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        貴州不同種類茶葉的幾種抗氧化成分及其抗氧化能力分析

        2019-08-27 08:45:44羅冬蘭黎曉燕曹森巴良杰
        食品研究與開發(fā) 2019年17期

        羅冬蘭,黎曉燕,2,曹森,2,巴良杰,2,*

        (1.貴陽學院,貴州貴陽550005;2.貴州省果品加工工程技術(shù)研究中心,貴州貴陽550005)

        茶,山茶科植物,多年生常綠木本植物,其植株形態(tài)分灌木型、喬木型和半喬木型。茶樹起源于低緯度的亞熱帶區(qū)域,中心區(qū)大部分集中在云南、貴州、四川相連的高原山地地帶。貴州位于茶樹的起源中心區(qū),是國內(nèi)唯一低緯度、高海拔、寡日照兼具的區(qū)域,全省地勢西高東低,自中部向北、東、南三面傾斜,西部海拔1 500 m~2 800 m,中部海拔1 000 m左右,北、東、南三面邊緣河谷地帶海拔在500 m以下。氣候?qū)儆趤啛釒駶櫦撅L氣候區(qū),溫暖濕潤,大部分地區(qū)年平均氣溫在15℃左右,年降水量多在1 100 mm~1 300 mm之間,年日照時數(shù)約1 300 h,土壤大多呈酸性或微酸性[1]??傊?,貴州特點的地理環(huán)境,十分有利于茶樹的生長。

        目前,茶葉是僅次于水的第二大飲品,它含有豐富的純天然酚類抗氧化劑[2]。研究表明,茶的茶多酚可以有效地清除人體內(nèi)的脂自由基和氧自由基,有效的預(yù)防脂質(zhì)過氧化,還有延緩衰老、抑制腫瘤的發(fā)生等功能,其中,綠茶以其清新的顏色,深受廣大消費者喜愛[3]。貴州省是我國綠茶種植面積大省之一,茶葉品種豐富。遵義、黔南、安順等地先后出現(xiàn)了一批名茶深加工企業(yè),但是對貴州不同品種茶葉的特性橫向比較研究鮮見報道。近年來,強抗氧化活性已經(jīng)成為天然資源的篩選和評價的重要標準之一[4]。另外,隨著人們消費水平的提高,茶顏色也成為茶品質(zhì)的評價標準之一[5]。

        本研究對貴州5種(湄潭翠芽茶、石阡苔茶、鳳岡鋅硒茶、貴定云霧貢茶、都勻毛尖)名優(yōu)茶葉的抗氧化性成分、抗氧化活性及茶湯顏色進行評價比較,研究結(jié)果可以為提升貴州省茶葉品牌、開發(fā)茶葉深加工產(chǎn)品,延伸茶產(chǎn)業(yè)鏈提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 茶樣品

        5種貴州名優(yōu)綠茶分別為A:湄潭縣的湄潭翠芽茶,B:石阡縣的石阡苔茶,C:鳳岡縣的鳳岡鋅硒茶,D:貴定縣的貴定云霧貢茶,E:都勻市的都勻毛尖。茶葉購買于市場,茶葉均為清明節(jié)前采摘的當年新茶。

        1.1.2 試劑

        碳酸鈉、沒食子酸、過硫酸鉀、福林酚、三氯化鐵、氯化亞鐵、吐溫-80:生工生物工程股份有限公司;2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2′-聯(lián)氨-雙二胺鹽 [2,2′-azino-bis(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid)di-ammonium salt,ABTS]、奎諾二甲基丙烯酸酯(水溶性維生素E)(6-hyd-roxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid,Trolox)、2,4,6-三吡啶三吖嗪(2,4,6-Tris(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ):Sigma-Aldrich;化學試劑均為市售分析純級。

        1.1.3 儀器

        UV-2550紫外分光光度計:日本島津公司;安捷倫1100高效液相色譜儀:美國安捷倫公司;VP-ODS C-18 柱(4.6 mm×150 mm,5 μm):大連依利特公司;ColorQuest XE色差儀:美國HunterLab公司。

        1.2 方法

        1.2.1 茶湯的制備

        將待測的5種茶葉用研缽磨成粉末狀態(tài),然后用40目篩進行過濾。取1.0 g茶葉樣品置于試劑瓶中,加入250 mL沸騰的超純水。保持試劑瓶振蕩浸泡1 h后,冷卻,過濾殘渣,4℃避光保存,用于抗氧化成分、抗氧化活性和茶湯顏色的測定。

        1.2.2 抗氧化成分的測定

        1.2.2.1 茶多酚

        茶多酚含量的測定采用福林酚法進行,其含量用mg/mL 表示[6]。

        1.2.2.2 總黃酮

        總黃酮含量的測定參照何書美等[7]的三氯化鋁法測定,單位以mg/mL表示。

        1.2.2.3 沒食子酸

        沒食子酸含量的測定參照折改梅等[8]的高效液相色譜 (high performance liquid chromatography,HPLC)法,以mg/mL表示。

        1.2.2.4 茶黃素和兒茶素

        茶黃素及兒茶素含量的測定參考王坤波等[9]的高效液相色譜(HPLC)法,以mg/mL表示。

        1.2.3 抗氧化能力的測定

        1.2.3.1 鐵還原氧化能力(ferric reducing antioxidant power,F(xiàn)RAP)法

        采用FRAP法測定茶湯抗氧化活性[10]。取稀釋一定倍數(shù)的茶湯50 μL,加入1.0 mL TPTZ工作液,混勻后37℃反應(yīng)30 min,在波長593 nm處測定溶液吸光度。然后使用不同濃度的 Trolox(50 μmol/L~1 000 μmol/L)制作標準曲線。茶湯樣品抗氧化活性(FRAP值)用達到同樣吸光度所需的Trolox(Trolox equivalent antioxidant capacity,TEAC)的物質(zhì)的量(mmol TEAC/100 g)表示。

        1.2.3.2 ABTS法

        茶湯的總抗氧化能力參照金亮等[11]的ABTS法進行測定。測定前按體積比2∶1將ABTS母液7 mmol/L與過硫酸鉀溶液2.45 mmol/L進行混合,于(20±2)℃避光條件下靜置過夜,反應(yīng)得到ABTS陽離子溶液。將上述溶液用適量80%乙醇稀釋至波長734 nm處的吸光率為0.700±0.002。取稀釋好的ABTS+溶液4.0 mL,加入一定稀釋倍數(shù)的0.1 mL茶湯,混勻,(20±2)℃條件下反應(yīng)6 min,測734 nm處的吸光值。以Trolox(50 μmol/L~800 μmol/L)為標樣制作標準曲線。最后結(jié)果用每100 g樣品清除ABTS+自由基能力相當于Trolox(Trolox equivalent antioxidant capacity,TEAC)的物質(zhì)的量(mmol TEAC/100 g)來表示。

        1.2.3.3 DPPH法

        參照金亮等[11]的DPPH自由基清除活性方法,來測定茶湯的抗氧化活性。取稀釋一定倍數(shù)的0.1 mL茶湯加入到4.0 mL甲醇稀釋DPPH溶液(吸光率0.700±0.002),充分混勻,在(20±2)℃條件下反應(yīng) 6 h,然后在517 nm 處測吸光值。以 Trolox(50 μmol/L ~800 μmol/L)為標樣制作標準曲線。最終測量結(jié)果以每100 g樣品清除DPPH自由基能力相當于Trolox(Trolox equivalent antioxidant capacity,TEAC)的物質(zhì)的量(mmol TEAC/100 g)來表示。

        1.2.4 茶湯顏色的測定

        5種茶湯顏色使用ColorQuest XE色差儀進行測定。顏色結(jié)果參數(shù)用三色參數(shù)表示,分別為 L*,a*,b*。L*指明度指數(shù),a*、b*為色品指數(shù)。茶湯彩度(C*)=(a*2+b*2)1/2。色相角(hue angle,H°)=tan-1(b*/a*)(a*>0,b*>0)或H°=tan-1(b*/a*)+180(a*<0,b*>0)[12]。

        1.2.5 數(shù)據(jù)分析處理

        采用OriginPro 8.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理,采用SPSS19.0軟件的Duncan氏新復(fù)極差法進行數(shù)據(jù)差異顯著性分析(P<0.05為差異顯著,P>0.05為差異不顯著)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 抗氧化成分

        5類茶葉的茶多酚、總黃酮、沒食子酸、茶黃素及兒茶素含量見表1。

        表1 5類茶葉的抗氧化成分Table 1 Antioxidant components of five kinds of tea

        茶葉在加工過程中,首先經(jīng)過殺青過程,使茶葉中過氧化酶和多酚氧化酶等酶失去活性,進而阻止了茶多酚等多酚類物質(zhì)進一步被酶氧化。茶中的酚類物質(zhì)是茶當中的主要抗氧化活性物質(zhì),其主要成分為兒茶素類,以α-苯基苯駢吡喃為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),羥基取代基作為質(zhì)子的供體,容易形成酚羥基和醌型的中間形態(tài),并使其具有特殊的生理活性與功能,如:抗輻射、抗腫瘤、抗衰老、抑菌及抗病毒等作用,這些功能與其抗氧化能力有著密切關(guān)系[13]。通過茶多酚含量的測定,發(fā)現(xiàn)5類茶中茶多酚含量差異顯著(P<0.05),依次大小為:B石阡苔茶<E都勻毛尖<D貴定云霧<C鳳岡鋅硒<A湄潭翠芽(見表1)。

        5類茶葉中總黃酮含量均比較低,A湄潭翠芽和C鳳岡鋅硒之間無顯著差異,B石阡苔茶、E都勻毛尖和D貴定云霧之間差異顯著,其中A湄潭翠芽總黃酮含量最高為0.084 mg/mL,E都勻毛尖含量最低為0.063 mg/mL(見表 1)。

        在茶葉中,沒食子酸是茶多酚的重要組成單元,它以酯的形式連接在兒茶素的3位羥基上,從而形成一系列的酯型兒茶素衍生物,它具有顯著地抗氧化活性,并且有抗腫瘤、抗突變、抗菌等作用[8]。由表1可知,5類茶葉中沒食子酸含量差異顯著(P<0.05),但大小與茶多酚含量呈現(xiàn)相反趨勢,依次為A湄潭翠芽<E都勻毛尖<D貴定云霧<B石阡苔茶<C鳳岡鋅硒。

        由表1可知,五類茶的兒茶素含量,差異顯著(P<0.05),且D貴定云霧含量最高,其次是A湄潭翠芽。茶黃素含量相對比較低,最高的為A湄潭翠芽0.546 mg/mL,最低的為D貴定云霧0.147 mg/mL。

        2.2 抗氧化活性

        2.2.1 FRAP法測定抗氧化活性

        5種不同茶葉鐵還原氧化能力(FRAP)比較結(jié)果見圖1。

        FRAP法測定抗氧化活性的原理為被檢測物將Fe3+還原為Fe2+的能力,該方法操作簡便、重復(fù)性高,易于標準化,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于茶葉及其它植物提取物的抗氧化活性檢測。5種不同茶葉的鐵還原氧化能力(FRAP)差異顯著(P<0.05),F(xiàn)RAP值大小依次為:B 石阡苔茶<E都勻毛尖<C鳳岡鋅硒<D貴定云霧<A湄潭翠芽,其中FRAP值最大的A湄潭翠芽是最低的B石阡苔茶的2.2倍。綜上,通過FRAP法測定茶葉的抗氧化活性,得出A湄潭翠芽的抗氧化活性最高。

        圖1 5種不同茶葉鐵還原氧化能力(FRAP)比較Fig.1 Ferric reducing antioxidant power(FRAP)of five different teas

        2.2.2 ABTS法自由基清除活性測定

        5種不同茶葉ABTS+自由基清除活性比較結(jié)果見圖2。

        圖2 5種不同茶葉ABTS+自由基清除活性比較Fig.2 Compare of antioxidant activity of five different teas on ABTS+free radicals

        ABTS法測定自由基清除活性過程中,ABTS經(jīng)硫酸鉀氧化后生產(chǎn)穩(wěn)定的藍綠色物質(zhì)——ABTS+自由基陽離子[11]。當反應(yīng)液中有供氫能力的抗氧化劑存在時,ABTS+·與之反應(yīng),進而生產(chǎn)無顏色的ABTS。由圖2可知,5種不同綠茶對ABTS+自由基的清除活性差異顯著(P<0.05)。ABTS+自由基的清除活性大小依次為:E都勻毛尖<B石阡苔茶<C鳳岡鋅硒<D貴定云霧<A湄潭翠芽,其中清除活性最大的A湄潭翠芽是最低的E都勻毛尖的1.8倍。由此可知,A湄潭翠芽茶的ABTS+自由基的清除活性最好,其次是D貴定云霧茶。

        2.2.3 DPPH法自由基清除活性測定

        5種不同茶葉DPPH自由基清除活性比較結(jié)果見圖3。

        圖3 5種不同茶葉DPPH自由基清除活性比較Fig.3 Compare of antioxidant activity of five different teas on DPPH free radicals

        DPPH測定自由基清除活性過程中,DPPH可以提供一種比較穩(wěn)定的質(zhì)子自由基,它的甲醇溶液呈現(xiàn)紫色,并且在517 nm波長處有著最大吸收值。當反應(yīng)液中有抗氧化劑提供氫能力的時候,DPPH溶液顏色變淺,且吸光值變小??梢酝ㄟ^測定DPPH自由基含量(吸光度)的變化來評價物質(zhì)的抗氧化活性[11,14]。由圖3可知,在測試的5種不同綠茶中,DPPH自由基的清除活性超過200 mmol TEAC/100 g的有A湄潭翠芽(241.67 mmol TEAC/100 g)和C鳳岡鋅硒(219.33 mmol TEAC/100 g),而活性最低為E都勻毛尖(177.33 mmol TEAC/100 g)、B 石阡苔茶(146.33 mmol TEAC/100 g)。研究發(fā)現(xiàn),A湄潭翠芽茶相對于其它4種綠茶的清除活性較好。

        2.3 茶湯顏色參數(shù)

        5種綠茶茶湯顏色參數(shù)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表2。

        表2 5類茶葉茶湯顏色參數(shù)Table 2 Color parameters of five kinds of tea

        L*表示茶湯的透明度;a*、b*為色品指數(shù),a*表示從紅色至綠色的范圍,數(shù)值正數(shù)表示紅色,負數(shù)表示綠色,b*表示從藍色至黃色的范圍,數(shù)值正數(shù)表示黃色,負數(shù)表示藍色;彩度C*表示茶湯顏色的亮度或飽和度;色相角H°范圍為0或360、紅-紫色,90、黃色,180、綠色,270、藍色。L*值最高的是A湄潭翠芽,最低的是E都勻毛尖,湄潭翠芽茶湯的透明度最好,而都勻毛尖的透明度最差。5種綠茶茶湯的a*值均為負值,表示5種茶湯的顏色均是不同程度的綠色,且5種茶湯之間差異顯著(P<0.05);b*值大小決定茶湯中黃色程度,大小依次為:A湄潭翠芽<C鳳岡鋅硒<B石阡苔茶<D貴定云霧<E都勻毛尖,A湄潭翠芽茶湯中黃色程度最低,E都勻毛尖茶湯中黃色程度最高。5種茶湯的彩度C*值差異顯著(P<0.05),和b*值變化趨勢基本一致。5種綠茶的H°都高于90,且5種之間差異顯著(P<0.05),表示茶湯的顏色均為黃綠色。

        2.4 相關(guān)性分析

        對茶葉的抗氧化性與抗氧化成分、茶湯的顏色進行相關(guān)性分析,結(jié)果見表3。

        由表3可知,茶多酚的含量與FRAP法、ABTS法呈顯著性正相關(guān)(P<0.05),與DPPH法呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為:0.838、0.820、0.976。結(jié)果表明,在茶葉的抗氧化成分中,茶多酚含量是影響抗氧化活性的重要因素,這與以前的研究報道一致[15]。另外,可以得出FRAP法、ABTS法和DPPH法3種方法在評價茶葉抗氧化活性時都呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性,說明它們都適合茶葉的抗氧化活性測定,并且這3種方法之間可以起到相互補充的作用,這與金亮等[11]的研究報道相符合。本試驗結(jié)果中,發(fā)現(xiàn)總黃酮含量與ABTS法和DPPH法顯著性相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)為0.948和0.898,這一結(jié)果表明,總黃酮的含量也影響著茶葉的抗氧化活性。茶多酚類物質(zhì)是茶葉的主要抗氧化活性物質(zhì),主要是以α-苯基苯駢吡喃為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的類黃酮化合物,羥基取代基作為質(zhì)子的供體,使其具有特殊的生理活性與功能,直接作用于與自由基以及相關(guān)的酶[13]。黃酮類的基本結(jié)構(gòu)為C6-C3-C6,以游離甙元形式和與不同糖結(jié)合形成的甙存在,由于其分子結(jié)構(gòu)中具有數(shù)量不等的酚羥基而有較強的還原性,因此可以作為氫供體來還原自由基,因此黃酮類物質(zhì)具有較強的清除DPPH和超氧自由基O2-·的能力,是一種很有潛力的抗氧化劑[16]。綜上可知,茶多酚和總黃酮的含量是影響茶葉抗氧化活性的重要因素,由表1可知A湄潭翠芽的茶多酚和總黃酮的含量在5種茶葉中含量最高,由圖1、2和3可知A湄潭翠芽的抗氧化活性最高,進一步驗證了結(jié)果的可靠性。

        表3 抗氧化活性與抗氧化成分及顏色參數(shù)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation coefficients between antioxidant activity and antioxidant components and color parameters

        茶湯顏色中參數(shù)a*值與FRAP、DPPH呈顯著性相關(guān)(P<0.05),與 ABTS呈極顯著性相關(guān)(P<0.01),其它顏色參數(shù) L*、b*、C*、H°與抗氧化活性之間相關(guān)性不顯著,這表明,茶葉顏色只能作為簡單初步評價茶葉抗氧化活性,不能作為評價標準。

        2.5 主成分分析

        對抗氧化活性(FRAP法、ABTS法、DPPH法)、抗氧化成分(茶多酚、總黃酮、沒食子酸、茶黃素、兒茶素)、顏色參數(shù)(L*、a*、b*、C*,H°)這 13 個變量進行主成分分析,結(jié)果見表4。

        表4 主成分分析Table 4 Principal component analysis

        結(jié)果表明前3個主成分可以解釋92.736%的變異(表4)。其中,第一個主成分(PC1)是最重要的,解釋62.315%的變異(表 5),ABTS、總黃酮、茶多酚、FRAP、及a*是對第一個主成分影響的主要特征向量,分別為0.939、0.926、0.912、0.900、0.900 (表 5)。第 2 主成分(PC2)解釋 19.525%的變異,沒食子酸、茶黃素、L*、b*、c*及DPPH是對第2個主成分影響的主要特征向量,分別為-0.839、-0.514、0.685、0.583、0.573、0.346(表5)。第3主成分(PC3)解釋10.896%的變異,主要來自于兒茶素(表5)。

        表5 前3個主成分的變異來源Table 5 Source of variation for three principal components(PC)

        圖4為5種茶葉在第1、2、3主成分散點分布圖。

        從圖4中可以看出,A湄潭翠芽和C鳳岡鋅硒,都位于圖中PC1的正區(qū)域,主要和ABTS、總黃酮、茶多酚、FRAP等相關(guān)聯(lián)。從PC3分布來看,D貴定云霧處于正區(qū)域;A湄潭翠芽、B石阡苔茶、C鳳岡鋅硒和E都勻毛尖都處于負區(qū)域。A、B、C和E 4種在圖中相距較近,表明4種茶葉相關(guān)指標差異不大,而與D茶葉在圖上相距較遠,表明它們相關(guān)指標差異較大。

        圖4 5種不同茶葉在第1、2、3主成分分布Fig.4 Scatter plot of the first two three principal component analysis of five types of tea

        3 結(jié)論

        使用3種評價體系比較貴州5種茶葉的抗氧性,通過試驗發(fā)現(xiàn)結(jié)果略有不同,其原因在于每種不同抗氧化評價體系之間存在一定的差異性。貴州5種茶葉的抗氧化活性、抗氧化性成分及顏色參數(shù)存在顯著性差異(P<0.05)。通過對數(shù)據(jù)相關(guān)性分析處理,發(fā)現(xiàn)茶多酚與抗氧化性指標呈顯著正相關(guān)(P<0.05),而抗氧性成分及顏色參數(shù)也與抗氧化性、茶多酚有一定的相關(guān)性。通過主成分分析表明,茶多酚含量、鐵還原氧化能力、ABTS+自由基清除活性、DPPH自由基清除活性等指標是評判茶葉抗氧化性的重要指標。貴州5種不同種類茶葉的抗氧化性及抗氧化成分的差別,為不同種類茶葉資料的利用提供了科學理論依據(jù)。

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