶树品种体内的吸收、积累、转运和代谢途径还不很清楚。对于茶树的硒生理和遗传特性研究较少，需要进一步研究不同茶树品种对硒的积累特性，以便为富硒茶的开发利用提供优异的种质资源。第三，硒和其他营养元素之间的交互作用尚未明确，如何通过土壤管理和施肥手段来调控硒的积累还需要进一步的研究。

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Progresses and Perspectives of Selenium Accumulation in Tea

JIANG Fu-ying，ZHANG Wen-jin
（Tea Research Institute，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fu’an，Fujian 355015，China）

Selenium is an essential trace element for human body and animal. Tea, as a kind of high-quality selenium source, was great significant to the intake of selenium in human body. The four aspects were summarized in the paper such as the importance of selenium, the content, morphology and distribution of selenium in soil, the selenium content in tea and the effect of selenium accumulation in tea. In addition, the future research directions of Se enriched tea were forecasted in the paper so as to provide references for the development of Se enriched tea.

tea, selenium, accumulation, morphology

福建省农业科学院农业科技创新团队（CXTD-1-02；CXTD-1-05）。

江福英（1975-），女，副研究员，研究方向为茶树栽培与环境生态。E-mail: jfy98@sina.com