Antioxidant Activity of Polysaccharides in Wuyi Mingcong Tea Germplasms
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摘要:目的 探明武夷山茶区特色武夷名丛茶树种质资源茶多糖的组成特征和抗氧化活性，为武夷名丛茶树种质资源的开发利用和乌龙茶新品种选育提供科学依据。方法 以31份武夷名丛茶树种质资源为试材，相同方法提取茶多糖，测定茶多糖基本组分和体外抗氧化活性，采用聚类热图分析和隶属函数法进行分类和综合评价。结果 31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖的提取率为1.73%～3.39%；茶多糖组分中，中性糖含量为25.75%～67.21%，糖醛酸含量为11.10%～22.57%，蛋白质含量为2.24%～7.42%，茶多酚含量为3.81%～9.68%；茶多糖对DPPH自由基清除率为25.47%～84.30%，平均值为55.61%，对羟基自由基的清除率为34.98%～78.38%，平均值为54.20%；茶多糖基本组成和自由基清除率7个指标的变异系数在16.74%～23.71%，遗传多样性指数在1.93～2.18。聚类热图分析表明，糖醛酸、蛋白质和茶多酚含量与DPPH·和·OH自由基清除率相关性较强，而提取率和中性糖含量与DPPH·和·OH自由基清除率相关性较弱；31份武夷名丛茶树种质资源可分为3类。经隶属函数法综合评价，平均隶属函数值排名前5位的武夷名丛种质为九龙兰、玉蟾、玉笪、白鸡冠和红鸡冠。结论 31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖基本组分和体外抗氧化活性存在较大的差异性和多样性，茶多糖组分中糖醛酸、蛋白质和茶多酚对其抗氧化活性贡献较大，九龙兰、玉蟾、玉笪、白鸡冠和红鸡冠 5份武夷名丛茶多糖抗氧化活性较强，可作为武夷岩茶保健育种的亲本材料。Abstract:Objective Composition and antioxidant activity of polysaccharides （TPS） in Wuyi Mingcong tea germplasms from plantations at Mt. Wuyi were determined for better utilization of the existing resource and new variety breeding.Method Samples of 31 Wuyi Mingcong tea germplasms were collected for polysaccharides extraction. The extraction rate and contents of neutral sugar, uronic acid, protein and tea polyphenol were determined. Methods of D-deoxyribose-iron system and DPPH assay were adopted to evaluate the scavenging activities on DPPH· and hydroxyl （·OH） free radicals. A clustered heatmap and subordinate function method were employed to characterize and classify the various TPS.Result The TPS extraction rates on the tea germplasm samples ranged from 1.73% to 3.39%. The extracts contained 25.75-67.21% neutral sugars, 11.10-22.57% uronic acid, 2.24-7.42% protein, 3.81-9.68% polyphenols. The average scavenging activity of TPS on DPPH· was 55.61%, ranging from 25.47% to 84.30%, and that on ·OH 54.20%, ranging from 34.98% to 78.38%. The coefficients of variation on 7 TPS traits ranged from 16.74% to 23.71% and on genetic diversity indices from 1.93 to 2.18. The hierarchical cluster and heatmap analyses showed that the contents of uronic acid, protein, and polyphenols significantly correlated with the free radical scavenging activities of the TPS extracts, but not between the extraction rate or neutral sugar and the antioxidant activity. The 31 germplasms could be divided into 3 classes. The top 5 germplasms on the average subordinate function value were Camellia sinensis （L.） O. Kuntze cv. Jiulonglan, cv. Yuchan, cv. Yudan, cv. Baijiguan, and cv. Hongjiguan.Conclusion The composition and antioxidant activity of TPS in the 31 Wuyi Mingcong teas varied significantly. The uronic acid, protein, and polyphenols in TPS exerted significant effect on its antioxidant activity. TPS in Jiulonglan, Yuchan, Yudan, Baijiguan, and Hongjiguan appeared to be higher on antioxidant activity among the germplasms. These 5 varieties could be applied for breeding new varieties to make oolong teas for the health food market.
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0. 引言
【研究意义】武夷岩茶是闽北乌龙茶的优秀代表，以其独特的“岩骨花香”品质特征和良好的降血脂、抗过敏、抗氧化作用而受到消费者喜爱[1]。武夷山茶区独特的生态环境孕育出丰富多彩的武夷名丛茶树种质资源，为武夷岩茶新品种选育和产品开发提供了宝贵材料。随着茶产业向集约化方向发展，肉桂、水仙等品种成为武夷岩茶生产中的主栽品种，武夷名丛的种植面积越来越小，许多名丛因管理不善而逐步衰老枯死，有的甚至被挖毁改种，造成武夷名丛茶树种质资源的多样性日益耗失。近年来，在当地政府和茶人的努力下，数百份武夷名丛逐步被收集并建圃保存，但对于武夷名丛的科学鉴定评价和发掘利用工作还较为滞后[2]。因此，系统开展武夷名丛种质资源的鉴定评价，对武夷名丛茶树种质资源的保护和开发利用具有重要意义。【前人研究进展】茶多糖（Tea polysaccharides, TPS）是茶叶中的一种重要的生理活性物质，具有显著的降血糖、抗氧化、增强机体免疫调节能力等保健功效，有望开发成为防治糖尿病和心血管疾病的新型功能性食品和药物[3]。目前，关于茶多糖的研究集中在提取分离、纯化[4]、结构表征鉴定及生物活性方面[5]，对原料性能与生物活性关系研究的报道较少。已有研究表明，茶多糖特性和生物活性存在品种多样性[6]。而对于不同品种的罗望子[7]、枣[8]等植物多糖的研究也揭示了植物多糖的抗氧化活性具有品种间差异。近年来，学者对武夷名丛茶树种质资源的农艺性状[9]、叶片解剖结构[10]和生化成分[11]等进行了较为深入的研究。【本研究切入点】目前对武夷名丛茶树种质资源茶多糖特性和抗氧化活性的研究鲜见报道。笔者前期对金毛猴等5份武夷名丛茶多糖清除羟基自由基活性进行了初步研究[12]，发现不同武夷名丛茶多糖清除羟基自由基活性存在差异，但该研究覆盖武夷名丛材料份数少，对武夷名丛茶多糖特性和抗氧化活性的分析和评价尚不够全面。【拟解决的关键问题】本研究以31份武夷名丛茶树种质资源为试材，以相同条件和方法提取茶多糖，测定茶多糖基本组分和清除DPPH自由基（DPPH·）、羟基自由基（·OH）的活性，并采用聚类热图分析和隶属函数法对武夷名丛茶树种质资源进行分类和综合评价，旨在探明不同武夷名丛茶树种质资源茶多糖的组成特征和体外抗氧化活性差异，筛选出含有高抗氧化活性茶多糖的武夷名丛种质，为武夷名丛茶树种质资源的开发利用和乌龙茶新品种的选育提供参考。
1. 材料与方法
1.1 供试材料
供试的31份武夷名丛茶树种质资源采集自武夷山龟岩种植园茶树资源圃（闽茶圃004号），每份种质种植小区长×宽为 15 m×1.8 m，茶树树龄为3～18年，基本信息见表1。该圃位于福建省武夷山市星村镇前兰村梅子桥（东经117°97′59″，北纬27°61′50″），海拔200 ～270 m，土层深厚，灌溉条件便利，属中亚热带季风湿润气候区；光照充足，雨量丰沛，温湿度适宜，适合茶树生长[13]。圃内种质资源材料均由其来源地取无病虫害的枝梢在圃内进行扦插繁育保存，立地土壤条件和肥水管理一致。
表 1 供试材料基本信息Table 1. Basic information on tested materials种质编号
Germplasm number种质
Germplasm来源地
Origin种质编号
Germplasm number种质
Germplasm来源地
OriginMC01 白鸡冠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Baijiguan外鬼洞 Waiguidong MC17 红孩儿 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Honghaier内鬼洞 Neiguidong MC02 白牡丹 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Baimudan马头岩水洞口 Matouyanshuidongkou MC18 肉桂 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Rougui马枕峰 Mazhenfeng MC03 半天妖 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Bantianyao三花峰 Sanhuafeng MC19 铁罗汉 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Tieluohan内鬼洞 Neiguidong MC04 玉笪 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yudan北斗峰 Beidoufeng MC20 小红梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiaohongmei九龙窠 Jiulongke MC05 岭上梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingshangmei状元岭 Zhuangyuanling MC21 正太阴 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengtaiyin外鬼洞 Waiguidong MC06 灵芽 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingya刘官寨 Liuguanzhai MC22 大红袍 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Dahongpao九龙窠 Jiulongke MC07 玉蟾 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yuchan刘官寨 Liuguanzhai MC23 玉井流香 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yujinliuxiang内鬼洞 Neiguidong MC08 九龙兰 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulonglan外九龙窠 Waijiulongke MC24 水金龟 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Shuijingui牛栏坑杜葛寨 Niulankengdugezhai MC09 月桂 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yuegui霞宾岩下溪仔边 Xiabingyanxiaxizaibian MC25 九龙奇 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulongqi十八寨 Shibazhai MC10 向天梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiangtianmei北斗峰 Beidoufeng MC26 岭下兰 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingxialan慧苑狗洞 Huiyuangoudong MC11 金丁香 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jindingxiang野猪槽 Yezhucao MC27 大红梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Dahongmei十八寨 Shibazhai MC12 醉贵姬 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zuiguiji内鬼洞 Neiguidong MC28 九龙珠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulongzhu九龙窠 Jiulongzhai MC13 金鸡母 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jinjimu九龙窠 Jiulongke MC29 正太阳 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengtaiyang外鬼洞 Waiguidong MC14 香石角 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiangshijiao水濂洞 Shuiliandong MC30 醉墨 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zuimo九龙窠 Jiulongke MC15 红鸡冠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Hongjiguan内鬼洞 Neiguidong MC31 正白毫 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengbaihao岚谷乡岭阳村 Languxianglingyangcun MC16 红海棠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Honghaitang内鬼洞 Neiguidong 1.2 主要仪器与试剂
FZ102型微型植物粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；Alpha2-4型冷冻干燥机，德国Christ公司；GK系列型电子分析天平，赛多利斯科学仪器北京有限公司；JJ-I型精密增力定时电动搅拌器，江苏金坛市中大仪器厂；UV-3200PC型分光光度计，上海嘉鹏科技有限公司；Neofuge 15R型高速冷冻离心机，香港力康生物医疗科技有限公司。半乳糖醛酸、脱氧核糖（DR）、硫代巴比妥酸（TBA）、1,1-二苯基苦基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH），美国Sigma-Aldrich公司；上述及其他试剂（购自中国医药集团化学试剂有限公司）均为分析纯。
1.3 试验方法
1.3.1 样品采集与处理
武夷名丛茶树种质资源鲜叶原料采自春季第1轮新梢，每份种质资源材料从种植小区中随机选择60株以上茶树，从树冠外围中部随机采摘一芽二叶新梢600～800 g，重复3次。新梢采摘后蒸汽杀青固样，烘干、粉碎后过40目筛，置于−20℃冰箱中保存备用。
1.3.2 茶多糖的提取
参照倪德江等[14]的方法，采用水提醇沉淀法提取茶多糖。按式（1）计算粗茶多糖提取率：
粗茶多糖提取率=（干燥后的粗茶多糖重量/茶粉重量）×100% （1）
1.3.3 茶多糖组分测定
糖醛酸含量测定采用硫酸-咔唑法[15]；蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[16]；中性糖含量测定采用蒽酮-硫酸法[17]；茶多酚含量测定采用福林酚法[18]。
1.3.4 茶多糖清除自由基活性测定
茶多糖清除羟基自由基活性测定 将提取的茶多糖配制成5.0 mg·mL−1，采用D-脱氧核糖-铁体系法测定不同武夷名丛茶多糖对·OH自由基的清除率[19]。
茶多糖清除DPPH·自由基活性测定 将提取的茶多糖配制成1.0 mg·mL−1，参照CHEN等[20]的方法测定不同武夷名丛茶多糖对DPPH·自由基的清除率。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2019软件进行数据整理；采用TBtools（Toolbox for Biologists）v0.6696生物信息学分析软件进行层次聚类（HCA）并绘制聚类热图[21]，聚类方法为Complete-linkage法，距离为欧氏距离；以每个性状极差的1/10为间距将各性状分为10个等级，采用Shannon-Wiener指数法计算各性状的遗传多样性指数（H′），计算公式为：多样性指数（H′）=−ΣPilnPi，其中Pi为某性状第i个代码出现的频率[22]；采用模糊数学隶属函数法对武夷名丛茶多糖抗氧化活性进行综合评价，隶属值=（X−Xmin）/（Xmax−Xmin），式中X为测定值，Xmax为最大值，Xmin为最小值，反隶属函数与抗氧化活性呈负相关，反隶属函数值=1−（X−Xmin）/（Xmax−Xmin）[23]。
2. 结果与分析
2.1 武夷名丛茶树种质资源茶多糖组成分析
2.1.1 茶多糖提取率分析
31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖的提取率见图1。不同种质武夷名丛茶多糖提取率差异较大，茶多糖提取率最高的种质为MC28（九龙珠），提取率达3.39%，提取率最低的种质为MC14（香石角），提取率为1.73%，相差1.66%；茶多糖提取率的变异系数为18.33%，遗传多样性指数为2.05，说明武夷名丛茶多糖的提取率存在种质间差异性。
2.1.2 茶多糖基本组分分析
31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖中各组分含量如图2所示。茶多糖中中性糖含量在25.75%～67.21%，含量最高的种质是MC31（正白毫），最低的种质是MC15（红鸡冠）（图2-A）；糖醛酸含量在11.10%～22.57%，含量最高的种质是MC26（岭下兰），最低的种质为MC10（向天梅）（图2-B）；蛋白质含量变幅为2.24%～7.42%，含量最高的种质为MC04（玉笪），最低的种质是MC31（正白毫）（图2-C）；茶多酚含量在3.81%～9.68%，含量最高的种质是MC11（金丁香），最低的种质是MC31（正白毫）（图2-D）；4个指标的变异系数在16.74%～22.68%，平均变异系数19.55%，遗传多样性指数在1.93～2.18，平均值为2.05。
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图 2 武夷名丛茶多糖基本组分含量Figure 2. Composition of TPS extracted from various Wuyi Mingcong tea germplasms2.2 武夷名丛茶树种质资源茶多糖体外抗氧化活性分析
2.2.1 茶多糖清除自由基活性分析
31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖清除DPPH·和·OH自由基活性如图3所示。茶多糖对DPPH·自由基的清除率在25.47%～84.30%，清除率最高的种质为MC07（玉蟾），清除率最低的种质是MC31（正白毫）（图3-A）；茶多糖对·OH自由基清除率在34.98%～78.38%，清除率最高的种质为MC04（玉笪），最低的种质是MC13（金鸡母）（图3-B）。茶多糖对DPPH·和·OH自由基清除率的变异系数分别为23.71%和20.68%，平均变异系数为22.20%，遗传多样性指数分别为2.05和2.09，平均遗传多样性指数2.07。
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图 3 武夷名丛茶多糖对DPPH自由基和·OH的清除能力Figure 3. Scavenging rates on DPPH· and ·OH by TPS extracted from various Wuyi Mingcong tea germplasms2.2.2 基于茶多糖组成和清除自由基活性的聚类热图分析
基于茶多糖组成和清除自由基活性对31份武夷名丛进行聚类热图分析，结果见图4。31份武夷名丛茶树种质资源可分为3类，第一类（Ⅰ）包含MC29、MC31 2份资源，此类资源茶多糖清除·OH自由基能力较强，清除DPPH·自由基能力弱，提取率和中性糖含量高，其余组分含量低；第二类（Ⅱ）包含MC10、MC16、MC17、MC06、MC13、MC11、MC14、MC18、MC05、MC12、MC27、MC20、MC23、MC02、MC25 15份资源，此类资源茶多糖清除DPPH·自由基能力较强，清除·OH自由基能力弱，提取率低，各组分含量均较高；第三类（Ⅲ）包含MC19、MC21、MC28、MC03、MC04、MC09、MC22、MC30、MC01、MC07、MC08、MC15、MC24、MC26 14份资源，此类资源的主要特征是茶多糖DPPH·和·OH自由基能力强，提取率较高，中性糖含量低，其余组分含量高。对茶多糖组成和抗氧化活性7个指标的聚类结果显示，提取率和中性糖2个指标与其余5个指标明显分开，表明茶多糖组分中蛋白质、茶多酚和糖醛酸含量与DPPH·和·OH自由基清除率相关性较强，这3种组分对茶多糖清除DPPH·和·OH自由基活性的贡献较大，其中蛋白质和茶多酚与清除DPPH·自由基活性关系相对较近，糖醛酸与清除·OH自由基活性关系相对较近，而提取率和中性糖含量与DPPH·和·OH自由基清除率相关性较弱。
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图 4 31份武夷名丛种质资源基于茶多糖基本组成和抗氧化活性的聚类热图注：ER：提取率；NS：中性糖；UA：糖醛酸；PRO：蛋白质；TP：茶多酚；DPPH· -SR：DPPH·自由基清除率；·OH-SR：·OH自由基清除率。Figure 4. Clustered heatmap of 31 Wuyi Mingcong tea germplasms based on composition and antioxidant activity of TPSNote: ER: Extraction rate; NS: Neutral sugar; UA: Uronic acid; PRO: Protein; TP: Tea polyphenol; DPPH· -SR: DPPH· scavenging rate; ·OH-SR: ·OH scavenging rate.2.2.3 茶多糖体外抗氧化活性综合评价
利用隶属函数法对武夷名丛茶多糖体外抗氧化活性进行多指标综合评价，结果见表2。31份武夷名丛种质资源平均隶属函数值在0.16～0.79，平均隶属函数值排名前5位的武夷名丛种质为MC08（九龙兰）、MC07（玉蟾）、MC04（玉笪）、MC01（白鸡冠）、MC15（红鸡冠），说明这5份武夷名丛茶多糖抗氧化活性较强；排名后5位的武夷名丛种质为MC31（正白毫）、MC29（正太阳）、MC13（金鸡母）、MC10（向天梅）、MC17（红孩儿），说明这5份材料茶多糖的抗氧化活性较弱。排名前5位的5份材料位于聚类分析的第三类，排名后2位的2份材料与聚类分析第一类的2份材料一致，由此表明采用隶属函数法对武夷名丛种质资源茶多糖抗氧化活性的综合评价可获得与聚类分析基本一致的类群划分结果。
表 2 31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖抗氧化活性的隶属函数分析Table 2. Subordinate function analysis on antioxidant activity of TPS extracted from 31 Wuyi Mingcong tea germplasms种质编号
Germplasm number提取率
Extraction rate中性糖
Neutral sugar糖醛酸
Uronic acid蛋白质
Protein茶多酚
Tea polyphenolDPPH·清除率
DPPH· scavenging rate·OH清除率
·OH scavengingrate平均隶属函数值
Mean subordinatefunction value位次
RankingMC01 0.55 0.96 0.76 1.00 0.68 0.80 0.45 0.74 4 MC02 0.73 0.45 0.58 0.61 0.71 0.70 0.76 0.65 8 MC03 0.81 0.73 0.18 0.84 0.83 0.50 0.72 0.66 7 MC04 0.65 0.80 0.43 1.00 0.87 0.48 1.00 0.75 3 MC05 0.71 0.67 0.64 0.62 0.72 0.56 0.25 0.60 13 MC06 0.77 0.49 0.81 0.49 0.23 0.28 0.13 0.46 25 MC07 0.80 0.80 0.72 0.84 0.70 1.00 0.56 0.77 2 MC08 0.78 0.85 0.67 0.89 0.94 0.78 0.62 0.79 1 MC09 0.47 0.80 0.38 0.73 0.45 0.24 0.45 0.50 21 MC10 0.52 0.12 0.00 0.75 0.90 0.39 0.04 0.39 28 MC11 0.95 0.51 0.22 0.60 1.00 0.47 0.22 0.57 17 MC12 0.79 0.66 0.53 0.48 0.66 0.65 0.45 0.60 11 MC13 0.60 0.68 0.21 0.33 0.52 0.28 0.00 0.37 29 MC14 1.00 0.56 0.43 0.80 0.83 0.71 0.40 0.67 6 MC15 0.38 1.00 0.53 0.44 0.82 0.92 0.73 0.69 5 MC16 0.37 0.33 0.58 0.57 0.76 0.58 0.28 0.49 22 MC17 0.51 0.23 0.41 0.51 0.60 0.33 0.14 0.39 27 MC18 0.71 0.73 0.46 0.68 0.95 0.69 0.31 0.65 10 MC19 0.02 0.50 0.61 0.65 0.22 0.50 0.74 0.46 24 MC20 0.94 0.49 0.61 0.55 0.55 0.40 0.25 0.54 19 MC21 0.04 0.56 0.38 0.62 0.66 0.47 0.03 0.40 26 MC22 0.80 0.77 0.36 0.73 0.27 0.28 0.76 0.57 16 MC23 0.80 0.43 0.73 0.48 0.47 0.49 0.26 0.52 20 MC24 0.19 0.72 0.85 0.63 0.52 0.56 0.75 0.60 12 MC25 0.42 0.53 0.59 0.83 0.61 0.70 0.43 0.59 14 MC26 0.39 0.78 1.00 0.69 0.66 0.64 0.38 0.65 9 MC27 0.65 0.41 0.74 0.59 0.48 0.46 0.47 0.54 18 MC28 0.00 0.66 0.67 0.33 0.78 0.57 0.29 0.47 23 MC29 0.30 0.31 0.01 0.52 0.24 0.12 0.55 0.29 30 MC30 0.64 0.75 0.38 0.77 0.41 0.32 0.82 0.58 15 MC31 0.51 0.00 0.08 0.00 0.00 0.00 0.49 0.16 31 3. 讨论与结论
种质资源是作物遗传育种的物质基础，种质资源遗传差异大小直接影响性状遗传改良和研究利用的效果[24]。本研究结果显示同一生境下保存的31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖的提取率、茶多糖基本组分和清除自由基活性具有明显的种质间差异，说明不同武夷名丛茶树种质资源之间茶多糖组成特征及抗氧化活性的差异主要受基因型的影响，这与陈玉琼等[6]的研究结果一致。不同武夷名丛茶多糖组成特征和清除自由基活性具有丰富的遗传变异性，茶多糖组成和清除自由基活性7个指标平均变异系数为20.13%，平均遗传多样性指数达2.05，表明武夷名丛茶树种质资源茶多糖性状变异丰富、类型广泛，可为选育出满足不同保健价值的育种目标提供丰富的种质材料。
前人研究表明，茶多糖抗氧化活性与茶叶种类、茶多糖一级结构及其中的中性糖、蛋白质和糖醛酸含量等有关[25, 26]。本研究结果显示，茶多糖对DPPH·和·OH自由基的清除率均与其组分中糖醛酸、蛋白质和茶多酚含量呈正相关，说明糖醛酸、蛋白质和茶多酚对武夷名丛茶多糖抗氧化活性的贡献较大；艾于杰[27]研究表明，粗多糖与纯化后的各多糖组分均可清除DPPH·自由基，但纯化后的多糖组分清除DPPH·自由基的能力有明显下降，推测粗多糖清除DPPH·自由基活性为各组分与茶多糖结合后协同作用的结果，这与本研究结果一致。但聚类热图分析结果表明武夷名丛茶多糖组分中中性糖含量与其抗氧化活性呈负相关，推测武夷名丛茶多糖的结构特征可能对其抗氧化活性有更明显的影响[28]。
·OH自由基是机体内氧化活性最强的一种瞬态自由基，可诱导机体发生氧化损伤。在D-脱氧核糖-铁体系中，Fe2+-EDTA在磷酸盐缓冲液中与H2O2反应引发产生·OH，·OH与DR反应产生MDA，再与TBA在酸性加热的条件下形成色素[29]。本研究中，加入不同种质武夷名丛茶多糖样品后，MDA生成量明显减少，说明茶多糖可通过与DR竞争·OH方式达到清除自由基的效果。DPPH·自由基是一种以氮为中心的稳定的自由基，其水溶液具有紫红色特征吸收峰，抗氧化剂可以与其单电子配对而使其吸收逐渐消失，溶液颜色逐渐变浅，褪色程度与其所接受的电子数成定量关系[30]。本研究中，加入不同种质武夷名丛茶多糖样品后，溶液颜色变浅，吸光度变小，说明武夷名丛茶多糖可通过替代或结合方式使体系中DPPH·自由基数量减少，达到清除自由基的效果。本研究结果显示，DPPH·自由基清除率高的武夷名丛茶多糖，其·OH自由基清除率并不一定高，这一方面说明武夷名丛茶多糖对瞬态自由基和稳定自由基的清除能力不同，另一方面也说明茶多糖可通过多种机制和途径实现清除自由基的效果[31]，其机理有待进一步研究。
聚类分析是应用多元统计分析原理研究问题分类的一种数学方法，可同时对大量性状进行综合考察[32]，热图是近年来被广泛应用的一种统计方法，可以简单地聚合大量数据，将结果以一种渐近的色带直观地区性展现出来，两种多元统计方法已广泛应用于多样品、多指标的植物种质资源分类研究工作中[33]。本研究采用层次聚类热图分析将31份武夷名丛茶树种质资源分为3类，各类群间茶多糖组成和抗氧化活性指标存在明显差异。故在武夷名丛茶树种质资源茶多糖性状筛选时，可以结合不同类群的特点加以利用，从而提高亲本选择的效率和可预知性。
综上所述，31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖组成和体外抗氧化活性存在明显差异和多样性，茶多糖抗氧化活性较强的5份武夷名丛种质为九龙兰、玉蟾、玉笪、白鸡冠、红鸡冠，可作为武夷岩茶保品质育种的亲本材料。进一步开展武夷名丛茶多糖构效关系研究，其将为武夷名丛茶树种质资源的开发利用和乌龙茶保健育种提供更为全面的理论参考。
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图 2 武夷名丛茶多糖基本组分含量
Figure 2. Composition of TPS extracted from various Wuyi Mingcong tea germplasms
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图 3 武夷名丛茶多糖对DPPH自由基和·OH的清除能力
Figure 3. Scavenging rates on DPPH· and ·OH by TPS extracted from various Wuyi Mingcong tea germplasms
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图 4 31份武夷名丛种质资源基于茶多糖基本组成和抗氧化活性的聚类热图
注：ER：提取率；NS：中性糖；UA：糖醛酸；PRO：蛋白质；TP：茶多酚；DPPH· -SR：DPPH·自由基清除率；·OH-SR：·OH自由基清除率。
Figure 4. Clustered heatmap of 31 Wuyi Mingcong tea germplasms based on composition and antioxidant activity of TPS
Note: ER: Extraction rate; NS: Neutral sugar; UA: Uronic acid; PRO: Protein; TP: Tea polyphenol; DPPH· -SR: DPPH· scavenging rate; ·OH-SR: ·OH scavenging rate.
表 1 供试材料基本信息
Table 1 Basic information on tested materials
种质编号
Germplasm number种质
Germplasm来源地
Origin种质编号
Germplasm number种质
Germplasm来源地
OriginMC01 白鸡冠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Baijiguan外鬼洞 Waiguidong MC17 红孩儿 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Honghaier内鬼洞 Neiguidong MC02 白牡丹 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Baimudan马头岩水洞口 Matouyanshuidongkou MC18 肉桂 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Rougui马枕峰 Mazhenfeng MC03 半天妖 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Bantianyao三花峰 Sanhuafeng MC19 铁罗汉 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Tieluohan内鬼洞 Neiguidong MC04 玉笪 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yudan北斗峰 Beidoufeng MC20 小红梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiaohongmei九龙窠 Jiulongke MC05 岭上梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingshangmei状元岭 Zhuangyuanling MC21 正太阴 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengtaiyin外鬼洞 Waiguidong MC06 灵芽 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingya刘官寨 Liuguanzhai MC22 大红袍 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Dahongpao九龙窠 Jiulongke MC07 玉蟾 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yuchan刘官寨 Liuguanzhai MC23 玉井流香 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yujinliuxiang内鬼洞 Neiguidong MC08 九龙兰 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulonglan外九龙窠 Waijiulongke MC24 水金龟 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Shuijingui牛栏坑杜葛寨 Niulankengdugezhai MC09 月桂 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Yuegui霞宾岩下溪仔边 Xiabingyanxiaxizaibian MC25 九龙奇 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulongqi十八寨 Shibazhai MC10 向天梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiangtianmei北斗峰 Beidoufeng MC26 岭下兰 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Lingxialan慧苑狗洞 Huiyuangoudong MC11 金丁香 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jindingxiang野猪槽 Yezhucao MC27 大红梅 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Dahongmei十八寨 Shibazhai MC12 醉贵姬 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zuiguiji内鬼洞 Neiguidong MC28 九龙珠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jiulongzhu九龙窠 Jiulongzhai MC13 金鸡母 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Jinjimu九龙窠 Jiulongke MC29 正太阳 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengtaiyang外鬼洞 Waiguidong MC14 香石角 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Xiangshijiao水濂洞 Shuiliandong MC30 醉墨 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zuimo九龙窠 Jiulongke MC15 红鸡冠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Hongjiguan内鬼洞 Neiguidong MC31 正白毫 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Zhengbaihao岚谷乡岭阳村 Languxianglingyangcun MC16 红海棠 Camellia sinensis （L.）
O. Kuntze cv. Honghaitang内鬼洞 Neiguidong 
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表 2 31份武夷名丛茶树种质资源茶多糖抗氧化活性的隶属函数分析
Table 2 Subordinate function analysis on antioxidant activity of TPS extracted from 31 Wuyi Mingcong tea germplasms
种质编号
Germplasm number提取率
Extraction rate中性糖
Neutral sugar糖醛酸
Uronic acid蛋白质
Protein茶多酚
Tea polyphenolDPPH·清除率
DPPH· scavenging rate·OH清除率
·OH scavengingrate平均隶属函数值
Mean subordinatefunction value位次
RankingMC01 0.55 0.96 0.76 1.00 0.68 0.80 0.45 0.74 4 MC02 0.73 0.45 0.58 0.61 0.71 0.70 0.76 0.65 8 MC03 0.81 0.73 0.18 0.84 0.83 0.50 0.72 0.66 7 MC04 0.65 0.80 0.43 1.00 0.87 0.48 1.00 0.75 3 MC05 0.71 0.67 0.64 0.62 0.72 0.56 0.25 0.60 13 MC06 0.77 0.49 0.81 0.49 0.23 0.28 0.13 0.46 25 MC07 0.80 0.80 0.72 0.84 0.70 1.00 0.56 0.77 2 MC08 0.78 0.85 0.67 0.89 0.94 0.78 0.62 0.79 1 MC09 0.47 0.80 0.38 0.73 0.45 0.24 0.45 0.50 21 MC10 0.52 0.12 0.00 0.75 0.90 0.39 0.04 0.39 28 MC11 0.95 0.51 0.22 0.60 1.00 0.47 0.22 0.57 17 MC12 0.79 0.66 0.53 0.48 0.66 0.65 0.45 0.60 11 MC13 0.60 0.68 0.21 0.33 0.52 0.28 0.00 0.37 29 MC14 1.00 0.56 0.43 0.80 0.83 0.71 0.40 0.67 6 MC15 0.38 1.00 0.53 0.44 0.82 0.92 0.73 0.69 5 MC16 0.37 0.33 0.58 0.57 0.76 0.58 0.28 0.49 22 MC17 0.51 0.23 0.41 0.51 0.60 0.33 0.14 0.39 27 MC18 0.71 0.73 0.46 0.68 0.95 0.69 0.31 0.65 10 MC19 0.02 0.50 0.61 0.65 0.22 0.50 0.74 0.46 24 MC20 0.94 0.49 0.61 0.55 0.55 0.40 0.25 0.54 19 MC21 0.04 0.56 0.38 0.62 0.66 0.47 0.03 0.40 26 MC22 0.80 0.77 0.36 0.73 0.27 0.28 0.76 0.57 16 MC23 0.80 0.43 0.73 0.48 0.47 0.49 0.26 0.52 20 MC24 0.19 0.72 0.85 0.63 0.52 0.56 0.75 0.60 12 MC25 0.42 0.53 0.59 0.83 0.61 0.70 0.43 0.59 14 MC26 0.39 0.78 1.00 0.69 0.66 0.64 0.38 0.65 9 MC27 0.65 0.41 0.74 0.59 0.48 0.46 0.47 0.54 18 MC28 0.00 0.66 0.67 0.33 0.78 0.57 0.29 0.47 23 MC29 0.30 0.31 0.01 0.52 0.24 0.12 0.55 0.29 30 MC30 0.64 0.75 0.38 0.77 0.41 0.32 0.82 0.58 15 MC31 0.51 0.00 0.08 0.00 0.00 0.00 0.49 0.16 31
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