茶樹(shù)是一種多年生常綠木本植物，樹(shù)齡可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年甚至上千年，其賴以生存的土壤環(huán)境對(duì)茶樹(shù)生命活動(dòng)有著重要影響。已有研究表明，土壤中的微量鍺元素對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用。一方面，鍺元素會(huì)影響茶樹(shù)體內(nèi)其他元素的分布，進(jìn)而影響茶樹(shù)的新陳代謝，改變茶樹(shù)的次生代謝產(chǎn)物；另一方面，無(wú)機(jī)鍺可以在茶樹(shù)體內(nèi)通過(guò)各種代謝途徑轉(zhuǎn)化為有機(jī)鍺，進(jìn)而影響茶樹(shù)葉片中有機(jī)鍺含量。
近年來(lái)許多學(xué)者致力于研究茶樹(shù)與鍺的關(guān)系，希望探索出茶樹(shù)體內(nèi)的鍺含量及其分布規(guī)律、鍺對(duì)茶樹(shù)生理特性及茶葉品質(zhì)的影響，進(jìn)而開(kāi)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(jià)值，同時(shí)還可以充分利用土壤鍺資源，提高我國(guó)鍺資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
一、鍺資源概況及有機(jī)鍺的保健功效
1.我國(guó)鍺資源概況
鍺（Ge），原子序數(shù)為32，位于化學(xué)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(dú)立礦床。鍺是一種良好的半導(dǎo)體，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、光纖通訊等方面。我國(guó)鍺資源儲(chǔ)量約3500t，占全球鍺資源的40%以上，其中云南省鍺資源儲(chǔ)量占全國(guó)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(guó)重要的鍺資源基地，也是我國(guó)重要的產(chǎn)茶基地。科學(xué)家已對(duì)臨滄地區(qū)著名的褐煤鍺礦資源進(jìn)行了深入的研究，目前已探明的鍺礦床儲(chǔ)量約為800t，大量的鍺主要來(lái)源于成煤植物。
鍺元素廣泛分布于植物體或菌類中。日本學(xué)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(guó)學(xué)者陳青川等發(fā)現(xiàn)銀耳中鍺含量約為66.31ng/g。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，我國(guó)土壤鍺含量約1.3mg/kg，而土壤中鍺含量會(huì)影響土壤酶活性、土壤微生物種類和數(shù)量；此外，鍺還會(huì)改變植物中光合色素的組成和含量。因此土壤中的鍺對(duì)常年生長(zhǎng)于土壤中的茶樹(shù)有重要的影響。
2.有機(jī)鍺的保健功效
鍺的化合物分為無(wú)機(jī)鍺和有機(jī)鍺兩種。無(wú)機(jī)鍺對(duì)人體具有很強(qiáng)的毒性。有機(jī)鍺（分子中含有Ge-C鍵的化合物）對(duì)人體無(wú)毒害作用，主要包括3類：一類是可以直接食用的天然有機(jī)鍺；另一類是將鍺化合物植入酵母、細(xì)菌、蔬菜中生產(chǎn)的生物有機(jī)鍺；還有一類是合成有機(jī)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(duì)有機(jī)鍺（Ge-132）的最大安全攝入量為24mg/d，而實(shí)際攝入量平均值為0.4～3.7mg/d，進(jìn)入人體內(nèi)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(xué)功能。
有機(jī)鍺被稱為“生命的奇效元素”，具有很強(qiáng)的氧化脫氫能力，其主要保健功效包括延緩衰老、增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)代謝性疾病。有機(jī)鍺對(duì)于延緩衰老的主要作用體現(xiàn)在清除體內(nèi)自由基、增強(qiáng)抗氧化功能，達(dá)到美容養(yǎng)顏、預(yù)防神經(jīng)退行性疾病等。有機(jī)鍺對(duì)于調(diào)節(jié)代謝性疾病的主要作用體現(xiàn)在有機(jī)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(jī)鍺是一種具有良好營(yíng)養(yǎng)保健作用的微量元素。
二、有機(jī)鍺的測(cè)定方法及茶樹(shù)體內(nèi)的鍺含量
目前，常用于鍺元素測(cè)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(zhì)譜法等。關(guān)于茶葉中鍺含量的測(cè)定，最早見(jiàn)于20世紀(jì)90年代。采用催化極譜法測(cè)定10種茶葉中的鍺含量，發(fā)現(xiàn)不同品種、不同等級(jí)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(cè)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(guò)苯芴酮-分光光度法測(cè)得云南普洱茶中的鍺含量為2.44～6.78μg/g；使用溴百里酚藍(lán)分光光度法測(cè)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(cè)定貴州省13種茶葉的有機(jī)鍺含量，均值為2.24μg/g，最高值為4.57μg/g，可見(jiàn)茶葉中含有一定量的有機(jī)鍺，鍺元素缺乏者可以通過(guò)飲茶補(bǔ)充。
三、茶樹(shù)對(duì)鍺元素的吸收累積特性及可能機(jī)理
茶樹(shù)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(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)及茶葉品質(zhì)的影響已有大量報(bào)道，同時(shí)也指出茶樹(shù)對(duì)硒、鋅等元素的生物富集作用很強(qiáng)。在生產(chǎn)上，通過(guò)外源施加微量元素肥料，茶樹(shù)可以吸收、富集和轉(zhuǎn)化更多微量元素，把非生物活性和毒性高的無(wú)機(jī)硒、無(wú)機(jī)鍺轉(zhuǎn)化為安全有效、毒性低的有機(jī)硒和有機(jī)鍺。
盡管鍺素對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)及茶葉品質(zhì)的影響還鮮有報(bào)道，但植物體具備了吸收以及通過(guò)自身代謝循環(huán)利用硒、鍺的能力。楊婉秋等研究表明，茶樹(shù)各組織中鍺含量由高到低的順序?yàn)槔先~>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(shuō)明茶樹(shù)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(guān)，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(kāi)發(fā)提供了方向。
研究表明，外源施加鍺肥會(huì)影響茶樹(shù)的有機(jī)鍺含量，進(jìn)而影響茶葉的生物活性。鍺對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響可能有以下兩個(gè)原因：一為鍺元素是典型的兩性元素，在酸性介質(zhì)中主要以Ge4+形式存在，而茶樹(shù)是典型的“喜酸怕堿”植物，外源鍺進(jìn)入茶樹(shù)體內(nèi)，可能會(huì)打破茶樹(shù)體內(nèi)原來(lái)的元素分布情況，改變茶樹(shù)各器官對(duì)元素的吸收和分配，最終影響茶樹(shù)生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)；二是根據(jù)Makham等報(bào)道的二氧化鍺會(huì)影響硅藻蛋白質(zhì)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(zhì)溶液的化學(xué)性質(zhì)，在茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，鍺化合物可能會(huì)參與茶樹(shù)某些代謝過(guò)程的調(diào)控，如氨基酸代謝、糖代謝等，促進(jìn)茶樹(shù)的光合作用及酶的合成，進(jìn)而影響茶樹(shù)次生代謝產(chǎn)物的種類和含量。例如鍺化物對(duì)脯氨酸代謝的影響，會(huì)影響茶樹(shù)的抗逆性；鍺化物對(duì)茶樹(shù)新陳代謝酶合成的影響，會(huì)直接影響茶樹(shù)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(zhì)的重要物質(zhì)含量，進(jìn)而影響茶葉品質(zhì)。
四、富鍺茶資源的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用前景
大量文獻(xiàn)表明，無(wú)機(jī)鍺在植物體內(nèi)可以富集成有機(jī)鍺，且適量的外源鍺既能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，又能增加植物體內(nèi)有機(jī)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(kāi)發(fā)富鍺茶，即在土壤中添加外源鍺溶液來(lái)獲取富鍺產(chǎn)品。
盡管目前由于生產(chǎn)成本問(wèn)題，以及鍺元素對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的影響機(jī)制還未完全清晰，天然富鍺茶產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)尚未推廣；但據(jù)夏永香研究，通過(guò)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(zhǎng)加快，光合性能和抗氧化酶活性提升，大蒜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也得到了極大提升，還開(kāi)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(dá)到了富鍺土壤標(biāo)準(zhǔn)（1.5mg/kg）。因此，利用臨滄地區(qū)的富鍺土壤進(jìn)行富鍺茶樹(shù)種植和開(kāi)發(fā)，是一種低成本、純天然生產(chǎn)富鍺產(chǎn)品的技術(shù)，還可以將茶葉的保健功效與有機(jī)鍺的生物活性結(jié)合在一起，對(duì)于生產(chǎn)促進(jìn)人類身體健康的富鍺有機(jī)茶具有重要意義，且具廣闊的前景。
本文節(jié)選自《中國(guó)茶葉》2022年第5期，P13-17，《茶樹(shù)鍺素營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展》，作者：劉學(xué)艷、王朝雯、唐興瑩、雷綿森、計(jì)憬潤(rùn)、于龍鳳。圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)。
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