四川黑茶活性成分、抗氧化能力及品質(zhì)評(píng)價(jià)

朱柏雨 夏 陳 羅棵瀕 朱永清 唐曉波 陳 建

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川 成都 610066；2. 四川大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，四川 成都 610044；3. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，四川 成都 610066)

茶葉中富含多種天然活性物質(zhì)，包括茶多酚、生物堿、氨基酸和茶色素等[1]，其中茶多酚是茶葉中發(fā)揮生物活性的重要物質(zhì)[2]。研究表明，茶多酚具有抗炎[3]、抗癌細(xì)胞增殖[4]、抗心血管疾病[5]和抗糖尿病[6]等作用。此外咖啡堿和茶堿等物質(zhì)也是茶葉中重要的呈味物質(zhì)和活性成分，具有強(qiáng)心、促進(jìn)代謝[7]、利尿[8]、助消化[9]等功效。黑茶主產(chǎn)于四川、湖南、湖北、云南、廣西等地[10]，是由茶樹的鮮葉或成熟的新梢經(jīng)殺青、渥堆、干燥等工藝制成[11]，原料一般較為粗老，兒茶素化合物含量通常低于嫩葉[12]。黑茶的渥堆是加工過(guò)程中的關(guān)鍵工藝，該工藝會(huì)發(fā)生氧化還原、美拉德反應(yīng)等化學(xué)變化，這些變化可能促使茶多酚單體相互轉(zhuǎn)化及分解，且不同的渥堆工藝生產(chǎn)的黑茶中茶多酚等功效物質(zhì)可能有巨大差異[1]。曹永等[13]以湖南產(chǎn)區(qū)的天尖茶、茯磚茶和百兩茶，云南的普洱茶以及廣西的六堡茶為原料，考察了不同產(chǎn)區(qū)黑茶的簡(jiǎn)單兒茶素(表沒(méi)食子兒茶素、兒茶素、表兒茶素)和酯型兒茶素(表兒茶素沒(méi)食子酸酯、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯)含量，結(jié)果顯示天尖、茯磚和百兩茶提取物中兒茶素的總量高于普洱茶和六堡茶，酯型兒茶素含量則以天尖茶和百兩茶占優(yōu)。王斌等[14]分析了26種安化黑茶水溶性成分，并與干燥未加工的茶葉及新鮮茶葉作對(duì)比。結(jié)果表明，26種安化黑茶的沒(méi)食子酸、沒(méi)食子兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素、咖啡堿、表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、表兒茶素沒(méi)食子酸酯、沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、兒茶素沒(méi)食子酸酯含量差異較大，與新鮮茶葉對(duì)比后發(fā)現(xiàn)除了咖啡堿外，其他化合物的含量均存在顯著下降的情況，部分物質(zhì)下降至1/20以下。劉婷婷等[15]研究發(fā)現(xiàn)黑茶在發(fā)酵過(guò)程中，其主要品質(zhì)成分及生物酶活性均存在顯著變化。隨著黑茶發(fā)酵程度的不斷加深，茶多酚、兒茶素、茶褐素、纖維素、原果膠、蛋白質(zhì)、氨基酸、可溶性糖含量均在渥堆工藝中下降，其含量降幅分別為69.2%，43.7%，52.4%，9.6%，60.0%，62.3%，66.2%，37.2%，多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶、纖維素酶、果膠酶活性分別提高了246%，371%，371%，223%，咖啡堿含量則無(wú)顯著變化。

四川黑茶歷史悠久，早在乾隆年間就分為“南路邊茶”和“西路邊茶”，但目前關(guān)于四川黑茶中茶多酚和黃酮及功效的研究較少，同時(shí)對(duì)于市售四川黑茶的品質(zhì)評(píng)價(jià)也未見報(bào)道。因此研究擬對(duì)26種市售四川黑茶產(chǎn)品進(jìn)行茶多酚和咖啡堿含量分析，通過(guò)自由基清除試驗(yàn)評(píng)價(jià)其抗氧化能力，并以相關(guān)性及主成分分析對(duì)市售26種四川黑茶(S1～S26)進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)，以期為四川黑茶研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

26種黑茶：四川市售；

沒(méi)食子酸(GA)、沒(méi)食子兒茶素(GC)、兒茶素(C)、表沒(méi)食子兒茶素(EGC)、表兒茶素(EC)、沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(GCG)、表兒茶素沒(méi)食子酸酯(ECG)、兒茶素沒(méi)食子酸酯(CG)標(biāo)準(zhǔn)品：北京索萊寶科技有限公司；

表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)標(biāo)準(zhǔn)品：上海源葉生物科技有限公司；

咖啡堿(CAF)標(biāo)準(zhǔn)品：成都普菲德生物技術(shù)有限公司；

甲醇、乙腈：色譜純，美國(guó)MREDA公司；

甲酸、福林酚、蘆丁、水溶性維生素E、過(guò)硫酸鉀、2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：FW-100型，北京科偉永興儀器有限公司；

數(shù)控超聲波清洗器：KH2200DE型，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；

臺(tái)式低速離心機(jī)：TD-4Z型，四川蜀科儀器有限公司；

酶標(biāo)儀：ELX-800型，美國(guó)伯騰儀器有限公司；

高效液相色譜儀：1290型，美國(guó)Agilent公司；

優(yōu)普系列超純水機(jī)：UPC-1-10T型，成都超純科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑茶多酚單體及生物堿含量分析

(1) 對(duì)照品的制備：?jiǎn)误w酚與咖啡堿對(duì)照品20.0 mg，以甲醇溶解定容至5 mL，以二倍稀釋法制備不同濃度的對(duì)照品溶液，冷藏備用。

(2) 樣品的制備：將供試樣品粉碎過(guò)篩，精密稱取供試黑茶1.000 0 g于錐形瓶中，加入80%甲醇8 mL，40 ℃超聲30 min后離心，收集上清液至25 mL容量瓶，殘?jiān)僖酝瑯臃椒ㄖ貜?fù)提取2次，合并3次提取液，定容備用。

(3) 色譜條件：采用梯度洗脫，Eclipse Plus C18柱(2.1 mm×50 mm，1.8 μm)；檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm；柱溫35 ℃；流速0.3 mL/min；進(jìn)樣量1 μL；流動(dòng)相A為1%甲酸—水溶液，B為乙腈，洗脫條件：0～2 min，5%～10% B；2～10 min，10%～20% B;10～15 min，20%～40% B；15～17 min，40%～70% B；17～20 min，70%～95% B。

(4) 多酚單體及生物堿含量計(jì)算：經(jīng)HPLC分析后，根據(jù)供試品各化合物峰面積及標(biāo)準(zhǔn)曲線按式(1)計(jì)算含量。

(1)

式中：

W——含量，mg/g；

C——樣品質(zhì)量濃度，μg/mL；

D——稀釋倍數(shù)；

V——樣品體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g。

1.3.2 總多酚(TPC)含量分析 采用福林酚法[16]，按式(1)計(jì)算TPC含量(以沒(méi)食子酸當(dāng)量計(jì))。

1.3.3 總黃酮(TFC)含量分析 參照宋瑩等[17]的方法，并按式(1)計(jì)算TFC含量(以蘆丁當(dāng)量計(jì))。

1.3.4 抗氧化活性分析

(1) ABTS自由基清除能力：參照夏陳等[18]的方法，以水溶性維生素E為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算ABTS自由基清除力。

(2) DPPH自由基清除能力：參照鄧俊琳等[19]的方法，以水溶性維生素E為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算DPPH自由基清除力。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)取平均值，使用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并通過(guò)SPSS 20.0采用Turkey方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 四川黑茶活性成分含量

對(duì)照品和樣品的HPLC圖譜如圖1和圖2所示。由圖1可知，10個(gè)對(duì)照品在20 min內(nèi)均得到較好的分離且峰形較好，26個(gè)樣品色譜圖中的10個(gè)目標(biāo)物的保留時(shí)間與對(duì)照品色譜圖一致。

1. GA 2. GC 3. ECG 4. EC 5. EGCG 6. ECG 7. CG 8. C 9. EGC 10. CAF

圖2 樣品HPLC圖譜

以各對(duì)照品濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)制圖得標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程如表1所示，10個(gè)目標(biāo)物的回歸方程R2在0.998 7～0.999 9，表明各回歸方程在其線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，可以用于各物質(zhì)含量計(jì)算。

表1 回歸方程及線性范圍

2.1.1 GA含量 由表2可知，26個(gè)黑茶樣品中GA含量差異較大，其中S21的GA含量顯著高于其他樣品(P<0.05)，而S11的GA含量最低。已有研究[20]表明，綠茶中GA含量大多低于1.00 mg/g，試驗(yàn)的26個(gè)樣品中有25個(gè)樣品的GA含量高于1.00 mg/g，表明茶葉經(jīng)過(guò)發(fā)酵、渥堆、干燥等加工后能夠顯著提高GA含量，可能是在發(fā)酵等加工過(guò)程中的酯化兒茶素經(jīng)過(guò)微生物作用、酶轉(zhuǎn)化以及美拉德反應(yīng)的共同作用下降解形成GA等物質(zhì)[21]。

表2 四川黑茶GA含量?

2.1.2 GC、GCG、C、EGCG、ECG含量 26個(gè)樣品中GC、GCG、C、EGCG、EGC 5個(gè)多酚單體含量差異較大(表3)。與綠茶[22]相比，黑茶的GC和GCG含量均相對(duì)較高，但C、EGCG和EGC含量則遠(yuǎn)低于綠茶。黑茶在渥堆及干燥過(guò)程中由于溫度升高使GC和GCG含量升高，而C、EGCG和EGC的含量下降。有研究[23-24]表明，兒茶素類化合物會(huì)發(fā)生個(gè)體異構(gòu)化，尤其是在較高的溫度下更明顯。隨著溫度的升高，部分兒茶素類化合物的含量減少，而其異構(gòu)體含量增加，部分兒茶素類化合物從上位結(jié)構(gòu)(EGC和EGCG)變化為非上位結(jié)構(gòu)(GC和GCG)[25]。因此四川黑茶C、EGCG、EGC含量較綠茶有所下降，而GC、GCG的含量升高。

表3 四川黑茶GC、GCG、C、EGCG、ECG含量?

2.1.3 EC、ECG、CG、CAF含量 已有研究[20]表明，綠茶中EC含量在0.64～10.20 mg/g，ECG含量在2.18～13.40 mg/g。由表4可知，26個(gè)黑茶樣品中的EC和ECG含量均低于綠茶，是由于黑茶在制作中需經(jīng)過(guò)渥堆、發(fā)酵等工藝步驟，在氧化酶類(多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶等)的作用下黑茶中幾乎所有簡(jiǎn)單兒茶素(C、EC、EGC)和酯兒茶素(ECG、EGCG)含量顯著降低，從而形成黑茶獨(dú)有的顏色、風(fēng)味和香氣[26]。與其他單體酚相比，26個(gè)樣品中的CG含量均處于較低的水平，而且各樣品間的CG含量差異較大。所有供試品中咖啡堿含量占10種化合物總量24.50%以上且與綠茶[22]相比差異不大，表明咖啡堿性質(zhì)穩(wěn)定，在黑茶加工過(guò)程中不易受溫度、發(fā)酵及氧化影響[27]。

表4 四川黑茶EGC、CAF、EC、CG含量?

2.2 黑茶總多酚含量

通過(guò)福林酚法，以沒(méi)食子酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，制圖得總多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線：y=0.001 8x+0.042 6，線性范圍2.34～300.00 μg/mL，其R2=0.999 1，表明在該范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，可用于總多酚含量計(jì)算。

黑茶中含有大量的多酚類化合物，主要以游離或結(jié)合的方式存在，其能夠發(fā)揮降血脂、防止血栓和動(dòng)脈硬化的形成。由表5可知，26個(gè)黑茶樣品中的總多酚含量差異較大，其中S23總多酚含量為S11總多酚含量的10倍以上。多酚是一類在同一個(gè)苯環(huán)上有多個(gè)酚羥基取代的芳香羧酸類化合物，由于其含有多個(gè)酚羥基取代，因而結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定[28]，在一定的光照、水分、溫度、酶及酸堿條件下易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)而使其降解或異構(gòu)化[29]。黑茶的渥堆、發(fā)酵等工藝實(shí)際上是一個(gè)氧化還原過(guò)程，因而不同生產(chǎn)廠家、不同工藝條件的黑茶樣品的總多酚含量不盡相同。

表5 四川黑茶總多酚含量?

2.3 黑茶總黃酮含量

總黃酮的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.001x+0.051 7，線性范圍0.98～500.00 μg/mL，其R2=0.999 1，表明在該范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，可用于總黃酮含量計(jì)算。

由表6可知，26個(gè)四川黑茶樣品的總黃酮含量差異較小，維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平內(nèi)。有研究[30]表明，黃酮類化合物在50 ℃以下、光照、弱酸及中性條件下均保持良好的穩(wěn)定性。黑茶在渥堆過(guò)程中，其溫度多在45 ℃以下[31]，因而能夠保證黃酮類化合物不被降解，而黃酮類化合物含量差異可能是由其原料差異所致。

表6 四川黑茶總黃酮含量?

2.4 抗氧化活性

2.4.1 ABTS自由基清除能力 以水溶性維生素E的質(zhì)量濃度(μg/mL)為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，制圖得標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：y=-0.006x+0.473 5，線性范圍1.48～47.50 μg/mL，其R2=0.997 5，表明在該范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，可用于四川黑茶ABTS自由基清除計(jì)算。

由表7可知，26個(gè)樣品的ABTS自由基清除能力差異較大。相關(guān)性分析結(jié)果表明，ABTS自由基清除能力與GA、GC、CAF以及TPC、TFC含量存在一定的相關(guān)性(表9)，由于黑茶的渥堆、發(fā)酵等加工過(guò)程中的美拉德反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)對(duì)這些活性物質(zhì)的含量均存在較大的影響，因此不同樣品間ABTS自由基清除能力的差異也可能是由加工工藝不同所致。

表7 四川黑茶對(duì)ABTS自由基清除能力?

2.4.2 DPPH自由基清除能力 以水溶性維生素E的質(zhì)量濃度(μg/mL)為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，制圖得到DPPH自由基清除回歸方程為y=0.942 8x-0.420 2，線性范圍：13.00～104.00 μg/mL，其R2=0.997 0，表明在該范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，可用于四川黑茶DPPH自由基清除計(jì)算。

由表8可知，26個(gè)樣品的DPPH自由基清除能力差異較大，顯著性分析結(jié)果表明黑茶的DPPH自由基清除能力與單體酚、CAF、TPC和TFC含量均存在顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的正相關(guān)(表9)，而黑茶的制作工藝同樣會(huì)對(duì)這些物質(zhì)的含量產(chǎn)生較大的影響，從而導(dǎo)致樣品間DPPH自由基的清除能力不盡相同。

表8 四川黑茶對(duì)DPPH自由基清除能力?

2.5 相關(guān)性分析

如表9所示，簡(jiǎn)單兒茶素(C、EC、EGC)和酯兒茶素(EGC、GCG、EGCG)之間均存在顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的相關(guān)性。四川黑茶樣品的DPPH自由基清除能力與GA和EGCG含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與其他單體化合物、總多酚及總黃酮含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。ABTS自由基的清除能力與GA、GC和CAF含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與其他單體化合物無(wú)顯著的相關(guān)性，表明抗氧化活性與多酚的含量以及種類有關(guān)。

表9 四川黑茶中單體酚、咖啡堿、總多酚、總黃酮和抗氧化活性的相關(guān)性?

2.6 主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

對(duì)26個(gè)四川黑茶樣品的9個(gè)單體酚、CAF、TPC和TFC含量共計(jì)12個(gè)成分利用SPSS進(jìn)行主成分分析(PCA)，結(jié)果見表10。經(jīng)分析提取EGCG、C、TPC 3個(gè)主成分進(jìn)行四川黑茶樣品最終的綜合評(píng)價(jià)(表11)。結(jié)果顯示S16、S23、S19 3個(gè)四川黑茶的綜合得分分別為7.44，6.66，3.85。因此當(dāng)以EGCG、C、TPC 3個(gè)成分作綜合評(píng)價(jià)，S16、S23、S19 3個(gè)四川黑茶更為優(yōu)質(zhì)。

表10 四川黑茶的單體酚、咖啡堿、總多酚和總黃酮的主成分分析結(jié)果

表11 四川黑茶綜合評(píng)價(jià)得分及排名

3 結(jié)論

殺青、渥堆、干燥等過(guò)程中，四川黑茶的簡(jiǎn)單兒茶素、酯兒茶素以及總多酚含量均存在顯著降低的現(xiàn)象，而總黃酮、咖啡堿的含量變化較小，與前人[14]對(duì)其他產(chǎn)區(qū)黑茶的分析結(jié)果相近。此外研究發(fā)現(xiàn)四川產(chǎn)區(qū)內(nèi)的黑茶活性成分含量差異較大，產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，可能是由于黑茶產(chǎn)品的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝及貯藏條件等多種因素導(dǎo)致，這也從側(cè)面反映四川黑茶的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。研究?jī)H對(duì)四川市售的26個(gè)黑茶進(jìn)行了活性成分及抗氧化能力分析，并未結(jié)合其生產(chǎn)工藝，因此有必要將黑茶品質(zhì)與其生產(chǎn)工藝相結(jié)合進(jìn)行深入研究，建立黑茶生產(chǎn)從原料到最終產(chǎn)品的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。