香水莲花茶抗氧化性比较及挥发性物质研究*

周 琦，赵 峰，张慧会，祝遵凌 ，汤 鹏

(1.江苏开放大学 环境生态学院，江苏 南京 210037；2.江苏开放大学 环境建筑工程学院，江苏 南京 210037；3.南京林业大学 风景园林学院，江苏 南京 210037；4.南京林业大学 艺术设计学院，江苏 南京 210037)

香水莲花(Nymphaea hybrid)，属睡莲科睡莲属中的大型热带睡莲，又名“九品香莲”[1]。从20 世纪70 年代，中国园艺工作者在引进美国香莲的基础上，进行多年的杂交选育，现已培育出红、黄、粉、紫等多个花色品系，经南京野生植物综合利用研究院鉴定为香水莲花(N.hybrid)[2]，目前在中国云南、海南、福建、广州、浙江及江苏等地均有种植。香水莲花花色丰富、花香浓郁、适应性较强，是十分珍贵的水生观赏花卉，在公园、庭园和河道等园林植物造景及水体美化净化等方面应用广泛[3]。同时，由于其体内富含氨基酸、矿物质和多糖等营养物质[4]以及黄酮和多酚等活性物质[5]，具有抗菌消炎、降血脂及改善记忆力等功效[6-7]，可应用于医药、芳香疗法、化妆品及香薰等日化产品中，因而备受研究人员关注和广大消费者的喜爱。

花茶是一类多以植物的花蕾或花瓣为材料，经加工后制成的保健饮品，根据原料的不同，功效各异。花茶具有较高的保健和药用价值，在中国具有悠久的饮用历史。常用来制作花茶饮料的花卉有菊花[8]、桂花[9]和茉莉[10]等。花茶不仅含有各种蛋白质、脂类、糖类和维生素等营养物质，还含有多酚、皂苷和萜类等生物活性物质，具有抗氧化、抗衰老和抗肿瘤等生物学功能[11]。研究发现：自由基与机体许多功能性障碍和疾病的发生关系密切，尤其是活性氧自由基，如超氧阴离子自由基和羟基自由基等[12]。抗氧化剂具有清除自由基的作用，对人体健康有益，尤其是植物类天然抗氧化剂，已广泛用于食品加工中。常见的体外评价和筛选物质抗氧化活性的方法有DPPH法、ABTS 法和FRAP 法等，可用于自由基清除能力的定量分析[13]。香水莲花花香物质丰富，不仅观赏价值极高，且具有一定的保健功能，在花茶、香精香料生产及食品加工等方面也具有很大的利用价值[14]。目前，关于香水莲花的研究主要集中在鲜花的活性成分提取及功能评价方面[15]，也有研究者对香水莲花的制茶工艺进行了探索[16]，但对其加工产品，尤其是关于香水莲花茶品质分析方面的报道很少。

为了更好地开发香水莲花资源的应用价值，本研究以香水莲花鲜花为原料，参照工厂花茶的工艺制成香水莲花茶，通过比较不同品系香水莲花茶的生物活性物质及花茶挥发性成分的差异，为进一步筛选花香更为丰富、营养价值更高、功能性更好以及口感更佳的香水莲花园艺品种提供参考，也为香水莲花茶的功能活性和挥发性组分的探索及进一步的创新利用提供理论研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料采自福建漳州香水莲花种质资源圃，包括香水莲花白色品系中的白花型香水莲花(白色)、黄色品系中的黄花型香水莲花(黄色)、紫色品系中的紫花型香水莲花(紫色)和粉色品系中的粉花型香水莲花(粉色)，分别简称为白色香水莲花、黄色香水莲花、紫色香水莲花和粉色香水莲花。

在晴朗无风的早晨(8：00—9：00)，温度26 ℃左右，分别采摘盛花期不同品种香水莲花的花朵，清水冲洗并吹干后，进行干燥，70 ℃保持30 min，60～65 ℃烘4 h，自然回湿6 h 后，再55～60 ℃烘5 h，干燥结束后进行冷却降温，密封保存，制得香水莲花茶。以常规茶饮绿茶(碧螺春)、红茶(崂山红茶)和白茶(天目湖白茶)为对照。

1.2 试验方法

1.2.1 香水莲花总黄酮和总酚的测定

(1)总黄酮的测定方法

参照吕爽等[17]的方法，略作修改。取不同品系香水莲花花茶、绿茶(碧螺春)、红茶(崂山红茶)和白茶(天目湖白茶)各1 g，50 mL 100 ℃开水冲泡10 min，去掉残渣后在10 000 r/min 的条件下离心10 min，取各样品上清液2 mL 于10 mL离心管中，精确加入2 mL l%三氯化铝(AlCl3)，摇匀后室温放置15 min，以不加样品的试剂为空白对照，在425 nm 处测定各样品的吸光度值，样品中黄酮含量以芦丁的毫克当量数来表示，共测试3 次，取其平均值。

(2)总酚含量的测定

称取香水莲花茶和3 种常规茶的粉末各1 g，置于250 mL 锥形瓶中，液料比5∶1，60% 乙醇，60 ℃浸提2 h，然后将粗提液进行减压抽滤，用乙醇定容至100 mL，得到花茶多酚提取液。

采用福林酚比色法[18]测定多酚含量，并略作修改。精确吸取0.5 mL 花茶的多酚提取液，加入2 mL 10%的福林酚试剂，充分摇匀后静置5 min，再添加2 mL 7.5%的碳酸钠溶液，室温反应2 h，然后在765 nm 处测吸光值。代入没食子酸标准曲线方程计算出多酚的含量。

1.2.2 香水莲花茶多酚抗氧化能力测定

(1)清除DPPH 自由基的能力

取0.5 mL 花茶多酚样品溶液，加入4.0 mL 0.1 mmol/L 的DPPH 稀释溶液，在室温下摇匀，避光静置30 min 后，在517 nm 处测量吸光值[19]。不同花茶清除DPPH 自由基的能力以每克干样抗氧化能力相当于Trolox 的浓度(trolox equivalent antioxidant capacity，TEAC)来计算[11]，单位为μmol/g (TEAC)。

(2)清除ABTS 自由基能力

根据朱玉昌等[20]的方法，略作修改。以7 mmol/L 的ABTS 溶液与2.45 mmol/L 的过硫酸钾混合溶液配制ABTS 自由基的阳离子工作液。准确吸取0.5 mL 花茶多酚样品溶液与3.9 mL 工作液，混合后静置，23 ℃反应6 min，然后在734 nm 波长处测定其吸光值，以蒸馏水作为空白对照。不同花茶清除ABTS 自由基的能力以每克干样抗氧化能力相当于Trolox 的浓度(TEAC)来计算，单位为μmol/g (TEAC)。

(3) FRAP 法测定还原力

根据金亮等[21]的方法，准确吸取0.5 mL 花茶多酚样品溶液，加入4.0 mL TPTZ 工作液，充分混匀后，37 ℃ 静置30 min，然后测定593 nm 处吸光值，以吸光值表示还原力的大小。不同花茶还原能力以每克干样抗氧化能力相当于Trolox 的浓度(TEAC)来计算，单位为μmol/g (TEAC)。

1.2.3 香水莲花茶挥发性成分的测定

取0.5 g 香水莲干花，加入l00 mL 100 ℃热水，浸泡10 min，取水溶液进行试验。采用HS-SPMEGC-MS 技术分析其挥发性成分。

GC-MS 分析条件：采用SPME 和聚二甲基硅氧烷纤维PDMS/DVB-65 μm (PDMS/DVB)的手动SPME 不分流注射器(Supelco Inc.，Bellefonte，USA)来吸附香水莲花茶的挥发性物质。SPME在室温下吸附50 min，采用Trace 1300 ISO-LT GC1300 气象色谱质谱联用仪(Thermo Fisher Scientific，USA)进行GC-MS 分析。

程序升温条件：初始40 ℃，保持3 min，以4 ℃/min 升温至110 ℃，保持2 min；3 ℃/min 升温至150 ℃，保持2 min，10 ℃/min 升温至200 ℃，保持4 min。柱流量：1 mL/min；高纯氦气(He)载气。

质谱条件：离子源温度250 ℃；四极杆温度250 ℃；电离方式EI，电子能量70 eV；接口温度250 ℃；全扫描模式，扫描范围m/z33～450。

根据离子流峰面积归一化法计算各组分在总挥发物中的相对含量[22]。对采集到的物质质谱图用Xcalibur 及NIST 2014 进行分析，并将各主要峰的质谱数据与相关文献进行比对，确定香水莲花茶挥发性物质的化学成分。

1.3 数据分析

利用Excel 2011 对原始数据进行录入和整理，用SPSS 22.0 对数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 香水莲花茶总黄酮和总酚含量的比较

由图1 可知：4 个品系的香水莲花茶总黄酮含量均较高，高于3 种常规饮用茶，其中黄色香水莲花总黄酮含量极显著高于其他品系，达26.68 mg/g。香水莲花茶的总多酚含量在不同品系间存在差异，黄色和粉色香水莲花茶的总多酚含量显著高于紫色和白色品系；但均低于绿茶。

图1 香水莲花茶总黄酮和总多酚含量比较)Fig.1 Content comparison of total flavonoids and total polyphenols in N.hybrid tea

2.2 香水莲花茶抗氧化活性比较

2.2.1 清除DPPH 自由基的能力

由图2 可知：绿茶DPPH 清除活性最高，黄色香水莲花茶和白茶的DPPH 清除活性仅次于绿茶，而其他品种香水莲花茶DPPH 清除活性均极显著低于黄色香水莲花。

2.2.2 清除ABTS 自由基能力

由图2 所示：绿茶清除ABTS 能力最高，黄色香水莲花与绿茶差异不显著，也具有较强的清除ABTS 能力；除紫色香水莲外，其他香水莲花茶均显著或极显著低于黄色香水莲花。

2.2.3 还原力的测定

抗氧化性与还原性之间存在正相关性，通常还原性越强，则抗氧化性越强。由图2 所示：香水莲花茶多酚还原能力均极显著低于绿茶，但高于红茶。不同品系香水莲花茶多酚还原能力大小为黄色＞紫色＞粉色＞白色。

图2 多酚清除DPPH、ABTS 自由基活性和还原能力比较)Fig.2 Comparison of DPPH and ABTS radical-scavenging activities and reducing power of polyphenols

2.3 相关性分析

由表1 可知：总酚含量与3 个抗氧化活性指标均呈极显著的正相关关系，相关系数分别为0.890、0.885 和0.923，而总黄酮含量则与抗氧化能力3 个指标的相关性不显著。

表1 总黄酮、总酚含量与抗氧化能力的相关性分析Tab.1 Correlation analysis of flavonoid,polyphenols contents and antioxidant capacity

2.4 香水莲花茶挥发物组成分析

2.4.1 不同品系香水莲花茶的挥发性成分

采用HS-SPME-GC-MS 对香水莲花茶的香气成分进行分析，结果如表2、图3 所示。在香水莲花茶中，共检测到93 种挥发性物质，各品系挥发性物质含量见表1。紫色、粉色、黄色和白色香水莲花茶中检测到的挥发性物质分别有52、54、70 和60 种，相对含量分别占85.55%、87.04%、88.16%和86.28%。挥发性物质包括烯烃类24 种，醇类11 种，酯类8 种，醛类17种，酮类12 种，烷烃类20 种，醚类1 种。不同品系共有的挥发性物质有36 种，其中，含量较高的物质分别是苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、乙酸苯甲基甲酯、β-二氢紫罗兰酮、α-紫罗酮、β-紫罗兰酮、十五烷、乙酸(Z)-5-十二烯醇酯、8-十七烷烯、2-十七烷酮和二十一烷，尤其是苯甲醇相对含量在不同品系香水莲花茶中均较高，在紫色、粉色、黄色和白色香水莲花茶中分别占20.03%、15.34%、17.15%和30.51%。其中，苯甲醛又称安息香醛，具有特殊的杏仁气味；苯甲醇具有微弱的芳香气味，是最简单的芳香醇之一，在茉莉花油、素馨花香油和风信子油等精油中均有此成分；苯乙醛具有风信子香气和樱桃香味；乙酸苄酯具有茉莉花型特殊芳香；β-二氢紫罗兰酮为木香和桂花香，香气较为清甜浓郁；α-紫罗酮呈暖木香和紫罗兰香气；β-紫罗兰酮有紫罗兰香味；乙酸(Z)-5-十二烯醇酯是一种昆虫信息素，可作香精和香料。综合各种物质的气味，使得香水莲花茶在感官上具有花果的清鲜香气特征。

图3 不同品系香水莲花茶挥发性成分总离子流色谱图)Fig.3 Total ionic chromatogram of volatile components emitted from different N.hybrid tea

表2 不同品系香水莲花茶挥发性物质种类及含量Tab.2 Volatile compounds identified in different N.hybrid tea

表2(续)

表2(续)

2.4.2 香水莲花茶挥发性成分分类

香水莲花茶挥发性物质主要可分为六大类，各类物质相对含量见图4 所示。紫色香水莲花茶挥发性物质中醇类物质含量较高，占22.14%，显著高于其他颜色香水莲花茶(P＜0.05)，主要的醇类物质是苯甲醇(20.03%)，其次是酮类物质；粉色香水莲花茶醇类和酯类物质含量较高，主要为苯甲醇(15.34%)、乙酸(Z)-5-十二烯醇酯(17.13%)；黄色香水莲花茶醇类、酯类、酮类和烷烃类物质含量均较高，主要为苯甲醇(17.15%)、β-紫罗兰酮(5.26%)和十五烷(4.51%)；白色香水莲花茶醇类和酮类物质含量较高，主要为苯甲醇(30.51%)和β-紫罗兰酮(5.9%)。从挥发性物质的种类、相对含量及各类挥发性物质的分布来看，黄色香水莲花茶占有较大的优势，挥发性物质种类最多，且相对含量最高，各类挥发性物质均占有一定的比例，较为均衡；而紫色香水莲花茶在香气方面，弱于黄色香水莲花茶。

图4 香水莲花茶不同种类物质的相对含量)Fig.4 The relative content of different kinds of volatile compounds from N.hybrid tea

3 讨论

抗氧化剂可分为天然抗氧化剂和合成抗氧化剂，天然抗氧化剂包括黄酮和多酚类等物质。天然抗氧化剂广泛存在于水果、蔬菜、花卉、茶和咖啡等植物中，可有效避免合成抗氧化剂的诸多安全隐患问题[23]。不同品系香水莲花茶的内含物存在差异，其体内含有丰富的多酚和黄酮类物质，且总黄酮含量均高于3 种常见饮用茶(白茶、绿茶和红茶)，多酚含量则低于绿茶，但高于红茶。植物的抗氧化性与其酚类物质密切相关，4 种香水莲花茶均具有较高的体外抗氧化能力，表明香水莲花茶多酚具有一定的抗氧化能力。尤其是黄色香水莲花茶，其DPPH 自由基清除活性和FRAP 还原能力均与白茶相当，ABTS 自由基清除活性与绿茶相当，均高于其他3 种香水莲花茶。香水莲花茶的抗氧化能力与总酚含量呈极显著的正相关关系，与黄酮含量无显著的相关性。这与韩卫娟等[24]对柿树茶等4 种茶和吕爽等[17]对薄荷的研究结果相一致，进一步说明酚类物质是植物抗氧化活性的主要物质基础。通过比较4 个不同品系香水莲花茶总黄酮和总酚的含量以及多酚抗氧化性，并与常见的饮用茶(白茶、绿茶和红茶)相比较，发现黄色香水莲花茶具有较高的总黄酮和总酚含量以及较强的抗氧化活性，长期饮用可有效清除体内有害自由基，避免人工合成的抗氧化剂的潜在毒性。

茶叶的品质主要包括色、香、味、形及内含物等，其中香气物质是判别制茶植物品种优良与否的重要指标，也是茶叶品质优劣的重要评价指标[25]。挥发性物质常用的提取方法——顶空固相微萃取(HS-SPME)法具有灵敏精准、简便快捷等特点[26]，目前在水果、花卉[27]和茶叶[28]等材料的挥发性物质分析中应用较为广泛，能较好地反映样品中的挥发性物质组分。

香水莲花茶的茶汤中共检测到93 种挥发性物质，紫色、粉色、黄色和白色香水莲花茶中分别检测到52、54、70 和60 种，相对含量分别占85.55%、87.04%、88.16%和86.28%，黄色香水莲花茶的挥发性物质种类和相对含量均较高。将香水莲花茶中检测出来的挥发性物质进行归类，发现烯烃类24 种，醇类11 种，酯类8 种，醛类17 种，酮类12 种，烷烃类20 种以及醚类1 种。前人研究发现：萜烯类、醇类、醛类、酮类和酯类等5 类物质对茶叶的香味起到主要赋香作用[29]，酮基、醛基和羟基等是其发香基团，其中的不饱和键能增强香气[30]。香水莲花茶中含量较高的物质分别是苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、乙酸苄酯、β-二氢紫罗兰酮、α-紫罗酮和β-紫罗兰酮等物质，且不同物质在各品系香水莲花茶中的含量均存在差异，这些物质主要影响香水莲花茶的香味。韩树权等[31]对澳洲坚果叶茶的研究发现：其茶香主要受醇类、醛类、酮类和吡嗪类的影响，有坚果香—烘烤香、花香和果香的混合气味；姚珊珊等[32]发现：柚子花茶的主要赋香物质为萜烯醇类和含氮化合物，桂花龙井茶的赋香物质主要为紫罗酮类、醇类和酯类。综合各种挥发性物质的气味，香水莲花茶在感官上具有花果的清鲜香气特征，而黄色香水莲花茶挥发性物质种类最多，相对含量最高，且各类挥发性物质均占有一定的比例，较为均衡，香气浓郁，颇具特色。

4 结论

香水莲花茶富含黄酮和多酚等天然抗氧化成分，具有显著的体外抗氧化能力，其花茶感官上具有花果的清鲜香气特征。其中黄色香水莲花茶因其茶汤色泽深黄透亮，黄酮和多酚含量较高，滋味浓，口感厚重，香气浓醇，有较好的茶叶色、香、味、形等品质特点。因此，黄色香水莲花不仅是优良的花香园艺资源，还适合用作功能性茶饮，具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。本研究可为香水莲花茶的功能活性和挥发性组分的探索及进一步的创新利用提供理论研究基础。