5种海棠叶茶抗氧化成分组成及品质差异性分析

刘天庆,李厚华,辛转霞,刘小微,李 果,汤努尔·瓦力拜

(西北农林科技大学风景园林艺术学院,陕西杨凌 712100)



5种海棠叶茶抗氧化成分组成及品质差异性分析

刘天庆,李厚华*,辛转霞,刘小微,李 果,汤努尔·瓦力拜

(西北农林科技大学风景园林艺术学院,陕西杨凌 712100)

以5种海棠叶制成的茶为材料,利用高效液相色谱法(HPLC),DPPH·,ABTS+·清除力测定以及总还原力测定等方法对其抗氧化成分及能力进行差异性分析,并按照《GB/T23776-2009茶叶感官评审方法》对海棠叶茶进行感官评价。结果表明:五种海棠叶茶总酚含量变化范围为(69.32±2.16)～(89.54±1.14) mg/g,雪球海棠最高,钻石海棠最低。5种海棠叶茶检测出酚类物质有没食子酸、原花青素B2、根皮苷、绿原酸、芦丁、栎素、矢车菊素半乳糖苷,其中根皮苷含量最高。抗氧化实验结果表明,王族海棠,湖北海棠,雪球海棠在DPPH·,ABTS+·清除能力,以及总还原力上均明显高于草莓果冻与钻石海棠。茶叶感官评价结果显示,与传统湖北海棠叶茶比较,王族海棠、雪球海棠叶茶色泽均匀,香气浓耐闻,口感醇香,具有茶涩味,整体品质佳。结果表明,王族海棠、雪球海棠叶茶抗氧化能力强,茶叶品质佳,开发成新型茶叶潜力大。

海棠叶茶,抗氧化能力,成分含量,感观品质

随着社会的发展,人们对茶的认识已经涵盖了可用来冲泡、保健的一切饮品,例如近年研制成的枸杞叶茶、梨枣叶茶、香椿叶茶等。梨枣叶与香椿叶之所以能开发成茶叶,与其富含多酚及较强的抗氧化能力密不可分[1-2]。多酚是植物体中重要的次生代谢产物,具有生物活性及药理功能,其含量与抗氧化能力具有相关性,长期饮用富含多酚的茶叶能改善老龄化神经细胞,降低癌症发病率及死亡率[3-5]。据记载,海棠叶作为茶饮已有400多年历史,在三峡地区广为饮用[6]。其中湖北海棠又名茶海棠、花海茶,俗称花红茶,属于无毒物质,国家卫计委于2014年批准其叶为新食品原料[7-9],但对湖北海棠叶茶多酚含量及抗氧化能力研究鲜有报道[10-11]。前期我们对王族海棠(Malus‘Royalty’)成色色素分析中发现,其叶也富含多酚成分且比湖北海棠叶茶高[12],这些研究为多种海棠叶开发成保健茶提供了可能性。

湖北海棠(Malushupehensis)、‘雪球’海棠(Malus‘Snow Drift’)、‘王族’海棠(Malus‘Royalty’)、‘钻石’海棠(Malus‘Sparkler’)、‘草莓果冻’海棠(Malus‘Strawberry Parfait’)均属蔷薇科苹果属[13]。本研究将5种海棠叶制作茶,测定其总酚、单体酚、清除DPPH·能力、ABTS+·清除能力、总还原能力、水浸出物、可溶性糖、氨基酸的含量多少,并对5种海棠叶茶感观品质进行评价,为5种海棠叶茶的制作进一步提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

海棠嫩叶 采摘于西北农林科技大学海棠种质资源圃,4月初采摘各品种嫩叶,当天制茶。色谱级甲醇及乙腈购自品谱公司;标准品没食子酸、原花青素B2、根皮苷、绿原酸、芦丁、栎素、矢车菊素半乳糖苷 购自天津金测分析技术有限公司;福林酚试剂、DPPH 西格玛奥德里奇公司,ABTS 沃尔森公司;Trolox Sigma公司;乙酸乙酯、无水甲醇、盐酸、无水乙醇、碳酸钠、氢氧化钠、硝酸铝及亚硝酸钠等分析纯试剂 品谱公司。

SIGMA3-18K高速冷冻离心机 美国西格玛;JD200-3电子天平 沈阳龙腾电子有限公司;UV-2450分光光度计 日本岛津;L-2000高效液相色谱仪 日本日立;LGJ-100冷冻干燥机 北京四环仪器公司;MS-100恒温混匀仪 美国赛默飞;HH-4数显恒温水浴锅 国华电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 抗氧化活性物质提取 称取茶叶5 g,450 mL沸水冲泡10 min,室温下冷却过滤后定容到500 mL,6000 r/min 离心5 min,取上清液冷藏备用[2]。

1.2.2 总酚含量测定 总多酚含量测定参考YI等[14]的方法并稍作修改。取5 μL提取液于试管中,分别加入1.58 mL ddH2O、100 μL FC(Folin-ciocalteu∶H2O=1∶1),混匀充分反应1 min,再加入300 μL 20%水合碳酸钠(w/v)混匀,室温黑暗中放置30 min,于波长765 nm处测量混合液的吸光度。总酚以没食子酸当量(mg GAE/100 g DW)表示。

1.2.3 酚类物质分析 酚类物质分析参考LI等[15]液相色谱检测参数:Inertsil ODS-3柱:4.6 mm×250 mm,5 μm(GL,Japan),柱温30 ℃,流速1.0 mL/min。流动相参数;A:10%的甲酸水溶液,B:色谱级乙腈包含10%的甲酸,1.36%的水。采用梯度洗脱,洗脱程序为;95% A(0 min),85% A(25 min),78% A(42 min),64% A(60 min),95% A(75 min)。酚类物质检测波长280,320,365、525 nm。

1.2.4 抗氧化活性测定 DPPH·清除能力测定参考FRIEDMAN等[16]并稍作修改。取10 μL甲醇提取液和2 mL的62.5 μmol/L DPPH溶液,混匀后立即测517 nm波长下的吸光度A1。将其在室温黑暗下放置30 min,再次测定吸光度A2。以Trolox 为标准品,样品DPPH·清除能力以100 g 干样中所含Trolox 的当量毫摩尔数表示(μmol Trolox eq./100 g DW)。

ABTS+·清除能力测定参考TAI等[17]方法并稍作修改。配制7 mmol/L的ABTS+·溶液,用0.2 mol/L pH4.5的醋酸钠缓冲液将其稀释至吸光度为0.7±0.02。取1 mL稀释后的ABTS+·溶液和5 μL甲醇提取液,混匀后于734 nm波长下测定吸光度A1。反应2 min后,再次测定吸光度A2。以Trolox(水溶性VE)作为标准品,结果以每100 g茶样样品中含有Trolox的当量(μmol TE/100 g)表示。

总还原力测定:将10 μL的样品溶液与0.2 mol/L的磷酸钠溶液(pH6.6)2 mL和1%铁氰化钾溶液2 mL混合后,于50 ℃水浴锅下保温反应20 min,再快速冷却后加入10%三氯乙酸2 mL混匀,于3000 r/min离心10 min,得到上清液。取1 mL上清液,然后加入0.1%的三氯化铁溶液0.2 mL和1 mL蒸馏水混匀于试管中,反应30 min后于700 nm下测定吸光值。以维生素C为标准品,样品中所含维生素C的当量毫克数表示(mg vitamin C eq./g DW)。

1.2.5 海棠叶茶感官品质审评 制作工艺:嫩叶采摘→清洗→沥干萎蔫→杀青→揉捻摊晾→烘干→冷却干燥→检验包装。按照《GB/T23776-2009茶叶感官评审方法》[18]稍作修改对海棠叶茶冲泡及评价评分。冲泡方式为:每样品4克,放入200 mL透明的茶杯中,倒入开水冲泡,封口静置4 min,样品匿名。由具有感官评价技能的7人组成评价小组对海棠叶茶进行感官评价,采用权重值对香气、滋味、汤色进行评分。观察评判后记录数据。感官品质计算公式:百分制×权重值(U),U={香气(30%),滋味(40%),汤色(30%)},总分=香气+滋味+汤色,评分标准如表1所示。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard

1.2.6 海棠叶茶滋味品质分析 水浸出物含量测定参照GB/T 8305-2002《茶水浸出物测定》;可溶性糖含量测定参照蒽酮比色法;氨基酸含量测定参照GB/T 8314-2002;《茶游离氨基酸总量测定》采用茚三酮比色法测定。

茶多酚含量测定参考Yao L H等[19]的方法,称取2 g(精确到0.001 g)茶叶样品于250 mL锥形瓶中,加入200 mL煮沸蒸馏水,90 ℃水浴中浸提10 min,过滤,残渣用热蒸馏水洗涤2～3次,合并滤液,冷却至室温、定容。准确吸取茶叶提取液2 mL,注入25 mL的容量瓶中,加入蒸馏水4 mL,酒石酸盐溶液5 mL,用pH7.5磷酸盐缓冲溶液稀释定容至25 mL,混匀后,在540 nm处,以试剂空白溶液作参比,测定吸光度。

表2 不同品种海棠叶茶单体酚含量(mg/100 g DW)Table 2 Comparative contents of polyphenols in crabapples leaf tea(mg/100 g DW)

茶多酚(%)=3.914×E×V0×100/1000/V1/W

式中:E:吸光值;V0:茶叶浸提液总体积(250 mL);V1:测定所用茶叶浸提液体积(2 mL);W:茶叶样品的干物质质量。

1.2.7 数据处理与分析 采用Excel 2003进行数据处理、SPSS Statistics19进行显著性分析,0.01

2 结果与分析

2.1 总酚含量分析

5种海棠叶茶的总酚含量测定结果表明:含量范围为(69.32±2.16)～(89.54±1.14) mg/g,不同品种海棠叶茶之间总酚含量存在着明显的差异性(p<0.05)。钻石海棠叶茶含量最低(69.32±2.16) mg/g,雪球海棠叶茶总酚含量最高,达到(89.54±1.14) mg/g,比钻石海棠高出29.17%。湖北海棠、王族海棠、草莓果冻海棠叶茶多酚含量分别比钻石海棠高出10.68%、22.39%、20%,但均超过了梨枣叶[(31.37±0.21) mg/g][2],说明这5种海棠叶茶总酚含量整体上最高(图1)。

图1 不同海棠叶茶总酚含量比较Fig.1 Comparative contents of total phenols of different varieties of crabapples leaf tea注:不同小写字母代表差异显著(p<0.05)，图3～图5同。

2.2 海棠叶茶单体酚类物质成分定性分析

经高效液相色谱仪定性分析,在不同的波长检测下,还存在未知的酚类物质,说明海棠叶茶中酚类物质成分比较复杂。其中,5种海棠叶茶中已检测到的酚类物质有:没食子酸、原花青素B2、根皮苷、绿原酸、芦丁、栎素、矢车菊素半乳糖苷。5种海棠叶茶已知的单体酚中,根皮苷含量最高且在不同海棠中差异性显著(p<0.05),芦丁、矢车菊素半乳糖苷及栎素含量其次,绿原酸、没食子酸、原花青素B2含量较少。没食子酸能有效降低食管癌细胞的增殖与侵袭[20],其中王族海棠叶茶没食子酸含量最高;原花青素B2对脂多糖诱导的细胞凋亡具有保护作用[21],其中雪球海棠叶茶原花青素B2最高,是含量最低的王族海棠叶茶的4倍;绿原酸能辅助降血糖[22],其中雪球海棠叶茶绿原酸含量最高,是含量最低的湖北海棠叶茶的10倍左右;芦丁能保护硝普钠诱导神经细胞损伤[23],其中草莓果冻海棠叶茶芦丁含量最高,是含量最低的钻石海棠4.7倍;栎素具有止泻作用的一种黄酮类化合物[24],其中湖北海棠叶茶栎素含量最高,是含量最低的王族海棠叶茶的5倍;矢车菊素半乳糖苷是红色叶的主要色素,在食品与药品方面开发具有广阔前景[25],其中草莓果冻海棠叶茶矢车菊素半乳糖苷含量最高,是含量最低的雪球海棠叶茶的203倍(表2)。

图2 HPLC分析海棠叶茶酚类物质Fig.2 HPLC of phenolic compositions in pear crabapples leaf tea注：A-1、A-2、A-3、A-4分别代表标准样品在280、320、365、520 nm吸收峰值;B-1、B-2、B-3、B-4分别代表样品(王族海棠叶茶)在280、320、365、520 nm吸收峰值;1.没食子酸;2.原花青素B2;3.根皮苷;4.绿原酸;5.芦丁;6.栎素;7.矢车菊素半乳糖苷。

图3 5种海棠叶茶DPPH·清除率Fig.3 DPPH· clearance rate of 5 kinds of crabapples leaf tea

图4 5种海棠叶茶ABTS+·清除能力Fig.4 ABTS+· clearance capacity of 5 kinds of crabapples leaf tea

表3 海棠叶茶主要品质分析Table 3 Crabapples leaf tea major quality analysis

表5 5种海棠叶茶感官评分结果Table 5 Results for the sensory evaluation of five tea of leaves crabapples

2.3 海棠叶茶抗氧化能力分析

由图3可知,5种海棠叶茶均具有较强的清除DPPH·的活性,清除率具有明显的差异性(p<0.05)。其中,王族海棠叶茶清除能力最强,比清除率最差的草莓果冻海棠高78.41%。雪球海棠叶茶与湖北海棠叶茶的ABTS+·清除能力明显高于王族海棠、草莓果冻海棠、钻石海棠叶茶(图4)。5种海棠叶茶总还原力具有明显的差异性(p<0.05),湖北海棠、雪球海棠、王族海棠叶茶总还原能力明显高于草莓果冻海棠与钻石海棠叶茶(图5)。说明湖北海棠、雪球海棠与王族海棠叶茶具有较高的抗氧化能力。

图5 5种海棠叶茶总还原能力Fig.5 The total capacity of 5 kinds of crabapples leaf tea

2.4 海棠叶茶主要品质分析

5种海棠叶茶水浸出物含量在40.66%±0.01%～44.49%±0.02%,5种海棠叶茶浸出物差异性不明显(p>0.05)。5种海棠叶茶可溶性糖含量差异性明显(p<0.05),草莓果冻海棠叶茶可溶性糖含量最高,雪球海棠含量最低,最高者含量比最低者高出26.22%。茶多酚含量,湖北海棠含量最高,雪球海棠含量最低,王族海棠、草莓果冻海棠茶多酚含量差异性不明显(p>0.05)。5种海棠叶茶氨基酸含量中,湖北海棠叶茶含量最高7.43%±0.17%,钻石海棠含量最低3.35%±0.21%,最高者比最低者高出1.22倍。5种海棠叶茶酚氨比值大小顺序为钻石海棠>草莓果冻海棠>湖北海棠>王族海棠>雪球海棠。

2.5 5种海棠叶总酚及酚类物质含量与抗氧化活性的相关分析

总酚及酚类物质含量与抗氧化活性的相关分析见。海棠叶茶5种酚类物质含量与抗氧化活性差异性大,总酚含量与还原力相关性明显(p<0.01),r值为0.91,其他单体酚相关性未见显著,这表明海棠叶茶中的多酚与对抗氧化起主要作用(表4)。

表4 5种海棠叶总酚及酚类物质含量 与抗氧化活性的相关分析Table 4 Correlation analysis of five kinds crabapples leaf total phenols,flavonoids and polyphenols content and antioxidant activity

注:*相关性在0.05水平显著;**相关性在0.01水平显著。2.6 5种海棠叶茶感官评价

对5种海棠叶茶在同一条件下冲泡,分别按照茶汤香气、滋味和汤色3项因子评分,结果表明湖北海棠与雪球海棠、王族海棠叶茶差异性不显著(p>0.05),与草莓果冻海棠、钻石海棠叶茶差异性显著(p<0.05)。王族海棠叶茶在总评分中最高,总分达到81.54,其色泽均匀,香气浓耐闻,口感醇香具茶涩味,品质最佳,同时具有相对较高的抗氧化能力。雪球海棠与湖北海棠叶茶评分相近,也适宜制茶。钻石海棠、草莓果冻海棠制作的茶香气较淡,有草腥味,汤色浑浊等缺点,茶感官评分较低(表5)。

3 结论

湖北海棠叶茶具有治疗消化不良、抗菌消炎、降血糖等功能,这些治疗功效与其叶富含多酚关系密不可分[26-27]。湖北海棠多酚含量为(84.84±1.23) mg/g,而王族海棠与湖北海棠多酚含量相差无几,雪球海棠总酚含量比湖北海棠多出5.53%。说明与湖北海棠叶茶相比较,这2种海棠叶茶也富含多酚成分。已检测酚类物质中,发现5种海棠叶茶中含有没食子酸、原花青素B2、根皮苷、绿原酸、芦丁、栎素、矢车菊素半乳糖苷等成分,后期的实验中还需要对未知的单体酚物质进行测定。在本实验中根皮苷含量在几种酚类物质中含量最高的,草莓果冻海棠叶茶含量最低为(165.93±7.67) mg/100 g,最高为湖北海棠叶茶(1423.77±115.35) mg/100 g,说明海棠叶茶具有高根皮苷含量的特点,在董华强的研究中表明高含量的根皮苷对防治糖尿病效果显著[28]。海棠叶茶总酚与总还原能力之间存在较高相关性(p<0.01),对于DPPH自由基和ABTS+酚类的相关性不明显。与湖北海棠相比较,雪球海棠与王族海棠叶茶也表现出较强的抗氧化能力,且对于DPPH自由基、ABTS+,总还原能力等不同测定方法中表现出一致性。

有研究表明茶叶水浸出物的含量在30%～47%与茶叶品质呈正相关,且可溶性糖使茶汤具有甜味,对茶汤的滋味影响呈负相关[29-30],5种海棠叶茶浸出物均在40%上,说明浸出物含量比较丰富。与湖北海棠相比,雪球海棠、王族海棠可溶性糖含量较低,这有利于其提高品质。茶多酚使茶汤呈苦涩,氨基酸含量越多,茶汤越呈鲜爽性,茶叶品质越高,茶多酚和氨基酸的比值(酚氨比)反映茶汤的生化指标[31-33]。因此,雪球海棠、王族海棠与湖北海棠相比较,两者也具有低含量茶多酚、高氨基酸的特点,这使雪球海棠与王族海棠茶汤具有了苦涩味较轻,滋味鲜爽,品质优良的物质保证。

实验结果表明,草莓果冻海棠与钻石海棠虽具有一定的抗氧化能力,但其制作的茶缺点明显,口感略差,而王族海棠,雪球海棠与传统的湖北海棠叶茶相比,抗氧化能力更强,且制出的茶综合评价更高,可开发为新型的健康茶饮。

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Differences in antioxidant components and activity of 5 crabapples(Malus)leaf tea

LIU Tian-qing,LI Hou-hua*,XIN Zhuan-xia,LIU Xiao-wei,LI Guo,Walibai Tangnuer

(College of Landscape Architecture and Arts,Northwest A&F University,Yangling 712100,China)

Thephenoliccompoundsandantioxidantactivityof5kindsofteafromtheleavesofcrabappleweredeterminedusingHighPerformanceLiquidChromatography(HPLC),DPPH·andABTS+·radicalscavengingmethods.ThesensoryevaluationsofcrabapplesleafteawereassayedbyGB/T23776-2009methods.Theresultsindicatedthatthetotalphenolsrangedfrom(69.32±2.16)to(89.54±1.14)mg/g,andthehighestwasMalus ‘SnowDrift’,whilethelowestwasMalus ‘Sparkler’.Phenoliccompoundsmainlyweregallicacid,procyanidin-B2,phlorizin,chlorogenicacid,rutinum,quercitrin,Cyanidin-3-galactoside,inwhichthehighestcontentwasphlorizin.TheteaantioxidantcapacityofMalus hupehensis,Malus ‘SnowDrift’,Malus ‘Royalty’leafweresignificantlyhigherthantheMalus ‘StrawberryParfait’,Malus ‘Sparkler’leafteainallthreemethods.ComparedwiththetraditionalMalus hupehensisleaftea,Malus ‘Royalty’,Malus ‘SnowDrift’leafteahaduninformedcolor,strongeraromaresistantsmell,bettermellowtaste,teaastringentandoverallquality.AlltheresultsshowedthatMalus ‘Royalty’andMalus ‘SnowDrift’hadgreatpotentialinantioxidantabilityandbeingnewhealthyleafteainfuture.

Crabapplesleaftea;antioxidantcapacity;ingredientcontent;sensoryquality

2016-05-16

刘天庆(1988-)，男，硕士研究生，主要从事园林植物分子生物学研究工作，E-mail:491539762@qq.com。

*通讯作者:李厚华(1973-)，男，博士，教授，主要从事植物基因工程和类黄酮次生代谢研究，E-mail:lihouhua73@163.com。

国家自然科学基金(3050215130)；西北农林科技大学基础科研业务费(Z109021563)。

TS201.2

A

1002-0306(2016)21-0060-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.21.003