茶树锗素营养研究进展

近年来许多学者致力于研究茶树与锗的关系，希望探索出茶树体内的锗含量及其分布规律、锗对茶树生理特性及茶叶品质的影响，进而开发富锗茶资源，为需锗患者提供天然富锗茶饮品，提高茶叶饮用价值，同时还可以充分利用土壤锗资源，提高我国锗资源的经济价值。

一、锗资源概况及有机锗的保健功效

1.我国锗资源概况

锗（Ge），原子序数为32，位于化学元素周期表的第四周期，因其分散性，一般情况下难以形成独立矿床。锗是一种良好的半导体，广泛应用于太阳能电池、光纤通讯等方面。我国锗资源储量约3500t，占全球锗资源的40%以上，其中云南省锗资源储量占全国的32%，大部分锗资源分布于临沧市。临沧市位于云南省西南部，是我国重要的锗资源基地，也是我国重要的产茶基地。科学家已对临沧地区著名的褐煤锗矿资源进行了深入的研究，目前已探明的锗矿床储量约为800t，大量的锗主要来源于成煤植物。

锗元素广泛分布于植物体或菌类中。日本学者研究发现，灵芝、人参、枸杞、大蒜中的锗含量分别为257mg/kg、320mg/kg、124mg/kg、756mg/kg；我国学者陈青川等发现银耳中锗含量约为66.31ng/g。据文献报道，我国土壤锗含量约1.3mg/kg，而土壤中锗含量会影响土壤酶活性、土壤微生物种类和数量；此外，锗还会改变植物中光合色素的组成和含量。因此土壤中的锗对常年生长于土壤中的茶树有重要的影响。

2.有机锗的保健功效

锗的化合物分为无机锗和有机锗两种。无机锗对人体具有很强的毒性。有机锗（分子中含有Ge-C键的化合物）对人体无毒害作用，主要包括3类：一类是可以直接食用的天然有机锗；另一类是将锗化合物植入酵母、细菌、蔬菜中生产的生物有机锗；还有一类是合成有机锗，如螺锗、呋喃锗、羧乙基锗倍半氧化物Ge-132等。杨利等指出，成年人对有机锗（Ge-132）的最大安全摄入量为24mg/d，而实际摄入量平均值为0.4～3.7mg/d，进入人体内的锗被人体吸收后经血液输送到全身组织发挥生物学功能。

有机锗被称为“生命的奇效元素”，具有很强的氧化脱氢能力，其主要保健功效包括延缓衰老、增强免疫力、调节代谢性疾病。有机锗对于延缓衰老的主要作用体现在清除体内自由基、增强抗氧化功能，达到美容养颜、预防神经退行性疾病等。有机锗对于调节代谢性疾病的主要作用体现在有机锗能够提高脂类代谢、糖类代谢等，从而起到降糖、降血压、降血脂、抗肿瘤、抗癌、抗炎等多种功效。截至目前，锗元素暂未被列为人体必需元素，但大量研究表明有机锗是一种具有良好营养保健作用的微量元素。

二、有机锗的测定方法及茶树体内的锗含量

目前，常用于锗元素测定的方法主要有薄层法、电位法、原子荧光光谱法、等离子体发射光谱法、电感耦合等离子质谱法等。关于茶叶中锗含量的测定，最早见于20世纪90年代。采用催化极谱法测定10种茶叶中的锗含量，发现不同品种、不同等级的茶叶中锗含量有较大的差异，且茶叶越老，锗含量越高；10种茶叶中，龙井茶和碧螺春锗含量最低，均为41.02μg/kg，茉莉花茶锗含量最高（107.77μg/kg）。采用高频电感耦合等离子体发射光谱法及催化极谱法测定发现，广西地区的白毫茶、石龙茶等含有一定的锗元素。通过苯芴酮-分光光度法测得云南普洱茶中的锗含量为2.44～6.78μg/g；使用溴百里酚蓝分光光度法测得毛尖茶叶中锗含量约为6.50μg/g；使用苯芴酮——溴化十六烷基三甲胺分光光度法测定贵州省13种茶叶的有机锗含量，均值为2.24μg/g，最高值为4.57μg/g，可见茶叶中含有一定量的有机锗，锗元素缺乏者可以通过饮茶补充。

三、茶树对锗元素的吸收累积特性及可能机理

茶树是一种富含多种微量元素的作物，其中，铁、硒、铜、锰、氟等微量元素对茶树生长及茶叶品质的影响已有大量报道，同时也指出茶树对硒、锌等元素的生物富集作用很强。在生产上，通过外源施加微量元素肥料，茶树可以吸收、富集和转化更多微量元素，把非生物活性和毒性高的无机硒、无机锗转化为安全有效、毒性低的有机硒和有机锗。

尽管锗素对茶树的生长及茶叶品质的影响还鲜有报道，但植物体具备了吸收以及通过自身代谢循环利用硒、锗的能力。杨婉秋等研究表明，茶树各组织中锗含量由高到低的顺序为老叶>嫩叶>根>茎>皮>花>果，锗在嫩叶中迁移系数低于老叶，仅为0.026，说明茶树叶片成熟度是影响茶叶浸出液中微量元素含量的重要因素。此外，云南产的普洱茶中含有较丰富的锗，可能与云南地区土壤中锗含量有关，而临沧地区的土壤中锗含量更加丰富，为富锗茶的种植开发提供了方向。

研究表明，外源施加锗肥会影响茶树的有机锗含量，进而影响茶叶的生物活性。锗对茶树生长的影响可能有以下两个原因：一为锗元素是典型的两性元素，在酸性介质中主要以Ge4+形式存在，而茶树是典型的“喜酸怕碱”植物，外源锗进入茶树体内，可能会打破茶树体内原来的元素分布情况，改变茶树各器官对元素的吸收和分配，最终影响茶树生长和茶叶品质；二是根据Makham等报道的二氧化锗会影响硅藻蛋白质和叶绿素的合成，且锗可溶于硝酸盐、硫酸盐、钾的氯化物等电解质溶液的化学性质，在茶树生长发育过程中，锗化合物可能会参与茶树某些代谢过程的调控，如氨基酸代谢、糖代谢等，促进茶树的光合作用及酶的合成，进而影响茶树次生代谢产物的种类和含量。例如锗化物对脯氨酸代谢的影响，会影响茶树的抗逆性；锗化物对茶树新陈代谢酶合成的影响，会直接影响茶树代谢途径，改变茶叶成品中氨基酸、茶多酚、水浸出物、咖啡碱、茶色素、茶多糖等影响茶叶品质的重要物质含量，进而影响茶叶品质。

四、富锗茶资源的开发及其应用前景

大量文献表明，无机锗在植物体内可以富集成有机锗，且适量的外源锗既能促进植物生长发育，又能增加植物体内有机锗含量，提高植物的保健功效。因此，生产上可以借鉴富锗大麦苗、富锗金针菇、富锗水稻的培育方法，开发富锗茶，即在土壤中添加外源锗溶液来获取富锗产品。

尽管目前由于生产成本问题，以及锗元素对茶树生长发育的影响机制还未完全清晰，天然富锗茶产品的开发尚未推广；但据夏永香研究，通过不同次数、不同浓度叶面喷施二氧化锗溶液，发现大蒜植株生长加快，光合性能和抗氧化酶活性提升，大蒜的营养品质也得到了极大提升，还开发出富锗大蒜。杨婉秋等研究表明，临沧地区茶园土壤中锗含量较高，部分茶园土壤中锗含量达到了富锗土壤标准（1.5mg/kg）。因此，利用临沧地区的富锗土壤进行富锗茶树种植和开发，是一种低成本、纯天然生产富锗产品的技术，还可以将茶叶的保健功效与有机锗的生物活性结合在一起，对于生产促进人类身体健康的富锗有机茶具有重要意义，且具广阔的前景。

本文节选自《中国茶叶》2022年第5期，P13-17，《茶树锗素营养研究进展》，作者：刘学艳、王朝雯、唐兴莹、雷绵森、计憬润、于龙凤。图片来源于网络。

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