干燥方式对不同品种茶树花主要生化成分的影响

邓宇杰,罗理勇,2,田小军,王 杰,曾 亮,2,*

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715; 2.西南大学茶叶研究所,重庆 400715)

干燥方式对不同品种茶树花主要生化成分的影响

邓宇杰1,罗理勇1,2,田小军1,王 杰1,曾 亮1,2,*

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715; 2.西南大学茶叶研究所,重庆 400715)

以重庆地区常见的六个品种的茶树鲜花为样品,采用热风干燥和真空冷冻干燥两种干燥方式处理,比较干燥后各个品种茶树花生化成分含量的差异。结果显示:四川群体品种的茶树花经热风干燥和真空冷冻干燥处理后,在总酚、总儿茶素等关键活性物质的含量上均显著高于其他品种;且其经热风干燥后的含量显著高于冷冻干燥,分别为(108.33±5.97) mg/g和(39.84±2.79) mg/g,具有较高的抗氧化、抗增殖等保健潜力。热风干燥的福鼎大白的咖啡碱含量较低,为(2.43±0.17) mg/g,同时酚类物质含量较高,适合用来开发低咖啡碱产品。干燥方式对茶树花生化成分含量影响显著,经热风干燥的茶树花的总酚和总儿茶素含量更高,经真空冷冻干燥的茶树花则可以保留更多的黄酮和咖啡碱。综上所述,四川群体品种与福鼎大白的开发潜力更大,而最佳的干燥方式则要根据对目标生化成分含量的具体要求来确定。

茶树花,生化成分,热风干燥,真空冷冻干燥

茶【Camelliasinensis(L.)O. Kuntze】与咖啡、可可并称为世界三大无酒精饮料,起源于中国云贵高原,距今已有3000多年的历史[1]。茶叶含有大量的酚类物质,具有抗氧化[2]、抗癌[3]、防治心脑血管疾病[4]、减肥[5]、防辐射、抗病毒、抗菌、抗过敏等[6]功效。根据中国茶叶流通协会的茶叶产销报告[7],2015年,中国茶叶产量已经到达了227.8万t,同比增长8.9%;茶园总面积为4316 万亩,同比增长4.2%。茶树花是茶树的生殖器官,其生化成分与茶叶类似[8]。此外,茶树花还含有丰富的多糖、皂素和超氧化物歧化酶[9],具有独特的食品开发价值。但茶树花资源的开发利用较少,造成了大量的资源浪费。

根据叶乃兴等[10]对几个茶树花品种产量进行的研究结果,茶树花干花亩产量一般为150～200 kg。考虑到目前的茶园面积和增长速度,茶树花的年产量可以达到300万t。2013年,卫生部在《关于批准茶树花等7种新资源食品的公告》中就已经将茶树花列为“药食同源”的新型资源。可见,茶树花资源充足,功能成分丰富,且作为一种新型食品资源,有良好的发展潜力。研究表明[11-12],不同干燥方式对植物活性成分的保留有着不同程度的影响,但目前尚无有关茶树花干燥方式的研究。

本研究以六个在重庆地区常见茶树品种的茶树花为实验样本,采用热风干燥和真空冷冻干燥两种干燥方式,比较了其对茶树花生化成分的影响,并研究了品种间主要生化指标的差异,旨在探讨出适宜茶树花的干燥方式,以及于重庆地区常见品种中筛选出优良的茶树花品种,有助于茶树资源的合理利用和开发。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

六个茶树花品种 均采自重庆巴南区二圣茶厂茶园,分别是梅占、福选九号、金观音、福鼎大白、福安大白、四川群体种。采摘鲜花均为全开花。将六个品种鲜花各采集1 kg,分别进行热风干燥与真空冷冻干燥,并将干燥好的样品置于4 ℃冰箱保存。热风干燥条件:温度为60 ℃,干燥时间8 h。真空冷冻干燥:冷阱温度为-50 ℃,真空度为1 Pa,干燥时间为24 h,干燥室温度为梯度升温,从-50 ℃上升到30 ℃恒温。所得茶树花样品的含水量见表1；甲醇、冰乙酸 色谱纯,天津市四友精细化学品公司;没食子酸、福林酚、甲醇、无水碳酸钠、三氯化铝 分析纯,成都科龙化工试剂厂;儿茶素(catechin,C)标品、表儿茶素(epicatechin,EC)标品、表没食子儿茶素(epigallocatechin,EGC)标品、表儿茶素没食子酸酯(epicatechin gallate,EGC)标品、没食子儿茶素没食子酸酯(gallocatechin gallate,GCG)标品、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)标品、咖啡碱标品 成都普瑞法科技开发有限公司。

表1 干燥后茶树花样品含水率(%)Table 1 Water content of dried tea flower(%)

HH-2数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司;DHG-9030电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欢科学仪器有限公司;722型可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;PWC124分析天平 上海京工实业有限公司;LC-20高效液相色谱仪 日本岛津公司;LD4-2A低速离心机 北京医用离心机。

1.2 水分测定

参照《GB/T 8304-2013茶 水分测定》[13]。

1.3 总酚测定

参照《GB/T 8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》[14]。

1.4 黄酮测定

采用三氯化铝比色法[15]。

1.5 儿茶素单体及咖啡碱的高效液相色谱检测

称量0.50 g茶树花样品,加入30 mL沸水,并于沸水浴中浸提45 min,每隔10 min振荡一次。浸提完后,趁热减压过滤,待茶树花浸提液冷却至室温后,定容至50 mL。吸取1 mL茶树花浸提液,用0.45 μm微孔滤膜过滤,滤液采用LC-20高效液相色谱检测。色谱柱:Hypersil BDS C18柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流速:0.9 mL/min;检测波长:278 nm;柱温:35 ℃;进样量:10 μL;流动相:A:体积分数为2‰的冰乙酸,B:纯甲醇,儿茶素组分及咖啡碱采用梯度洗脱,梯度见表2。

表2 儿茶素单体与咖啡碱检测的梯度洗脱表Table 2 Gradient elution parameters of catechin monomers and caffeine detection

1.6 数据处理

2 结果与分析

2.1 热风干燥的六个茶树品种的生化成分

将茶树花鲜花以热风干燥方式完全干燥,然后对其总酚、黄酮、咖啡碱和儿茶素等生化成分进行检测,结果见表3。

表3 热风干燥的茶树花生化成分表(mg·g-1 DW)Table 3 Biochemical components of tea flower by air-drying method(mg·g-1 DW)

注:同一列的不同字母表示在p<0.05下差异显著,生化成分含量的单位均为 mg·g-1干重,表4同。

经热风干燥的六个品种的茶树花总酚含量为四川群体(108.33±5.97) mg/g>金观音(76.95±3.56) mg/g>福鼎大白(69.88±1.43) mg/g>福选九号(57.78±2.12) mg/g>福安大白(52.21±1.17) mg/g>梅占(49.56±1.16) mg/g,四川群体的总酚含量约为梅占的2.2倍;除福安大白和梅占无显著差异外,其他各品种间总酚含量差异都显著。福安大白的黄酮含量最高,为(6.10±0.27) mg/g,其次是四川群体,含量为(5.39±0.25) mg/g,福鼎大白的黄酮含量最低,为(2.27±0.05) mg/g,福安大白的黄酮含量约为福鼎大白的2.69倍;福选九号与梅占、四川群体的差异不显著,其他各品种间黄酮的差异均显著。茶鲜叶中总酚含量一般是18%～36%,儿茶素占酚类物质的70%左右[16]。与茶鲜叶相比,茶树花在总酚含量上显著较低。黄阿根等[17]对江浙地区的五个茶树花品种进行了研究,测得茶多酚含量为6.35%～8.19%,且儿茶素组成与茶叶相似。可见,之前研究结果与本研究基本一致,可能因为品种的差异而略有不同。在六个品种中,四川群体的总酚含量和黄酮含量都相对较高。有研究证明[18],酚类物质、黄酮的含量与其抗氧化、抗增殖等功效成正相关,因此,相比其他五个品种,四川群体可能具有更强的抗氧化、抗增殖活性,对癌症、心脑血管疾病等有更好的预防和治疗效果[3-4]。

咖啡碱含量为金观音(3.68±0.22) mg/g>四川群体(3.41±0.12) mg/g>福选九号(3.05±0.05) mg/g>福鼎大白(2.43±0.17) mg/g>梅占(2.36±0.10) mg/g>福安大白(2.35±0.22) mg/g;梅占、福鼎大白和福安大白的咖啡碱含量无显著差异,金观音与四川群体也无显著差异,金观音的咖啡碱含量约是福安大白的1.57倍。茶叶中的咖啡碱占茶叶干重的2%～4%[16],从本实验结果来看,茶树花的咖啡碱含量低于茶叶。咖啡碱是茶叶中重要的活性物质,在增强记忆、预防帕金森病等方面有一定功效[19],烘干的金观音和四川群体两个品种的茶树花咖啡碱含量显著高于其他品种,具有较好的保健活性。然而,咖啡碱也存在一些副作用,如引起心律不齐、流产、骨质疏松等,且咖啡碱因其味苦而不被部分消费者接受,因此,内含活性物质丰富且咖啡碱含量较低的茶树花适合被开发为低咖啡因产品。福安大白、梅占、福鼎大白的咖啡碱含量是六个烘干茶树花品种中较低的,但福鼎大白含有较高的多酚、儿茶素,综合考虑,是更适合开发低咖啡因茶树花产品的品种。

在六个品种中,四川群体的总儿茶素含量最高,为(39.84±2.79) mg/g,其次是金观音和福鼎大白,含量分别为(22.56±1.90) mg/g和(19.64±2.03) mg/g;四川群体的EGCG含量同样最高,为(13.32±1.73) mg/g,其次是福鼎大白和金观音,分别为(6.73±0.03) mg/g和(7.13±0.14) mg/g;四川群体与金观音的ECG含量最高,两者无显著差异;其他儿茶素单体(C、EC、EGC、GCG)含量最高的也均是四川群体。儿茶素是茶叶中抗氧化、抗增殖等保健功效的关键活性物质,而EGCG是其中活性最强的单体。Du等[20]对HCT-116细胞进行增殖实验,结果显示EGCG在儿茶素单体中对细胞抑制作用最明显,酯型儿茶素(EGCG、ECG、GCG)的抗增殖能力也显著强于非酯型儿茶素(EGC、EC、C)。从儿茶素构成上看,四川群体具有最高的抗氧化、抗增殖能力。

综合比较,四川群体的总酚、黄酮与儿茶素含量在六个经热风干燥的品种中都处于较高水平。因此,四川群体品种可以被认为是这六个品种中生物活性最强、保健潜力最大的茶树花品种。其次,金观音和福鼎大白在多酚、儿茶素等活性物质的含量上仅次于四川群体,它们也具有相对较好的潜力。

2.2 真空冷冻干燥的六个茶树品种的生化成分

将茶树花鲜花以真空冷冻干燥方式干燥,然后对其总酚、黄酮、咖啡碱和儿茶素等生化成分进行检测,结果见表4。

表4 真空冷冻干燥的茶树花生化成分表(mg·g-1 DW)Table 4 Biochemical components of tea flower by freeze-drying method(mg·g-1 DW)

由表4可以看出,经冻干的六个茶树花品种总酚含量为四川群体((57.96±0.50) mg/g)>金观音(50.07±0.20) mg/g>福选九号(49.65±0.20) mg/g>福安大白(40.22±1.10) mg/g>福鼎大白(32.14±0.33) mg/g>梅占(30.80±0.38) mg/g。除梅占与福鼎大白、福选九号与金观音外,其他冻干样品的总酚含量均存在显著差异,含量最高的四川群体约是最低的梅占的1.9倍。福安大白的黄酮含量最高,为(7.51±0.23) mg/g,梅占的含量最低,为(3.51±0.32) mg/g。除福选九号与四川群体、金观音与福安大白外,其他品种的黄酮含量都有显著性差异,黄酮含量最高的福安大白约是最低的梅占的2.1倍。咖啡碱含量为福选九号(7.64±0.38) mg/g>金观音(6.87±0.10) mg/g>四川群体(6.35±0.20) mg/g>福安大白(5.09±0.10) mg/g>梅占(4.47±0.34) mg/g>福鼎大白(4.20±0.17) mg/g,除福鼎大白与梅占无显著差异外,其他品种间均存在显著差异。在总儿茶素和EGCG含量上,四川群体都是最高,分别为(35.34±0.28) mg/g和(14.61±1.08) mg/g;其次是福选九号,分别是(27.31±0.71) mg/g和(8.53±0.32) mg/g。此外,金观音、四川群体、福选九号的ECG含量显著高于其他三个品种,且三者之间无显著差异;四川群体的EC、EGC、GCG含量均是最高;福选九号的C含量最高。

在用真空冷冻干燥方式干燥的六个茶树花品种中,四川群体仍具有最高的总酚、总儿茶素、EGCG等含量。福安大白的黄酮含量仍是最高,四川群体的黄酮含量仅次于金观音和福安大白。福选九号的咖啡碱含量最高,福鼎大白的咖啡碱含量最低。虽然因为干燥方式的转变,各个品种的生化成分均出现不同程度波动,但四川群体品种的茶树花在各主要生化指标上还是显著高于其他品种。可见,无论是经热风干燥还是真空冷冻干燥处理,四川群体都有更优的抗氧化、抗增殖能力。考虑到其在重庆地区被广泛的栽植,因此是该地区最适合被利用开发的茶树花品种。

2.3 两种干燥方式对茶树花生化成分的影响

为了进一步对比烘干和冻干两种干燥方式对茶树花生化成分的影响,六个品种的主要生化成分的变化情况见表5。综合考虑生化成分的含量、功效对茶树花的贡献程度,总酚、黄酮、咖啡碱和总儿茶素四个最具有代表性指标被选为比较的主要对象。

由表5可以看出,与热风干燥相比,当茶树花采取真空冷冻干燥时,六个茶树花品种的总酚含量均有所降低。其中,梅占的总酚含量下降了37.85%,福选九号下降了14.07%,金观音下降了34.93%,福鼎大白下降了54.01%,福安大白下降了22.96%,四川群体下降了46.50%,六个品种平均下降了35.05%。黄酮的含量只在梅占中下降了29.38%,在其他五个品种中,黄酮的含量均有所上升。其中,福鼎大白上升幅度最大,达到80.18%;其次是金观音,为68.79%。咖啡碱的含量在六个品种中都有较大幅度的上升,平均上升100%。福选九号咖啡碱含量上升幅度最大,为150.49%;福鼎大白上升幅度最小,为72.84%。在儿茶素含量方面,各品种变化无明显规律。梅占和福选九号的总儿茶素含量分别上升了41.13%和109.27%;而其他四个品种的总儿茶素呈现下降趋势,平均下降19.89%。

表5 茶树花主要生化成分变化趋势表(%)Table 5 Changing trends of the principal biochemical components of tea flower(%)

注:百分数表示从热风干燥转变为真空冷冻干燥时生化成分含量的变化情况。为正时表示含量增加,为负表示含量降低。

干燥方式对酚类物质的影响是多方面因素综合作用的结果,主要受温度、空气、时间的影响。在适当加温、空气充足、作用时间长的条件下,多酚氧化酶活性增加,酚类物质便会被逐渐氧化;相反,若温度较高、空气不足、作用时间短,酶促氧化效率大大降低,酚类物质便会得到较多保留。在本研究中,当茶树花样品进行热风干燥时,干燥温度较高,多酚氧化酶活性降低甚至失活,因而能保留较多的酚类物质;而真空冷冻干燥时,冻干所需时间较长,温度相对较低,酚类物质可能逐步被氧化,因此,经烘干的茶树花样品的总酚含量远高于冻干样品。QUE等[21]在研究干燥方式对南瓜粉的影响时发现,热风干燥较真空冷冻干燥可以更多地保留酚类物质。王玉婷等[22]在研究干燥方式对香蕉切片的影响时也得到了类似结论。另外,加热的环境可能会促使酚类前体物质(酚醛分子)的非酶促转化,从而生成新的酚类物质,导致其含量升高,这也是烘干样品的总酚含量高于冻干样品的原因之一。

除了梅占,经冻干的茶树花样品的黄酮含量均高于烘干样品,这与总酚的结果相反。笔者认为,酚类物质种类繁多,各类物质在理化性质上都有区别,而黄酮对温度较其他酚类物质更为敏感。在加热烘干过程中,黄酮容易受热氧化分解,从而导致其含量减少;冻干时,低温可以对黄酮起到更好的保护作用。徐春明等[23]在干燥方式对天山雪莲的影响的研究中,也得出了冻干较烘干更有利于黄酮保存的结论。

冻干样品的咖啡碱含量均显著高于烘干样品,这是因为咖啡碱在光照和高温下稳定性较差,易升华[24]。因此,经冻干的茶树花的咖啡碱含量更高,真空冷冻干燥方式更利于咖啡碱的保存。但针对低咖啡因产品的开发,热风干燥有助于降低咖啡碱含量,是较适合的干燥方式。此外,除了梅占和福选九号,其他四个品种在采用烘干方式干燥时的总儿茶素含量更高,其趋势与总酚大致相同。对于梅占黄酮含量以及梅占、福选九号总儿茶素含量的反常,可能是由于品种间的差异所导致,具体原因还需后续实验进一步研究证实。

3 结论

本文以六个茶树花品种为样品,分别采用热风干燥和真空冷冻干燥处理,研究不同品种茶树花主要生化成分的差异以及干燥方式对生化成分的影响。

采用热风干燥时,四川群体的总酚、总儿茶素和EGCG等关键活性物质均有最高含量,分别为(108.33±5.97) mg/g、(39.84±2.79) mg/g和(13.32±1.73) mg/g,福鼎大白和金观音次之;福安大白的黄酮含量最高,为(6.10±0.27) mg/g;福鼎大白的咖啡碱含量较低,为(2.43±0.17) mg/g,但其酚类物质含量较高。采用真空冷冻干燥时,四川群体的总酚、总儿茶素和EGCG等物质仍然含量最高,分别为(57.96±0.50) mg/g、(35.34±0.28) mg/g和(14.61±1.08) mg/g;福安大白的黄酮含量最高,为(7.51±0.23) mg/g。可以发现,四川群体的酚类物质含量在两种干燥方式中都为最高,经热风干燥的样品的总酚和总儿茶素含量更高(除梅占和福选九号的总儿茶素),经真空冷冻干燥的样品黄酮(除梅占)和咖啡碱含量更高。

因此,四川群体具有最强的抗氧化、抗增殖能力,更适合用来开发功能性产品[25];经热风干燥的福鼎大白因咖啡碱含量低、总酚含量高的特点可用来低咖啡碱保健产品;干燥方式对茶树花生化成分影响显著,而最佳的干燥方式则要根据对目标生化成分含量的具体要求来确定。若想保留更多的酚类、儿茶素类物质,或降低咖啡碱含量,样品处理以热风干燥方式为宜;反之,则应选择真空冷冻干燥方式。

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Effects of drying methods on the principal biochemical components of different cultivars of tea flower

DENG Yu-jie1,LUO Li-yong1,2,TIAN Xiao-jun1,WANG Jie1,ZENG Liang1,2,*

(1.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China; 2.Tea Research Institute,Southwest University,Chongqing 400715,China)

The contents of principal biochemical components of six cultivars of tea flower dried by air-dry and freeze-dry method were determined. The results indicated that Sichuan population had the highest content of total phenolics and total catechins in both air-dry and freeze-dry method,which also suggested that Sichuan population possessed the greatest potential of healthcare function. Besides,the contents of total phenolics and catechins of Sichuan population were higher in air-dry method at(108.33±5.97) mg/g than in freeze-dry method at(39.84±2.79) mg/g. Air-dried Fudingdabai had relatively low content of caffeine at(2.43±0.17) mg/g and high content of phenolics,which was suitable for processing low-caffeine products.Drying method significantly influenced the contents of biochemical components. Tea flower samples dried by air-dry method,compared with that by freeze-dry method,possessed higher contents of total phenolics and total catechins while more flavone and caffeine were preserved in freeze-dried samples. In Summary,Sichuan population and Fudingdabai had greater potential for further development,while the selection of appropriate drying method was depended on the requirements for the contents of target components.

tea flower;biochemical components;air-dry method;freeze-dry method

2016-10-24

邓宇杰(1993-)，男，硕士研究生，主要从事茶资源综合利用方向的研究，E-mail:sosofrisbee@163.com.

*通讯作者:曾亮(1980-)，女，博士，副教授，主要从事茶资源综合利用方向的研究和教学工作，E-mail:zengliangbaby@126.com。

中央高校基本科研业务费专项(XDJK2015C136)。

TS272

A

1002-0306(2017)07-0356-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.060