绞股蓝茯砖茶代谢物特征及其体外降血脂作用

邬培鸿,曹时玲,高悦华,成欣,夏飞*

(陕西科技大学 食品科学与工程学院,陕西 西安 710021)

摘 要:为探究绞股蓝茯砖茶特征性代谢物的变化及其潜在功能,该研究利用液质联用技术对绞股蓝茯砖茶代谢物进行分析;进而对绞股蓝茯砖茶与传统茯茶的差异性代谢产物进行鉴定、分类,并对产生途径进行分析。最后,通过体外试验评价绞股蓝茯砖茶的降脂、降糖的功效。结果表明:与传统茯砖茶相比,绞股蓝茯砖茶中共发现10 类142 种显著性差异代谢产物,主要包括38 种脂质和类脂分子、29 种有机酸及其衍生物、19 种有机杂环化合物和15 种苯丙烷和聚酮类等。代谢通路富集分析结果发现,绞股蓝茯砖茶差异性代谢物主要集中在脂类代谢通路、碳水化合物代谢通路、氨基酸代谢通路等方面。绞股蓝茯砖茶体外降血脂作用是同浓度的辛伐他汀药物的17.88%~36.52%,体外降血糖作用是同浓度的阿卡波糖药物的13.63%~58.18%。该研究探讨绞股蓝茯砖茶的代谢物特征及其潜在的降血脂和降血糖活性,为开发功能性茯砖茶产品,推动茯茶产业多元化发展提供理论依据。

关键词:绞股蓝茯砖茶;液相色谱-质谱联用;代谢产物特征;降血脂;降血糖

茯砖茶是以黑毛茶为原料,经过筛选、拼配、汽蒸、渥堆、压制定型、发花、干燥和成品检验等工序制成的后发酵茶[1-3]。在茯砖茶加工过程中,通过水热和茯砖茶特有的冠突曲霉(Aspergillus cristatus)的作用,可将黑毛茶中大分子物质逐步转化为小分子物质,进而形成茯砖茶醇厚滋味的物质基础。研究发现,茯砖茶具有降血糖[4]、抗氧化[5]、促进肠道健康[6]等功能。随着人们对自身健康的关注,茯砖茶越来越受到关注。目前有关茯砖茶的研究主要集中在微生物群落分析[2]、代谢物组成[3]、茯砖茶品质形成机制研究[7]以及新产品开发[8-10]等方面。市场上茯砖茶种类较为单一,主要以传统茯砖茶为主。为丰富茯砖茶产品种类,推动茯砖茶产业快速发展,有必要开发多样化功能茯砖茶产品。

绞股蓝是一种葫芦科草质藤本植物,又称小苦药、七叶胆等,具有显著的调节血脂的功能[11-13]。目前已有一些功能性的绞股蓝茶、绞股蓝酒、绞股蓝口服液等产品[14],其中以绞股蓝茶所占比例较高。然而绞股蓝茶口感苦涩,不利于大众接受。利用茯砖茶中关键微生物A.cristatus 对绞股蓝进行发酵,有望改善绞股蓝苦涩的口感,同时获得具有降血脂作用的功能性茯砖茶。目前,已有报道的复配型茯砖茶有杜仲茯茶[8]、桑叶茯茶[9]、罗布麻茯茶[9]等,而有关绞股蓝茯砖茶及其调节血脂功能的报道还较少。

为改善绞股蓝茶口感,开发具有多种功能的茯砖茶品类,本研究制备绞股蓝茯砖茶,进而对绞股蓝茯砖茶主要物质成分进行探究;并利用液相色谱质谱联用仪对绞股蓝茯砖茶代谢产物以及其形成的代谢通路进行分析;最后通过体外试验评估绞股蓝茯砖茶的降脂功效,以期为功能性茯砖茶的开发和应用提供依据,为丰富茯砖茶产品市场提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

三四级黑毛茶、绞股蓝:市售;98%浓硫酸(分析纯):西安化学试剂厂;95%乙醇、无水乙醇、磷酸二氢钾、碳酸氢钠、醋酸钾、碳酸钠(均为分析纯):天津市天力化学试剂有限公司;水合茚三酮(分析纯)、芦丁(标准品)、没食子酸(标准品)、福林酚(分析纯)、胰酶(生物试剂)、辛伐他汀(97%)、甘胺胆酸钠(98%)、胆酸钠(生物试剂):上海源叶生物科技有限公司;甲醇(分析纯):天津市登峰化学试剂厂;蒽酮(分析纯):郑州派尼化学试剂厂;甲醇、甲酸、丙醇(均为色谱纯):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;磷酸氢二钠(分析纯)、乙腈(色谱纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;牛磺胆酸钠(95%)、阿卡波糖水合物(98%)、α-淀粉酶(50 U/mg);α-葡萄糖苷酶(50 U/mg):上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器与设备

人工气候培养箱(LRH-400-GS):广东省医疗器械有限公司;紫外可见分光光度计(SP-756PC):上海光谱仪器有限公司;恒温振荡器(HZQ-F160A):上海一恒科技有限公司;电热鼓风干燥箱(101-2 型):北京科伟永兴仪器有限公司;电子天平(BS2245):德国赛多利斯公司;电热恒温水浴锅(8002 型):北京化玻联医疗器械有限公司;组织研磨仪(CBGT-48)、酶标仪(Multiskan GO)、超高效液相色谱串联质谱(UHPLC-Q Exactive):赛默飞世尔科技公司;色谱柱(HSS T3):美国Waters 公司;氮气吹扫仪(JXDC-20):上海净信实业发展有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 绞股蓝茯砖茶的制备

将绞股蓝与黑毛茶以10%原料比拼配,调整水分含量为22%左右,汽蒸15 min,渥堆发酵16 h,发花13 d,制备绞股蓝茯砖茶(gynostemma pentaphyllum Fu brick tea,GFT),同时制备传统茯砖茶(Fu brick tea,FT)作为对照,每种茯砖茶样品平行6 组。

1.3.2 绞股蓝茯砖茶中活性成分测定

绞股蓝茯砖茶的水浸出物含量参照GB/T 8305—2013《茶水浸出物测定》进行测定;茶多糖采用蒽酮-硫酸比色法[15];茶多酚总量参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》进行测定;金花菌数量参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行测定。

1.3.3 基于液相色谱质谱联用(liquid chromatographymass spectrometry,LC-MS) 对绞股蓝茯砖茶与茯茶的代谢产物分析

1.3.3.1 代谢物提取

分别取10 mg 的绞股蓝茯砖茶(GFT)和茯砖茶(FT)样本于2 mL 离心管中,加入一颗直径6 mm 的研磨珠,400 μL 甲醇∶水=4∶1(体积比)进行代谢产物提取。样本溶液于冷冻组织研磨仪研磨6 min(-10 ℃,50 Hz),然后低温超声辅助提取30 min(5 ℃,40 kHz)。将样品于-20 ℃下静置30 min,随后离心15 min(4 ℃,13 000×g),移取上清液上机分析。另取等量样品混合成质量控制样(quality control sample,QC)上机检测。

1.3.3.2 LC-MS 分析

色谱条件:2 μL 样本经高速液相色谱T3 色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.8 μm)分离后进入质谱检测。流动相A 为95%水+5%乙腈(含0.1%甲酸),流动相B 为47.5%乙腈+47.5%异丙醇+5%水(含0.1%甲酸)。分离梯度:0~0.1 min,流动相B 0%~5%;0.1~2 min,流动相B 5%~25%;2~9 min,流动相B 25%~100%;9~13 min,流动相B 维持100%;13.0~13.1 min,流动相B 线性从100%降至0%;13.1~16 min,流动相B 维持0%。流速设置为0.40 mL/min,柱温40 ℃。

质谱条件:样品质谱信号采集采用正负离子扫描模式,质量扫描范围m/z 70~1 050。离子喷雾电压,正离子电压3 500 V,负离子电压2 800 V,鞘气275.79 kPa,辅助加热气68.95 kPa,离子源加热温度400 ℃,一级质谱(mass spectrometry 1,MS1)分辨率70 000,二级质谱(mass spectrometry 2,MS2)分辨率17 500。

1.3.3.3 数据预处理

将LC-MS 原始数据导入代谢组学处理软件Progenesis QI(waters corporation,milford,USA)进行基线过滤、峰识别、积分、保留时间校正、峰对齐,最终得到保留时间、质荷比和峰强度的数据矩阵。同时将质谱(mass spectrometry,MS) 和串联质谱(tandemmass spectrometry,MS/MS) 信息与代谢公共数据库(http://www.hmdb.ca/)进行匹配,得到代谢物信息。

1.3.3.4 差异代谢物分析

对预处理后的矩阵文件进行差异分析。利用主成分分析(principal components analysis,PCA)和正交最小偏二乘判别分析(orthogonal partial least-squares discrimination analysis,OPLS-DA),并使用7 次循环交互验证评估模型的稳定性。此外,进行Student’s T 检验和差异倍数分析。差异代谢物的选择基于OPLS-DA模型得到的变量权重值(variable important in projection,VIP)和Student’s T 检验P 值来确定,VIP>2.0,P<0.05 的代谢物为差异代谢物。差异代谢物通过KEGG数据库(https://www.kegg.jp/kegg/pathway.html)进行代谢通路注释,获得差异代谢物参与的通路。

1.3.4 绞股蓝茯砖茶体外降血脂活性测定

1.3.4.1 GFT 茶汤浓缩液制备

取100 g 绞股蓝茯砖茶,加入1 L 90 ℃的水浸泡30 min。将浸提的1 L 茶汤旋转蒸发浓缩至0.2 L,随后将浓缩液冷冻干燥,得绞股蓝茯砖茶茶汤冻干粉[16-17]。称取2 g 茶汤冻干粉加入200 mL 蒸馏水中制备10 mg/mL的GFT 茶汤浓缩液母液,备用。

1.3.4.2 茶汤浓缩液体外降血脂活性

参照文献[18]的方法略作修改。分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL 的GFT 茶汤浓缩液1.0 mL 于10 mL具塞试管中,分别加入1.0 mL 0.01 mol/L 的盐酸溶液,在37 ℃恒温振荡消化30 min,以0.1 mol/L 氢氧化钠溶液调节pH 值至6.24,随后分别加入4.0 mL 10 mg/mL胰酶,再37 ℃恒温振荡消化30 min。分别向每个样品中加入4 mL 1.0 mmol/mL 的牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠和胆酸钠溶液(均以pH6.24 的0.1 mol/L 磷酸缓冲液配制),每种胆酸钠盐重复3 次,37 ℃恒温振荡1 h 后将混合物转入离心管,4 000 r/min 离心20 min。对上清液中的胆酸盐含量进行分析[18-20],以辛伐他汀代替胆酸钠盐作为阳性对照。

1.3.5 绞股蓝茯砖茶体外降血糖活性测定

1.3.5.1 α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定

参照阿卡波糖比色法[21]测定,依次加入40 μL 不同浓度GFT 茶汤浓缩液、80 μL 10 mmol/mL 的α-葡萄糖苷酶溶液于96 孔板中,37 ℃孵育5 min,随后加入40 μL 对硝基苯β-D-葡萄糖苷溶液(2 mmol/L),37 ℃反应30 min,随后加入80 μL Na2CO3 溶液,终止反应,于酶标仪中检测405 nm 处的吸光度。

1.3.5.2 α-淀粉酶抑制活性的测定

参照阿卡波糖比色法[21-22]测定,将0.5 mL 浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mg/mL 的GFT 茶汤浓缩液分别与0.5 mL α-淀粉酶溶液(0.5 mg/mL)和0.1 mol/L磷酸钠缓冲液(pH6.8 且含有0.006 mol/L NaCI)混匀。将溶液室温下反应10 min 后添加0.01 g/mL 淀粉溶液,室温下反应10 min,再加入1 mL 3,5-二硝基水杨酸显色,沸水浴中反应5 min,冰水浴冷却,加入10 mL 去离子水后,于540 nm 波长处测定吸光度。以阿卡波糖作为阳性对照,同时进行分析。

1.4 数据处理

采用Origin 2021 软件作图,SPSS 27 软件对试验数据进行显著性分析。数值采用平均值±标准差表示。P<0.05 表示具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 绞股蓝茯砖茶的活性成分

绞股蓝茯砖茶和茯砖茶中活性成分如表1 所示。

表1 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶的各物质含量
Table 1 The content of each substance of GFT and FT

注:同列不同字母表示差异显著,P<0.05

茶样名称 茶多糖/(mg/g) 茶多酚/(mg/g) 干物质含量/(mg/g) 游离氨基酸含量/(mg/g) 金花菌孢子数/(105 个/g)FT 39.70±1.08b 38.62±3.58b 53.24±0.84b 19.50±0.69b 2.60±0.30b GFT 182.87±0.59a 170.20±4.65a 55.81±0.61a 26.59±0.60a 4.40±0.10a

由表1 可知,绞股蓝茯砖茶与茯砖茶相比,茶多糖增加了143.17 mg/g,茶多酚增加了131.58 mg/g,绞股蓝茯砖茶中茶多糖、茶多酚以及游离氨基酸含量均显著高于传统茯砖茶(P<0.05)。这可能是由于鲜嫩的绞股蓝叶中多糖类、多酚类物质含量高,这为绞股蓝茯砖茶的茶汤具有抗氧化和养生功效提供物质基础[23-24]。而茯砖茶和绞股蓝茯砖茶中干物质含量,可以提升茶汤的口感和香气[25]

2.2 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶代谢组分析

2.2.1 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶代谢物组成分析

绞股蓝茯砖茶和茯砖茶代谢物组成分析如图1所示。

图1 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶样本正离子模式的主成分得分图和OPLS-DA 模型得分图
Fig.1 Principal component score diagram and OPLS-DA model score diagram of positive ion mode of GFT and FT samples

a.绞股蓝茯砖茶和茯砖茶样本正离子模式的主成分得分图;b.绞股蓝茯砖茶和茯砖茶样本正离子模式的OPLS-DA 模型得分图。

由图1a 可知,PC1 和PC2 解释量之和为74.70%;负离子模式下,数据结果的PCA 分析的PC1 和PC2解释量之和为76.9%(数据未展示)。表明两种模式采集的代谢组数据通过PCA 分析均能较好说明数据的整体情况。PCA 图谱中,QC 聚集度较高,FT 和GFT 的6 个平行重复良好,表明代谢组检测方法以及系统稳定可靠。GFT 和FT 的6 个平行各自聚集且相互明显分开,表明绞股蓝茯砖茶和茯砖茶样品中代谢产物存在明显的差异性。

由图1b 可知,正离子模式下的OPLS-DA 模型对绞股蓝茯砖茶和茯砖茶代谢组数据集的解释度为70.11%,负离子模式下OPLS-DA 模型对绞股蓝茯砖茶和茯茶代谢组数据集的解释度为76.20%(数据未展示)。GFT 和FT 样品区分非常显著,样本全部处于95%置信区间内,表明绞股蓝茯砖茶与茯砖茶的代谢物存在明显差异,可用于后续差异成分分析。

2.2.2 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶的差异性代谢物筛选及分析

对绞股蓝茯砖茶和茯砖茶的代谢产物进行比较,共检测出显著差异代谢物10 类142 种(VIP>2.0 且P<0.05),绞股蓝茯砖茶和茯砖茶的差异代谢物种类如表2 所示。然后选取绞股蓝茯砖茶(GFT)和茯砖茶(FT)之间差异明显的前30 种代谢产物(VIP>3.2,P<0.05),进行差异代谢的热图分析,绞股蓝茯砖茶和茯砖茶的差异代谢物如图2 所示。

图2 绞股蓝茯砖茶和茯砖茶差异代谢的热图
Fig.2 Heat map of differential metabolism of GFT and FT

* 表示差异显著,P<0.05;** 表示差异极显著,P<0.01;*** 表示差异高度显著,P<0.001。GFT 表示绞股蓝茯砖茶;FT 表示茯砖茶。

表2 绞股蓝茯砖茶较茯砖茶差异性代谢物种类与变化情况
Table 2 Differential metabolic species and changes of GFT and FT

序号 代谢物类别 显著性差异性代谢物/%下调数量/个1 脂质和类脂分子 26.76 31 7 2 有机酸及其衍生物 20.42 14 15 3 有机杂环化合物 13.38 11 8 4 苯丙烷和聚酮类 10.56 8 7 5 有机氧化合物 9.86 10 4 6 苯环型化合物 8.45 6 6 7 核苷酸和类似物 3.52 3 2 8 生物碱及其衍生物 0.70 1 9 有机氮化合物 0.70 1 10 其他 5.65 6 2合计 100 90 52上调数量/个

由表2 可知,这些差异代谢物主要包括脂质和类脂分子、有机酸及其衍生物、有机杂环化合物、苯丙烷和聚酮类、有机氧化合物、苯环型化合物、核苷酸和类似物、生物碱及其衍生物、有机氮化合物10 个类别。GFT 与FT 相比,其中显著上调的差异代谢物有90种,显著下调的差异代谢物有52 种,且脂质和类脂分子、有机酸及其衍生物等物质占有较高比例。

由图2 可知,前30 种差异明显的代谢产物中,与FT 相比,GFT 中显著上调的代谢物包括4-香豆酰氯(4-coumaroylputrescine,VIP=4.13)、黄绿青霉素(citreoviridin,VIP =3.43)、 洛 加诺 西 甙(loganoside,VIP =3.44)、全反式-13,14-二氢视黄醇(all-trans-13,14-dihydroretinol,VIP=3.93)、越南参皂苷R12(vinaginsenoside R12,VIP=3.3)、N-羟基-L-酪氨酸(n-hydroxy-L-tyrosine,VIP=3.98)、脱氢丁烯(dehydrotremetone,VIP=3.58)、肉桂萜醇D1(cinncassiol D1,VIP=3.75)、吡拉西坦(piracetam,VIP=4.43),人参皂苷Rh8(ginsenoside Rh8,VIP=3.35)、二甲醚(dimethisterone,VIP=3.31)、N-乙酰-D-半胱氨酸(n-acetyl-D-cysteine,VIP=3.41)、去氢大豆皂甙I(dehydrosoyasaponin I,VIP=3.83)等。这些代谢物可能是绞股蓝茯砖茶中特有的代谢产物,为绞股蓝茯砖茶的特殊功能奠定物质基础。

2.2.3 差异性代谢物的通路分析

为确定GFT 与FT 差异代谢物的产生代谢途径,对表2 中的差异代谢物根据KEGG 数据库进行通路富集分析,通路富集结果如图3、表3 所示。

图3 绞股蓝茯砖茶差异性代谢产物的KEGG 富集气泡图
Fig.3 Bubble diagram of KEGG enrichment of differential metabolism from GFT and FT

表3 绞股蓝茯砖茶特征性代谢产物形成通路
Table 3 Characteristic metabolite formation pathway of GFT

代谢物 调节 通路描述 一级通路pregnenolone(孕烯醇酮) 上调 类固醇激素生物合成 脂类代谢2-hydroxyestrone(2-羟基雌酮) 上调 类固醇激素生物合成 脂类代谢5-hydroxy-L-tryptophan(5-羟基-L-色氨酸) 上调 色氨酸代谢 氨基酸代谢5'-methylthioadenosine(5'-甲基硫代腺苷) 上调 半胱氨酸和蛋氨酸代谢 氨基酸代谢l-quinate(左旋奎宁酸盐) 上调 苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成 氨基酸代谢L-histidine(L-组氨酸) 上调 组氨酸代谢 氨基酸代谢lithocholic acid glucuronide(石胆酸葡糖苷酸) 上调 抗坏血酸和醛酸代谢 碳水化合物代谢trans-Aconitic Acid(反式乌头酸) 上调 C5 支链二元酸代谢 碳水化合物代谢CDP-ethanolamine(乙醇胺) 下调 甘油磷脂代谢 脂类代谢deoxycholic acid(脱氧胆酸) 下调 次级胆汁酸生物合成 脂类代谢tetrahydrodipicolinate(四氢二吡啶甲酸盐) 下调 赖氨酸生物合成 氨基酸代谢N-alpha-Acetyl-L-citrulline(N-α-乙酰-L-瓜氨酸) 下调 精氨酸生物合成 氨基酸代谢L-4-hydroxyglutamate semialdehyde(L-4-羟基谷氨酸半醛) 下调 精氨酸和脯氨酸代谢 氨基酸代谢L-phosphoarginine(L-磷酸精氨酸) 下调 精氨酸和脯氨酸代谢 氨基酸代谢phosphoserine(磷酸丝氨酸) 下调 甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢 氨基酸代谢N-glycolylneuraminic acid(N-羟乙酰神经氨酸) 下调 氨基糖和核苷酸糖代谢 碳水化合物代谢D-glucuronic acid 1-phosphate(D-葡萄糖醛酸1-磷酸) 下调 氨基糖和核苷酸糖代谢 碳水化合物代谢2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconic acid(2-酮基-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸) 下调 磷酸戊糖途径 碳水化合物代谢6-phosphonoglucono-D-lactone(6-磷酸葡萄糖-D-内酯) 下调 磷酸戊糖途径 碳水化合物代谢

由图3 可知,GFT 与FT 的差异性代谢物主要集中在脂类代谢、碳水化合物代谢、氨基酸代谢等方面。图3 中Y 轴代表GFT 与FT 差异代谢物的通路富集,X 轴代表通路影响。富集气泡尺寸越大和颜色越深分别代表GFT 和FT 中更大的通路富集和更高的通路影响值。其中,孕烯醇酮、2-羟基雌酮等是绞股蓝茯砖茶中重要脂类的差异性代谢产物,具有重要影响。石胆酸葡糖苷酸(lithocholic acid glucuronide)、D-葡萄糖酸(D-glucuronic acid 1-phosphate)、反式乌头酸(trans-aconitic acid) 等是绞股蓝茯砖茶中重要的碳水化合物类差异性代谢产物。氨基酸代谢通路中,L-组氨酸(Lhistidine)、L-喹啉酯(L-quinate)、5'-甲基硫代腺苷(5'-methylthioadenosine)是绞股蓝茯砖茶中重要的氨基酸类代谢产物(表3)。整体上,氨基酸代谢和碳水化合物代谢对绞股蓝茯砖茶中代谢产物的形成影响较大。

2.3 绞股蓝茯砖茶体外降血脂、降血糖体外活性测定结果

2.3.1 GFT 茶汤浓缩液体外降血脂测定结果

GFT 茶汤浓缩液对牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠和胆酸钠活性的影响如图4 所示。

图4 GFT 茶汤浓缩液的体外降血脂活性
Fig 4 In vitro hypolipidemic activity of GFT tea soup concentrate

a.GFT 茶汤浓缩液对牛磺胆酸钠结合率的影响;b.GFT 茶汤浓缩液对甘氨胆酸钠结合率的影响;c.GFT 茶汤浓缩液对胆酸钠结合率的影响。

由图4 可知,随着浓度的增加,GFT 茶汤浓缩液与牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠和胆酸钠的结合率也在增加。0.2 mg/mL GFT 茶汤浓缩液与牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠、胆酸钠的结合率分别是阳性对照(辛伐他汀)的18.06%、18.05%、30.56%。0.6 mg/mL GFT 茶汤浓缩液与牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠、胆酸钠的结合率分别是阳性对照的17.67%、17.67%、31.26%。GFT 茶汤浓缩溶液的浓度为1.0 mg/mL 时,其对牛磺胆酸钠的结合率为14.65%,对甘氨胆酸钠的结合率为17.43%,对胆酸钠的结合率为34.1%。1.0 mg/mL GFT 茶汤浓缩液与牛磺胆酸钠、甘氨胆酸钠、胆酸钠的结合率是阳性对照的17.88%、17.88%、36.52%。GFT 茶汤浓缩液与3 种胆酸钠的结合量越高,说明其降胆固醇效果越好,降血脂活性越强。本研究中GFT 茶汤浓缩液的体外降脂效果是辛伐他汀药物的17.88%~36.52%。然而,绞股蓝茯砖茶作为一种茶饮品,在安全性等方面具有明显优势,可长期饮用此类茶来调节血脂。

2.3.2 GFT 茶汤浓缩液体外降血糖测定结果

GFT 茶汤浓缩液对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性的影响如图5 所示。

图5 GFT 茶汤浓缩液的体外降血糖活性
Fig.5 In vitro hypoglycemic activity of GFT tea soup concentrate

a.GFT 茶汤浓缩液对α-葡萄糖苷酶的抑制率;b.GFT 茶汤浓缩液对α-淀粉酶的抑制率。

由图5 可知,GFT 茶汤浓缩液具有α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性,随着茶汤冻干粉浓度的增加,其对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制率也在增加。0.6 mg/mL GFT 茶汤浓缩液对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制率是阳性对照(阿卡波糖) 的12.31%、44.54%。1.0 mg/mL GFT 茶汤浓缩液对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率分别为8.23%和42.64%,分别是阳性对照的13.63%、58.18%。绞股蓝茯砖茶具有长期用于食疗调整高血糖症的潜力。

3 结论

本研究对绞股蓝茯砖茶中的代谢产物特征进行分析,探讨差异性代谢产物的形成代谢通路,并初步揭示了绞股蓝茯砖茶的体外降血脂和降血糖活性。与传统茯砖茶相比,绞股蓝茯砖茶中共有10 类142 种显著性差异代谢产物,包括38 种脂质和类脂分子、29 种有机酸及其衍生物、19 种有机杂环化合物和15 种苯丙烷和聚酮类等。绞股蓝茯砖茶差异性代谢物主要集中在脂类代谢通路、碳水化合物代谢通路、氨基酸代谢通路等方面。绞股蓝茯砖茶具有一定的体外降血脂和降血糖活性,可长期用于食疗调整高血脂、高血糖症。本研究旨在开发功能性茯砖茶产品,以期为茯茶产业多元化发展提供理论基础。

参考文献:

[1] 吴凯为, 杨立娜, 朱力杰, 等.冠突散囊菌在发酵茶中应用的研究进展[J].食品研究与开发, 2018, 39(1): 189-193.WU Kaiwei, YANG Lina, ZHU Lijie, et al.Advances on the application of Eurotium cristatum in fermented tea[J].Food Research and Development, 2018, 39(1): 189-193.

[2] LI Q, CHAI S, LI Y D, et al.Biochemical components associated with microbial community shift during the pile-fermentation of primary dark tea[J].Frontiers in Microbiology, 2018, 9: 1509.

[3] LI Q, HUANG J N, LI Y D, et al.Fungal community succession and major components change during manufacturing process of Fu brick tea[J].Scientific Reports, 2017, 7: 6947.

[4] 王茹茹, 肖孟超, 李大祥, 等.黑茶品质特征及其健康功效研究进展[J].茶叶科学, 2018, 38(2): 113-124.WANG Ruru, XIAO Mengchao, LI Daxiang, et al.Recent advance on quality characteristics and health effects of dark tea[J].Journal of Tea Science, 2018, 38(2): 113-124.

[5] 曾超珍, 刘仲华.茯砖茶抗氧化物质提取及其抗氧化活性研究[J].广东农业科学, 2015, 42(21): 106-110.ZENG Chaozhen, LIU Zhonghua.Optimization of antioxidants ex -traction from Fu brick tea and its antioxidant activity[J].Guangdong Agricultural Sciences, 2015, 42(21): 106-110.

[6] CHEN D, CHEN G J, WAN P, et al.Digestion under saliva, simulated gastric and small intestinal conditions and fermentation in vitro of polysaccharides from the flowers of Camellia sinensis induced by human gut microbiota[J].Food & Function, 2017, 8(12): 4619-4629.

[7] LI Q, LI Y D, LUO Y, et al.Shifts in diversity and function of the bacterial community during the manufacture of Fu brick tea[J].Food Microbiology, 2019, 80: 70-76.

[8] 杨乔, 唐磊, 孟阳, 等.一种复合型茯茶加工工艺研究[J].西北农业学报, 2020, 29(4): 630-640.YANG Qiao, TANG Lei, MENG Yang, et al.Processing technology of a compound fucha tea[J].Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2020, 29(4): 630-640.

[9] 李飞鸣, 邵元元, 肖建中, 等.桑叶茶“散茶发花”工艺研究[J].北方蚕业, 2017, 38(3): 12-15, 19.LI Feiming, SHAO Yuanyuan, XIAO Jianzhong, et al.Process optimization of mulberry leaf tea by fungal fermentation with loose tea[J].North Sericulture, 2017, 38(3): 12-15, 19.

[10] 黄英, 肖海兵, 陈培旭, 等.罗布麻茯茶复合饮料的研制[J].塔里木大学学报, 2018, 30(3): 24-32.HUANG Ying, XIAO Haibing, CHEN Peixu, et al.Preparation of composite drink with fuzhuan brick tea and Apocynum venetum[J].Journal of Tarim University, 2018, 30(3): 24-32.

[11] MEGALLI S, AKTAN F, DAVIES N M, et al.Phytopreventative anti-hyperlipidemic effects of Gynostemma pentaphyllum in rats[J].Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences: a Publication of the Canadian Society for Pharmaceutical Sciences, Societe Canadienne Des Sciences Pharmaceutiques, 2005, 8(3): 507-515.

[12] MEGALLI S, DAVIES N M, ROUFOGALIS B D.Anti-hyperlipidemic and hypoglycemic effects of Gynostemma pentaphyllum in the Zucker fatty rat[J].Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences:a Publication of the Canadian Society for Pharmaceutical Sciences,Societe Canadienne Des Sciences Pharmaceutiques, 2006, 9(3): 281-291.

[13] 吴柳松, 钱民章.绞股蓝总苷对PCSK9 基因表达及辛伐他汀降血脂作用的影响[J].中国病理生理杂志, 2017, 33(1): 79-85.WU Liusong, QIAN Minzhang.Effects of gypenosides on PCSK9 gene expression and blood lipids lowered by simvastatin[J].Chinese Journal of Pathophysiology, 2017, 33(1): 79-85.

[14] 周建华, 张兴亚.绞股蓝开发研究新进展及应用[J].食品科技,2010, 35(2): 74-77.ZHOU Jianhua, ZHANG Xingya.New research progress of Gynostemma pentaphyllum and application[J].Food Science and Technology, 2010, 35(2): 74-77.

[15] 王黎明, 夏文水.蒽酮-硫酸法测定茶多糖含量的研究[J].食品科学, 2005, 26(7): 185-188.WANG Liming, XIA Wenshui.Determination of TPS by improve -ment of anthrone-sulfuric acid method[J].Food Science, 2005, 26(7):185-188.

[16] 王海松, 李清亮, 任鹏飞, 等.黄大茶茶汤成分分析及抗氧化活性研究[J].安徽农业大学学报, 2018, 45(5): 801-807.WANG Haisong, LI Qingliang, REN Pengfei, et al.Study on the composition and antioxidant activity of Large Yellow Tea water extract[J].Journal of Anhui Agricultural University, 2018, 45(5): 801-807.

[17] 许勇泉, 陈根生, 胡雄飞, 等.绿茶浓缩汁中不可逆沉淀形成的研究[J].现代食品科技, 2014, 30(1): 33-37.XU Yongquan, CHEN Gensheng, HU Xiongfei, et al.Irreversible sediment formation in green tea concentrate[J].Modern Food Science and Technology, 2014, 30(1): 33-37.

[18] 邓志汇.液氮提取茶鲜叶的茶多酚及其降血脂研究[D].广州: 华南理工大学, 2012.DENG Zhihui.Study on extraction of tea polyphenols from fresh tea leaves via liquid netrogen processing and its lowering plasma cholesterol function[D].Guangzhou: South China University of Technology, 2012.

[19] 曾桥, 韦承伯, 缑会莉, 等.杜仲叶茯砖茶多糖提取工艺优化及抗氧化降血脂活性[J].食品科技, 2018, 43(8): 184-192.ZENG Qiao, WEI Chengbo, GOU Huili, et al.Optimization of the extraction process and evaluation of antioxidant activities and hypolipidemic effects of polysaccharides from Eucommia ulmoides leaves Fu brick tea[J].Food Science and Technology, 2018, 43(8): 184-192.

[20] 袁丹丹, 袁超, 刘飞, 等.颗粒型黑茶降血糖降血脂的作用研究[J].食品与药品, 2018, 20(2): 89-93.YUAN Dandan, YUAN Chao, LIU Fei, et al.Hypoglycemic and hypolipidemic effects of granular dark tea[J].Food and Drug, 2018, 20(2): 89-93.

[21] 赵寒青.玉米须复合袋泡茶的研制及其抗氧化、降血糖活性研究[D].长春: 吉林大学, 2021.ZHAO Hanqing.Research and development of corn silk bagged tea and its antioxidant and hypoglycemic activities[D].Changchun: Jilin University, 2021.

[22] 莫丽春, 陈丽娟, 吴月霖, 等.四种天然产物对α-淀粉酶抑制作用研究[J].食品科技, 2012, 37(3): 85-88.MO Lichun, CHEN Lijuan, WU Yuelin, et al.α-amylase inhibition of 4 natural products[J].Food Science and Technology, 2012, 37(3):85-88.

[23] 张钊, 李鹏婧, 杨洋.绞股蓝研究综述[J].食品研究与开发, 2011,32(11): 193-196.ZHANG Zhao, LI Pengjing, YANG Yang.The summarize of Gynostemma pentaphyllum(thunb) makino[J].Food Research and Development, 2011, 32(11): 193-196.

[24] CHEN P Y, YONG Y Y, GU Y F, et al.Comparison of antioxidant and antiproliferation activities of polysaccharides from eight species of medicinal mushrooms[J].International Journal of Medicinal Mushrooms, 2015, 17(3): 287-295.

[25] ZHANG H W, ZHANG Y J, CHAMBERS E I, et al.Electron beam irradiation on Fuzhuan brick -tea: Effects on sensory quality and chemical compositions[J].Radiation Physics and Chemistry, 2020,170: 108597.

Characteristics of Metabolites of Gynostemma pentaphyllum Fu Brick Tea and Its Effect on Lowering Blood Lipid in vitro

WU Peihong,CAO Shiling,GAO Yuehua,CHENG Xin,XIA Fei*
(College of Food Science and Engineering,Shaanxi University of Science and Technology,Xi'an 710021,Shaanxi,China)

Abstract:In order to explore the changes in characteristic metabolites of Gynostemma pentaphyllum Fu brick tea (GFT)and their potential function,the metabolites of GFT were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry(LC-MS)technology.Then the differential metabolites of GFT were identified,classified,and analyzed compared with the traditional brick tea,as well as their metabolic pathways.Finally,the lipid-lowering and blood sugar-lowering effects of GFT were evaluated through in vitro experiments.The results showed that compared with traditional Fu brick tea,GFT had 142 significant differential metabolites classified into 10 categories,including 38 lipids and lipid-like molecules,29 organic acids and derivatives,19 organic heterocyclic compounds,and 15 phenylpropanes and polyketides.Metabolic pathway enrichment analysis showed that the differential metabolites of GFT were mainly concentrated in lipid metabolism pathway,carbohydrate metabolism pathway,and amino acid metabolism pathway.The in vitro experiments demonstrated that GFT exhibited a lipid-lowering effect of 17.88% to 36.52% compared to the same concentration of simvastatin.Additionally,its blood sugar-lowering effect was 13.63% to 58.18% compared to the same concentration of acarbose.This study explored the characteristic metabolites of GFT and its potential lipid-lowering and blood sugar-lowering activities,providing a theoretical basis for the development of functional Fu brick tea products and promoting the diversified development of the Fu brick tea industry.

Key words:Gynostemma pentaphyllum Fu brick tea;liquid chromatography-mass spectrometry;characteristics of metabolite;lowering blood lipid;lowering blood sugar

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.20.002

基金项目:国家自然科学基金项目(31801513);咸阳市重点研发计划项目(2020k02-68);陕西省西安市创新能力强基计划-农业技术研发项目(21NYYF0029);陕西省西安市未央区科技计划项目(202132)

作者简介:邬培鸿(1996—),男(汉),硕士研究生,研究方向:食品工程。

* 通信作者:夏飞(1987—),男(汉),副教授,博士,研究方向:食品微生物。

引文格式:

邬培鸿,曹时玲,高悦华,等.绞股蓝茯砖茶代谢物特征及其体外降血脂作用[J].食品研究与开发,2023,44(20):9-16.

WU Peihong,CAO Shiling,GAO Yuehua,et al.Characteristics of Metabolites of Gynostemma pentaphyllum Fu Brick Tea and Its Effect on Lowering Blood Lipid in vitro[J].Food Research and Development,2023,44(20):9-16.

加工编辑:王雪

收稿日期:2023-06-15