氮对粗壮女贞品质的影响

2018-07-13罗燕石燕金周运超

山地农业生物学报 2018年3期

关键词：品质

罗燕石燕金周运超

摘要：采用砂培法，研究了5种氮素营养浓度（即1.2 mmol/L、5.8 mmol/L、10.4 mmol/L、15.0 mmol/L、19.6 mmol/L）对粗壮女贞品质（茶多酚、氨基酸、儿茶素、黄酮类化合物、茶总皂甙、水浸出物、水溶性总糖）的影响。结果表明：不同氮营养浓度处理对粗壮女贞品质有明显影响，适宜的氮浓度处理能显著改善和提高粗壯女贞的品质。5种氮浓度处理条件下，在5.8 mmol/L和19.6 mmol/L处理时出现极值，5.8 mmol/L氮浓度处理条件下最适宜总黄酮化合物、茶皂甙、水浸出物及水溶性总糖的同时合成；19.6 mmol/L氮浓度处理条件下茶多酚含量最低、氨基酸含量最高；在适宜的氮浓度环境下，粗壮女贞苦丁茶的茶多酚、黄酮类化合物、茶叶水浸出物三项品质的含量会显著提高；叶片中茶多酚与黄酮类化合物、茶叶的水溶性糖呈显著或极显著正相关关系（P<0.05），黄酮类化合物与茶叶的水溶性糖也呈显著正相关关系（P<0.05），粗壮女贞叶片中酚氨比与黄酮类化合物呈显著正相关关系（P<0.05）。

关键词：粗壮女贞；氮处理；品质

中图分类号：S571.1

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2018）03-0084-06 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.03.015

Effect of Nitrogen on the Quality of Ligustrum robustum

LUO Yan， SHI Yanjin， ZHOU Yunchao*

（College of Forestry/Forest Resources and Environment Research Center ，Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract：The effect of nitrogen nutrient concentration （1.2 mmol/L， 5.8mmol/L， 10.4mmol/L， 15.0 mmol/L， and 19.6 mmol/L， respectively） on the quality of Ligustrum robustum （tea polyphenols， amino acids， catechinic acid， flavonoids， total tea saponin， water extract and total soluble sugar） were studied by sand culture. The results showed that different treatments of nitrogen nutrient concentrations had significant effects on the quality of L. robustum， and proper nitrogen nutrient concentration treatment could significantly improve and enhance the quality of L. robustum. The extreme value appeared at the treatment of 5.8mmol/L and 19.6mmol/L. The total flavonoids， tea saponin， water extracts and total soluble sugar compound optimally at the treatment of 5.8mmol/L， while the content of tea polyphenols was the lowest and the content of amino acids was the highest under the nitrogen concentration of 19.6 mmol/L. The contents of the tea polyphenols， flavonoids， and water extracts of L. robustum were significantly increased under suitable nitrogen concentration. There was a significant positive correlation between tea polyphenols， flavonoids and water-soluble sugars in tea （P<0.05）， and the water-soluble sugars in flavonoids and tea also showed positive correlation （P<0.05）. There was also a significant positive correlation between phenolic ammonia ratio and flavonoids in the leaves of L. robustum（P<0.05）.

Key words：Ligustrum robustum； Nitrogen treatment； Quality

粗壮女贞（Ligustrum robustum）属木犀科植物，又名苦丁茶[1]，是我国南方各族人民最常饮用的植物代用茶，也是传统的药用植物，具有悠久的饮用历史[2]。其叶片作饮料特有的生津止渴、消食提神[3]及抗氧化、降“三高”、减肥等[4]药用保健价值而深受人们喜爱。目前学术界关于苦丁茶的研究都是关于茶叶品质的研究，而土壤养分对茶叶品质的影响较大，尤其氮是茶树生长发育过程中不可缺少的营养元素，N素能有效提高茶树氨基酸和咖啡碱的含量，是茶叶中蛋白质、氨基酸、咖啡碱等含氮化合物的重要组成部分，粗壮女贞对氮的需求量最多，氮素不足和氮素过多都会对粗壮女贞产量和品质产生不良影响，适量施氮对粗壮女贞产量和品质均有较好的促进作用[5]，因此，明晰粗壮女贞品质对氮的响应，能为粗壮女贞的优质丰产施肥技术提供依据。近年来，学术界对氮和茶叶栽培、氮提高茶产量、氮改善茶品质等的供需关系研究报道较多，苏有健等[6]研究指出，合理施氮能显著提高茶产量并和改善茶品质；李海琳等[7]研究表明，施用氮肥可以提高茶品质，氮肥供应充足可以有效提高茶产量；赵卫星[8]研究表明，适量施氮能促进茶叶氨基酸化学成分的合成，同时降低茶叶中的C/N比；潘根生、罗淑华、阮建云等[9-11]在八九十年代就对施氮对茶叶化学成分的影响、茶树对氮的需求过多与不足对产量和品质的影响、茶树对氮的吸收利用差异有了研究报道。但有关粗壮女贞和氮供需关系对其品质和产量的研究报道甚少，而缺氮或过量施氮都会对茶叶的品质和产量产生重大影响，过量施氮还会造成环境污染，基于以上研究报道，研究氮肥对粗壮女贞的品质和产量的研究就显得十分必要。因此，本文采用沙培实验，运用不同氮浓度对粗壮女贞进行处理，了解对其品质的影响，以期掌握粗壮女贞对氮素的需求范围，为粗壮女贞的优质丰产施肥技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在贵州大学林学院生态试验场大棚内进行。试验采用砂培方法，选用聚丙烯塑料花盆，盆高18 cm、口径21.5 cm、底径18 cm，每盆装石英砂6 kg，盆中的石英砂先在5%稀盐酸中浸泡了6 d，用自来水洗清后，再用蒸馏水洗至用硝酸银试剂测试无氯离子反应为止。然后用试验营养液反复浸洗，直至浸出液pH值24 h变化范围在6～7之间，以免砂粒表面吸附的氢离子对作物造成危害，离花盆上沿3～4 cm。

1.2 试验材料

营养液为国际通用的霍格兰（Hoagland）大量元素营养液和阿农（Amon）微量元素营养液的混合液（本试验为全剂量，每升大量元素营养液加入1 ml 微量元素营养液的1000倍母液）。另参考中国科学院茶叶研究所编写的《茶树生理及茶叶生化实验手册》，营养液中增加了浓度为12.35 mg/L的Al2（SO4）3

瘙簚 18H2O。在营养液pH 5.5的条件下，按照Hoagland配方，设5个处理（即氮1.2、5.8、10.4、15.0、19.6 mmol/L），每个处理3个重复，每个重复6株苗木。

试验苗木来自贵州省台江县生长状况基本一致的3年生粗壮女贞实生苗，用自來水将苗木根系泥土洗净，再用0.2%的高锰酸钾溶液消毒，最后用蒸馏水洗干净后栽植于花盆，每盆栽粗壮女贞1株。用自来水空白培养15 d，60 d后采集实验样品，然后进行各项指标的测定。

1.3 试验方法

取四叶两芽鲜叶，取回后置于110℃恒温箱固定20 min后，降温至80℃干燥12 h[12]，研磨后过80目筛，供品质指标测定之用。

茶多酚和儿茶素：茶多酚采用福林酚比色法、儿茶素采用HPLC检测法[13]；茶叶游离氨基酸总量：茚三酮比色法[14]；水浸出物：差数法[15]；黄酮类化合物总量：三氯化铝比色法[16]；茶总皂甙含量：对-二甲氨基苯甲醛法[17]。

2 结果与分析

2.1 对茶多酚含量的影响

茶多酚是茶叶中酚类及其衍生物的总称，含量约占茶叶干重的三分之一，是影响茶叶品质、决定茶叶口味的重要组成成分[18]。由图1可知，在不同氮浓度处理下，粗壮女贞茶多酚含量各不相同，随着氮浓度的增大，粗壮女贞茶多酚含量呈现先增大后逐渐减小的趋势，在5.8 mmol/L处出现最大值，且显著大于15.0 mmol/L、19.6 mmol/L处的值（P<0.05），说明5.8 mmol/L是粗壮女贞合成茶多酚的最适氮营养浓度。

2.2 对茶叶游离氨基酸总量的影响

氨基酸是茶叶可口的主要物质，与茶叶的品质有极大的相关性，氮是茶叶成分游离氨基酸的重要组成成分，增加施氮肥可以提高游离氨基酸的含量，从而改善茶叶品质。由图2可知，随着氮浓度的增大，粗壮女贞游离氨基酸含量总体呈现逐渐增大的趋势，在19.6 mmol/L处出现最大值，且显著大于1.2 mmol/L、10.4 mmol/L处的值（P<0.05），说明19.6 mmol/L是粗壮女贞合成游离氨基酸的最适氮营养浓度。与低氮浓度处理相比，高氮浓度处理茶叶游离氨基酸总量增加明显，这也与李海琳[7]等的研究结果相一致。

2.3 对茶叶酚氨比的影响

酚氨比是茶多酚与氨基酸的比值，是衡量茶汤滋味的协调性和茶叶品种适制性的一个参数。它是上世纪八十年代初，由程启坤[19]首次提出的一个新概念。在不同氮浓度的调控下，随着氮浓度的增大，粗壮女贞酚氨比总体上呈现逐渐减小的趋势（图3），19.6 mmol/L处理下的酚氨比要显著小于1.2 mmol/L、5.8 mmol/L处的值（P<0.05），说明19.6 mmol/L是粗壮女贞苦丁茶涩味最轻、口感最好的氮营养浓度。

2.4 对儿茶素总量的影响

儿茶素具有明显的酚的特性，能使重金属和蛋白质沉淀，所以，是一种酚性物。约占茶多酚含量的75%到80%，也是茶的苦涩味的来源之一。宛晓春[20]研究指出，施氮处理能降低多酚类物质的含量，从而改变茶品质，在不同的氮处理下，儿茶素的含量不同，由图4可以看出，随着氮浓度的增大，粗壮女贞儿茶素含量呈现M形变动的趋势，在15.0 mmol/L处出现最大值，且显著大于10.4 mmol/L处的值（P<0.05），说明15.0 mmol/L是粗壮女贞儿茶素合成的最适氮营养浓度。

2.5 对黄酮类化合物总量的影响

黄酮类化合物是广泛分布于植物中的一类次生代谢产物，是粗壮女贞的药用和保健成分之一[21]。由图5可知，随着氮浓度的增大，粗壮女贞黄酮类化合物含量先增大后逐渐减小，在5.8 mmol/L处出现最大值，之后随着氮浓度的增大，黄酮类化合物含量开始下降，可能是高浓度氮胁迫下粗壮女贞生长受到抑制，氮浓度积累对其植物体的次生代谢生物合成系统效率降低，以致减少了类黄酮化合物的合成与积累。5.8 mmol/L处的黄酮类化合物含量显著大于19.6 mmol/L 处的值（P<0.05），说明5.8 mmol/L是粗壮女贞合成黄酮类化合物的最适氮营养浓度。

2.6 对茶总皂甙含量的影响

由图6可以看出，在不同氮水平下，随着氮浓度的增大，粗壮女贞皂甙含量总体上呈现逐渐减小的趋势，在1.2 mmol/L、5.8 mmol/L处出现较大值，且显著大于其他3个氮浓度处理的值（P<0.05），说明低氮环境（1.2～5.8 mmol/L）有利于粗壮女贞皂甙的合成。

2.7 对茶叶水浸出物含量的影响

由图7可得，随着氮浓度的增大，粗壮女贞茶叶水浸出物含量先减小后增大，其中在1.2 mmol/L处为最大值，且显著大于10.4 mmol/L、15.0 mmol/L、19.6 mmol/L处的值（P<0.05），说明低氮环境下生长的粗壮女贞制成的成品茶品质最好。

2.8 对水溶性总糖的影响

随着氮浓度的增大，粗壮女贞可溶性总糖含量先增大后减小后又小幅上升（图8），其中在5.8 mmol/L处出现最大值，且显著大于10.4 mmol/L、15.0 mmol/L、19.6 mmol/L处的值（P<0.05），说明5.8 mmol/L是粗壮女贞合成可溶性总糖的最适氮营养浓度。

2.9 粗壮女贞（苦丁茶）品质主成分分析及指标筛选

主成分分析结果（表1），氮对粗壮女贞苦丁茶品质影响的前2个主成分的特征值分别为4.054、1.411，且累积贡献率达到91.08%。可在2个主成分中选择对应载荷值较大的指标作为主要影响指标，筛选的指标为：儿茶素、总黄酮、酚氨比。

3 结论与讨论

在1.2、5.8、10.4、15.0、19.6 mmol/L这5个氮浓度处理下，粗壮女贞品质指标之间存在着以下的相关关系。在适宜的氮浓度环境下，粗壮女贞苦丁茶的茶多酚、黄酮类化合物、茶叶水浸出物三项品质的含量会显著提高；叶片中茶多酚与黄酮类化合物、茶叶的水溶性糖呈显著或极显著正相关关系（P<0.05），而黄酮类化合物与茶叶的水溶性糖也呈显著正相关关系（P<0.05），说明在氮处理下，粗壮女贞叶片的茶多酚、黄酮类化合物、茶叶的水溶性糖三者有相同的调节机制。粗壮女贞叶片中酚氨比与黄酮类化合物呈显著正相关关系（P<0.05），说明在氮处理下，粗壮女贞叶片的黄酮类化合物含量高时苦丁茶的涩味较重，含量低时涩味较轻。

不同氮浓度处理与粗壮女贞品质的影响评价需从多角度比较分析，粗壮女贞与普通茶叶相比较，组成成分基本相同，均含有氨基酸、黄酮类化合物、可溶性多糖、茶多酚、茶多糖、儿茶素等成分[22-24]，都具有抗氧化、抗癌、抗菌、降血脂、调节心血管等功能，但因地区和品种的差异导致粗壮女贞和茶叶保健功能及口感等主要品质差异较大，粗壮女贞较茶叶黄酮类化合物、水溶性含糖、水浸出物等更高[25-27]，因此在药用、保健上有更好的作用和效果；茶多酚含量更低[28]，则涩味较低，口感更佳。但茶树可以通过氮代谢的次生产物此消彼长的关系提高茶品质，粗壮女贞则不同，它需要氮的调控和贡献[29]改善组成成分的浓度，这也与研究得到适宜氮浓度下叶片中茶多酚与黄酮类化合物、茶叶的水溶性糖三者呈显著或极显著正相关关系（P<0.05）相吻合，其中，氮是氨基酸、黄酮类化合物、可溶性多糖、茶多酚及儿茶素等物质的重要组成成分，随着氮浓度的增加，粗壮女贞吸收利用随之增加，分配到各组成成分之间的氮也逐渐增加，各成分的含量也在增加；当氮浓度增加到一定的量时，各成分的含量在增加与减少中出现差异性变化。说明氮的调控作用达到了极限，反映出在一定氮浓度下粗壮女贞品质。本文中在5种不同氮浓度处理条件下粗壮女贞组成成分的变化此消彼长，在5.8 mmol/L和19.6 mmol/L氮浓度处理时出现影响峰值，5.8 mmol/L氮浓度处理时受茶多酚的影响导致品质降低，19.6 mmol/L氮浓度处理时则不同，氨酚比最小，各成分变化较小，茶总体品质最好。

研究表明，15.0 mmol/L氮浓度处理条件下最适宜粗壮女贞儿茶素合成；5.8 mmol/L氮浓度处理条件下最适宜总黄酮化合物、茶皂甙、水浸出物及水溶性总糖的同时合成；19.6 mmol/L氮浓度处理条件下茶多酚含量最低、氨基酸含量最高、氨酚比也就最低。因此，从粗壮女贞品质中的保健功能考虑，5.8 mmol/L氮浓度处理条件下黄酮化合物、茶皂甙、水浸出物及水溶性总糖最高，保健功能最好；从粗壮女贞品质中的口感分析，19.6 mmol/L氮浓度处理条件下茶多酚含量最低、氨基酸含量最高、氨酚比最低口感最佳。同时，在不同氮浓度处理下，粗壮女贞苦丁茶品质表现出一定的相关关系。

综上所述，氮对茶叶品质的影响已有结论，但茶叶品质的影响因素复杂，就单氮一个生理机能还不能完全反应出其生理机能，但其它影响因素还有待进一步研究。

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