代謝組學(xué)助力揭示采收季節(jié)對(duì)白茶化學(xué)成分和抗氧化能力的具體影響

文章標(biāo)題：Impact of harvest season on bioactive compounds, amino acids and in vitro antioxidant capacity of white tea through multivariate statistical analysis
發(fā)表期刊：LWT-Food Science and Technology
影響因子：6.056
作者單位：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)
百趣生物提供服務(wù)：非靶代謝組學(xué)

研究背景
白茶是世界上最受歡迎和消費(fèi)最廣泛的飲料之一，由新鮮茶葉通過兩個(gè)簡單的過程生產(chǎn)而成，即延長枯萎和干燥，并已被證實(shí)具有多種健康益處，如抗氧化劑、抗炎、抗突變、抗腫瘤和神經(jīng)保護(hù)活性。為了探討采摘季節(jié)對(duì)白茶品質(zhì)的影響，測到了主要品質(zhì)成分及體外抗氧化能力。總的來說，代謝組學(xué)研究結(jié)果為白茶采收季節(jié)的確定提供了支持。

研究結(jié)果
1、18個(gè)白茶樣品的PCA、HCA和PLS-DA
基于HPLC和氨基酸分析儀檢測到的包括17種酚類化合物、3種嘌呤生物堿、19種氨基酸和GABA在內(nèi)的44種化學(xué)成分，通過PCA、PLS-DA和HCA等多元統(tǒng)計(jì)分析，可以將這18個(gè)白茶樣品按照采收季節(jié)完全分為春茶、夏茶和秋茶組，這表明它對(duì)白茶的化學(xué)成分有著深遠(yuǎn)的影響。HCA還根據(jù)收獲季節(jié)將這些白茶分為3個(gè)不同的組，并發(fā)現(xiàn)春茶和秋茶可以聚在一起作為一個(gè)組，顯示其化學(xué)成分更為相似。有14種特征化合物的投影（VIP）中的可變重要性大于1，有助于白茶的收獲季節(jié)鑒定。
 

圖1. 對(duì)44種化學(xué)成分的主成分分析證實(shí)了白茶基于收獲季節(jié)的分類

圖2. 層次聚類分析和偏最小二乘判別分析均表明，白茶可以完全按照收獲季節(jié)進(jìn)行分類
 

圖3. 使用PLS-DA鑒定白茶收獲季節(jié)的特征化合物

2、熱圖分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)
代謝組學(xué)熱圖分析表明，這44種化學(xué)成分可分為3類，同時(shí)進(jìn)行了獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以闡述其在3個(gè)不同收獲季節(jié)白茶中的化學(xué)差異。簇I中的9種化合物呈增加趨勢。尤其是秋季茶，差異極顯著；咖啡因、沒食子酸、C和GC含量高于其他季節(jié)。與春季或秋季相比，簇II中的成分在夏季茶中顯著減少。此外，簇III中的EGC、GCG、CG、鞣花酸、L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、L-酪氨酸和茶堿隨收獲季節(jié)而相對(duì)減少，或在春夏茶中保持穩(wěn)定，而夏季茶中的其他組分含量極顯著高于春季或秋季茶，包括可溶性糖和6種黃酮。因此，夏季茶的可溶性糖和6種黃酮含量最高，而春季茶的EGCG、EGC、TGG、鞣花酸、L-茶氨酸、L-天冬氨酸、L-脯氨酸、L-蛋氨酸、L-天冬酰胺和L-纈氨酸含量相對(duì)較高。此外，秋季茶的ECG、C、EC、沒食子酸、咖啡因、L-谷氨酸、L-半胱氨酸、L-異亮氨酸、L-丙氨酸、L-蘇氨酸、L-甘氨酸和GABA水平顯著高于春季或夏季茶。
 

圖4. 熱圖分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)表明春季、夏季和秋季收獲的白茶的化學(xué)差異

3、采收季節(jié)對(duì)白茶化學(xué)成分的影響
如表1所示，采用單因素方差分析揭示了信陽白茶在春、夏、秋三個(gè)季節(jié)中化學(xué)成分的具體差異。白茶中17種酚類化合物、2種嘌呤生物堿、15種氨基酸和GABA在3個(gè)不同季節(jié)間差異極顯著。單因素方差分析表明，采收季節(jié)對(duì)信陽白茶中5種兒茶素、4種黃酮、5種氨基酸、沒食子酸、可可堿和可溶性糖的影響顯著或極顯著，這應(yīng)歸因于新鮮茶葉和加工參數(shù)。經(jīng)代謝組學(xué)檢測分析比較，春茶游離氨基酸總量最高，有9種氨基酸，兒茶素總量最低；而代謝組學(xué)檢測中夏茶游離氨基酸和兒茶素含量最低，但可溶性糖和6種黃酮的含量最高。春茶和秋茶在茶多酚、酯兒茶素、EGCG、2種黃酮和8種氨基酸方面的差異，表明它們在化學(xué)成分上具有較高的相似性。相反，秋季茶具有最高的咖啡因、茶溴、沒食子酸、C、EC、GC、ECG和4種氨基酸和GABA水平。
 

表1. 春茶、夏茶和秋茶中4種品質(zhì)成分、17種酚類化合物、3種嘌呤生物堿、19種氨基酸和GABA的含量

4、3個(gè)不同季節(jié)體外抗氧化能力的差異
如圖5所示，分別用FRAP、DPPH、ABTS、HSA和SSA評(píng)估了白茶的體外抗氧化能力，方差分析表明，在不同收獲季節(jié)，即春季、夏季和秋季，信陽白茶的抗氧化能力差異極顯著。由于富含酚類化合物，春茶的FRAP、ABTS、HSA和SSA抗氧化能力最高，而秋季茶的DPPH最高。相反，夏季茶的DPPH、ABTS、HSA和SSA最低。然而，夏季茶的FRAP相對(duì)較高，應(yīng)歸因于EGC、CG、GCG和6種黃酮含量在夏秋季茶中的分布差異。
 

圖5. 分別用FRAP（A）、DPPH和ABTS（B）、HSA和SSA（C）測定了信陽白茶在春、夏、秋三個(gè)不同季節(jié)的體外抗氧化能力

5、信陽白茶中的相關(guān)抗氧化劑
百趣代謝組學(xué)通過解讀發(fā)現(xiàn)，酚類化合物和嘌呤生物堿有助于提高體外抗氧化能力，特別是EGCG已被視為茶葉中的主要抗氧化劑。如表2所示，雙變量相關(guān)分析表明，兒茶素、TGG、游離氨基酸和嘌呤生物堿與白茶中的DPPH、HSA和SSA呈顯著或極顯著正相關(guān)。特別是EC、EGC、ECG和EGCG與體外抗氧化活性呈極顯著正相關(guān)，可作為信陽白茶的主要抗氧化劑。此外，鞣花酸和蘆丁、紫杉葉素、楊梅素和木犀草素等幾種類黃酮也有助于FRAP，因?yàn)樗鼈兂收�相關(guān)。沒食子酸與ABT呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)。在C和GC中也可以發(fā)現(xiàn)類似的模式，與ABT和FRAP呈負(fù)相關(guān)。然而，其前體物質(zhì)，尤其是ECG和EGCG，與DPPH、ABTS、HSA和SSA呈顯著或極顯著正相關(guān)。相反，鞣花酸和6種黃酮類化合物可能因其顯著或極顯著負(fù)相關(guān)而對(duì)DPPH產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，通過代謝組學(xué)分析，槲皮素和山奈酚等黃酮類化合物也與ABTS、HSA和SSA呈高度顯著負(fù)相關(guān)，這可能會(huì)對(duì)白茶的體外抗氧化活性產(chǎn)生負(fù)面影響。
 

表2. 白茶中4種品質(zhì)成分和20種生物活性成分與FRAP、DPPH、ABTS、HSA和SSA體外抗氧化能力的相關(guān)性

結(jié)論
在本研究中，將信陽白茶按照采收季節(jié)完全分為三組，并證明了其對(duì)化學(xué)成分的深刻影響。收獲季節(jié)對(duì)白茶中的10種酚類化合物有顯著影響。幾種特征化合物有助于確定白茶的收獲季節(jié)。本研究通過3個(gè)不同采收季節(jié)的比較，揭示了采收季節(jié)對(duì)白茶化學(xué)成分和抗氧化能力的具體影響，并發(fā)現(xiàn)了幾種有助于白茶采收季節(jié)鑒定的特征化合物。

文/阿趣代謝組學(xué)