云南农业大学王秋萍博士等:菌方普洱熟茶水提物和茶褐素的组成及其降脂作用

2023-07-09作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

肥胖是由热量消耗与能量消耗的失衡引发,这会导致机体各部位的脂肪过度堆积,现已发现导致胰岛素抵抗的慢性低度炎症与较高的脂肪量有关。普洱茶是大叶种晒青茶(Camellia sinensis (Linn.) var. assamica (Masters) Kitamura)为原料,经特殊固态发酵加工而成的具有特定品质特征的茶叶。普洱茶独特的后发酵技术不仅使普洱茶中游离氨基酸、多酚化合物(儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色苷类)、嘌呤生物碱等物质发生显著变化,而且产生独特的风味和口感。普洱茶具有多种有益作用,包括衰减或逆转高胆固醇血症、高脂血症、肥胖、脂肪性肝炎和高血糖。茶褐素作为普洱茶的主要活性成分,同样具有减肥、调节血脂、抗动脉粥样硬化、抗氧化等作用。

云南农业大学食品科学技术学院的山波、龚加顺、王秋萍*基于居里点热裂解气相色谱-质谱(CP-Py-GC-MS)联用技术揭示菌方普洱熟茶及其茶褐素的组成成分,并采用高脂饮食诱导的肥胖大鼠,以菌方普洱熟茶与茶褐素为受试物对SD大鼠进行干预,探究菌方普洱熟茶及其茶褐素的降脂功效,比较菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素之间的成分差异及降脂效果,该研究期望为开发新型发酵普洱茶相关的降糖、降脂产品提供理论依据。
1 菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素的基础成分比较

由图1可知,菌方普洱熟茶水提物中各物质含量分别为总多酚15.30%、总黄酮14.26%、氨基酸2.92%、总糖18.80%、多糖17.04%、蛋白质20.98%、总儿茶素4.48%;菌方粗茶褐素中各物质含量为总多酚14.98%、总黄酮14.22%、氨基酸2.53%、总糖28.00%、多糖23.44%、蛋白质24.42%、总儿茶素4.93%;水提物含量最高的是茶褐素,为40.56%,而粗茶褐素中,茶褐素达55.38%;两种样品的总多酚、总黄酮含量差异不显著(P>0.05);水提物样品中的氨基酸、总糖、茶黄素含量显著高于粗茶褐素样品(P<0.05);粗茶褐素样品中蛋白质、多糖、总儿茶素含量显著高于水提物(P<0.05),茶红素均未检出。

2 菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素单体儿茶素和生物碱比较

以峰面积x对质量浓度y(mg/mL)进行线性回归,回归方程如表2所示。结果表明,进样质量浓度在0.5~1 mg/mL范围内与峰面积呈良好的线性关系。

采用高效液相色谱对2种样品中儿茶素及其衍生物和生物碱测定(表3)发现,菌方普洱茶水提物的没食子酸(GA)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)、咖啡因和可可碱含量显著高于菌方粗茶褐素(P<0.05),表没食子儿茶素(EGC)含量则显著低于菌方粗茶褐素(P<0.05),其中GA、EC、EGCG、GCG在粗茶褐素样品中未检出;没食子儿茶素(GC)、儿茶素(C)、儿茶素没食子酸酯(CG)、茶碱在菌方普洱茶水提物及粗茶褐素中均未检出;菌方普洱熟茶及粗茶褐素含量最高的生物碱类为咖啡因,含量分别为13.40 g/kg和2.35 g/kg,菌方普洱熟茶和粗茶褐素样品中儿茶素及其衍生物类含量最高的化合物分别为GA、EGC。据研究发现普洱茶在发酵中通过氧化降低儿茶素及其没食子酸衍生物含量,并且随着发酵时间延长儿茶素及其没食子酸衍生物含量在逐渐降低。

3 菌方普洱茶水提物及粗茶褐素的CP-Py-GC-MS分析


从图2A和表4可以看出,菌方普洱熟茶在380 ℃热裂解条件下得到的裂解产物共有53种,经鉴定的18种,占总产物的49.58%。其中包括酚类5种(2.25%)、酮类2种(0.11%)、吡咯3种(0.66%)、吡啶1种(2.73%)、呋喃2种(3.97%)、醇类2种(0.55%)、咖啡因(39.76%)和其他物质(0.21%)。

从图2B和表5可以看出,菌方粗茶褐素在380℃热裂解条件下得到的裂解产物共有87种,经鉴定的18种,占总产物的44.07%。其中包括酚类1种(0.77%)、酮类4种(0.93%)、吡咯5种(4.67%)、醛类1种(0.13%)、吡啶1种(3.59%)、醇类1种(1.07%)、呋喃2种(1.81%)、咖啡因(36.22%)和其他物质(0.26%)。

在380 ℃热裂解条件下(匹配度≥60%),菌方普洱熟茶与粗茶褐素得到的裂解产物共有7种共同成分,包括醇类(糠醇)、酮类(过氧化乙酰丙酮)、吡咯类(N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、吡咯)、吡啶类(3-羟基吡啶)、咖啡因。菌方普洱熟茶与粗茶褐素的裂解产物中含量最高的化合物是咖啡因,分别占总产物的39.76%、36.22%。从图2C和表6可以看出,菌方普洱熟茶在600 ℃热裂解条件下得到的裂解产物共有90种,经鉴定的22种,占总产物的74.4%。其中包括酚类5种(5.84%)、酮类2种(0.64%)、吡咯3种(3.15%)、呋喃类2种(2.00%)、醇类1种(0.79%)、酯类1种(0.11%)、醛类1种(0.08%)、咖啡因(57.59%)和其他物质(2.25%)。

从图2D和表7可以看出,菌方粗茶褐素在600 ℃热裂解条件下得到的裂解产物共有95种,经鉴定的17 种,占总产物的50.03%。其中包括酚类5种(7.1%)、呋喃类3种(1.66%)、酮类1种(0.93%)、吡咯3种(6.29%)、醇类1种(0.97%)、吡啶类1种(2.15%)、咖啡因(28.5%)和其他物质(3.36%)。
在600 ℃热裂解条件下(匹配度≥60%),菌方普洱熟茶与粗茶褐素的裂解产物共有12种共同成分,包括呋喃类(2,5-二甲基呋喃)、吡咯类(N-甲基吡咯、吡咯)、酮类(2-戊酮)、醇类(糠醇)、吡啶类(3-羟基吡啶)、酚类(苯酚、愈创木酚、邻苯二酚、对苯二酚)、苯、咖啡因。

通过分析菌方普洱熟茶水提物及粗茶褐素在380 ℃或600 ℃热裂解温度下的裂解产物发现,2种样品裂解产物中相对含量最高的化合物均为咖啡因,其次是酚类。在380 ℃时,菌方普洱熟茶水提物与粗茶褐素裂解产物中咖啡因相对含量分别为39.76%和36.22%;在600 ℃时,菌方普洱熟茶水提物与粗茶褐素裂解产物中咖啡因相对含量分别为57.59%和28.5%,菌方普洱熟茶水提物裂解产物中的咖啡因含量高于菌方粗茶褐素。

4 菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素对高脂饮食大鼠体重和摄食量的影响

在WE灌胃至第4周时,WE组体质量相对于HFD组出现显著差异(P<0.05),所有组体质量在第7周均与HFD出现差异(图3A)。如图3A、B所示,在WE干预至第7周时,WE组体质量与HFD组存在极显著差异(P<0.01)。第16周结束时,ND、WE和TB组体质量净增加量与HFD组比较分别下降了18.45%、26.95%和19.43%,且WE和TB组大鼠Lee’s指数与HFD组具有极显著差异(P<0.01),说明WE和TB能够抑制高脂饮食大鼠体质量增长。摄食量是影响大鼠体质量变化的关键因素,由图3D可知,HFD、WE和TB组的平均摄食量都极显著低于ND组(P<0.01),这可能是由于高热量的饲料容易使大鼠产生饱腹感,在一定程度上抑制了大鼠的食欲;但各组大鼠的能量摄入无显著差异(P>0.05)(图3E),且HFD、WE和TB组的平均摄食量亦无显著差异(P>0.05)(图3D),说明WE和TB不是通过减少食物摄入量抑制大鼠体质量的增长。


5 水提物及其茶褐素对大鼠脂肪积累的影响

由图4可知,各组大鼠肝脏指数无显著差异,TB和WE的干预不同程度减少了附睾脂肪、肾周脂肪的堆积,WE干预极显著降低了大鼠附睾脂肪系数、肾周脂肪系数和内脏脂肪系数(P<0.01),TB干预显著降低了大鼠附睾脂肪系数(P<0.05)。表明在预防高脂饮食大鼠脂质积累方面,菌方普洱熟茶水提物的效果优于菌方茶褐素。

6 菌方普洱熟茶水提物和粗茶褐素对高脂饮食大鼠糖脂代谢的影响

如图5A、C所示,干预至第16周,各组大鼠之间血清TC、HDL水平无显著差异(P>0.05)。如图5B所示,与模型组相比,干预至第12、16周,高脂模型组的TG水平显著高于正常对照组(P<0.05),说明高脂饮食能够诱导大鼠TG水平升高;WE和TB的干预明显降低了高脂饮食大鼠血清TG含量,WE和TB组相较于HFD组出现显著或极显著差异(P<0.05,P<0.01)。干预期至第8、12、16周时,高脂模型组LDL水平相较于正常组无显著差异(P>0.05),当干预至第16周,WE组LDL水平显著高于模型组(图5D,P<0.05),具体原因有待探明。如图5E所示,干预期第8、12、16周时,与ND组相比,HFD组血清FBG均显著升高(P<0.05),说明高脂饮食能够诱导大鼠空腹血糖升高;经过菌方普洱熟茶水提物和粗茶褐素干预后,WE和TB组空腹血糖相较于HFD组显著或极显著降低(P<0.05,P<0.01),接近正常组空腹血糖水平。以上结果表明菌方普洱熟茶水提物及粗茶褐素能够有效降低高脂饮食诱导的血清TG和FBG水平,且降低FBG作用效果明显。糖脂代谢紊乱是肥胖患者常见的代谢标志之一,血脂水平能够反映全身性的脂质代谢水平,本实验菌方普洱熟茶水提物和茶褐素均能有效降低大鼠不同干预期的TG、FBG水平,这与其他相关研究结果一致。

7 菌方普洱熟茶提取物及其茶褐素对氧化应激及炎症的影响

由图6A~C可知,与正常组NC相比,HFD组表现出了较强的炎症反应,WE和TB干预组显著降低了高脂饮食诱导的血清IL-6、1L-1β、TNF-α水平升高(P<0.05)。表明WE和TB具有很好的减轻炎症的作用,且TB降低炎症因子的效果优于WE。如图6D~F所示,与NC组相比,HFD组大鼠血清抗氧化酶活力显著降低,这一结果证实了以上观点。与HFD组相比,TB组大鼠血清SOD、GSH-PX活力极显著升高(P<0.01),WE组与HFD组没有表现出差异(P>0.05),表明TB具有显著的抗氧化作用。如图6F结果所示,模型组Nrf2水平显著低于正常组(P<0.05),与模型组相比,WE和TB组血清Nrf2水平均显著或极显著升高(P<0.05,P<0.01),表明WE和TB可能通过激活Nrf2诱导调控下游抗氧化因子的表达。实验结果表明:与HFD组相比,菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素干预组炎症因子水平显著降低,使得促炎因子保持在低水平。茶褐素干预后大鼠的SOD、GSH-Px水平显著升高,抑制了大鼠的氧化应激状态,这与国内相关研究结果一致。

8 菌方普洱熟茶水提物及其茶褐素对高脂饮食大鼠肝脏组织病理学的影响

如图7A显示,NC组大鼠肝细胞组织染色均匀,肝脏组织被膜由厚薄均匀的富含弹性纤维致密结缔组织构成,肝小叶分界明显,排列规则,未见明显病变。HFD组大鼠的组织中可见较大量的肝细胞轻度水肿,多见肝细胞脂肪变性,胞质中可见大量的圆形空泡;脂肪变性严重,伴有少量出血。WE组组织边缘多见肝细胞水肿,胞质疏松淡染;少见肝细胞脂肪变性,胞质中可见大小不一的圆形空泡;偶见核内包涵体。TB组组织中多见大小不一的脂肪空泡,少见脂肪变性;在WE和TB干预后可明显看出脂肪变性减轻和脂肪细胞的体积和数量明显减少,一定程度上改善了高脂饮食造成的肝损伤。肝脏油红O染色如图7A所示,与正常组相比,模型组大鼠肝脏脂肪着色明显,可见肝组织细胞中有大量脂滴聚集,与模型组相比,WE组和TB组脂滴聚集明显减少。由图7B、C结果所示,与NC组相比,高脂饮食诱导后,大鼠肝组织中总胆固醇、总甘油三酯的含量明显升高(P<0.01);与HFD组相比,WE和TB干预后,可以极显著降低大鼠肝组织中总胆固醇和总甘油三脂含量(P<0.01)。

9 结论

菌方普洱熟茶水提物与粗茶褐素的化学成分存在很大区别,两样品单体儿茶素(GA、EC、EGCG、GCG、EGC)、生物碱(咖啡因、可可碱)含量存在明显差异;在不同裂解温度下裂解产物中相对含量最高的均为咖啡因,其次是酚类,且菌方普洱熟茶水提物裂解产物中的咖啡因含量均高于粗茶褐素。菌方普洱熟茶水提物和粗茶褐素能够阻止高脂饮食模式下体质量的快速增长,降低大鼠血脂血糖水平和内脏脂肪系数,对机体抗氧化反应与炎症作用具有积极作用;组织病理表明菌方普洱熟茶水提物和粗茶褐素能够保护肝细胞,减少肝细胞的脂肪变性和脂滴聚集,降低肝脏脂质积累。
菌方普洱熟茶水提物在预防大鼠体质量增长、脂肪积累以及血糖血脂升高方面比菌方粗茶褐素更具优势,这是由于水提物中具有其他活性成分(如茶黄素、GA、EGCG等)可能与茶褐素存在协同的关系。但菌方粗茶褐素抗氧化和降低炎症效果优于水提物。


本文《菌方普洱熟茶水提物和茶褐素的组成及其降脂作用》来源于《食品科学》2023年44卷8期257-267页,作者:山波,龚加顺,王秋萍,等DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220519-252.。