6种金花茶组植物的花朵活性成分分析与评价

李先民,李春牛,卢家仕,黄展文,崔学强,张自斌,周锦业,卜朝阳*

(广西农业科学院花卉研究所,广西南宁530007)

摘 要以6种金花茶组植物盛开期花朵为材料,测定花朵中主要活性成分类黄酮、总酚、总皂苷和总多糖的含量,并进行主成分分析与相关性分析,为金花茶组植物的开发利用提供参考依据。结果表明:6种金花茶组植物花朵中均含有类黄酮、总酚、总多糖及总皂苷,但4种活性成分含量在种间差异显著,罗斯曼金花茶花朵中类黄酮、总酚及总多糖含量均为最高,夏石金花茶与崇左金花茶总皂苷含量处于最高水平;主成分分析法提取出2个主成分,累计贡献率达95.621%,选出类黄酮和总皂苷2个核心指标用于评价金花茶组植物活性成分价值,通过综合评价模型方程,得到6种金花茶组植物活性成分综合价值由高到低排序为:罗斯曼金花茶>崇左金花茶>龙州金花茶>红顶金花茶>夏石金花茶>显脉金花茶;在6种金花茶组植物种盛开期花朵中类黄酮含量与总酚含量呈显著正相关关系。6种金花茶组植物花朵中均富含4种活性成分,种间差异明显,罗斯曼金花茶花朵中活性成分综合价值最高。

关键词金花茶组;类黄酮;总酚;总皂苷;总多糖;花朵

金花茶组(Camellia sect.Chrysantha Chang)植物属山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),常绿灌木或小乔木,花朵为黄色[1],是第四纪冰川时期遗留下来的原始山茶遗珍,被称为“植物活化石”[2],20世纪60年代初,在我国广西首次发现黄色山茶属植物金花茶C.nitidissima,震惊世界[3]。金花茶组的大部分原种分布在中国广西壮族自治区西南部及越南与广西壮族自治区接壤的区域,云南省的东南部和贵州的西南部也有少量分布,目前,已经发现并命名的金花茶组原种数量已达40多个[4]。金花茶组植物的花中含有黄酮、茶多酚、茶多糖、皂苷、茶氨酸等多种活性成分[5-6],具有丰富的营养价值和特殊的保健作用。

在前人对金花茶组植物中活性成分的研究发现,毛瓣金花茶C.pubipetala的抗氧化活性优于金花茶和平果金花茶C.pingguoensis[7];毛瓣金花茶植物叶片中的总黄酮含量是金花茶、显脉金花茶C.euphlebia等5种金花茶组植物的3倍~4倍[8];金花茶花朵中类黄酮成分高于小果金花茶C.microcarpa、扶绥金花茶C.achrysantha、龙州金花茶C.longzhouensis和陇瑞金花茶C.longruiensis[9];崇左金花茶C.perpetua中槲皮素类、木犀草素类及类黄酮总量远高于金花茶和凹脉金花茶C.impressinervis[10]。这说明,不同的金花茶组植物原种,其内含的活性成分存在较大差异。

近年来,金花茶被开发成茶饮料、袋泡茶、花茶、浓缩液和口服液等一系列营养保健产品,虽市场前景较好,但价格昂贵,而除金花茶外的金花茶组其他植物鲜见被用于营养保健产品开发。目前,关于金花茶组植物花朵中药用活性成分的研究方面,大多集中于金花茶一种[11-12],其他金花茶组植物少有研究涉及;相关活性成分研究指标主要集中在黄酮与多酚类物质,其他活性成分指标鲜见研究。鉴于此,本研究选择龙州金花茶C.longzhouensis、崇左金花茶C.perpetua、显脉金花茶C.euphlebia、罗斯曼金花茶C.rosmannii、红顶金花茶C.insularis、夏石金花茶C.xiashiensis,种质资源独特,在活性成分方面研究较少的金花茶组植物盛开期花朵作为研究对象,以具有显著药用价值的4种主要活性成分:类黄酮、总酚、总多糖及总皂苷作为考察指标,对比研究6种金花茶组植物主要活性成分的差异性,并进行方差分析、显著性检验、主成分分析及相关性分析,旨在为金花茶组植物的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

龙州金花茶C.longzhouensis、崇左金花茶C.perpetua、显脉金花茶C.euphlebia、罗斯曼金花茶C.rosmannii、红顶金花茶C.insularis、夏石金花茶C.xiashiensis:6种金花茶组植物,实生苗,6~10年生,种植在广西农业科学院花卉研发与推广中心金花茶资源圃内(22°48′N、108°22′E)[13],该区域环境条件能够满足供试金花茶组植物良好生长。于2019年12月19日下午4:00,采集6种金花茶组植物健康植株当年生花朵,每株随机选择盛开期花朵3朵,每个重复共15朵,共3个重复。采集的花朵经蒸馏水洗净后烘干至恒重,用植物粉碎机粉碎,过筛40目,密封保存于-18℃冰箱中,用于类黄酮、总酚、总皂苷及总多糖含量测定。

福林酚:生工生物工程(上海)股份有限公司;香草醛(纯度99%)、没食子酸(纯度97.5%):美国Sigma-Aldrich公司;亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、乙醇、碳酸钠、苯酚、硫酸、高氯酸、乙酸等试剂(均为分析纯):永华化学股份有限公司。

1.2 仪器与设备

Synergy H1型多功能微孔板检测仪:美国BioTek公司;MircoCL 17R型离心机:美国Thermo Scientific公司;AX205DR型电子天平:瑞士METTLER TOLEDO公司。

1.3 试验方法

类黄酮含量测定采用硝酸钠-硝酸铝比色法[14],总酚含量测定采用钨钼酸还原比色法[15],总多糖含量测定采用苯酚-硫酸法[16],总皂苷含量测定采用香草醛-高氯酸比色法[17]

1.4 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据统计,采用SPSS 21.0软件进行方差分析、显著性检验(Duncan新复极差法)、主成分分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 6种金花茶组植物花朵中活性成分含量状况

对6种金花茶组植物花朵中类黄酮、总酚、总皂苷及总多糖含量进行测定,含量差异见表1。

表1 6种金花茶组植物花朵中类黄酮、总酚、总皂苷及总多糖含量
Table 1 Contents of flavonoids,total phenolics,total saponins and total polysaccharides in flowers of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

注:表中数据为平均值±标准误差,同一列中不同小写字母表示种间差异达到0.05显著水平(P<0.05)。

总多糖含量/(mg/g)龙州金花茶 15.26±3.7b 17.92±4.04bc 5.42±0.53bc 49.89±4.62cd崇左金花茶 15.68±1.56b 19.58±1.04b 8.2±0.83a 58.33±3.18b显脉金花茶 10.51±0.67c17.63±1.63bc 5.83±0.78b 36.75±1.93e罗斯曼金花 27.99±4.55a 32.86±3.18a 4.7±0.53c 64.97±5.78a红顶金花茶 16.71±1.32b 15.41±1.21c 4.56±0.36c 46.17±3.64d夏石金花茶 6.59±0.66d 12.01±0.66d 8.36±0.49a 52.66±3.1bc种名 类黄酮含量/(mg/g)总酚含量/(mg/g)总皂苷含量/(mg/g)

由表1可知,在6种金花茶组植物间,其花朵中类黄酮、总酚、总皂苷及总多糖含量差异均达到显著水平(P<0.05)。罗斯曼金花茶花朵中类黄酮、总酚及总多糖含量均为最高,分别为(27.99±4.55)、(32.86±3.18)mg/g及(64.97±5.78)mg/g,且显著高于其他 5种金花茶组植物;夏石金花茶花朵中类黄酮含量最低,红顶金花茶花朵中总酚含量最低,显脉金花茶花朵中总多糖含量最低。夏石金花茶花朵中总皂苷含量最高,达(8.36±0.49)mg/g,与崇左金花茶[(8.2±0.83)mg/g]相比差异不显著,但显著高于其他4种金花茶组植物,红顶金花茶花朵中总皂苷含量最低。

2.2 6种金花茶组植物花朵中活性成分指标主成分分析

对6种金花茶组植物花朵中4个主要活性成分指标进行了主成分分析,结果见表2。

表2 6种金花茶组植物花朵中活性物质主成分特征值与方差贡献率
Table 2 Principal component eigenvalue and cumulative variance rate on active ingredient of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

主成分 特征值 方差贡献率/% 累计方差贡献率/%PC1 2.682 67.054 67.054 PC2 1.143 28.567 95.621

参考Kaiser标准[18],由表2可知,依据主成分特征值大于1提取出2个主成分,第1主成分(PC1)特征值为2.682,方差贡献率为67.054%,第2主成分(PC2)特征值为1.143,方差贡献率为28.567%。2个主成分累计方差贡献率达到95.621%,反映了原始评价指标95.621%的信息,能够较完整体现出6种金花茶组植物花朵中4个主要活性成分指标之间的关系。

对6种金花茶组植物花朵中4种活性成分指标进行主成分的因子分析,结果见表3和图1。

表3 6种金花茶组植物花朵中活性成分主成分载荷矩阵及成分得分系数矩阵
Table 3 Principal component load matrix and component score coefficient matrix on active ingredient of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

活性成分指标images/BZ_43_1874_2013_1897_2042.png因子载荷值 成分得分系数F1 F2 F1 F2类黄酮 0.989 -0.071 0.369 -0.062总酚 0.954 0.050 0.356 0.044总皂苷 -0.560 0.812 -0.209 0.711总多糖 0.693 0.689 0.258 0.603

图1 6种金花茶组植物花朵中活性成分的主成分载荷
Fig.1 Principal component load on active ingredient of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

主成分载荷矩阵反应的是各评价指标对主成分负荷的作用大小与方向,将各指标在主成分中载荷值的绝对值大于0.5的指标组合成综合性指标[18],由表3及图1可知,PC1主要综合了类黄酮、总酚和总多糖3个指标,方差贡献率达67.054%,都与PC1成正相关,这说明这3个指标含量越高,PC1载荷越大,在金花茶组植物花朵中类黄酮和总酚的载荷值相近,二者载荷值均高于总多糖,类黄酮在PC1中的载荷值比总酚高,说明类黄酮对PC1的影响较大,因此选择类黄酮代表PC1;PC2主要综合了总皂苷和总多糖2个指标,方差贡献率达28.567%,都与PC2成正相关,这说明这2个指标含量越高,PC2载荷越大,总皂苷在PC1中的载荷值比总多糖高,因此选择总皂苷代表PC2。主成分得分系数为负表示低于标准化数据的总体均值,为正则表示高于标准化数据的总体均值[18]。根据成分得分系数矩阵,得出2个主成分与4种活性成分指标的线性组合方程,分别为:Y1=0.369X1+0.336X2-0.209X3+0.258X4;Y2=-0.062X1+0.044X2+0.711X3+0.603X4。以各成分的方差贡献率为权数,建立金花茶组植物活性成分综合评价模型:C=67.054%Y1+28.567%Y2

将6种金花茶组植物4种活性成分含量数据进行标准化处理,带入活性成分综合评价模型方程,得到表4。

表4 6种金花茶组植物花朵活性成分得分情况
Table 4 Active ingredient scores of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

种名 Y1 Y2 C 得分排名龙州金花茶 -0.020 -0.422 -0.134 3崇左金花茶 -0.041 1.272 0.336 2显脉金花茶 -0.673 -1.021 -0.743 6罗斯曼金花茶 1.817 0.189 1.272 1红顶金花茶 -0.055 -1.040 -0.334 4夏石金花茶 -1.028 1.021 -0.398 5

分数越高表示样本的营养综合品质越好[19]。由表4可知,6种金花茶组植物花朵中活性成分品质由高到低依次是:罗斯曼金花茶>崇左金花茶>龙州金花茶>红顶金花茶>夏石金花茶>显脉金花茶。

2.3 6种金花茶组植物花朵中药用活性成分指标相关性分析

将6种金花茶组植物样品中内含的4种主要活性成分含量作相关性分析,结果见表5。

相关性分析表明,在供试的金花茶组植物种花朵中类黄酮含量与总酚含量显著正相关(P<0.01),Pearson相关系数为0.919;其他活性成分含量间均未表现出相关性。

表5 6种金花茶组植物花朵中活性成分指标相关性分析
Table 5 Correlation analysis on active ingredient contents of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang

注:采用双侧显著性检验,**表示在0.01水平上显著相关(P<0.01)。

活性成分指标 类黄酮含量 总酚含量 总皂苷含量 总多糖含量类黄酮含量 1.000总酚含量 0.919** 1.000总皂苷含量 -0.613 -0.452 1.000总多糖含量 0.641 0.638 0.138 1.000

3 讨论与结论

近些年,以金花茶为主的金花茶组植物花朵及相关产品在药用和保健领域应用逐渐增多。本研究对6种金花茶组植物花朵进行活性成分测定,其花朵中均含有类黄酮、总酚、总皂苷及总多糖,4种活性成分含量在种间差异显著。类黄酮和总酚有较高的营养和保健功能价值,具有抑制肿瘤[20-21]、降血糖[22]、抗氧化[23]、增强心血管和人体免疫力等生理功效[24];多糖属天然大分子化合物,具有抗氧化、清除自由基、调节细胞衰老和抑制肿瘤细胞活性的功效[25-26];皂苷类化合物具有多种重要的生物活性和广泛的药理作用,如抗过敏、消炎、抗病毒、治疗白血病等[27]。本研究中,罗斯曼金花茶花朵中类黄酮、总酚及总多糖含量最高,显著高于其他5种金花茶组植物;夏石金花茶及崇左金花茶的盛开花朵中总皂苷含量有极高表现,显著高于其他4种金花茶组植物。结合实际观测,罗斯曼金花茶花型美观,花色金黄,花径较大且蜡质感强,花期较长,是原产越南北部的金花茶原种[4];崇左金花茶四季成花,盛花期长,花黄色且花径较大,夏石金花茶花期仅在冬季,花淡黄色,花径较小。综上说明,6种金花茶组植物花朵中均含有4种活性成分,在医药、保健及食品等方面,具有应用前景,其中,罗斯曼金花茶花朵中富含类黄酮、总酚及总多糖,崇左金花茶花朵中富含总皂苷,在制作干花花茶及其他药用保健产品方面价值较高。

本研究对6种金花茶组植物花朵中内含的4种活性成分指标进行主成分分析,综合评价6种金花茶组植物花朵中内含的活性成分价值。通过主成分分析法,提取出2个主成分,反映了原变量95.621%的信息。第1主成分综合了类黄酮和总酚2个指标,贡献率为67.054%,第2主成分综合了总皂苷和总多糖2个指标,贡献率为28.567%,进一步选出类黄酮和总皂苷2个核心指标以评价6种金花茶组植物的活性成分价值。通过综合评价模型方程,6种金花茶组植物花朵活性成分价值得分由高到低为:罗斯曼金花茶>崇左金花茶>龙州金花茶>红顶金花茶>夏石金花茶>显脉金花茶,这表明,罗斯曼金花茶花朵中4种活性成分综合价值最高,崇左金花茶次之,显脉金花茶活性成分综合价值最低。

由相关性分析结果可知,6种金花茶组植物花朵中类黄酮含量与总酚含量显著正相关,即金花茶组植物花朵中类黄酮含量越高总酚含量也越高,反之,类黄酮含量越低总酚含量也越低,根据其相关性,测定类黄酮或总酚其中一种活性成分的含量即可反映出另一活性成分在金花茶组植物花朵中的含量。这可能是,金花茶组植物花朵内含物质具有良好的抗氧化性(自由基清除能力),类黄酮和总酚属于多酚类物质[15],二者对于金花茶组植物花朵抗氧化活性的发挥具有重要作用,是花朵中主要的抗氧化活性成分,二者在抗氧化性方面起到协同作用。

受不同金花茶组植物花期差异的局限,为减小活性成分含量测定的试验误差,本研究仅对12月中下旬处于盛花期的部分金花茶组植物花朵采样1次,下一步还需对其他花期金花茶组植物的活性成分含量进行测定分析,以掌握更多金花茶组植物原种花花朵中的活性成分含量信息,为金花茶组植物的开发利用提供参考依据。

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Analysis and Evaluation of Active Ingredient in Flowers of 6 Species of Camellia sect.Chrysantha Chang

LI Xian-min,LI Chun-niu,LU Jia-shi,HUANG Zhan-wen,CUI Xue-qiang,ZHANG Zi-bin,ZHOU Jin-ye,BU Zhao-yang*
(Flowers Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,Guangxi,China)

AbstractIn order to provide reference for the development and utilization of Camellia sect.Chrysantha Chang,we studied and analyzed of active ingredients in flowers of 6 Species of Camellia sect.Chrysantha Chang.The content of flavonoids,total phenolics,total saponins and total polysaccharides in blooming flowers of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang was determined and evaluated comprehensively by principal component analysis and correlation analysis.The results showed that the content of flavonoids,total phenolics and total polysaccharides in blooming flowers of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang were significantly different.The contents of flavonoids,total phenolics and total polysaccharides were the highest in flowers of C.rosmannii,and the contents of total saponins was at the highest level in the flowers of C.xiashiensis and C.perpetua.The principal component analysis method extracted two main components with a cumulative contribution rate of 95.621%.Two core indexes of flavonoids and total saponins were selected to evaluate the active ingredient quality of Camellia sect.Chrysantha Chang.Through the comprehensive evaluation model equation,from high to low,the comprehensive value of active ingredients in the flowers of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang were:C.rosmannii>C.perpetua>C.longzhouensis>C.insularis>C.xiashiensis>C.euphlebia.There was a significant positive correlation between the contents of flavonoids and the contents of total phenolics in the blooming flowers of 6 species of section Chrysantha Chang.The content of 4 kinds of active ingredient in the flowers of 6 species of Camellia sect.Chrysantha Chang were rich but different,the comprehensive value of active ingredient in C.rosmannii flowers was the highest.

Key wordsCamellia section Chrysantha Chang;flavonoids;total phenolics;total saponins;total polysaccharides;flowers

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2020.21.006

基金项目:广西科技基地和人才专项(桂科AD18281004);广西科技重大专项(桂科AA17204046-1);广西农业科学院科技先锋队专项项目(JZ2020013);广西农业科学院基本科研业务专项(2017YM47、2015YT91)

作者简介:李先民(1988—),男(壮),助理研究员,硕士,研究方向:观赏和药用植物选育及栽培。

*通信作者

引文格式:

李先民,李春牛,卢家仕,等.6种金花茶组植物的花朵活性成分分析与评价[J].食品研究与开发,2020,41(21):33-37

LI Xianmin,LI Chunniu,LU Jiashi,et al.Analysis and Evaluation of Active Ingredient in Flowers of 6 Species of Camellia sect.Chrysantha Chang[J].Food Research and Development,2020,41(21):33-37

收稿日期:2020-05-14