（有机化学专业论文）黑茶化学成分及其抗氧化性的研究.pdf

摘要 摘要 本文对一系列黑茶的化学成分及其抗氧化性进行了研究。利用气相色谱一质 谱联用法( g c m s ) 分析黑茶中的挥发性成分；利用紫外分光光度法测定其茶 多酚、黄酮类化合物、茶绿色素、游离氨基酸的含量；高效液相色谱法测定其咖 啡因的含量；流动注射化学发光法测定其抗氧化性。 利用气相色谱一质谱联用技术，通过水蒸气蒸馏提取法( w d e ) 和同时蒸馏 萃取法( s d e ) 两种不同提取方法，对4 种黑茶样品挥发油成分进行分离和结构 鉴定。运用气相色谱面积归一化法确定各个成分的相对百分含量。结果表明黑茶 样品的挥发性成分中十六烷酸和芳樟醇两种化合物含量较高。 酒石酸亚铁比色法测定1 0 种黑茶生茶样品中茶多酚的含量，最大吸收波长 为5 4 0 n m ，黑茶样品的茶多酚含量为2 4 7 9 - - - 3 7 5 1 ；以槲皮素为标准品，三氯 化铝比色法测定2 3 种黑茶样品中黄酮类化合物的含量，最大吸收波长为4 2 0 n m ， 方法变异系数小于0 0 6 8 ，方法回收率为9 7 5 - - - 1 0 3 5 9 6 ，黑茶样品黄酮类化 合物含量为0 0 8 3 2 4 6 9 8 m g g , 测定2 3 种黑茶样品中脂溶性色素茶绿色素的 相对含量，最大吸收波长为6 6 0 n m ，确定了加入显色剂醋酸铜的最佳量为4 0 m l ， 方法变异系数小于0 2 8 ，方法回收率为：1 0 1 3 2 9 6 - - - 1 0 4 9 ，黑茶样品茶绿色 素相对含量为为6 4 4 5 - - 1 2 8 5 8 m g g ；以谷氨酸为标准品，茚三酮比色法测定2 3 种黑茶样品的游离氨基酸的百分含量，最大吸收波长为5 7 0 n m ，方法变异系数小 于0 8 5 ；方法回收率为9 3 5 - - - 1 0 3 ，黑茶样品游离氨基酸含量为1 5 - - - 4 9 7 ； 高效液相色谱法测定2 3 种黑茶样品的咖啡因的含量，流动相组成为：水一甲醇一 乙酸一二甲基酰胺= 7 0 ：3 0 ：0 0 5 ：0 2 5 ，方法变异系数小于3 9 6 ，方法回收率 为9 1 7 - - - - 1 0 3 8 ，黑茶样品咖啡因含量为0 8 5 8 5 - - - 2 8 5 7 5 m g g ；以邻苯三酚一 碳酸盐缓冲溶液一鲁米诺发光体系的发光强度为空白发光峰值，流动注射化学发 光法测定2 4 种黑茶样品的抗氧化性，其i c s o 值为o 1 6 - - - 5 9 9 m g m l 。 关键词：黑茶；挥发油；茶多酚；黄酮类化合物：茶绿色素；咖啡因；游离氨基 酸； 摘要 a b s t r a c t 1 1 1 ec h e m i c a lc o m p o s i t i o na n da n t i c c c o x i d a t i o no fas e r i e so fd a r kg r e e nt e a w e r es t u d i e di n t h i sp a p e r v o l a t i l eo i lc o n s t i t u e n t so fd a r kg r e e nt e aw e r ea n a l y z e db y g a sc h r o m a t o g r a p h m a s ss p e c t r o m e t r y ( g c m s ) t h ec o n t e n t so ft e ap o l y p h e n o l ， f l a v o n o i d , t e ag r e e np i g m e n t s ，a n dt h ef r e ea m i n oa c i d ；w e r ed e t e r m i n e db yu l t r a v i o l e t s p e c t r o p h o t o m e t r y t h ec o n t e n to fc a f f e i n ew a sd e t e r m i n e db yh i 9 1 lp e r f o r m a n c e l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) a n t i c c c o x i d a t i o no fas e r i e so fd a r kg r e e nt e aw e r e d e t e r m i n e db yf l o w i n gi n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c e v o l a t i l eo i lo f4k i n d so fd a r kg r e e nt e aw e d e t e r m i n e da n da n a l y z e db y g c m s ，w i t hw e td i s t i l l a t i o ne x t r a c t i o n ( w d e ) a n ds i m u l t a n e o u s l yd i s t i l l a t i o n e x t r a c t i o n ( s d e ) o ft w od i f f e r e n t e x t r a c t i o nm e t h o d s t h ec o n t e n to fr e l a t i v e p e m e n t a g eo fe a c hi n g r e d i e n tw a sd e t e r m i n e db yt h eg a sc h r o m a t o g r a p h ya r e a n o r m a l i z i n g t h eh e x a d e c y c l i ca c i da n dt h el i n a l o o lw e r ei n c l u d e di nv o l a t i l eo i la n d t h ec o n t e n t sw e r eh i g h e r t e ap o l y p h e n o l c o n t e n t so f1 0k i n d sd a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e db yt h ef e r r o u s t a r t r a t ec o l o rm e t h o d , t h eb i g g e s ta b s o r p t i o nw a v el e n g t hw e r e5 4 0 n m ，t h ec o n t e n tw a s 2 4 7 9 一3 7 51 ；t a k et h em o n g o l i a no a kp is ua st h es t a n d a r d , t h ef l a v o n o i d c o n t e n to f 2 3k i n d sd a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e db yt h ea l u m i n u mt r i c h l o r i d ec o l o r m e t h o d , t h eb i g g e s ta b s o r p t i o nw a v el e n g t hi s4 2 0 h m , t h em e t h o dc o e f f i c i e n to f v a r i a t i o nw a ss m a l l e rt h a n0 0 6 8 ，t h er e c o v e r yo ft h em e t h o dw a s9 7 5 一1 0 3 5 ， t h ec o n t e n tw a so 0 8 3 - 2 4 6 9 8 m g g ；t h et e ag r e e np i g m e n t s r e l a t i v ec o n t e n t so f2 3 l 【i 1 1 do fd a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e d , t h eb i g g e s ta b s o r p t i o nw a v el e n g t hi s6 6 0 h m , t h eo p t i m u mc o n t e n to ft h ec u p r i ca c e t a t eh a dd e t e r m i n e d ，w a s4 0 m l ，t h em e t h o d c o e f f i c i e n to fv a r i a t i o nw a ss m a l l e rt h a n0 2 8 ，t h er e c o v e r yo ft h em e t h o dw a s ： 1 0 1 3 2 - 1 0 4 9 ，t h ec o n t e n tw a s6 4 4 5 - - 1 2 8 5 8 m g g ；t a k et h eg l u t a n i ca c i da st h e s t a n d a r d , t h ef r e ea m i n oa c i d c o n t e n to f2 3k i n d so fd a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e d b yy i nt h et r i k e t o n ec o l o rm e t h o d ，t h eb i g g e s ta b s o r p t i o nw a v el e n g t hw a s5 7 0 n m , t h e m e t h o dc o e f f i c i e n to fv a r i a t i o nw a ss m a l l e rt h a no 8 5 ；t h er e c o v e r yo ft h em e t h o d w a s9 3 5 一10 3 t h ec o n t e n tw a s1 5 - - 4 9 7 ：1 1 l ec a f f e i n e c o n t e n to f2 3k i n d so f 2 摘要 d a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e db yi - i p l c ，t h em o b i l ep h a s ew a s - w a t e r - m e t h y l a l c o h o l - e t h a n o i ea c i d - d i m e t h y la m i d e = 7 0 ：3 0 ：0 0 5 ：0 2 5 ，t h em e t h o dc o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o nw a ss m a l l e rt h a n3 9 6 ，t h er e c o v e r yo f t h em e t h o dw a s9 1 7 一1 0 3 8 ； a n t i c c c o x i d a t i o no f 2 4k i n d so fd a r kg r e e nt e aw e r ed e t e r m i n e db yf l o w i n gi n j e c t i o n c h e m i l u m i n e s c e n c e ，i c 5 0v a l u ew a s0 1 6 - , 5 9 9 m e g m l k e yw o r d ：d a r kg r e e nt e a ；v o l a t i l eo i l ；t e ap o l y p h e n o l ；f l a v o n o i d ；t e ag r e e n p i g m e n t ；c a f f e i n e ：d i s s o c i a t i o na m i n oa c i d 3 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文 中除特别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的 研究成果，其他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做 了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名：静旁日期：讥8 ，厂 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本文授权辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 并进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密 的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名： 袁牟考 ! 纥 日 期：8 厂 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 引言 茶为山茶科植物茶树的叶子经加工制成的饮品【1 1 。在植物分类系统中，属被 子植物门( a n g i o s p e r m a e ) ，双子叶植物纲，原始花被亚纲( a r c h i c h l a m y d e a e ) ， 山茶目( t l a e a l e s ) ，山茶科( t h e a c a s e ) 9 山茶属( c a m e l l i a ) 。茶叶产区主要 分布是在从北纬1 8 。海南岛的三亚至3 8 。太行山脉的灵寿县五岳寨的广阔地 区。茶叶是一种天然饮品，具有独特的风味和口感j 茶叶在古代最早是作为药用 的，后来作为常用饮料。黑茶是我国六大茶类之一，属于后发酵茶，是我国特有 的茶类。主要产于湖南、湖北、四川、云南、广西等地。近来研究表明黑茶能够 减少体内脂肪，有减肥的功效，此外黑茶还有美容、降血脂、促进消化等功效。 随着人们生活水平的提高，人们对健康的日益追求，尤其是肥胖症人的大量出现， 从客观上促进了茶叶的药用开发。在药用开发的过程中，出现了一系列以茶叶为 原料的产品，减肥茶、美容茶、润肺茶、降火茶等一系列产品应运而生。然而， 由于科学知识的匮乏和经济利益的驱使，上述产品在市面上鱼龙混杂，对人的身 体健康也会产生一定的负面作用。 本论文从黑茶药食两用的角度入题，对一系列黑茶的化学成分及其抗氧化性 进行了研究。 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 第一章茶叶简介 1 1 茶叶分类 我国是世界上茶类最多的国家之一，据统计有6 0 0 0 多个品种，对茶的分类 方法也有很多。 一、按茶色不同来分类：绿茶、红茶、白茶、黄茶、青茶( 乌龙茶) 、黑茶 二、按发酵程度不同来分类：不发酵茶( n o n - f e r m e n t e d ) ，前发酵茶( p r e - f e r m e n t e d ) 和后发酵茶( p o s t - f e r m e n t e d ) 三大类别。绿茶白茶等属于不发酵茶 ，类。杀青( f i x a t i o n ) 之前进行“发酵”生产的茶类为前发酵茶。前发酵茶是通 过茶新鲜叶片自身的酶系统进行的酶转化，包括半发酵茶( p a a i a lp r e f e r m e n t e d ) 和全发酵茶( f u l lp r e f e r m e n t e d ) 两类。乌龙茶系列属于半发酵茶类， 红茶属全发酵茶类。茶叶在“杀青 之后的后发酵过程是在微生物的参与下进行 的【2 】，如各种黑茶。 三、按季节不同来分类：春茶、夏茶、秋茶、冬茶 四、按萎调程度不同来分类： 萎凋，是茶叶在杀青之前消散水份的过程，分为日光萎凋与室内萎凋。萎凋 不一定会产生发酵，制茶过程中，静置而不去搅拌或促使叶缘细胞膜破裂产生化 学变化则将不会引发发酵现象。 一般而言绿茶是不萎凋不发酵；黑茶则是不萎凋后发酵；黄茶是杀菁后闷黄 再补足发酵的；白茶为重萎凋不发酵；青茶、包种茶、乌龙茶为萎凋部分发酵茶。 i不萎凋茶绿茶、黑茶、黄茶 l 萎凋茶白茶、青茶、包种茶、乌龙茶、红茶 五、按产地不同来分类：平地茶、高山茶 1 2 黑茶 1 2 1 黑茶简介 黑茶是以一定成熟度的鲜叶为原料，经杀青、渥堆发酵、蒸压等工序制成的 一大类茶叶的总称，是我国西北少数民族的生活必需品。生产历史悠久，以制成 紧压茶边销为主。主要品种有湖南黑茶、湖北佬扁茶、四川边茶、广西六堡散茶， 云南普洱茶等。其中云南普洱茶古今中外久负盛名。黑茶的年产量很大，仅次于 2 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 红茶、绿茶产量，成为我国的第三大茶类。黑茶以边销为主，部分内销，少量外 销，因此，习惯上又把黑茶制成的紧压茶称为边销茶。 1 2 2 生茶和熟茶 生茶是鲜叶采摘后经杀青( 杀青即为把鲜叶用锅炒，使叶里的水分散发) 揉 捻，晒干( 普洱茶必须是晒干，像一般绿茶就是直接炒干烘干蒸干) ，即为生散茶， 或叫晒青毛茶。把晒青毛茶又高温蒸( 意在使其柔软回潮，利于做型) 放入固定模 具定型，又晒干后成为紧压茶品，也就成了生饼，或各类型的砖，沱。 熟茶是鲜叶采摘后经杀青，揉捻，晒干，即为生散茶，或晒青毛茶，晒青毛茶经 人工快速后熟发酵，洒水渥堆工序，即为熟散茶( 渥堆过程为分级挑选茶叶一分级 堆放一接入有益加速发酵的菌种一加温度一人工洒水加湿度一堆放一定期翻动， 此一过程目前只需要3 0 天左右，渥堆技术是1 9 7 3 年由昆明茶厂实验成功。) 熟散 茶再经过蒸，定型，成为熟茶紧压茶。 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 第二章茶叶的化学成分 到目前为止，茶叶中的化学成分经分离鉴定的已知化合物有5 0 0 多种，有机 化合物有4 5 0 种以上【3 】，其中大部分具有营养功能和药效功能。 茶是纯天然、营养丰富、具有保健和抗病治病功能的饮品，所以茶被称之为 “2 1 世纪的时尚饮品 。茶的保健功能归功于茶叶内含的丰富营养成分、药用 成分与保健成分。目前茶中提取物广泛应用到医药、保健品、化妆品等领域，制 成升白剂、保护心血管的保健品、治疗慢性肾病的药和化妆品等。经分析鉴定， 茶叶内含化合物多达5 0 0 种以上，这些化合物有些是人体所必需的成分，称之为 营养成分；还有一部分化合物是对人体有药用作用的成分，称之为药用价值的成 分。这些物质对人体健康，有的是单一作用的结果，有的是几种成分协同作用的 结果。 2 1 挥发性成分 茶叶中的芳香物质是指茶叶中挥发性物质的总称。在茶叶化学成分的总含量 中，芳香物质含量并不多，一般鲜叶中含0 0 2 ，绿茶中含0 0 0 5 - - - 0 0 2 ，红茶 中含0 0 1 - - 0 0 3 。茶叶中芳香物质的含量虽不多，但其种类却很复杂。茶叶的 香气是衡量茶叶品质的重要因素，不同茶类因加工方法不同形成了风格各异的香 气特徂4 】。茶叶含有的香气成分化合物达三百余种，鲜叶中香气成分化合物为5 0 种左右；绿茶香气成分化合物达1 0 0 种以上；红茶香气成分化合物达3 0 0 种之多。 组成茶叶芳香物质的主要成分有醇、酚、醛、酮、酸、酯、内酯类、含氮化合物、 含硫化合物，碳氢化合物、氧化物等十多类。鲜叶中的芳香物质以醇类化合物为 主，低沸点的青叶醇具有强烈的青草气，高沸点的沉香醇、苯乙醇等，具有清香、 花香等特性。成品绿茶的芳香物质以醇类和吡嗪类的香气成分含量较多，吡嗪类 香气成分多在绿茶加工的烘炒过程中形成。红茶香气成分以醇类、醛类、酮类、 酯类等香气化合物为主，它们多是在红茶加工过程中氧化而成的。目前关于黑茶 香气成分研究的文献报道较少。 茶叶有保健作用，与茶的清香和茶中的挥发性成分密切相关，绿茶中的挥发 性成分分析已有较多的报道【5 啊。茶树的种类繁多，不同种类的茶叶挥发性成分 存在很大差异【7 】，产地的不同茶中的挥发性成分也有差异。挥发性成分有许多独 特的生理活性，有杀菌、消炎、抗氧化、清热解毒等作用，一些已用于医疗和保 4 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 健，由于其独特的气味被用作香料或当作食品的天然防腐剂，因此开发茶中的挥 发性成分有广阔的前景。 2 2 茶多酚 近来研究表明，茶多酚是茶叶中对身体健康最有益的纯天然的抗氧化剂物质 之一，具有很强的抗氧化能力，其抗氧化能力可达l 一抗坏血酸的1 0 0 倍【8 1 。茶多 酚是茶叶中儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称，为白色不定形 粉末，易溶于水，可溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿。绿茶中茶 多酚含量较高，占其质量的1 5 卜3 0 ，茶多酚的主要成分为：黄烷酮类，花色素 类，黄酮醇类和花白素类和酚酸及缩酚酸类6 类化合物。其中以黄烷酮类( 主要 是儿茶素类化合物) 最为重要，占茶多酚总量的6 0 - - 8 0 ，其次是黄酮类，其它 酚类物质含量比较少。 儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，具有苦、涩味及收敛性，儿茶素类的 主要成份是表儿茶素( e c ) 、几茶素、表儿茶素没食子酸酯( e c g ) 、儿茶素 没食子酸酯、表没食子儿茶素( e g c ) 、没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子 酸酯( e g c g ) 、没食子儿茶素没食子酸酯等。其基本结构均为2 一连( 或邻) 苯 酚基苯并吡喃衍生物，如图1 所示【9 1 。正是这种结构具有连或邻苯酚基，作为抗 氧化剂的活性就高于一般非酚类或单酚羟基类抗氧化剂。从茶叶中提取的茶多酚 抗氧化剂就是这些儿茶素的混合物，其抗氧化性优于丁基羟基茴香醚( b a h ) 、 二丁基羟基甲苯( b h t ) 、叔丁基对苯二酚( t b h q ) 等，而且安全无毒。 o h i o h r 2 x | - 一 e g ：( 一) _ e p i c a t i c h i nr 1 娟，r 2 = h ； e g c ：( 一) 一e p i g a l l o c a t i c h i n r l _ h ，r 2 = = o h ； h 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 e c g ： ( 一) e p i c a t i c h i ng a u a t e r 1 = x ，r 2 = h ； e g c g ：。( 一) e p i g a l l o c a t i c h i ng a l l a t er 1 ，r ：= o h 图l 茶多酚四个单体的结构式 f i g lt e ap o l y p h e n o ls t r u c t u r a lf o r m u l a so ff o u rm o n o m e r s 2 2 1 茶多酚的生理功能 一、抗氧化特性茶多酚( t p ) 的抗氧化特性是一种综合效应，可以通过几种 途径( 。1 ) 清除或抑制自由基【j o 】，儿茶素类含有多个游离酚羟基，能提供氢质子 与体内自由基结合，达到清除自由基的目的，并在与自由基反应的过程中，分子 内能形成氢键，生成稳定的自由基中间体，抑制原来的自由基链锁反应； ( 2 ) 与金属离子螯合，减少其对氧化作用的催化；( 3 ) 与其他抗氧化剂产生协同作 用【1 1 】。茶叶中多酚类化合物抗氧化性的结构基础是b 环上的邻二羟基( 3 ， 4 o h ) ，a 环上5 和7 位上的两个羟基，以及c 环上的3 位上的羟基。 二、药理作用( 1 ) 抑菌、抗病毒( 2 ) 抗突变：抗肿瘤( 3 ) 防止心血管疾病( 4 ) 护肝益肾( 5 ) 减轻化疗毒性、解毒等作用。 2 2 2 茶多酚的应用【1 2 1 ( 1 ) 在医药保健上茶多酚具有抗癌、抗脂质氧化、抗病变、抗辐射、促纤溶、 防治动脉粥样硬化的功效。医学研究表明，人体多种病变系体内产生过量的自由 基进而对生物活体分子的攻击所致。茶多酚作为一种高效的自由基清除基，具有 多种药理作用，又能抑制突变、致畸、降低胆固醇和抗菌作用，研究还表明，茶 多酚在全面吞噬细胞体系中能有效清除超阴离子自由基、羟基自由基和单线态 氧，其效果优于槲皮素【1 3 1 。 ( 2 ) 在食品中茶多酚是一种重要的天然添加剂，能阻止或延缓油脂的自动氧 化，还可以用于防止食品因氧化而使其营养损坏。目前，食品行业中主要使用人 工合成的抗氧化剂b h a ( 丁基羟基茴香醚) 、b h t ( 二丁基羟基甲基茴香醚) 、p g ( 没食子酸丙酯) 都具有潜在的毒性，而天然的茶多酚无毒，且研究表明茶多酚 比b h a 、维生素e 、维生素c 有更强的抗氧化性。 ( 3 ) 在日化工业中，根据茶多酚有抗氧化，吸收紫外线及杀菌，消炎祛臭， 防止皮肤过敏和衰老等功能，可防止皮肤褐色斑的形成加之抑菌消炎、除臭、 抗辐射等功能及易被皮肤吸收的特点，已作为添加剂广泛用于护肤品、化妆品、 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 洗浴用品等行业中【1 4 1 。 茶多酚在油脂、食品、医药、化妆品等各领域具有广泛的应用前景。而我国 茶叶资源丰富，每年都有大量的茶叶滞销，加上茶叶加工过程中产生大量的下脚 料，造成资源的巨大浪费，茶多酚的提取并将其转化为功能性食品或药物投放市 场，可增进人们的健康，又为茶叶的深度加工开辟了一条新途径。 2 2 3 茶多酚的提取分离方；去【1 5 1 目前国内外茶多酚粗品的提取的方法主要有：溶剂萃取法、离子沉淀法、柱 层析法、超临界萃取法、超声波提取法、微波提取法、膜分离法等方法。 溶剂萃取法 溶剂萃取法是利用茶多酚易溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等 一溶剂而不溶于氯仿性质，直接将其从茶叶中分离而出。通过对三种溶剂萃取工艺 比较，归纳和总结出这些工艺共同主线，即：茶叶一浸提一过滤一有机溶剂脱色、 脱咖啡碱一乙酸乙酯萃取一回收溶剂干燥一茶多酚【1 6 1 。其中浸提、除杂、萃取 为必不可少共同性步骤，各工艺差别仅在于浸提条件、除杂条件和萃取条件不同。 离子沉淀法 离子沉淀法是利用茶多酚能与某些金属离子络合生成沉淀物的特点，使其在 浸提液中与其它物质分离而出，从而得到纯度较高的茶多酚。目前常用金属离子 有a l ”、z n 2 + 、f c 3 + 、 m 8 2 + 、b a 2 + 、ca 2 + 等，其中灿”、z n 2 + 、ca 2 + 较为理想。 一般工艺路线为：茶叶原料一沸水提取一过滤一沉淀一酸转溶一萃取一浓缩一千 燥一茶多酚粗品。 柱层析法 柱层析法分离茶多酚一般工艺过程为：茶叶一热水浸提一过滤一柱层析一冲 洗一浓缩一干燥一茶多酚粗品。目前，国产9 2 - 2 型和9 2 - 3 型树脂对茶多酚分离 提取效果较好，吸附解吸率都在9 0 以上，适于茶多酚分离。 超临界萃取法 超临界萃取法是利用超临界流体作为溶剂进行萃取分离的一种新型分离方 法。超临界流体是指温度及压力处于临界温度和临界压力以上的流体，这种流体 兼有液体和气体的优点，粘度小，扩散系数大，密度大，具有良好的溶解特性； 且在临界点附近，流体这种特性对压力和温度变化非常敏感，特别是超临界c 0 2 ， 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 它不仅是良好的提取萃取剂，且也是良好的非水反应溶剂。采用溶剂萃取工艺与 超临界c 0 2 萃取工艺相结合，从茶叶中提取精制茶多酚和咖啡因【17 】。首先将茶叶 或茶汁用超临界c 0 2 工艺萃取脱除咖啡因，然后用溶剂法从茶叶中提取分离茶多 酚，再经过超临界c 0 2 脱残留溶剂，工艺过程如下：茶叶一茶汁一浓缩一超临界 c 0 2 萃取一有机溶剂萃取一酯相浓缩干燥一超临界c 0 2 萃取一茶多酚。 超声波提取法 超声波提取法是利用超声波机械粉碎和空化作用，增大物质分子运动频率和 速度，增加溶剂穿透力，提高有效成分溶出速度和数量，从而大幅缩短茶多酚提 取时间。从已有研究结果表明，采用超声波辅助提取不到1 小时效果可相同于传 统提取数小时效果。超声波辅助法提取茶多酚和儿茶素条件，以8 0 乙醇为溶 剂，超声频率为2 5k h z ，超声功率为1 6 0 w ，超声波处理时间为2 5 m i n ，浸提温 度为7 0 c 时茶多酚和儿茶素浸提率可分别达2 4 2 5 和i i 4 6 ，较之常规浸提 法分别提高4 9 2 和4 0 5 【1 羽。 微波提取法 微波提取法是通过偶极子旋转和离子传导两种方式内外同时加热，促使细胞 破裂，使细胞中有效成分溢出并扩散至溶液中。在微波条件下，要求溶剂吸收微 波能力较强，即溶剂需具极性，而茶多酚提取剂水、乙醇等都有较强极性，在微 波辐射下，其内部温度得以全面、快速、均匀升高，因此微波提取可加快茶叶中 茶多酚向这些溶剂溶解速度和效率，使提取过程更加快捷，且受热均匀，可节约 能源，防止茶叶中有效成分破坏和损失，克服传统方法缺点，具有操作简便，经 济、省时优点。以5 0 乙醇为溶剂，微波功3 2 0w ，萃取时间1 8 s ，二级提取条 件下，茶多酚得率为9 2 7 【1 9 1 。 膜分离法 膜分离法原理是以选择性透过膜为分离介质，当两侧存在某种推动力时，原 料两侧组分选择性透过，从而达到分离目的。膜分离茶多酚一般工艺流程为：茶 叶一热水浸提一过滤一过膜一浓缩一干燥一茶多酚粗品。在有机溶剂中使用膜分 离绿茶中生物活性的成分研究，不同乙醇浓度及不同膜最佳分离效果，其中g 5 ， g 1 0 和g 2 0 膜分离效果较好【2 0 1 。 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 2 3 黄酮类化合物 ， 黄酮类化合物( f l a v o n o i d s ) 是自然界中很重要的一大类天然有机化合物【2 1 1 ， 是植物在长期自然生长过程中产生的一些次级代谢的产物，作为抗氧化剂、抗茵 剂、感光器、外观引诱剂等存在，它们对植物的生长发育、开花结果以及防御异 物的侵害都具有重要作用。黄酮类化合物是色原烷( c h r m a n e ) 或色原酮 ( c h r o m o n e ) 的2 一或3 一苯基衍生物，如图2 所示，泛指由两个芳香环( a 和b ) 通过中 央三碳链相互连接而成的一系列化合物【2 2 】。 o - 图2 黄酮类化合物结构 f i 蜉f l a v o n o i d o fs t r u c t u r e 黄酮类化合物具有抗油脂过氧化的作用，它还具有清除自由基、抗衰老的 能力，及对老年病的防治功效等。有些黄酮类化合物往往还具有良好的紫外吸 收性能，茶叶中含有大量的黄酮类化合物，如能将部分天然黄酮的抗自由基与 紫外防护作为双重功效进行应用研究，则顺应了当代社会对天然保健品及护肤 品等的追求【2 2 】。 一 2 4 茶绿色素 茶绿色素( t e ag r e e np i g m e n t ，简称t g p ) 是从茶鲜叶或绿茶中提取的一种天 然色素，是系列茶色素中的重要组分，可以分为脂溶性茶绿色素和水溶性茶绿色 素两种【2 3 1 。 2 4 1 茶绿色素化学组成和生理功能 t g p 中主要成分为叶绿素，还含有黄酮醇及其甙、儿茶素聚合、缩合产物和 酚酸及缩酚酸等物质，且还含有氨基酸、维生素和微量元素等，颜色丰富鲜艳， 属优质营养保健天然色素【2 4 】，符合国家食品添加剂g b 3 2 6 2 8 2 的标准【2 5 1 。但是 由于叶绿素的稳定性相对较低，易受外界条件的影响而发生变化，导致变色，故 多将脂溶性茶绿色素提取出来后，改性为水溶性茶绿色烈2 们。 9 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 t g p 为天然植物色素，具有特异的营养保健功能，尤其是抗氧化、防癌抗癌、 抗衰老、防辐射和防心血管疾病等方面功能显著【2 7 】。 2 4 2 茶绿色素的制备方法 目前制备茶绿色素的方法主要有溶剂法和碱液法，溶剂法是用有机溶剂抽 提，而碱液法则用碱液抽提【2 8 捌。 溶剂法提取脂溶性茶绿色素一般采用乙醇、丙酮等有机溶剂提取，脂溶性茶 绿色素经过皂化、成酸、锌代和成盐反应等即可转化为水溶性茶绿色烈3 0 - 3 5 。 2 5 咖啡因 茶叶中含有多种生物碱，其主要成分为咖啡因【3 6 】( 质量分数约占有i - 5 、 少量的茶碱和可可豆碱：此外还含有丹宁酸、色素、纤维素和蛋白质等。咖啡因 ( 1 ，3 ，7 一三甲基一2 ，6 一氧嘌呤，c 8 h l o n 4 0 2 ) ，为嘌呤衍生物f 3 7 1 ，其结构 式如图3 所示。分子量为1 9 4 1 9 ，熔点为2 3 5 - - 一2 3 8 。c ，易溶于水、氯仿、乙醇、 丙酮、醋酸乙酯、二氯甲烷等溶剂，具有强心、利尿、兴奋中枢等药理功效，作 为添加剂广泛用于制药及一些高级饮料和香烟中【3 8 1 。 + 、 o i c i - b 图3 咖啡因的结构 f i 9 3t h es t r u c t u r eo fc a f f e i n e 2 5 1 咖啡因对肌体的影响【3 9 】 ( 1 ) 摄入量分级 成人每天摄入8 0 2 5 0 m g 咖啡因( 1 1 3 5 m g k g d 1 ) 为低摄入量，3 0 0 - - 4 0 0 m g ( 4 6m l 啦g d 1 ) 为中摄入量，超过5 0 0m g ( 7m g l k g d 1 ) 为高摄入量。 ( 2 ) 对机体、行为的影响 咖啡因是中枢兴奋药中的清醒药，能提高细胞内c a m p 的含量。低、中摄入 1 0 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 量时其作用包括：兴奋大脑皮质，振奋精神，提高其注意力、自信心以及工作 效率和积极性；增强警觉性和减少疲乏感，提高警惕性和维持持久的工作能 力【舭1 】；增强识别能力，缩短快速与选择反应时间，并能提高瞬时1 ：3 头记忆 力【4 2 1 ；影响睡眠，故入睡困难者晚上应减少其摄入量【4 3 】。而高摄入量的咖啡 因可引起焦虑、烦躁、失眠、易怒及运动功能受损。 ( 3 ) 对心血管系统的影响 由于咖啡因能促进儿茶酚胺的合成和释放，所以被认为是具有正性作用的心 血管药物即使一次服用小剂量也能产生心率增快、血压升高等正性心力作用 【4 3 卅。在专门对老年高血压患者的研究中发现，1 次摄入2 5 0 m g 咖啡因，能引起 收缩压与舒张压显著升高【4 5 1 。一般认为若长期摄入富含咖啡因的饮料( 如咖啡) 可能会引起高血压、心肌梗死、心率失常、休克等心血管系统疾病。 ( 4 ) 对内分泌与代谢系统的影响 食入咖啡因( 3 3 m g k g ) 后1 h 即可刺激垂体肾上腺皮质轴，引起促肾上腺皮 质激素和皮质醇合成增加m 。最近国外多中心的流行病学研究显示，长期饮用 咖啡能降低2 型糖尿病的发病率，而且与每天饮用咖啡的量呈负相关脚郴】。 ( 5 ) 对消化系统的影响 咖啡因通过兴奋中枢神经系统的迷走中枢，刺激迷走神经胃支，可引起胃泌 酸增加和胃腺分泌亢进，也可刺激胃肥大细胞释放组胺，进而造成胃壁细胞泌酸 增加m 】。另外，长期饮用咖啡还能减少患胆石症的风险，近来研究发现，每天 饮2 , - - , 3 杯咖啡者，患胆石症的概率比不饮咖啡者低3 0 - - - , 4 0 ，而去咖啡因的咖 啡却无此效应。因此认为这可能与咖啡因刺激胆囊收缩，降低胆汁中胆同醇的含 量，抑制胆石症的形成有关 5 0 - 5 1 】。 ( 6 ) 对神经系统的影响 咖啡因是中枢神经系统兴奋药。小剂量能兴奋大脑皮质，改善思维活动，提 高对外界的感应性。大剂量则可兴奋延髓的呼吸中枢和血管运动中枢增加呼吸频 率和深度，经常摄入咖啡因还能预防帕金森病【翱。 ( 7 ) 对骨骼肌及运动能力的影响 咖啡因具有增强体外骨骼肌收缩性的作用。很多研究表明，促进g 2 + 从肌浆 网中释放是这一作用的基本机制。咖啡因可能在三个环节上影响短时间和高强度 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 的运动能力，即速度和反应时间环节、力量环节及爆发力环节。首先咖啡因通过 增加肾上腺素释放而刺激中枢神经系统，并能减少核苷酸的抑制作用；其次，通 过增加神经递质的释放而增加神经肌肉的传导；最后，可通过改变细胞内c 1 2 + 浓 度来加强肌纤维的收缩性【5 3 1 。因此，咖啡因具有刺激中枢神经系统和改善神经 肌肉传导的作用，从而可以作为一种外源性刺激因素缩短反应时间和运动时间来 提高速度，因此能提高短跑和短距离游泳运动员的成绩；然而咖啡因不利于神经 肌肉的稳定性，而且随着药物浓度的增加而加重。这对需要精细运动和稳定性运 动的项目可能有害，如射击、射箭、体操等【5 夺划。 2 5 2 咖啡因的提取方法 目前从茶叶中提取天然咖啡因的主要方法有：水提法、醇提法、升华法及其 它有机溶媒提取法【5 5 - 5 6 。 ( 1 ) 水提取法在烧杯中加入1 5 0 m l 水和适量的c c 0 3 ，再称取1 0g 茶叶放入 烧杯中，用小火煮沸2 0 - 3 0 m i n ，并不断搅拌，趁热减压过滤，滤液转入另一烧 杯中浓缩至1 0 r a l 左右，把残液转入蒸发皿中，加4 9 生石灰吸水中和，其余步骤 同上，最后收集所得的咖啡因并称重。 ( 2 ) 醇提取法称取l o g 茶叶，放人索氏提取器的滤纸套筒中，后在2 5 0 r a l 圆底 烧瓶里加入1 2 0 m l 9 5 的乙醇和几粒沸石，水浴加热。连续抽提2 5 - , - 3 h 后，待 回流液至无色即可停止加热。然后改装成蒸馏装置，回收提液中的大部分乙醇， 将残液趁热倾人蒸发皿中，拌入3g 研细的氧化钙，用酒精灯隔石棉网加热蒸 干并焙炒片刻，冷却后，擦去沾在蒸发皿上的粉末，用酒精灯加热升华，收集得 到的咖啡因并称重。 ( 3 ) 升华法【5 刀采用醇萃取升华法提取咖啡因【5 8 1 ，完全中和丹宁酸、炒干及控制 升华温度与时间是实验成功的关键。每5 m l 浓缩浸提液中加入2 9 氧化钙中和丹 宁酸，焙炒至灰褐色，外逸蒸汽昧明显时，再用电炉余热焙炒至黑褐色，控温 1 8 2 1 8 5 c ，升华1 5 m i n ，冷却后得到5 - 6 r a m 长结晶，结晶呈白色针状，即纯咖 啡因。 ( 4 ) 有机溶剂提取法称取茶叶l o g 于2 5 0 m l 圆底烧杯中，加入1 0 0 - , - 1 2 0 m l 水，加热至9 0 c 保持4 5 m i n ，稍冷后用2 3 层纱布代替滤纸用布氏漏斗进行抽 滤。滤液中加人l 7 滤液体积的5 氢氧化钠溶液，混合溶液转入分液漏斗中， 1 2 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 用二氯甲烷分4 次( 1 5 、1 5 、1 0 、l o m l ) 进行萃取收集有机相及乳化相于分液漏 斗中，加人适量饱和食盐水振摇，静止分层，收集有机相于圆底烧瓶中，水浴回 收二氯甲烷。粗产物用尽可能少的丙酮溶解，缓慢向其中加人石油醚( 6 0 9 0 ) 到溶液浑浊，冷却结晶，用布氏漏斗抽滤收集产物，干燥称重。 2 6 游离氨基酸 ， 茶叶中含有丰富的氨基酸，已报道的游离氨基酸种类有2 8 种，氨基酸是构 成茶叶滋味的重要组成部分。其含量的多少，成分的组合直接影响茶汤的品质 【5 9 】 o 众所周知，氨基酸是人体必须的营养成分。如谷氨酸能降低血氨，治疗肝昏 迷。蛋氨酸能调整脂肪代谢。人体所必需的氨基酸共有8 种。对成人来说，这8 类氨基酸是赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯 丙氨酸。对婴儿来说，组氨酸也是必需氨基酸。必需氨基酸( e s s e n t i a la m i n oa c i d ) 是指人体( 或其它脊椎动物) 必不可少，而机体内又不有合成的，必须从食物中 补充的氨基酸，称必需氨基酸。茶叶中含有6 种人体必需的氨基酸，分别是赖氨 酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸。 游离氨基酸中，茶氨酸的含量占一半左右，它是茶叶的特征性成分，具有抗 癌活性，与治癌药物合用有增效作用、预防肝脏损伤作用、消除咖啡碱的兴奋作 用、消除疲劳和紧张、具有松弛神经和抗病毒的功效，对预防流行性感冒有较好 的效果。对于黑茶中总游离氨基酸的实验研究，文献报道较少。 黑茶化学成分及其抗氧化性的研究 第三章茶叶的抗氧化性 抗氧化剂是指具有抵抗氧化作用能力的物质，能令健康细胞免受自由基的伤 害。人体本身有对抗自由基的功能，称为抗氧化能力。但随着年纪越大，加上外 在环境因素，自由基会减弱身体的抗氧化能力，对健康造成伤害。抗氧化剂是一 些能够稳定体内自由基的物质，抑制由自由基导致机体的连锁氧化反应。因此， 为了保持身体健康及免受过多自由基的侵害，最理想的方法是在饮食中添加抗氧 化剂，提升身体的抗氧化功能。许多临床研究均证实，部分抗氧化剂不但能减缓 或舒解d n a 损坏，并可增强身体修复受损d n a 的能力。 防止氧化已成为食品工业中的重要问题。目前，我食品工业主要使用的是人 工合成的抗氧化剂，如b h a ( 丁基羟基茴香醚) 、b h t ( 二丁基羟基甲苯) 等， 但因这些抗氧化剂都具有一定的潜在毒性，而逐渐被限制使用1 6 0 1 ；因而开发和 利用天然抗氧化剂已成为当今食品科技发展的方向。茶叶可以作为一种优良的天 然抗氧化剂，是因为茶叶中含有茶多酚等物质，具有较强的抗氧化活性，是较常 用的天然抗氧化剂。茶多酚不仅在茶叶中含量高，约占干重的2 0 - 3 5 ，且具有 较维生素c 、维生素e 及其它人工合成的抗氧化剂( ) t l b h a 、b h t 等) 更强的抗 氧化活性。将茶叶提取物作为天然抗氧化剂添加到食品中去，不仅能防止油脂氧 化，食品褪色，提高食品的营养价值和保健功能，且具有安全、无毒、抗氧化效 能高，使用不受限制等特点，是一种易为食品工业所接受的天然抗氧化剂，可 广泛应用于动、植物油脂、焙烤食品、水产品、肉制品、调味剂及饮料等方面。 在天然抗氧化剂行列中，茶叶抗氧化剂具有原料充足的优点，并且茶叶抗氧 化剂抗氧化能力强，2 0 x 1 0 击浓度e g c g 的抗氧化能力明显优2 0 x 1 0 币浓度的维生 素e 和5 0 x1 0 击浓度b h a 的抗氧化能力【6 l 】；其次它还具有其他抗氧化剂所没有的优 点，如能抑制、杀伤金葡萄球菌