厌氧处理对桑红茶活性成分及其抗氧化活性的影响

夏文银,吴劲轩,殷浩*,夏川林,王香君

(四川省农业科学院蚕业研究所,四川省农业科学院特种经济动植物研究所,四川 南充,637000)

摘要 为了改善桑叶红茶的功能特性,探究不同厌氧处理对桑叶红茶中γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)含量及其他活性成分的影响,并分析其体外抗氧化活性。结果表明,厌氧处理能显著提高桑叶红茶GABA含量,尤其是厌氧/好氧交替处理,能显著提高谷氨酸脱羧酶活性,促使谷氨酸脱羧生成GABA。厌氧处理4 h后,桑红茶GABA含量均达到Gabaron茶标准,而在厌氧/好氧交替处理3次时GABA含量达到最高(1.97±0.02) mg/g,是对照组的1.68倍,游离氨基酸、总黄酮、茶多酚含量比对照组分别提高了38.99%、25.83%、20.36%,可溶性糖和水浸出物分别下降了16.89%和8.57%,抗氧化活性ABTS阳离子自由基、DPPH自由基、羟自由基清除率、铁离子还原能力分别是对照组的2.52倍、2.29倍、1.84倍、1.03倍,相关性分析发现,茶多酚与羟自由基清除率相关性最高,GABA含量与DPPH自由基清除能力和铁离子还原能力相关性最高。该研究为高含量GABA功能桑茶的研究与开发提供理论参考。

关键词 厌氧处理;桑叶红茶;γ-氨基丁酸;活性成分;抗氧化活性

桑叶是桑科(Moraceae)、桑属(Morus Linn.)植物桑的主要产物,桑叶自古主要用于中药和养蚕,始载于《神农本草经》,是卫生部批准的“药食同源”植物[1],桑叶富含1-脱氧野尻霉素、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、黄酮等活性物质,具有降血糖、降血压、抗氧化、改善失眠等功效[2]。GABA是一种非蛋白质氨基酸,是中枢神经系统的重要抑制性神经递质,能够显著抑制血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)活性[3],具有改善失眠、降血压、抗氧化等作用。TU等[4]研究发现桑叶中GABA含量与ACE抑制之间存在显著相关性,抑制ACE活性能降血压。市场上目前GABA产品大多来自国外,如GABA睡眠软糖、GABA茶、GABA胚芽粉等。1987年日本开发出富含GABA的茶,将GABA含量高于1.5 mg/g的茶称作GABA茶[5],又称佳叶龙茶、打气茶,GABA茶在韩国、日本等地颇受消费者青睐。我国是世界上最大的桑树种植国,面积约76.4万hm2,桑园每年每公顷可产出25~30 t桑叶,桑叶资源丰富,品种繁多,但桑叶利用率低(1%~3%),大量资源浪费[6-7],桑叶中GABA含量较高,是绿茶的3~4倍,是开发GABA茶的优质原料[8]。传统桑红茶GABA含量较低,达不到伽马茶标准,不能突出其特色优势,因此通过富集桑茶中GABA既能提高其功能价值,又能提高桑叶利用率。GABA的合成途径主要包括GABA支路和多胺降解途径,桑叶中主要合成途径为谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)催化谷氨酸(Glu)脱羧形成GABA[4],GAD是一种逆境酶,在冷激处理、厌氧、机械损伤等条件下能被激活[9]

厌氧处理是目前最常用且安全有效的富集GABA方法,真空、浸泡、N2、CO2、间歇厌氧处理等被广泛用于在植物中形成GABA富集的厌氧条件[10],在低氧环境下,细胞质pH值降低,Ca2+浓度升高,GAD活性增强,促进GABA合成[11]。LEE[12]采用真空和N2处理桑叶12 h后制备桑叶茶,结果发现厌氧处理组桑叶茶GABA含量均显著增加(436%~472%),Glu、游离糖、儿茶素等含量降低,碳水化合物、脂质、蛋白质等变化不明显。石杨等[13]研究发现桑叶茶GABA含量随厌氧时间延长而显著提高,桑绿茶在厌氧8 h时GABA含量达到最高(2.70 mg/g),而桑红茶在厌氧处理2 h最高(6.55 mg/g)。DAI等[14]研究发现厌氧处理不仅能提高茶叶GABA含量约16倍,还能使三羧酸循环代谢产物、黄烷醇、氨基酸等发生显著变化。TU等[4]采用浸泡、冷激和缺氧处理等方法处理桑叶,3种方法均能显著提高桑叶GABA含量,这与GAD活性和Ca2+含量增加密切相关,同时缺氧处理的桑叶水提取物比对照组具有更高的ACE抑制活性。张小琴等[15]研究发现8 h厌氧/好氧间歇交替处理能显著提高不同品种茶鲜叶GABA含量和游离氨基酸总量。目前针对桑红茶的研究主要集中在传统工艺优化,然而桑红茶厌氧处理富集机制的系统研究较少,尤其是桑红茶体外抗氧化研究鲜有报道。因此,本研究以桑红茶为研究对象,分析不同厌氧处理后桑红茶中活性成分含量的变化,比较其体外抗氧化活性变化,通过相关性分析桑红茶活性成分与抗氧化活性之间的关系,以期为GABA保健桑茶的研究及功能性桑茶精深加工提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜桑叶于2023年9月采自四川省农业科学院蚕业研究所桑种质资源圃,品种川桑98-1,采摘2~5叶位且无病虫害的桑叶,去柄。芦丁、茶氨酸、没食子酸等标准品,合肥博美生物科技有限责任公司;硝酸铝、亚硝酸钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、茚三酮、氢氧化钠等,成都市科隆化学品有限公司;浓硫酸、碳酸钠等,西陇科学股份有限公司;蒽酮、福林酚,北京索莱宝科技有限公司;GAD活性测试盒,上海抚生实业有限公司;羟自由基清除能力试剂盒、总抗氧化能力测定试剂盒等,上海麦克林生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

YX-6CRT-45PT平台式茶叶揉捻机,安溪永兴机械有限公司;YF-6CHF-5B红茶发酵机,安溪县永锋机械有限公司;JY-6CHZ-7B茶叶烘干机,福建佳友机械有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵,河南金博仪器制造有限公司;TGL-16高速离心机,金坛区西城新瑞仪器厂;KH500-DV超声波清洗机,昆山禾创超声仪器有限公司;UV-2550紫外-可见分光光度计,日本Shimadzu公司;multiskan go1510全波长酶标仪,美国Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

对照组桑红茶工艺流程:

鲜桑叶萎凋9 h→揉捻15 min→发酵3 h(发酵温度30 ℃,湿度90%)→90 ℃烘干。

厌氧处理方式:新鲜桑叶萎凋后置于食品真空袋,抽真空封口,常温下进行不同厌氧处理,具体步骤为:

桑叶萎凋9 h→厌氧处理→揉捻15 min→发酵3 h(发酵温度30 ℃,湿度90%)→90 ℃烘干。

A组为单独厌氧组,连续厌氧处理0、2、4、6、8 h分别表示为A0、A1、A2、A3、A4,A0为对照组;B组为厌氧/好氧交替组,以厌氧2 h记为厌氧/好氧交替0次(B0),在此基础上,解封后有氧摊晾1 h然后再厌氧2 h作为1次交替处理,厌氧/好氧交替0、1、2、3、4次分别表示为B0、B1、B2、B3、B4,具体的样品编号见表1。桑红茶磨碎后过200目筛,将桑茶粉置于-18 ℃冰箱备用。

表1 实验因素水平及样品编号

Table 1 Factors and levels of experiment and codes of samples

注:A1与B0均为厌氧2 h处理。

组别厌氧时间/h组别交替次数A00B00A12B11A24B22A36B33A48B44

1.3.2 GABA含量测定

称取0.1 g桑茶粉,加入60%(体积分数)乙醇溶液1 mL,充分混匀后95 ℃水浴2 h,冷却后8 000×g离心10 min,取上清液参考汤彩云等[16]的Berthelot比色法测定,依次加入0.1 mol/L四硼酸钠缓冲液0.5 mL,6%(质量分数)苯酚溶液0.4 mL,5%(质量分数)次氯酸钠溶液0.6 mL混匀,沸水浴10 min后立即冰浴,出现蓝绿色后加入60%乙醇2 mL,测定640 nm吸光值。

1.3.3 GAD活性测定

称取0.1 g桑茶粉,按照测试盒步骤测定GAD活性,1 g桑茶粉1 min催化产生1 μmol的GABA定义为1个酶活力单位(U/g)[4]

1.3.4 Glu含量测定

称取0.05 g桑茶粉,按1∶10料液比加入醋酸-醋酸钠缓冲液混匀后8 000×g离心10 min,取上清液按照试剂盒步骤测定Glu含量。

1.3.5 生化成分测定

游离氨基酸总量参照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量的测定》茚三酮比色法(以茶氨酸计);茶多酚测定参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》;水浸出物测定参照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》;可溶性糖采用蒽酮比色法测定[17];总黄酮采用硝酸铝显色法[7]

1.3.6 体外抗氧化活性分析

1.3.6.1 DPPH自由基清除率

称取0.1 g桑茶粉,加入1 mL沸水混匀,100 ℃水浴浸提30 min后10 000×g离心10 min,取上清液即样品液,参照试剂盒方法测定茶汤DPPH自由基清除率,计算如公式(1)所示:

DPPH自由基清除率

(1)

式中:A0,空白组吸光值;A,样品吸光值;A1,试剂对照组吸光度。

1.3.6.2 羟自由基清除率

根据试剂盒步骤测定,计算如公式(2)所示:

羟自由基清除率

(2)

式中:A0,空白组吸光值;A1,样品吸光值;A2,试剂对照组吸光值。

1.3.6.3 ABTS阳离子自由基清除率

根据试剂盒步骤测定,计算如公式(3)所示:

ABTS阳离子自由基清除率

(3)

式中:A0,空白组吸光值;A,样品的吸光值。

1.3.6.4 铁离子还原能力(ferric ion reducing antioxidant power, FRAP)测定

参考RUENGDECH等[18]的方法,以标准曲线上得到的抗氧化剂Trolox量来表示总抗氧化能力(FRAP值),单位为μmol Trolox/g。

1.4 数据处理

数据用“平均值±标准差”表示,采用Origin 2021软件进行显著性分析和绘图,并用Correlation Plot绘制相关性热图。

2 结果与分析

2.1 厌氧处理对桑红茶GABA含量和GAD活性的影响

GABA是一种特色功能性因子,具有多种生理功能,桑叶GABA的富集主要通过逆境处理,使桑叶谷氨酸在GAD作用下脱羧生成GABA[14]。如图1所示,随着厌氧时间的延长,桑红茶GABA含量和GAD活性显著增加(P<0.05),厌氧处理4 h后GABA含量达到GABA茶标准(1.5 mg/g),在厌氧处理8 h时GABA含量和GAD活性均达到最高[(1.79±0.03) mg/g、(1.44±0.03) U/g)],GABA含量是对照组的1.53倍,表明厌氧处理能显著提高桑红茶中GABA含量。GAD是一种逆境酶,其活性能够由钙调素在酸胁迫条件下激活[19],厌氧环境下桑叶无氧呼吸增加,乳酸增多促使细胞酸化,细胞质pH值降低,GAD活性被激活,从而激发GABA支路,促使GABA富集[20]。此外,有研究表明厌氧处理后GABA含量增加与茶叶中二胺氧化酶(diamine oxidase,DAO)和多胺氧化酶(polyamine oxidase,PAO)活性提高和GABA转氨酶活性被抑制有关[21]。HUANG等[22]研究发现随着充氮厌氧处理时间的延长,GABA茶中GABA含量增加(1.87 mg/g)并超过公认的标准值,其香气丰富度在厌氧处理8 h时达到峰值,可能是因为乙烯信号通路中的乙烯响应因子调节谷氨酸脱羧酶基因的表达,促进了GABA在新鲜茶叶中的积累。

a-GABA含量;b-GAD活性

图1 厌氧处理对桑红茶中GABA含量和GAD活性的影响

Fig.1 Effects of anaerobic treatment on the GABA content and GAD activity of mulberry leaf black tea

注:不同小写字母表示不同组别间差异显著(P<0.05)(下同)。

另一方面,随着厌氧/好氧交替次数的增加,GABA含量先显著增加后降低(P<0.05),在交替处理3次时达到最高[(1.97±0.02) mg/g],是对照组(未厌氧处理)的1.68倍,且交替厌氧处理组的GABA含量均高于单独厌氧处理组,GAD活性和GABA含量变化趋势一致。离体桑叶中合成GABA的反应底物Glu含量有限,长时间厌氧三羧酸循环被抑制,Glu供应不足,导致GABA合成量降低,而在好氧时桑叶Glu可由三羧酸循环的α-酮戊二酸经谷氨酸脱氢酶催化生成,底物浓度增加,GABA含量增加,但由于好氧时多酚氧化酶的作用,成品茶叶色和汤色易泛红发暗[23],因而厌氧交替次数不宜太多。在厌氧交替4次时GAD活性显著性降低(P<0.05),WU等[21]研究发现茶叶中GABA的积累主要在第1次厌氧培养期间完成,在第1次厌氧处理时GAD、DAO和PAO活性显著增强,有利于GABA合成,在连续的厌氧和好氧培养过程中,由于新鲜茶叶的含水量不断降低,GAD活性先升高后降低,这可能会降低细胞活力,增加多酚对酶蛋白的沉淀,同时GABA转氨酶活性在厌氧培养期间降低,在有氧培养期间显著增加。计算不同厌氧处理桑红茶GABA含量增长率可知(表2),厌氧0~2 h和交替厌氧处理2~3次GABA含量增长率最高,分别为21.36%和19.82%,说明此阶段是桑红茶GABA积累的主要阶段,与石杨等[13]结果一致。综上所述,适宜的厌氧/好氧交替处理比单独厌氧处理更能富集桑红茶中的GABA。

表2 不同厌氧处理下桑红茶GABA含量的增长率

Table 2 Growth rate of GABA content in mulberry leaf black tea with different anaerobic treatments

组别GABA含量增长率/%A0A121.36A1A25.08A2A39.21A3A49.73B0B17.25B1B27.78B2B319.82B3B4-4.64

2.2 厌氧处理对桑红茶游离氨基酸和谷氨酸含量的影响

游离氨基酸是影响桑茶鲜爽度和香气的重要成分,如图2-a所示,随着厌氧时间的延长,桑红茶的游离氨基酸总量先显著增加后降低(P<0.05),在厌氧处理4 h时达到最高,为(28.03±1.31) mg/g,是对照组的1.28倍。厌氧条件下,三羧酸循环被抑制,蛋白质降解在动态平衡体系中占主导地位,因而游离氨基酸含量增加[24],厌氧6 h后氨基酸含量降低可能是因为氨基酸降解和与醌类化合物反应生成挥发性醛类物质[25],此时氨基酸降解量大于合成量。如图2-b所示,Glu含量随厌氧时间延长先增加后显著降低(P<0.05)。厌氧处理8 h后Glu含量最低,为(4.36±0.05)mg/g,Glu是GABA和脯氨酸、茶氨酸等氨基酸合成的前体物质,厌氧处理时Glu大部分转化为GABA和脯氨酸,Glu含量不断降低,这与HUANG等[22]研究结果一致。另一方面,随着厌氧/好氧交替处理次数的增加,游离氨基酸总量先显著增加(P<0.05),在交替处理2次和3次时游离氨基酸总量达最高,分别比对照组增加了40.37%和38.99%,此时氨基酸降解与合成达到平衡,因而氨基酸总量趋于稳定,厌氧/好氧交替处理的桑红茶游离氨基酸总量均高于对照组,而Glu含量变化趋势不明显,交替处理4次时显著增加至Glu含量最高点,可能与好氧处理时Glu能通过三羧酸循环合成有关。张小琴等[15]研究发现厌氧/好氧交替处理能明显增加不同品种茶叶GABA和游离氨基酸含量。WU等[21]研究发现在新鲜茶叶中Glu含量在厌氧处理期间显著降低,GAD催化Glu转化为GABA,在有氧处理时Glu含量增加,与多胺的变化趋势相反。

a-游离氨基酸含量;b-Glu含量

图2 厌氧处理对桑红茶中游离氨基酸和Glu含量的影响

Fig.2 Effects of anaerobic treatment on the contents of free amino acid and Glu of mulberry leaf black tea

2.3 厌氧处理对桑红茶总黄酮和茶多酚含量的影响

总黄酮和茶多酚是桑茶中重要的生物活性成分,能清除自由基,具有较强的抗氧化作用,黄酮类化合物主要以游离苷原或与糖结合的苷类等形式在桑叶中存在[4,7]。如图3所示,随着厌氧时间的延长,桑红茶总黄酮和茶多酚含量先显著增加后降低(P<0.05),分别在厌氧4 h和6 h时达到最高,为(27.56±0.29) mg/g、(2.07±0.01)%,是对照组的1.29倍、1.24倍,说明厌氧处理能有效提高桑红茶中黄酮和茶多酚含量。红茶加工过程中,多酚氧化酶将多酚类成分酶促氧化成茶黄素等茶色素物质,对红茶品质有重要影响,该酶促反应需要O2参与,多酚氧化酶活性受O2浓度影响[26]。与对照组相比,厌氧处理时O2接触减少,桑叶中多酚氧化酶活性降低,茶多酚酶促反应速率变慢,因而茶多酚含量增加,同时厌氧条件下不溶性黄酮醇可与糖类物质结合生成可溶性黄酮苷量大于黄酮苷分解量,进而积累更多黄酮苷[27]。另一方面,随着交替次数的增加,桑红茶总黄酮含量先显著增加后降低(P<0.05),茶多酚含量在交替厌氧处理1次后开始呈显著增加趋势(P<0.05),交替厌氧处理1次和2次的茶样总黄酮和茶多酚含量均低于厌氧处理4 h,可能是与桑叶中呼吸作用和酶促反应有关。交替处理3次的桑红茶总黄酮和茶多酚含量分别比对照组提高了25.83%、20.36%。章垚琪等[28]研究发现厌氧处理可以使黄茶中总酚含量升高35%,总黄酮含量升高64%,KIM等[29]研究发现连续厌氧处理茶叶后茶多酚中表没食子儿茶素没食子酸酯和表没食子酸儿茶素含量显著提高。

a-总黄酮含量;b-茶多酚含量

图3 厌氧处理对桑红茶中总黄酮和茶多酚含量的影响

Fig.3 Effects of anaerobic treatment on the contents of total flavonoid and tea polyphenol of mulberry leaf black tea

2.4 厌氧处理对桑红茶可溶性糖和水浸出物含量的影响

可溶性糖不仅影响茶汤滋味,还参与茶叶香气形成,如甜香、焦糖香等,水浸出物含量是桑茶冲泡后茶汤中可溶性成分的总和,对茶汤的滋味和汤色起决定性作用[30]。如图4所示,随着厌氧时间的延长,桑红茶的可溶性糖和水浸出物含量显著降低(P<0.05),含量范围为5.63%~6.69%和34.88%~38.04%,厌氧2~8 h较对照组降低4.19%~15.84%和4.52%~8.31%,其中厌氧4 h后水浸出物含量趋于稳定。厌氧条件下,桑叶呼吸作用受到抑制,糖转化为丙酮酸,最终分解为乳酸,导致细胞酸化,有助于GABA的形成[21]。桑叶含水量随厌氧时间延长而下降,桑叶生理活性降低,糖分解代谢多于合成代谢,通过消耗可溶性糖等物质保持代谢平衡[25],厌氧时间越长,厌氧发酵消耗内含物越多,水浸出物含量降低。同时,不溶性黄酮醇与糖类物质结合形成黄酮苷[27]可能会导致可溶性糖含量降低,与黄酮结果一致。张金玉等[24]研究发现红茶水浸出物含量随厌氧时间延长呈下降趋势,且GABA与水浸出物呈极显著负相关性关系。随着交替次数的增加,桑红茶可溶性糖和水浸出物含量显著降低(P<0.05),交替厌氧处理组桑红茶可溶性糖和水浸出物含量略低于单独厌氧组,可能是由于桑叶离体后呼吸代谢为主,桑叶中可溶性糖厌氧发酵和有氧发酵增强以及内含物发生氧化和水解等,可溶性糖含量降低,WU等[31]研究发现随着真空处理次数的增加,GABA毛叶茶水浸出物含量降低。因此,选择适宜的厌氧处理方式,能够尽量减少可溶性糖和水浸出物损失。

a-可溶性糖含量;b-水浸出物含量

图4 厌氧处理对桑红茶中可溶性糖和水浸出物含量的影响

Fig.4 Effects of anaerobic treatment on the contents of soluble sugar and water extract of mulberry leaf black tea

2.5 体外抗氧化活性分析

过量的活性氧、自由基通过氧化对人体正常细胞和组织造成损伤,细胞损伤或细胞死亡会导致癌症、衰老、动脉硬化和糖尿病等多种疾病[32],不同厌氧处理的桑红茶粗提液体外抗氧化能力分析如图5所示。DPPH因其特定的化学结构是一种稳定的自由基,通常用于评估抗氧化能力[7],随着厌氧时间的延长,桑红茶的DPPH自由基清除率和羟自由基清除率先显著增加后降低(P<0.05),与上述多酚、总黄酮变化趋势一致,DPPH自由基清除率在厌氧6 h时达到最高(55.20±0.80)%,是对照组的2.16倍,多酚和黄酮类化合物是桑叶中的天然抗氧化剂,清除自由基的能力通常与多酚和黄酮类化合物的含量之间存在密切关系[4],厌氧处理8 h组(A4)羟自由基清除率显著降低可能与总黄酮和多酚含量下降有关。桑红茶羟自由基清除率随交替次数增加显著降低(P<0.05),而DPPH自由基清除率随交替次数增加而显著增加(P<0.05),略高于单独厌氧组,可能是交替厌氧处理使茶叶释放了更多的抗氧化成分。

a-DPPH自由基清除率;b-羟自由基清除率;c-ABTS阳离子自由基清除率;d-FRAP值

图5 不同厌氧处理桑红茶的体外抗氧化活性分析

Fig.5 In vitro antioxidant activity analysis of mulberry leaf black tea treated with different anaerobic methods

由图5-c可知,桑红茶对ABTS阳离子自由基的清除能力随厌氧时间的增加先显著增加后降低(P<0.05),随交替次数增加而增加,分别在厌氧6 h和交替处理4次达到最高,说明厌氧处理特别是交替厌氧处理能显著提高桑红茶抗氧化能力。通过FRAP法来测定桑红茶的总抗氧化能力,FRAP法是在酸性条件下测定铁离子还原能力来体现抗氧化能力的方法,FRAP值越大,说明样品还原能力越强,抗氧化能力越强[33],桑红茶FRAP值整体随厌氧时间和交替次数的增加显著增加(P<0.05),厌氧处理4~8 h差异不显著,交替厌氧处理0~3次差异不显著,与多酚和总黄酮变化趋势略有不同,可能是桑红茶中多种物质影响其抗氧化能力,如GABA可以提高抗氧化能力[34]、疏水性氨基酸具有清除自由基能力等。KIM等[29]研究发现连续厌氧处理能增强茶叶中生物活性物质和抗氧化活性水平。厌氧/好氧交替处理3次时桑红茶的体外抗氧化活性DPPH自由基、羟自由基、ABTS阳离子自由基清除率和FRAP分别比对照组高129%、83.98%、152%、2.75%。

2.6 相关性分析

桑红茶中主要活性成分与抗氧化活性进行Pearson相关性分析结果如图6所示。桑红茶GABA含量和DPPH自由基消除率、ABTS阳离子自由基清除率呈极显著正相关(P<0.001),与FRAP值呈极显著正相关(P<0.01),与游离氨基酸、总黄酮呈显著正相关(P<0.05),黄涛等[35]研究发现氨基酸含量高有利于GABA积累。游离氨基酸和总黄酮与DPPH自由基消除率、羟自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率呈极显著正相关(P<0.001),茶多酚与羟自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率呈极显著正相关(P<0.001),茶多酚与羟自由基清除率相关系数最高(相关性系数0.93),DPPH自由基消除率和FRAP值与GABA含量相关性最高,ABTS阳离子自由基清除率与游离氨基酸含量相关系数最高,有研究表明茶叶中多种游离氨基酸均呈现显著抗氧化作用,如茶氨酸、谷氨酸、组氨酸等可通过增强抗氧化酶活性和降低氧化损伤标志物来表现出抗氧化作用[36]。可溶性糖与GABA含量、DPPH自由基消除率、ABTS阳离子自由基清除率以及FRAP值呈极显著负相关(P<0.001)。综上所述,桑红茶还原能力主要与GABA含量有关,清除自由基能力则受GABA含量、游离氨基酸含量、总黄酮含量、茶多酚含量综合影响。

图6 桑红茶活性成分与抗氧化活性的相关性分析

Fig.6 Correlation of the active ingredients and antioxidant activity of mulberry leaf black tea

注:*表示P<0.05,**表示P<0.01,***表示P<0.001。

3 结论与讨论

本研究对不同厌氧处理后桑红茶GABA的富集和活性成分含量进行了系统研究,分析了厌氧处理对其抗氧化活性的影响。结果表明,厌氧处理能显著提高桑红茶中GABA含量,尤其是厌氧/好氧交替处理,能显著增加GAD活性,促进谷氨酸脱羧合成GABA,同时厌氧处理对桑红茶的游离氨基酸、总黄酮、茶多酚等有富集作用,而其可溶性糖和水浸出物含量显著降低。厌氧/好氧交替处理3次时桑红茶GABA含量达到最高,是对照组的1.68倍,其GABA含量增加倍数较其他文献低的原因主要是桑叶的品种和采摘时期不同,其反应底物和酶含量不同,影响了GABA的增加量,此时其游离氨基酸、总黄酮、茶多酚含量及DPPH自由基清除率也较高。相关性分析表明桑红茶还原能力主要与GABA含量有关,桑红茶的抗氧化能力受其活性成分含量综合影响,因而选择适宜的厌氧/好氧交替处理不仅能更好地富集桑红茶中GABA、游离氨基酸等活性成分含量,还能提高桑红茶抗氧化能力。桑红茶经厌氧处理后GABA、游离氨基酸等含量显著提升,具有较好的抗氧化能力,后续还需进一步研究厌氧处理对桑红茶降血压功效的影响及其富集机制,本研究为GABA功能茶的深入研究和开发提供一定理论依据。

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Effects of anaerobic treatment on the active ingredient and antioxidant activity of mulberry leaf black tea

XIA Wenyin, WU Jinxuan, YIN Hao*, XIA Chuanlin, WANG Xiangjun

(Sericulture Research Institute of Sichuan Academy of Agricultural Sciences, nstitute of Special Economic Flora and Fauna of Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Nanchong 637000, China)

ABSTRACT This study aimed to improve the functional properties of mulberry leaf black tea.The effects of different anaerobic treatments on the content of γ-aminobutyric acid (GABA) and other active ingredients in mulberry leaf black tea, as well as its antioxidant activity, were investigated.The results showed that anaerobic processing significantly increased the GABA content in mulberry leaf black tea, especially the anaerobic/aerobic alternating treatment, which could significantly enhance the activity of glutamate decarboxylase and facilitate the decarboxylation of glutamate into GABA.After 4 hours of anaerobic treatment, the GABA content in mulberry leaf black tea exceeded that of Gabaron tea.Moreover, the highest GABA content was found in mulberry leaf black tea treated with three cycles of anaerobic/aerobic alternation (1.97±0.02) mg/g, which was 1.68 times that of the control group.The content of free amino acids, total flavonoids, and polyphenols in mulberry leaf black tea treated with three cycles of anaerobic/aerobic alternation increased by 38.99%, 25.83%, and 20.36%, separately, while the content of soluble sugars and water extracts decreased by 16.89% and 8.57% in comparison with the control group.In addition, the scavenging rate of ABTS cation free radical, DPPH radical, hydroxyl radical, and iron ion-reducing power of mulberry tea treated with three cycles of anaerobic/aerobic alternation were 2.52, 2.29, 1.84, and 1.03 times higher than that of the control group, separately.Correlation analysis revealed that polyphenol content exhibited the strongest correlation with hydroxyl radical scavenging capacity, while GABA content showed the highest correlation with DPPH free radical scavenging capacity and iron ion reducing power.This study provides a theoretical reference for the development of GABA-enriched functional mulberry tea.

Key words anaerobic treatment; mulberry leaf black tea; γ-aminobutyric acid; active ingredient; antioxidant activity

第一作者:硕士研究生,助理研究员(殷浩研究员为通信作者,E-mail:s20060428@163.com)

基金项目:四川省中央引导地方科技发展专项项目(2024ZYD0306);南充市科技计划项目(23XCZX0026);四川省农业科学院“1+9”揭榜挂帅科技攻关项目(1+9KJGG007);四川省财政自主创新专项(2022ZZCX089);四川省科技创新人才项目(2023 JDRC0038)

收稿日期:2024-12-10,改回日期:2025-03-06

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041815

引用格式:夏文银,吴劲轩,殷浩,等.厌氧处理对桑红茶活性成分及其抗氧化活性的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(20):181-189.XIA Wenyin,WU Jinxuan,YIN Hao, et al.Effects of anaerobic treatment on the active ingredient and antioxidant activity of mulberry leaf black tea[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(20):181-189.