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  热带亚热带植物学报  2024, Vol. 32 Issue (5): 667-674  DOI: 10.11926/jtsb.4804
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引用本文  

吴帆, 夏浪, 谢鑫, 等. 金花茶叶活性成分分析[J]. 热带亚热带植物学报, 2024, 32(5): 667-674. DOI: 10.11926/jtsb.4804.
WU Fan, XIA Lang, XIE Xin, et al. Active Constituent Analysis in Six Camellia sect. Chrysantha Leaves[J]. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2024, 32(5): 667-674. DOI: 10.11926/jtsb.4804.

基金项目

贵阳康养职业大学校级科研项目(贵康大K2022-5)资助

作者简介

吴帆(1991年生),男,博士,研究方向为药用植物遗传育种。E-mail: eiknarf@126.com

文章历史

收稿日期:2023-05-11
接受日期:2023-10-23
金花茶叶活性成分分析
吴帆 , 夏浪 , 谢鑫 , 张月     
贵阳康养职业大学药学院, 贵阳 550081
摘要:为了解不同金花茶叶的矿质元素组成和活性成分,对中东金花茶(Camellia achrysantha)、龙州金花茶(C. long-zhouensis)、毛籽金花茶(C. ptilosperma)、柠檬黄金花茶(C. limonia)、崇左金花茶(C. chuongtsoensis)、金花茶(C. nitidissima)叶的7种矿质元素(钾、镁、钙、钠、铁、锌和硒)、总酚、总黄酮、总抗坏血酸和可溶性糖、茶多酚和咖啡碱、氨基酸等活性成分含量进行测定,并基于活性成分含量对6种金花茶进行主成分分析和聚类分析。结果表明,柠檬黄金花茶的钾、镁、钠含量最高,分别为18.70、2.67和1.01 g/kg;钙含量最高的是中东金花茶(42.99 g/kg);铁含量最高的是崇左金花茶(334.14 mg/kg);锌含量最高的是毛籽金花茶(22.46 mg/kg);硒含量最高的是龙州金花茶(0.47 mg/kg);不同金花茶叶中7种元素存在显著差异(P < 0.05)。6种金花茶中共检测出15种氨基酸,仅缺少天冬酰胺、色氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺。6种金花茶的活性成分含量均表现出可溶性糖 > 总酚含量 > 总黄酮含量 > 总抗坏血酸的趋势,其中毛籽金花茶的含量均为最高。茶多酚含量最高的为中东金花茶;咖啡碱含量均较低,在中东金花茶与崇左金花茶中未检出。主成分分析结果表明,PC1、PC2和PC3累计贡献率达87.439%,同时活性成分含量综合评分得出柠檬黄金花茶表现最为优异。活性成分含量聚类分析结果表明,柠檬黄金花茶和其他种差异性较大,中东金花茶和毛籽金花茶、崇左金花茶和金花茶差异性较小。这为金花茶的开发利用提供了理论依据。
关键词金花茶        活性成分    相关性分析    
Active Constituent Analysis in Six Camellia sect. Chrysantha Leaves
WU Fan , XIA Lang , XIE Xin , ZHANG Yue     
College of Pharmacy, Guiyang Healthcare Vocational University, Guiyang 550081, China
Foundation item: This work was supported by the Project for Scientific Research of Guiyang Healthcare Vocational University (Grant No. K2022-5)
Abstract: In order to understand the mineral element composition and active component, the contents of seven mineral elements (K, Mg, Ca, Na, Fe, Zn, Se), total phenol, total flavone, total ascorbic acid and soluble sugar, tea polyphenol, caffeine and amino acid in the leaves of six Camellia species, such as C. achrysantha, C. long-zhouensis, C. ptilosperma, C. limonia, C. chuongtsoensis and C. nitidissima, were determined. Based on the contents of active component, principal component analysis and cluster analysis were studied. The results showed that the contents of K, Mg, and Na in C. limonia were the highest, which were 18.70, 2.67, and 1.01 g/kg, respectively. The Ca content in C. achrysantha was the highest (42.99 g/kg), the Fe content in C. chuongtsoensis was the highest (334.14 mg/kg), the Zn content in C. ptilosperma was the highest with 22.46 mg/kg; the Se content in C. long-zhouensis was the highest with 0.47 mg/kg. There were significant differences in seven mineral elements in leaves among different species (P < 0.05). A total of 15 amino acids were detected in 6 Camellia species, only asparagine, tryptophan, threonine, cysteine and glutamine were missing. The active ingredient contents in 6 Camellia species showed the trend of soluble sugar > total phenol > total flavone > total ascorbic acid, and those of C. ptilosperma were the highest. The content of tea polyphenol in C. achrysantha was the highest. The caffeine content in 6 Camellia species was low, but not detected in C. achrysantha and C. chuongtsoensis. The principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of PC1, PC2 and PC3 reached 87.439%, and based on comprehensive score of component content, C. limonia was the best. The cluster analysis based on active component content showed that the difference between C. limonia and other species was large, and that between C. achrysantha and C. ptilosperma, C. chuongtsoensis and C. nitidissima was small. Therefore, these would provide theoretical basis for the development and utilization of Camellia sect. Chrysantha.
Key words: Camellia sect. Chrysantha    Leaf    Active component    Correlation analysis    

金花茶为山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)山茶花组(sect. Chrysantha)多年生木本植物,主要分布在我国广西、贵州、云南等地[1], 其药用价值及活性成分种类均有报道[2],金花茶含酚类[34]、抗坏血酸[56]、可溶性糖[78]、黄酮类[910]等多种活性成分,同时还含有丰富的氨基酸[1112]和矿质元素[13],具有抗炎抑菌[1415]、降血糖[16]、抗氧化[1718]、抗抑郁[19]、胰脂肪酶抑制剂[20]和治疗胃癌[21]、结肠癌[22]等作用。目前,有关金花茶活性成分的研究,大多集中于不同发育时期叶中积累变化趋势或不同种间花内含量比较上。彭健玲等[23]报道显脉金花茶(C. euphlebia)的茶多酚、总皂苷、总黄酮和总多糖含量综合得分在2月最高,金花茶(C. nitidissima)在9月最高。李先民等[3]研究表明金花茶组植物盛开期花朵中均富含类黄酮、总酚、总多糖和总皂苷,但种间差异明显。李辛雷等[24]研究表明金花茶的类黄酮含量较高,陇瑞金花茶(C. longruiensis)和龙州金花茶(C. long-zhouensis)较低,且不同金花茶中类黄酮的主要成分也不同。郭辰等[25]研究表明提高东兴金花茶(C. tunghinenangsis)的细胞分裂素、脱落酸含量,同时降低吲哚乙酸、赤霉素含量有利于花芽分化。

然而,针对不同金花茶叶中活性成分及其他成分含量的比较研究较少,且由于金花茶为常绿植物,其叶更具开发和研究价值。据此,本研究以中东金花茶(C. achrysantha)、龙州金花茶(C. long-zhouensis)、毛籽金花茶(C. ptilosperma)、柠檬黄金花茶(C. limonia)、崇左金花茶(C. chuongtsoensis)、金花茶(C. nitidissima)等6种金花茶叶为研究对象, 对其矿质元素、活性成分和氨基酸进行测定,采用主成分分析和聚类分析对其进行分析和评价,以期为金花茶叶的后续产品开发和药理作用提供研究方向。

1 材料和方法 1.1 材料和试剂

材料于2022年12月13日采自广西南宁青秀区长塘镇金花茶小镇,分别为中东金花茶(Camellia achrysantha)、龙州金花茶(C. long-zhouensis)、毛籽金花茶(C. ptilosperma)、柠檬黄金花茶(C. limonia)、崇左金花茶(C. chuongtsoensis)、金花茶(C. nitidissima)。标本存放于贵阳康养职业大学植物标本馆(标本号分别为:20230530XLCA001、20230530XLCLZ002、20230530XLCP003、20230530XLCL004、20230530 XLCC005、20230530XLCN006),均采摘2~4叶位无病虫害洁净的新鲜嫩叶(图 1)。

图 1 6种金花茶。A: 中东金花茶; B: 龙州金花茶; C: 毛籽金花茶; D: 柠檬黄金花茶; E: 崇左金花茶; F: 金花茶。 Fig. 1 Six species of Camellia sect. Chrysantha. A: C. achrysantha; B: C. long-zhouensis; C: C. ptilosperma; D: C. limonia; E: C. chuongtsoensis; F: C. nitidissima.

盐酸;双蒸水;标准氨基酸混合样品(上海北诺生物科技有限公司);茚三酮试剂(分析纯;广东环凯微生物科技有限公司);茚三酮缓冲液;氢氧化钠;氮气;60%乙醇;无水乙醇。总酚(Tp)试剂盒,索莱宝,上海;总黄酮(TF)试剂盒,索莱宝,上海; 总抗坏血酸(TAA)试剂盒,柯意哲,上海;可溶性糖试剂盒,索莱宝,上海。JC-YZXS-100(SF)原子吸收分光光度计;电炉;M31-L-3000型全自动氨基酸分析仪;分析天平;酶标仪;离心机;粉碎仪;高效液相质谱仪;分光光度计。

1.2 方法

样品处理  将采摘的叶片洗净,晾干表面水分后采用微波杀青,每次投放40 g,杀青时间160 s,微波输出功率900 W。杀青后干燥,至前后2次干燥后的重量差在1%以内,粉碎过60目筛。

矿质元素含量的测定  铁、镁、钙、钠、钾、锌含量按照《GB/T 13885—2017》进行测定;硒含量按照《GB 5009.93—2017》进行测定。

活性成分含量的测定  咖啡碱(CFYN)含量按照《GB/T 8312—2013》进行测定;茶多酚(GTP) 含量的按照《GB/T 8313—2018》进行测定。将叶片粉碎,过30~50目筛,称取约0.1 g,加入2.5 mL提取液,在超声功率300 W,破碎5 s,间隙8 s,60 ℃下提取30 min,然后在4 747×g下离心10 min,取上清,用提取液定容至2.5 mL,待测。分光光度计预热30 min以上,调节波长至760 nm,蒸馏水调零,按总酚试剂盒说明书进行总酚(Tp)含量的测定。将波长调至510 nm,按总黄酮试剂盒说明书进行总黄酮(TF)含量的测定。将波长调至534 nm,按抗坏血酸试剂盒说明书进行总抗坏血酸(TAA)含量的测定。将波长调至620 nm,按可溶性糖试剂盒说明书进行可溶性糖含量(SS)的测定。取杀青处理的样品7.0 g放于培养皿中,于100 ℃~105 ℃烘箱中烘2 h,冷却后称量,重复操作至相邻2次重量差小于2 mg。取烘干样品0.4 g,加入10 mL 6 mol/L盐酸,充分混匀后加入氮气后封管,放于100 ℃的烘箱中水解20 h;在150 mL容量瓶中加入7.5 mL 6 mol/L氢氧化钠,用0.02 mol/L的稀盐酸洗涤水解管,过滤后定容至150 mL。样品上机前用0.45 μm滤膜再过滤,上机,按照规定步骤测定氨基酸含量。

1.3 数据分析

采用WPS Office软件对数据进行处理及分析,所有测量均重复3次,数据取平均值。采用SPSS软件对数据进行差异分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果和分析 2.1 矿质元素含量的差异

表 1可见,6种金花茶叶片中铁、镁、钙、钠、钾、锌和硒含量存在显著差异(P < 0.05),铁含量最高的是崇左金花茶;镁、钙含量最高的是中东金花茶;钠、钾含量最高的是柠檬黄金花茶;锌含量最高的是毛籽金花茶;硒含量最高的是龙州金花茶。其中,锌、硒、钙、镁和钾方差极其稳定,而铁有小幅波动,钠波动极大。柠檬黄金花茶的钾、钠、镁含量均为最高,其他种之间含量相差并不显著。

表 1 金花茶叶中7种元素的含量 Table 1 Contents of 7 elements in leaves of Camellia sp.
2.2 氨基酸含量的比较

表 2可见,6种金花茶叶片中含有15种氨基酸,仅缺少天冬酰胺、色氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺5种天然氨基酸,其中含量最多的为谷氨酸,约为0.937 g/100 g,络氨酸和组氨酸含量最少,约为0.18 g/100 g。方差分析表明,15种氨基酸含量极其稳定,方差接近于0。

表 2 金花茶叶中氨基酸含量(g/100 g) Table 2 Contents of amino acids in leaves of Camellia sp.
2.3 活性成分含量的比较

表 3可见,6种金花茶叶中总抗坏血酸含量为0.39~0.15 mg/g;可溶性糖含量为42.82~23.04 mg/g;总酚含量为11.91~4.45 mg/g;总黄酮含量为7.99~2.93 mg/g,毛籽金花茶4种活性成分含量均为最高。茶多酚含量为5.7%~1.3%,含量最多的为崇左金花茶。中东金花茶、崇左金花茶中未检测出咖啡碱, 其余金花茶的咖啡碱含量为0.03%~0.06%。方差分析表明,总抗坏血酸、咖啡碱和茶多酚含量极其稳定,总酚和总黄酮含量有小浮动差异,可溶性糖含量波动程度较大。这表明在6种金花茶活性成分中可溶性糖含量最高;总酚含量、总黄酮含量、茶多酚含量差异不明显;总抗坏血酸、咖啡碱含量极少。

表 3 金花茶叶中活性成分的含量 Table 3 Contents of active components in leaves of Camellia sp.
2.4 主成分分析和聚类分析

表 4可见,以初始特征值大于1为提取依据, 主成分1、主成分2和主成分3的累计贡献率为87.439%, 表明PC1、PC2、PC3能代表样品中大部分成分,PC1包含天门冬氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、钠、铁;PC2包含总抗坏血酸、可溶性糖、总酚含量、总黄酮含量、茶多酚、谷氨酸、锌;PC3包含镁、硒、钾、咖啡碱。根据3种主成分对6种金花茶进行评定分析,成分矩阵(表 5)结果表明,对PC1贡献较大的是天门冬氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、钠和铁,因此可以将PC1称为氨基酸;对PC2贡献较大的是总抗坏血酸、可溶性糖、总酚含量、总黄酮含量、茶多酚、谷氨酸和锌,因此可以将PC2称为活性物质;对PC3贡献较大的是镁、硒、钾和咖啡碱,因此可将PC3称为矿质元素。

表 4 金花茶叶主要成分的主成分分析 Table 4 Principal component analysis of main components in leaves of Camellia sp.
表 5 成分矩阵 Table 5 Component matrix

表 6可见,金花茶叶成分含量评价综合得分排名依次为柠檬黄金花茶、崇左金花茶、龙州金花茶、毛籽金花茶、中东金花茶和金花茶。柠檬黄金花茶活性物质、氨基酸、矿物元素含量均比其他5种金花茶丰富,而金花茶的含量均较低。

表 6 金花茶叶成分含量评价的综合得分 Table 6 Evaluation of comprehensive scores of Camellia sp. based on component contents

聚类分析结果表明(图 2),在选择阈值为5的情况下,可将6种金花茶分为3类:第一类将中东金花茶、毛籽金花茶聚为一类;第二类将崇左金花茶、金花茶、龙州金花茶聚为一类;第三类仅柠檬黄金花茶。结合主成分分析综合排名结果可见,第一类排名靠后,第二类的排名居中,第三类的排名靠前。这表明主成分分析与聚类分析结果基本相同。

图 2 基于金花茶叶成分含量的树状分析图 Fig. 2 Cluster analysis diagram of Camellia sp. based on component contents in leaves
3 讨论和结论

本研究对6种金花茶叶片中的7种矿质元素、15种氨基酸和6种活性成分含量进行了对比分析, 表明不同金花茶叶片在矿质元素、活性成分和氨基酸含量存在差异。在矿质元素方面:柠檬黄金花茶的钾、镁、钠含量相对较高,硒含量相对较低。铁、锌、钙含量差异不大,硒、铁、锌、钙表现相对优秀的分别是龙州金花茶、崇左金花茶、毛籽金花茶、中东金花茶。金花茶的钙、镁含量相对较低,其他含量与其余物种的差异不大,这与云南金花茶[26]相似,呈现高钾低钠的特点。在活性成分方面:6种金花茶叶片中的咖啡碱含量均较低,且中东金花茶和崇左金花茶均未检出;总抗坏血酸、可溶性糖、总酚、总黄酮含量最高为毛籽金花茶,最低为金花茶,茶多酚的含量最高为崇左金花茶,最低为金花茶。前人[2729]研究表明金花茶中5类活性成分含量较低,这与本研究结果一致。在氨基酸方面:6种金花茶均检测出15种氨基酸,仅缺少天冬酰胺、色氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺5种天然氨基酸,其中谷氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸和缬氨酸这4种氨基酸含量较高。唐健民等[30]研究表明金花茶花中谷氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸含量较高,与本研究结果略有不同,可能是因为物种不同或检测器官不同导致。本研究的主成分分析结果表明,评价得分最高的为柠檬黄金花茶,崇左金花茶次之, 金花茶最低;结合聚类分析结果,排名靠前的为柠檬黄金花茶,居中的为崇左金花茶、金花茶、龙州金花茶,靠后的为中东金花茶和毛籽金花茶。陈雪梅等[31]研究表明凹脉金花茶(C. impressinervis)、小果金花茶(C. microcarpa)、柠檬黄金花茶排名靠前, 与本研究结果相似,表明柠檬黄金花茶的开发利用价值较高。

对矿质元素、活性成分、氨基酸进行多样性分析是评价茶叶质量的重要标准之一。不同种金花茶叶片在营养成分含量方面各有特点,因此可以根据自身的需求,有针对性的选择种植不同种的金花茶,以便更好地综合开发金花茶的多种营养价值, 同时有助于推动金花茶的产业和市场发展。

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