不同武夷名叢鮮葉茶多糖組成分析及體外抗氧化活性比較研究

鄭淑琳 羽觀華 羅盛財 王飛權(quán) 程曦 鄭玉成 李力 張渤 石玉濤

基金項目：福建省自然科學(xué)基金面上項目（2023J011048）、福建省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（S202210397057）、武夷學(xué)院科技創(chuàng)新發(fā)展基金（2019J04）

作者簡介：鄭淑琳，女，實驗師，主要從事茶樹種質(zhì)創(chuàng)新與茶葉品質(zhì)化學(xué)研究。*通信作者，E-mail：ytshi@wuyiu.edu.cn

摘要：為了探明不同武夷名叢茶多糖組成和體外抗氧化活性差異，選取雀舌、瓜子金、胭脂柳、老君眉4個武夷名叢鮮葉為原料，通過水提醇沉淀法提取茶多糖，測定了4個品種鮮葉的茶多糖中中性糖、糖醛酸、蛋白質(zhì)和茶多酚等組分含量，并比較了4個品種茶多糖清除1，1-二苯基苦基苯肼自由基（DPPH）、羥基自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（O2－）活性的差異。結(jié)果表明，不同武夷名叢茶樹品種鮮葉提取茶多糖得率不同，胭脂柳品種得率較高，老君眉得率較低；4個武夷名叢的茶多糖在中性糖、糖醛酸、蛋白質(zhì)和茶多酚含量上存在較大差異；體外抗氧化活性測定結(jié)果顯示，不同武夷名叢茶多糖清除DPPH、·OH和O2－活性具有明顯差異，但對3種自由基的清除能力均呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系；4個品種的茶多糖清除DPPH和O2－的IC50值均高于陽性對照Vc，清除·OH的IC50值均低于陽性對照Vc，表明雀舌、瓜子金、胭脂柳和老君眉4個品種的茶多糖是良好的·OH清除劑。研究結(jié)果可為武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的開發(fā)利用和功能性品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：武夷名叢；茶多糖；多糖組成；抗氧化；自由基

中圖分類號：S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1000－3150（2024）02-19-9

Comparative Study on the Composition and in vitro

Antioxidant Activity of Polysaccharide in Different

Wuyi Mingcong Tea Germplasms

ZHENG Shulin1， YU Guanhua1， LUO Shengcai2， WANG Feiquan1， CHEN Xi1，

ZHENG Yucheng1， LI Li1， ZHANG Bo1， SHI Yutao1*

1. College of Tea and Food Sciences， Wuyi University/Tea Engineering Research Center of Fujian Higher Education/Tea Science

Research Institute of Wuyi University， Wuyishan 354300， China; 2. Wuyishan Guiyan Tea Industry Co.， Ltd.， Wuyishan 354300， China

Abstract： To explore the differences in the composition and in vitro antioxidant activities of tea polysaccharides from different Wuyi Mingcong tea germplasms， the fresh leaves of four Wuyi Mingcong including Queshe， Guazijin， Yanzhiliu and Laojunmei were selected as raw materials. Tea polysaccharides were prepared by water extraction and alcohol precipitation method. The contents of neutral sugars， uronic acids， proteins and tea polyphenols in tea polysaccharides were determined， and the scavenging activities of four tea polysaccharides on DPPH free radical， hydroxyl radical and superoxide anion free radical were compared. The results show that the yields of tea polysaccharides extracted from fresh leaves of different Wuyi Mingcong were different. The yield of tea polysaccharides from Yanzhiliu was the highest， and the yield of polysaccharides from Laojunmei tea was the lowest. There were significant differences in the basic composition of neutral sugars， uronic acids， proteins and tea polyphenols among the four Wuyi Mingcong tea germplasms. The results of in vitro antioxidant activities of tea polysaccharides show that the scavenging activities of DPPH free radical， hydroxyl radical and superoxide anion radical of different Wuyi Mingcong tea germplasms were significantly different， and the scavenging abilities of four kinds of tea polysaccharides to three kinds of free radicals show a dose-effect relationship. The IC50 values for scavenging DPPH free radical and superoxide anion free radical of the four kinds of tea polysaccharides were higher than that of the positive control Vc， and the IC50 values for scavenging hydroxyl free radical were lower than that of the positive control Vc. The results show that the tea polysaccharides of the four germplasms had good hydroxyl free radical scavenging abilities. Our results can provide scientific basis for the development and utilization of Wuyi Mingcong tea germplasm resources and the breeding of functional tea cultivars.

Keywords： Wuyi Mingcong， tea polysaccharide， polysaccharide composition， antioxidant activity， free radical

種質(zhì)資源作為種業(yè)的“芯片”，是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的重要組成部分[1]。茶樹種質(zhì)資源是茶產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的重要基礎(chǔ)[2]，武夷山獨特的地理和氣候條件孕育出豐富的地方特色茶樹種質(zhì)資源，素有“茶樹品種王國”之稱。武夷名叢是從武夷菜茶群體中選育分離出的優(yōu)良單株，是烏龍茶種質(zhì)創(chuàng)新和品種選育的重要材料[3]。開展武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的評價鑒定和發(fā)掘利用工作對促進(jìn)武夷山市茶產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。目前，研究者從農(nóng)藝性狀[4]、生化成分[5-7]、礦質(zhì)元素[8]等方面對武夷名叢茶樹資源進(jìn)行了鑒定和評價，篩選出一批優(yōu)異種質(zhì)，但針對武夷名叢茶多糖的研究尚不全面深入。

植物多糖是一類從植物體中提取出來的具有生理活性的物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抗衰老、降血糖等多種生理功能[9]。源自植物的天然多糖被認(rèn)為是環(huán)境友好型和可持續(xù)發(fā)展的聚合物，是自然界中第三大生物大分子[10]。茶多糖（Tea polysaccharides，TPS）是茶葉所含有的一類重要的功能性成分[11]，在茶葉中以糖蛋白復(fù)合物的形式存在，具有抗氧化[12]、降血糖[13]、免疫調(diào)節(jié)[14]等多種生物活性。前人研究已證實，不同茶樹品種間多糖的組成和抗氧化活性存在差異[15-16]。本研究以雀舌、瓜子金、胭脂柳、老君眉等4個武夷名叢茶樹鮮葉為材料，通過水提醇沉淀法提取茶多糖，測定了茶多糖中的主要組分并比較了4個品種的茶多糖清除1，1-二苯基苦基苯肼自由基（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl free radical，DPPH）、羥基自由基（Hydroxyl free radical，·OH）和超氧陰離子自由基（Superoxide anion free radical，O2－）的活性差異，旨在為武夷山茶區(qū)特色茶樹資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

供試茶樹鮮葉樣品采集自武夷山龜巖茶樹資源圃（表1），該圃位于福建省武夷山市武夷山風(fēng)景區(qū)梅子橋（27°36′28″N，117°57′57″E），海拔202 m，圃內(nèi)立地條件和肥水管理一致。茶樹鮮葉樣品（一芽三葉）采自春季第一輪新梢，蒸汽殺青后烘干，采用植物粉碎機粉碎后過40目篩。硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、谷氨酸、水合茚三酮、氯化亞錫、三氯化鋁、硫酸、蒽酮、咔唑、葡糖萄、冰醋酸、無水乙醇、磷酸、過氧化氫、抗壞血酸（Vitamin C，Vc）均為分析純，購自昀冠（上海）生物科技有限公司；脫氧核糖（DR）、半乳糖醛酸、硫代巴比妥酸（TBA）及DPPH購自美國Sigma-Aldrich公司；超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）測試盒購自南京建成生物工程研究所。

1.2? 儀器與設(shè)備

植物粉碎機（FZ102型），北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；冷凍干燥機（Alpha2-4型），德國Christ公司；精密增力定時電動攪拌器（JJ-I型），江蘇金壇市中大儀器廠；分光光度計（UV-3200PC型），上海美普達(dá)儀器有限公司。

1.3? 試驗方法

1.3.1? 茶多糖的提取

參照石玉濤等[17]的方法，采用水提醇沉淀法從雀舌、瓜子金、胭脂柳、老君眉4份武夷名叢茶樹鮮葉樣品中提取茶多糖，分別標(biāo)記為QSTPS、GZJTPS、YZLTPS、LJMTPS，每個樣品重復(fù)提取3次。根據(jù)下式計算茶多糖得率。

茶多糖得率=（粗茶多糖質(zhì)量/茶樣質(zhì)量）×100%

1.3.2? 茶多糖基本組分測定

采用硫酸-蒽酮比色法測定中性糖含量[18]，采用硫酸-咔唑法測定糖醛酸含量[19]，采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定蛋白質(zhì)含量[20]，茶多酚含量測定采用酒石酸鐵比色法[21]，每個指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.3.3? 茶多糖體外抗氧化活性測定

參照石玉濤等[22]的方法測定茶多糖對DPPH的清除率，采用D-脫氧核糖-鐵體系法測定茶多糖對·OH的清除率[23]，采用黃嘌呤氧化酶法[15]測定茶多糖對O2－的清除率，測定過程按照超氧化物歧化酶測試盒（南京建成）說明書進(jìn)行。茶多糖清除自由基活性以IC50值表示，并以Vc為對照。每個指標(biāo)均重復(fù)測定3次。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft 365 Excel和IBM SPSS Statistics 28.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析比較組間差異，組間兩兩比較采用Duncan檢驗法；采用TBtools軟件進(jìn)行層次聚類（HCA）并繪制聚類熱圖[24]，聚類方法為Complete-linkage法，距離為歐氏距離；采用Origin Pro 2023軟件繪圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同武夷名叢茶多糖得率分析

4份武夷名叢茶多糖提取得率為0.96%～1.21%（圖1），得率最高的名叢為胭脂柳（1.21%），得率較低的名叢為老君眉（0.96%）。方差分析結(jié)果表明，胭脂柳名叢的茶多糖得率顯著高于老君眉，與雀舌和瓜子金則無顯著差異。

2.2? 不同武夷名叢茶多糖組分差異分析

分析不同武夷名叢鮮葉茶多糖組分差異（圖2）可知，4種武夷名叢茶多糖中中性糖含量為44.88%～58.09%，其中胭脂柳品種中性糖含量最高（58.09%），顯著高于其他品種；瓜子金品種中性糖含量（44.88%）顯著低于其他品種。茶多糖中糖醛酸含量為13.86%～18.39%，其中雀舌品種的含量最高（18.39%），并顯著高于其他品種；瓜子金品種的含量最低（13.86%），并顯著低于其他品種。茶多糖中蛋白質(zhì)含量為5.80%～10.48%，其中瓜子金品種中含量最高（10.48%），胭脂柳品種的含量（5.80%）顯著低于其他品種。茶多糖中茶多酚含量為9.36%～12.82%，以瓜子金品種含量最高（12.82%），胭脂柳品種的含量（9.36%）顯著低于其他品種。

2.3? 不同武夷名叢茶多糖清除DPPH活性分析

不同武夷名叢茶多糖清除DPPH活性測定結(jié)果見圖3。在相同條件下，4種武夷名叢的茶多糖對DPPH的清除率存在差異（圖3-A）。胭脂柳品種的茶多糖對DPPH清除率最高，達(dá)72.70%；老君眉品種的茶多糖DPPH清除率為55.07%，顯著低于其他品種。4種武夷名叢的茶多糖與對照Vc對DPPH的清除能力均呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系（圖3-B、圖3-C）。4種武夷名叢的茶多糖對DPPH清除率的IC50值分別為49.85、54.22、66.56、62.69 μg/mL，均明顯高于Vc清除DPPH的IC50值（6.82 μg/mL）（圖3-D），表明4種武夷名叢的茶多糖對DPPH的清除能力均弱于Vc。

2.4? 不同武夷名叢茶多糖清除·OH活性分析

不同武夷名叢茶多糖清除·OH活性測定結(jié)果見圖4。在相同濃度下，4種武夷名叢茶多糖清除·OH活性能力存在差異（圖4-A）。瓜子金品種的茶多糖對·OH的清除能力最強，清除率達(dá)69.28%；胭脂柳品種的茶多糖對·OH的清除能力最弱，清除率為44.79%。4種武夷名叢的茶多糖和Vc對·OH的清除能力呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系（圖4-B、圖4-C）。4個品種的茶多糖對·OH清除率的IC50值分別為4.81、4.32、6.83、5.96 μg/mL，均明顯低于Vc清除·OH的IC50值（25.63 μg/mL）（圖4-D），表明4種武夷名叢的茶多糖對·OH的清除能力均明顯強于Vc。

2.5? 不同武夷名叢的茶多糖清除O2－活性分析

不同武夷名叢茶多糖清除O2－活性測定結(jié)果見圖5。在相同濃度下，4種茶多糖清除O2－活性存在差異（圖5-A）。瓜子金茶多糖對O2－的清除能力最強，清除率為14.39%；胭脂柳茶多糖對O2－的清除能力最弱，清除率為9.38%，顯著低于其他品種。4個品種的茶多糖和Vc對O2－的清除能力呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系（圖5-B、圖5-C）。4種武夷名叢的茶多糖對O2－清除率的IC50值分別為5.10、1.17、0.99、5.66 μg/mL，均明顯高于Vc清除O2－的IC50值（0.03 μg/mL），表明4種武夷名叢的茶多糖對O2－的清除能力均明顯弱于Vc（圖5-D）。

2.6? 茶多糖清除自由基活性與茶多糖組分相關(guān)性分析

對武夷名叢茶樹鮮葉茶多糖得率、組分和清除自由基活性進(jìn)行相關(guān)性分析（表2），結(jié)果顯示，茶多糖組分中蛋白質(zhì)含量與茶多酚含量成極顯著正相關(guān)（P <0.01），茶多糖清除O2－活性與其組分中蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)（P <0.05）；茶多糖清除·OH的能力與蛋白質(zhì)含量、茶多酚含量呈現(xiàn)較強的正相關(guān)關(guān)系，茶多糖清除O2－的能力與其組分中茶多酚含量呈較強的正相關(guān)關(guān)系，茶多糖清除O2－活性與清除·OH活性呈較強的正相關(guān)關(guān)系。

2.7? 基于組成和體外抗氧化活性的武夷名叢茶多糖聚類分析

聚類分析結(jié)果（圖6）顯示，胭脂柳品種茶多糖得率高，中性糖和糖醛酸含量高，DPPH清除能力強，而茶多糖組成中蛋白質(zhì)和茶多酚含量低，清除·OH和O2－活性弱；瓜子金品種茶多糖得率較高，其組成中蛋白質(zhì)、茶多酚含量高，清除3種自由基的活性均較高，茶多糖組成中中性糖和糖醛酸含量低；雀舌品種茶多糖中糖醛酸含量在4個茶多糖樣品中最高，其余指標(biāo)均較高；老君眉品種茶多糖的得率、多糖組分和清除自由基活性均較低。

3? 小結(jié)與討論

本試驗以4個不同武夷名叢茶樹鮮葉為原料，采用相同方法提取茶多糖，通過茶多糖組成分析和體外抗氧化活性的測定，比較不同武夷名叢茶樹種質(zhì)資源中茶多糖的組成和抗氧化活性差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同武夷名叢茶樹鮮葉茶多糖得率不同，胭脂柳品種茶多糖得率最高，老君眉品種茶多糖得率最低；不同武夷名叢茶樹鮮葉茶多糖在中性糖、糖醛酸、蛋白質(zhì)和茶多酚等化學(xué)成分組成上存在較大差異，4種武夷名叢的茶多糖中中性糖含量為44.88%～58.09%，其中胭脂柳品種含量最高，瓜子金的含量最低；糖醛酸含量為13.86%～18.39%，以雀舌品種的最高，瓜子金的最低；蛋白質(zhì)含量為5.80%～10.48%，以瓜子金品種的最高，胭脂柳的最低；茶多酚含量為9.36%～12.82%，雀舌和瓜子金品種的含量較高，胭脂柳品種的較低。體外清除自由基活性測定結(jié)果顯示，4個品種的茶多糖對DPPH有較強的清除能力并呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系，清除率為55.07%～72.70%，但4個品種的茶多糖清除DPPH的IC50均高于陽性對照Vc，顯示其DPPH自由基清除能力弱于Vc；4個品種的茶多糖對·OH的清除率為44.79%～69.28%，也呈現(xiàn)出良好的劑量-效應(yīng)關(guān)系，其對·OH的IC50均低于陽性對照Vc，說明4個品種的茶多糖對·OH的清除能力均強于Vc；4個品種的茶多糖對O2－的清除率為9.38%～14.39%，對O2－的IC50均高于陽性對照Vc，表明其對O2－的清除能力弱于Vc。相關(guān)性分析表明，茶多糖清除O2－活性與其組分中蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)（P <0.05），其余組分含量與清除自由基活性未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，茶多糖清除O2－活性與清除·OH活性呈現(xiàn)較強的正相關(guān)關(guān)系。

本研究對4份常見武夷名叢中茶多糖組成和體外抗氧化活性進(jìn)行了分析，今后可進(jìn)一步深入開展武夷名叢茶多糖單糖組成、結(jié)構(gòu)特征和體內(nèi)抗氧化活性研究，并利用代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等方法解析其生物合成及調(diào)控機制，為武夷山茶區(qū)地方特色茶樹資源的深度開發(fā)利用提供更為全面的依據(jù)。

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