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速溶绿茶加工中儿茶素变化趋势及其作用机理 摘要 速溶绿茶以 其有别于传统茶叶的加工方式， 丰富的种类和方便、 快捷 的饮用方式，赢得广大消费者的青睐。 但又因其滋味淡薄、香气缺乏等问 题制约了 市场进一步拓展。为解决发展的 “ 瓶颈” ，清楚了解滋味的关键 构成成分儿茶素类化合物在速溶绿茶加工过程中的变化趋势及与其共存 物质的关系是必要的。 本文以儿茶素类的分子结构为立足点，结合工艺参 数如温度、浓度等诸多因素， 采用h p l c为检测手段，从儿茶素类分子本 身及与 氨基酸、碳水化合物、咖啡碱等分子之间的相互作用水平上揭示儿 茶素类在加工过程中的变化趋势，为速溶绿茶大生产提供实际的指导意 义。 本研究系统地比较了工艺i 、工艺 i 、工艺i i i 三种速溶绿茶加工过程 中儿茶素类、茶多酚、氨基酸、碳水化合物的变化趋势。研究表明，儿茶 素类化合物和茶多酚随着工艺进程都呈现了不断下降趋势，儿茶素类在三 种工艺加工过程中减少的比茶多酚均多些，在三种工艺中，儿茶素类和茶 多酚的减少:工艺i i i 工艺i i 工艺i ;氨基酸和碳水化合物在三种工艺 中的变化趋势基本一致，即高 召氏 一高一低。其中氨基酸在工艺i i i 的浓缩 阶段中的检测值高于原料中的 1 1 . 1 9 % 碳水化合物在工艺 i 的浓缩环节中 的检测值超过了原料中的1 0 . 5 4 %。 经三种工艺的干燥环节后， 速溶绿茶中 的氨基酸和碳水化合物基本接近。 电 解质、 温度、 浓度、 p h值、 时间 等因 素 对儿茶素类化合 物的 影响 试验表明:低温及高温短时对儿茶素类化合物和咖啡碱几乎不产生影响。 然而在速溶绿茶复杂溶液中， 浓缩温度对其中的儿茶素类化合物表现一种 抛物线影响， 5 5 是儿茶素类化合物变化的分界值，此时儿茶素类总量最 高;在冷藏滤液和浓缩液3 0 d 的实验中，浓缩液中儿茶素类化合物几乎转 化， 其中s g c己 不能 检出， 只剩 咖啡 碱: p h值是对儿 茶素类 物质影响非 常大的因 素， 当p h 5 1 6 时， 随 着p h的 增大， 儿茶素 类急 剧减少，当2 p h 5 . 1 6 时 ， 随 着p h 减 小， 儿 茶 素 类同 样降 低， 只 是降 幅 减小 ， 当p h 5 . 1 6 , t h e m o r e i n t e n s e t h e o x i d a t i o n w e n t , t h e h i g h e r p h r a n , a t 2 p h 桑色素，而差别主要由于b环轻基处于不同位置引起，前两种 是邻位， 桑色素则属于间 位13 9 1 。张红雨从理论上解释a环、 b环的 活性差 异，他以目 前最好衡量酚经基清除自由基能力的参数h o f( 半醒自由基 与母体的生成热之差)来说明问题，ah o f 越低，清除能力越强。根据研 究结果:l .邻位o h被失去氢产生自由基后可形成分子内氢键得以稳定， ah o f降低，因此抗氧化活性强。 2 . b环邻位o h的自由基可借助共振形 成邻苯酿，可降低其内能，即使不形成氢键，ah o f 也降低，从而提高自 由 基的稳定性。 3 , c环的影响。由上述基本核特征可知，a环与c环共平 面， 共扼效应大，相互影响明显，b环与c环垂直，共扼程度低，几乎不 影响。当c环具有斥电子性质时，与之相邻a环酚经基h o f 值下降 5 - 1 0 k j j m o l 如儿茶素类化合物。 反之， a环酚羚基a h o f 升高， 如棚皮素。 4 . b环与a环轻基差别在于c环 1 位氧原子是a环的间位，位置因素导 致ah o f 较高，因儿茶素类化合物其苯氧自由基不稳定，这又是b环轻基 活性高的原因 1 18 1 。 但当b 环上没有邻位轻基时， a环间位经基对抗氧化活 性是必需的， 如1 0 场。 比 的b , 5 , e , 7 - o h - f , 8 一 甲 基黄酮抑制大鼠 干细 胞脂质氧化抑制率达9 0 %，可当5 , 7 - 轻基被取代时， 活性大大下降。除了 经基位置，经基多少影响抗氧化性，经基数目 越多，供氢潜力越强，即抗 氧化作用越强，如六轻基的杨梅素五轻基的棚皮素四轻基的堪非醇 三经基的高良 姜精。根据儿茶素清除自由基的动力学研究结果:g c清除2 分子自 由 基， g c g清除6 分子自由 基 , g u o 等研究了四种儿茶素对铁离 子诱导的 脂质的自 由 基的 抗 氧化性发现: e g c g e g c e c g e c i9 。笔 者认为除了经基数目外还可能与反应部位有关，即形成酚氧自由基的稳定 性。目 前研究表明，邻位轻基形成分子内氢键，连苯轻基形成半醒氧自由 基与两侧轻基可形成两分子内 氢键，同时d环连苯经基受到梭基吸引活性 不如b环活泼，由 此可理解四种儿茶素抗氧化的强弱。通过测定全程e s r 信号的衰减情况可知，半醒自 由 基的稳定性顺序为: e g c g e g c e c g e c ， 与g u o 等研究结果一致。 张红雨从h o f 方面得到相同的结论: e g c g ( 1 2 4 .3 9 k j /m o l ) e g c ( 1 2 7 3 1 k j /m o l) e c g ( 1 3 0 .6 6 k j /m o l) e c ( 1 3 5 4 8 k j /m o l ) 2 o 1 。 业 已证明，c环上3 位经基虽不参加氧化，但其对基本核的平面性增强可能 有所作用，提高其共扼效应，抗氧化相应提高。 a环、b环属于芳香体系， 斥电子或供电子基团的存在能强烈影响几 茶素的氧化还原能力。 当成昔时， 抗氧化作用显著降低，特别c d - o h ，究其原因可能屏蔽效应，也可能是 碳昔或氧昔造成立体障 碍阻止其共辘。 z h e n g r l 将五味子乙 素所有的轻基 甲基化后对体外非酶氧化体系无抗氧化作用，而对红细胞膜氧化损伤具有 保护作用， 细胞中 存在酶使之水解恢复2 1 1 构型、聚合度、偶联效应、亲脂性等因素对儿茶素类化合物的抗氧化 作用存在一定影响。 沈荣生等研究了e g c g与其对映体g c g对光照血叶琳 所产生的0 2 一的影响， 在低于。 a m o w浓度时， g c g与q一 作用显著高于 e g c g ， 然而0 .3 - 0 .5 m o 1 / 1 浓度范围内 无明 显差别2 2 1 口g u o 等进一步发现， 几种反式儿茶素清除。 2 一 、4 p- 2,等自由 基的 活性强于相应的顺式异构体，然 而对 仇等自 由 基效果 则相反 3 1 o n i d a 等研究 儿茶素 及其寡聚体清除仇一 、 d p p h自由 基时， 得出了在一定范围内寡聚的数目 越多， 活性越强， 并探明 机理是轻基数目 增多， 共扼双键延长2 4 1 : 在这种角度上红茶的活性不亚 于 绿茶。沈荣生等进行了儿茶素单体、任意两种组合、任意三种组合、任意 四种组合对超氧阴离子自由基的清除作用的比较实验，发现与天然茶叶中 组成比例 ( 5 : 2 : 2 : 1 )相似的增效作用最明显，比e g c g占9 0 %的组合 效果还好，进一步证实了儿茶素之间存在协同增效，因此从茶叶中提取儿 茶素为主体的抗氧化剂时，以保持原有儿茶素比例其抗氧化效果最佳，毕 竟 茶树 经过长期 进化选 择和适 应的 结果 2 2 o f a n g 等 研究了v e . v , 对茶多 酚增效效果，达到清除轻自由 基和超氧阴离子自由 基相同 程度，加入v e , v c 的 茶多 酚的 浓度远远 低于对照 样2 5 1 9 n i d a s 证明t p 与维生素e 在低密 度脂肪蛋白 ( l d l )中的协同作用，添加儿茶素后，维生素 e衰减速率显 著 降 低 2 4 1 o s t a g g 等 也 证明 绿 茶 能 促 进 体内 维 生 素c 的 贮 存 量 2 e 1 o c h e n r f 等实验得出e g c g与苹果酸、 柠檬酸并 用， 抗氧化作用增强2 3 l 。 松奇妙子 等证明了e g c g对氨基酸、 有机酸等抗猪油氧化活性有显著增强效果 ，。 。 a m a r o w i c e 2 8 伽 l a u r a 2 9 1分别发 现t p 与胡萝卜 素 在某 些体系中 有协同 作用， 增强抗氧化效果。 最近，日 本用茶多酚进行了 预防r 一 胡萝卜 素降解的 效果 试验表明，茶多酚的e g c g , e c g , e g c和 g c都具有很强的防止胡萝 卜 素褪色的作用。傅冬和在研究茶多酚对色拉油的抗氧化时，认为修饰茶多 酚分 子 增长 其烃链则 增强 其 亲脂性， 抗 氧化性大大提高 3 0 1 。 刘有成等 用胶 束模型研究了抗氧化剂的活性与亲脂性、所带电荷和在胶束间的扩散速率 及胶束表面电荷的性质等多种因素有关。凡是抗氧化剂与反应体系相似相 溶， 抗氧化活性越强3 1 )“ 靶学说” 是药物作用最通行的 学说， 靶作用部位 达到一定浓度方起药效，机体内抗氧化剂必须经过消化道、血管壁、细胞 膜等各种膜系统方能起作用， h p l c测定人体血清中e g c g浓度， 2 小时后 达到高峰，因此亲脂性是儿茶素起作用前提条件。 抗氧化剂是抗氧化与促氧化辨证统一，特殊条件下天然抗氧化剂却是 促氧化，如在红茶制造中类胡罗卜 素充当促进茶多酚氧化，而在体内与维 生素e协同抑制脂质氧化。我们研究茶多 酚抗氧化活性时发现:当方便面 添加5 0 m g / k g 茶多 酚时， 其油脂氧化程度最轻，当 添加量超过5 0 0 m g / k g , 则其酸值和过氧化值反而快速增大。 据杨贤强等报道， 茶多酚( t p ) 和e g c g 对 o z 一 、 .一 、o h自由 基清除时，较高和较低浓度均表现一定的 促氧化作用， 在适当浓度才表现抗氧化作用: 若在碱性体系中， 发现高浓度t p 有促氧化 作 用， 而 且 随 着 浓 度 增 加， 促 氧 化 作 用 增强 3 2 1 o w a n g 等 用f e n t o n 反 应 和 n a d h / p ms 体系实验表明， 低浓度t p引起促氧化， 而较高浓度t p 起抗氧 化作用3 3 1 。 笔者认为碱性体系中发现的结论与w a n g 等实 验结果并不矛盾， 根本原因 在于其促氧化机理不一致， 前者为非f e 3 1 / f e 2 + 体系中高浓度t p 的 促氧化机理， 碱性条件下， 形成的自由 基为半酿阴 离子自由 基， a 2 是茶 多酚半酮阴离子自由基进行单价激活还原氧分子而成，后者为f e n t o n 反应 中t p 的 促氧化机理。 奥田 拓男研究表明e g c g和f e 3 十 相互作用过程中， 还 原和 络合同时 进行13 4 1当e g c g浓度低时， 主要络合f e 3 ， 而被还原的f e e l 处于游离态，游离f 了 + 可参与f e n t o n 反应，产生. o h而促氧化;当 浓度较 高时， f e e 十 、 f e 3 多被络合， f e n t o n 反应受抑制而呈现抗氧化作用。 胡秀芳 等认为体系p h值影响t p 和e g c g清除o z 一的效果， p h为5 - 8 .5 时清除 效 率 较 高 ， 其 他p h 甚 至 表 现 为 促 氧 化 作 用 3 5 1 。 同 时 ， 不同 活 性强 弱 的自 由 基体系诱导t p 和e g c g促氧化的效果差异明显如. o h o z 一 。我们知道儿 茶素类化合物抗氧化作用与还原电位值成负相关，其实研究表明其促氧化 作用与还原电位同样成负相关:( 一 )e g c g ( 一 ) e g c ( 一 ) e c g ( 一 ) e c 。 不同茶类促氧化实验表明， 绿茶乌龙茶红茶。 总之， 增强儿茶素 类化合物抗氧化作用， 预防促氧化作用， 必须控制诱导t p 产生自由基的因 素如高浓度、强碱、自由 基和铁离子等，阻断t p的促氧化的动态过程。 2 . 2 .2 结构与络合作用 儿茶素类化合物具有多经基的结构，对金属离子、生物碱、氨基酸与 蛋白质、 碳水化合物等高度敏感，尤其多数三价金属离子与过渡金属离子， 它们之间可能存在静电吸引、络合 、氧化还原、水解聚合等作用，但与金 属离子之间的络合作用是主要的，多发生在邻位的酚轻基上，这一特性不 仅用于t p定性定量检测如三氯化铝溶液测定t p的总量，还可在水处理、 儿茶素类提取与纯化、营养与生化和颜料等方面加以应用如钙金属离子法 制备儿茶素类化合物。郭可莹等用直接观察法、络黑 t法、酒石酸亚铁法 对绿茶茶汤组分与2 3 种金属离子的络合性能进行了研究: 直接观察法发现 c 2 1 、 m 2a , m n 十 、 z n 2 十 等 1 5 种离子与 茶汤生成明显特征颜色的 络合物; 络黑t 法 研究 表明， b i 3 + , c 犷 等9种金属离 子 在实验 条件下与茶汤组分络合大于 络黑t的 络合性能; 酒石酸亚铁法鉴定结果显示， n i 2 , s b 2 . 等8 种金属离 子在既定条件下与茶汤的 络合大于 f 2 4 3 6 1e郭可莹等深入研究发现， 钙离 子是较好的 儿茶素 络合沉淀剂3 6 1 。 高映彤等研究了茶黄素 ( 儿茶素氧化聚 合 物) 对金属离子的作用， 发 现茶黄素遇c 扩 + 产生白 色沉淀， 遇p b 2 产生 黄 色沉淀， 遇f e 2 , , f e 3 十 产生黑褐色和暗褐色沉淀， 遇 a 1 3 , 时 产生黄亮鲜艳 溶液， 遇c 了 十 的 络合性很弱3 7 。 发生在儿茶素与金属离子之间的络合反应 实质上富聚电子半醒氧阴离子自由基与缺电子的金属离子或与具有空轨道 形成配 位键，同时释放氢离子， 导 致体系的p h值降低。 通常提高p h值有 利于 沉淀生 成， 不同 离子 沉淀的p h值也 有异， c 扩 十 与儿茶 素络合 物在p h 8 .5 产 生 沉 淀， p b 2 1 与 儿 茶 素 络 合 物 在p h = 4 .5 即 有 大 量 沉淀 ， f e 3 1 与 儿 茶 素络 合 情况 就复 杂 些， 随 着p h 值提高， 儿茶 素以 其 两个邻位酚轻基以 单离 解或 双离解的形式进入水合 f e 3 内 界，取代水分子形式逐步生成绿色单配 体、蓝色二配体、红色三配体。 t p 是复合体，不同季节、不同品种的茶叶 中 各种t p 的 组成比 例不同， 因 此与f e 3 十 形成配位体的 颜色呈紫黑到蓝黑色。 在络合时又因配位轨道间的电荷转移跃迁， 电子从酚氧基配位轨道跃迁到 金属离子某一轨道或过渡金属离子 d - d 跃迁，使络合物在紫外一 可见光区具 有鲜艳颜色而且吸光系数很高。上面提到沉淀的颜色变化归根于此原理。 n a k a g a w a等根据儿茶素类物质的荧光反应随着与金属离子的络合反应而 增强的原理， 发展一种很敏感的p o s t - h p l c 体系3 s 儿茶素类化合物与金属离子络合后，降低毒副作用提高生物活性，甚 至产生新的药理作用，为药物开发提供一个新角度。戚向阳等 e g c g - g e 配合物推测是具有特定立体结构的 六配位鳌合物，表现一定抗癌作用3 9 1 . 儿茶素一 a 1 3 , 可作为 过量铝解毒剂和防治胃 病药物; 儿茶素- z 矿 + 络合物的 氧 化电 位下降 有利于抗氧化能力提高3 9 1 . e g c g - f e 3 络合形式可以 治疗铁过 载引起的地中海贫血，但不会争夺铁蛋白等络合态铁，故不会造成缺铁性 贫 血3 9 。 体外试验均证明t p 能有效络合铁离子而减轻自 由 基伤害， 与绿茶 和红茶比较，乌龙茶提取液对铁离子的络合性最强，其抗氧化性也最强。 高桂珍等报道茶叶制剂对铅作业工业铅中毒与铅吸收有较好的预防和治疗 作 用， 对铅造成的 贫血也有一定治疗作用3 9 1 . t p 对c u e + 有一定的 络合作用， 故可 抑制 有c u z + 催化的l d l 的 氧化， 络合较弱而不至于影响以c u z + 为中 心 的s o d酶活性， 间 接地有益于抗氧化作用4 0 1钙离子是钙调蛋白 和蛋白 激 酶的组分，细胞内钙离子与细胞内许多酶的活性调节以及细胞内信号传递 关系密切，细胞外钙离子缺乏或细胞内钙离子鳌合则可防止活性氧引起的 细胞调亡与衰老， t p 对钙离子的络合作用较强，避免黄嚓岭氧化酶催化自 由基产生、肿瘤坏死因子 ( t n f )诱导的超氧化合物产生及细胞破坏、早 老性痴呆症 ( a d )产生。儿茶素四种成分与金属离子络合位点分别为 e c 一个，e g c两个，e c g三个， e g c g四个，即它们络合能力e g c g e c g e g c e c ，与其抗氧化强弱基本一致。 对几种儿茶素与钙络合定量测量 表明，各种非酷型儿茶素一c 扩 十 络合物的溶解度约为 ( - ) e g c g - c 扩 十 络合 物的1 21 5 倍fa i l 。 重金属中毒主要在于重金属与体内 维持正常生理功能的 配体如s o d , c a t , g s h - p x , g s h结合， 寻找一种高效低毒鳌合剂解除毒 性，争夺重金属离子。目 前鳌合剂都有毒副作用，儿茶素类化合物是天然 高效低毒的自由基清除剂、良 好的免疫功能调节剂、对多巴胺的合成及钙 信号的调控也有一定的影响，具有络合、吸附及还原重金属的功能，它使 开辟鳌合剂新的市场成为可能。 2 . 2 .3 结构与其它性质 儿茶素类化合物基本结构决定了其能发生醚化、酞化、昔化、磺化等 反应，为扩大其使用领域、改良 物化性质提供了化学途径。醚化可用儿茶 素与重氮烷或硫酸二甲酷 .丙酮或碳酸甲反应，使轻基转化为甲基醚 ( - o c h 3 ) ，降低儿茶素的 反应活性，增加其稳定性，我们在茶树生物体内 发现了多酚甲基醚。笔者以为树脂现在应用愈来愈广，我们利用可醚化衍 生改变t p极性与色谱行为，来分离t p 酞化是儿茶素类化合物分子修饰 中通常采用的，由于共扼效应影响下 ( 酞化实质上是亲电反应) ，c环醇经 基易于其它位置上的酚经基，酚轻基之间的酞化强弱存在差异的，不同儿 茶素酞化位置有顺序性和选择性，且酞化剂用量不同。钟键华等发明了一 种以水溶性t p为原料、惰性有机溶剂为稀释剂、 温度在。 至有机溶剂的 回流 温度之间 为条 件的 粉状脂溶性茶多酚p o t : 王巧娥研究了t p 与不同 酞化 剂、 不同量酞化剂酸化后的抗氧化作用， 证明修饰后t p是一种理想的油脂 抗氧化剂( 1 o 1 。儿茶素类化合物的 醇轻基和酚轻基上活泼氢可与糖端基的轻 基缩合成糖营，3 ,5 ,7 ,c ,d 位以氧昔的方式与多种糖连接，而6 , 8 位 以碳普连接如皂草素、6 , 8 一 二葡萄基芹菜素等，生物体中多酚的营化是在 糖基转化酶的催化下完成，在儿茶素的代谢动力学研究中发现体内以若化 儿茶素作为储运载体。王巧娥研究中还指出，儿茶素类酞化有 c - 酞基化和 o - 酞基化两种，并 用化学试剂和红外、紫外光谱证明了 其结构的存在p o t t o m i t a 等研究大鼠口 服e g c g后，体液中检测到有葡萄糖昔的结合态， 而 且儿茶素葡糖昔对d 一 半乳 糖胺诱导肝脏受伤有抑制作用14 2 1 。 据报道， 有人 利用儿茶素糖昔的差异来纯化 e g c g ，克服儿茶素之间的理化相似性带来 分离 麻烦13 9 1 。 儿茶素磺化指毗喃环在亲核试剂如亚硫酸钠的进攻下， c环 的 醚键被打断， 磺酸 基结合到c : 位上。 如在绿茶加工过程中加入亚硫酸氢 钠， 茶叶保持绿色; 我们在杀青叶中加入0 . 1 % 苯甲酸钠和0 . 1 %亚硫酸钠后， 用磷 酸调节p h值至3 .5 ， 茶叶 滋味和汤色均获得 较好效果:t o m i t a 等 研究 发现大鼠口 服 e g c g后，体液中检测到不仅有葡糖普的结合态，而且有结 合 型 硫 酸 产 物 14 2 1 综上所述，儿茶素类化合物是茶叶主要品质成分，它的化学特性高度 敏感，为一类活泼且具有生物活性的化合物。往往在某一体系中，儿茶素 类化合物可能同时发生几种反应，以一种为主，如氧化还原反应可能涉及 络合作用，共同提高抗氧化效果。因此，我们在探索某一机理时，应该综 合考虑所有反应，可能结果更客观些、准确些。 3 、儿茶素类化合物在绿茶加工过程中变化 按t p是否有酶促作用氧化或酶促作用的程度，可将茶分为绿茶、白 茶、黄茶、乌龙茶、黑茶、红茶。绿茶不发酵，依顺序发酵程度加深，红 茶全发酵。茶叶经过酶促氧化聚合的工艺后， 研究其儿茶素类化合物夺让 规律， 往往已 进行了 大量的 研究。 而对不发酵的绿茶及速溶绿茶加工过程 中儿茶素的变化趋势研究在当前才变得活跃起来， 本论文部分研究涉及速 溶绿茶中儿茶素的变化趋势。 3 . 1 儿茶素类化合物在绿毛茶加工过程中的变化 绿茶鲜叶中 主要儿茶素类为l - e g c . l - e g c g . l - e c g ， 经过绿茶固 有的制造工艺: 摊放杀青揉捻一一干燥， 利用高温和高湿热作用 下产生一系列的变化，保证绿茶特有的色、香、味品质。杀青叶温度尽快 升到 8 5 c ，使 p p o酶钝化，防止儿茶素类催化氧化，同时酷型儿茶素加 快转化水解，可溶性糖、 氨基酸、 水化果胶等迅速增加，为后面的反应奠 定物质基础。 往往杀青后总是留下大约2 0 % p p o酶， 揉捻时， 液泡中的儿 茶素类与残留p p o酶充分反应， 一部分转化为氧化聚合物， 干燥时期， 在 湿热作用下， 儿茶素又与氨基酸等物质作用生成香气滋味成分。 整个过程 中儿茶素类物质逐步降低的， 降幅达 1 5 % 左右， 儿茶素类化合物组成比例 发生改变， 温度越高，过程时间越长，总量减少幅度越大， 其中酷型儿茶 素尤其厉害。 大量研究表明， 鲜叶中原有6 种儿茶素，当制成绿茶时变为 1 0 种， 增加4 种异构体， 例如: e g c c - g c g , e c -c , e g c -g c , e c g 一 cg. 3 . 2 儿茶素类化合物在速溶绿茶加工过程中的变化 速溶绿茶的原料是成品毛茶或杀青叶，含有大量的未被氧化的儿茶素 类化合物，经过速溶茶加工工艺的高温、高湿、氧气等因素作用肯定有所 变化。阎守和教授和朱旗博士分别对这过程中速溶绿茶主要滋味物质儿茶 素类化合物的变化进行跟踪，但是他们得出的结论有出入。朱旗博士采用 h p l c研究了 速溶绿茶中各在制品儿茶素和咖啡碱的含量，研究表明，提 取液中儿茶素和咖啡碱的含量较低，但随着其加工工艺进程，儿茶素和咖 啡碱的含量逐步增加，其中简单儿茶素的增加量一般高于复杂儿茶素的增 加量，特别是由浓缩到干燥工艺中，简单儿茶素大大高于复杂儿茶素的增 加量 4 3 1 。阎守 和教授采用比 色法和比 色单位研究了 速溶绿茶中 各环节儿茶 素类化合物的变化，研究指出，儿茶素类化合物随着工艺进程不断下降， 特别是复杂儿茶素下降速度的远远超过简单儿茶素，总体趋势与绿茶的加 工 过 程 基 本 一 致 14 2 1 . l i - f e i w a n g ( 韩 国 ) 等 研 究了 儿 茶 素 类 在 绿 茶 饮 料 加 工与贮藏过程中的变化，结果表明，儿茶素类随着工艺进程和贮藏时间延 长 而下降， 尤其是e g c g的 下降最快4 4 1 鉴于前人的研究基础， 本试验以现成的速溶绿茶生产工艺条件为基础， 探明生产过程中的儿茶素类变化趋势，及与氨基酸、t p .碳水化合物变化 走向的关系;同时采用 h p l c手段来研究儿茶素变化趋势的深层次机理， 为大生产生产速溶绿茶控制儿茶素类化合物变化提供理论和实际的指导意 义。 材料与方法 1 . 实验材料与取样方法 1 . 1 实验材料 从湖南金农生物资源股份有限公司速溶绿茶生产线中随机抽取速溶绿 茶各 工艺 在制品为实验材料; 茶氨酸、 8 6 %的 儿茶素 ( g t c - 8 0 ) 及高纯度 e g c g( 湖南金农生物资源股份有限公司提供) ;工艺 i 所用秀眉原料 ( 湖 南农业大学茶厂提供) 1 . 2 取样方法 1 . 2 . 1 速溶绿茶三种加工工艺流程图 ( 图3 ) 图3 :工艺流程图 g r a p h 3 : g r a p h o f fl o w o f t h e t h r e e t y p e s s t e c h n i c s o f i n s t a n t g r e e n t e a 1 . 2 . 2取样 跟踪上 述 ( 1 .2 . 1 ) 流程，采取随机取样方式，抽取各工艺在制品。原 料与干燥而成的速溶绿茶成品，测定水分后装入铝箔袋封口;提取液与浓 缩液等液体，测定固形物后装入矿泉水瓶封口，然后均置于超低温保存备 用。 1 . 2 .3 分析取样 测定儿 茶素和咖啡 碱， 取原料3 g ， 各工艺 ( 提取液、 浓缩液、 和 速溶 绿茶)在制品的取样量根据浓度和提取率折算出。测定氨基酸、碳水化合 物、茶多酚等根据不同干物率折算出相应的取样量 1 . 2 . 4 计算方法 首先测定各工艺在制品 ( 除原料和干燥品)的浓度，结合干物率和提 取率将各工艺在制品折算相当原料克数。 2 . 主要仪器、设备 高效液相色谱仪 ( 日本s h i m a d z u 公司，包括s p d - 1 0 a p紫外检测器、 l c -i o a t v p . c l a s s - v p ) . c , : 液相色谱柱 ( h y p e r s i l o d s 2 5 u m 、 尺寸: 4 .6 m m * 2 5 0 m m ) ， 旋转蒸发仪( 瑞士b u c h : 公司) ， 冷冻干燥器( 德国c h r i s t g a ma i - 2 0 ) ，电子天平 ( 瑞士 ( s a r t o r i u s 公司) ， 7 5 4 紫外分光光度计 ( 上 海分析仪器厂) ，h y - 4 调速多英振荡仪 ( 江苏金坛中大仪器厂) ，超声波清 洗机( 上海b r a n s o n公司) ， 水浴锅， 恒温干燥箱， 高效外循环浓缩设备， m e tt l e r t o l e d o 3 2 0 p h 值 计， 波 美 计 等等 3 .主要试剂 n . n 一 二甲基甲酞胺 ( 色谱纯) ，甲醇 ( 色谱纯) ，冰醋酸 ( 优级纯) ， 盐酸，氢氧化钠，氯化钠， 硫酸，蕙酮，儿茶素对照样 ( 复合体) ，可溶性 淀粉 ( 食品级) ， 氨基酸， 咖啡碱， 酒石酸钾钠， 磷酸二氢钾， 磷酸氢二钠， 茹三酮， 氯化锡， 硫酸亚铁，p 一 环糊精 ( 食品级) ， 葡萄糖 ( 食品级)等等 检 测 方 法 1 . 儿茶素类化合物、咖啡碱浓度和含量采用高效液相色谱检测 色 谱柱: c 1 8 液相色谱柱 ( h y p e r s i l o d s 2 5 u m 、尺寸: 4 .6 m m * 2 5 0 m m ) 流速:i .o m li m i n 柱温:4 0 c 检测波长:2 7 8 n m 进样量:l o u l 流动相:采用二元梯度洗脱。a相为超纯水，b相为有机相 ( n , n 一 二 甲 基甲酞胺:甲醇:冰醋酸= 8 0 : 4 : 3 ) , 表 1 :梯度洗脱时间表 t a b l e 1 : c o n d i t i o n o f gr a d i e n t e l u t i o n p r o gr a m t i memo d u l e e v e n tv a l u e q亡j9999 ，里21)气jl.1目.1 0 刀1 p l l n l n s u mp p u m p s b. co n c b. co n c p u m p s b. co n c p u m p s b. co n c p u m p s s cl - i o a vp b. co n c s t op 勺，.仁juoo 1122，2 2 . 总糖测定 采用葱酮比 色法 14 1 3 . 茶多酚测定 采用酒石酸亚 铁比 色法 14 1 4 . 固 形物测定 采用称重 法114 1 5 .氨基酸 测定 采用茹 三酮比 色法 14 1 6 水分测定采用1 0 3 0c , 4 小时 烘箱法 ( g 13 8 3 0 4 8 7 ) 1 4 1 研 究 内 容 1 . 主要滋味物质在速溶绿茶加工工艺中的变化趋势 1 . 1 主要风味物质在速溶绿茶加工工艺 i 中的变化趋势 称取1 2目 左右的 秀眉原料1 w0 9 g ， 加入沸腾去离子水1 0 0 0 m 1 ，边加 热边搅拌，保持沸腾 3 0 m i n ， 用脱脂棉粗滤，再加入 1 0 0 0 m 1 8 0 的去离子 水， 继续水浴3 0 m i n ， 倒入装有脱脂棉漏斗中过滤后， 用2 0 0目 纱布把滤渣 挤压过滤， 合并滤液并混合均匀， 冷却到室温后取5 0 m 1 滤液 ( 1号) 待测; 其余滤液过垫有纸浆的布氏漏斗精滤， 取5 0 m 精滤液待测 ( 2 号) ; 剩余的 滤液部分放入调至5 5 的真空旋转蒸发浓缩仪中， 浓缩到 1 5 个波美度左右 为宜， 并取5 0 m 1 浓缩液 ( 4 号) ; 剩下的浓缩液经冷冻干燥后放入超低温冰 箱储存待测 ( 5 号) 。每次试验按上述步骤重复，总共重复四次。 1 . 2 主要滋味物质在速溶绿茶加工工艺ii中的变化趋势 将各种规格的秀眉原料 1 4 5 .5 k g倒入浸提罐中，前后两次分别放入 9 0 0 k g , 5 0 0 k g 去离 子水 浸泡， 两次的时间 不宜 超过6 0 m in ， 浸提后 充分混 匀并冷却至 1 0 时过滤，滤液反复通过薄膜真空浓缩机进行浓缩，最后经 喷雾干燥得到成品，笔者密切跟踪速溶绿茶加工工艺流程，随机抽取各工 艺的 在制品，装入干净的 矿泉水瓶中并编号， 冷却后放入一 。 冰箱里。 检 测时，根据需要取样分析口每次试验按上述步骤重复，总共重复四次。 1 . 3 主要滋味物质在速溶绿茶加工工艺m中的变化趋势 将湖南农业大学茶学系长安实习基地的一芽三、四叶初制成的绿毛茶 1 2 .5 k g 投入中 试车间的 浸提罐中， 分两次加入1 0 0 k g , 9 0 k 9 去离子水， 每 次时间均3 0 m in ， 浸提液混 匀冷却后流过装有无 机陶瓷膜装置过滤， 滤液用 减压真空浓缩机浓缩， 然后通入喷雾干燥机中千燥。 取样保存如同1 . 2 。 每 次试验按上述步骤重复，总共重复四次。 2在速溶绿茶加工过程中儿茶素类化合物的变化机理探讨 2 . 1 温度对儿茶素类化合物的 影响 2 . 1 . 1 浓缩过程中 不同温度对滤液中 儿茶素类化合物的影响 保持其它条件不变， 分别取工艺i f 中 滤液各3 0 0 m l ， 在5 5 0c , 6 0 c , 6 5 c , 7 5 下浓缩，浓缩时间都为 1 小时，然后稀释到所需浓度， 用超声 波仪脱气2 0 m i n ，再过4 5 0 n m膜过滤后，可直接供h p l c检测。 2 . 1 . 2 低温对滤液中 儿茶素的影响 取工艺1 1 中滤液进行不同温度 ( 5 0c , i o c , 1 5 0c , 2 0 0c , 2 5 c)处 理，然后稀释到所需浓度， 用超声波仪脱气 2 0 m i n ，再过 4 5 0 n m膜后，直 接供h p l c检测。 2 . 1 . 3 温度对纯度8 6 %儿茶素制品中 儿茶素的 影响 称取 纯度为8 6 % 的 儿茶素 制品( g t c - 8 0 ) 0 . 1 2 0 9 g 溶入2 0 0 m 容量 瓶 中配制成试验液， 各取2 0 m 试验液分别在5 0c , 1 0 0c , 1 5 0 c , 2 0 0 c , 2 5 0c , 5 0 c 、 6 0 0c 、 7 0 0c 、 8 0 0c 、 9 0 下经过2 0 m i n 处理， 用超声波仪脱气2 0 m i n , 再过4 5 0 n m膜后，直接供h p l c检测。 2 . 2时间对儿茶素类化合物的影响 保持其它条件不变， 将工艺1 1 中滤液各取3 0 0 m ，分别进行 1 小时、 2 小时、3 小时浓缩处理，然后稀释到所需浓度， 用超声波仪脱气2 0 m i n ，再 过4 5 0 n m膜后，可供h p l c检测。 2 . 3 p h值对儿茶素类化合物的影响 称 取p h = 5 . 1 6 的g t c - 8 0 0 . 1 5 0 8 g 溶 入2 5 0 m 1 容 量瓶中 配 成 试 验 液， 接 着 用氢氧 化钠 和磷酸调节 成 不同p h , p h计测定 其p h 值分别为2 .0 1 , 3 .0 1 , 7 . 0 1 , 9 . 0 1、1 0 .7 0 ， 用超声波仪脱气 2 0 m i n ，再过 4 5 0 m n膜后， 直接供 h p l c检测。 2 . 4 电解质对儿茶素化合物的影响 称取白 色晶体状的k c i 分别溶入两个5 0 m 1 容量瓶中， 充分溶解摇匀后 定容，配成 1 %与5 % 两种浓度的氯化钾溶液，各取 3 m 1 分别加入两个已盛 有 2 0 m 1 g t c - 8 0溶液三角瓶中， 充分地摇匀， 使其反应完全， 用超声波仪 脱气2 0 m i n ，再过4 5 0 n m膜后，直接供h p l c分析。 2 . 5 咖啡碱对儿茶素类化合物的影响 称取白 色晶 体 状的 咖 啡 碱0 .0 5 0 7 6 g 溶入5 0 m 容量瓶中， 充分溶解均 匀 后定容， 配成浓度为1 %咖啡碱溶液， 然后分别取 1 m 1 , 2 m 1 , 3 m 1 咖啡碱溶 液加入三瓶已 配好的g t c - 8 0 溶液中， 充分摇匀， 使其反应完全， 用超声波 仪脱气2 0 m i n ，再过4 5 0 n m膜后，直接供h p l c分析。 2 . 6 碳水化合物对儿茶素类化合物的影响 称取一定量的可溶性淀粉、p 一 环糊精、葡萄糖分别溶入三个 5 0 m l 容 量瓶中，加三重纯净水定容，使它们浓度都为0 .5 %。然后每种碳水化合物 均分别取l m 1 , 2 m , 3 m 1 与已配好g t c - 8 0 充分反应， 用超声波仪脱气2 0 m i n , 再过4 5 0 n m膜后，直接供h p l c分析。 2 . 7 氨基酸对儿茶素类化合物的影响 称取一定量的茶氨酸，溶入5 0 m l 容量瓶中， 稍微加热助溶，冷却至室 温后加三重纯净水定容， 使其浓度为 1 %。然后取液与已配好的g t c - 8 0 反 应足够，用超声波仪脱气2 0 m i n ，再过4 5 0 n m膜后，直接h p l c分析， 2 . 8 几种化合物对高纯度 e g c g的影响 精 确 称取0 .0 6 1 g高纯 度e g c g 溶入l o o m 容量瓶中， 使其充分溶 解， 稍后与已经准备的几种化合物 ( 可溶性淀粉、p 一 环糊精、 葡萄糖、 谷氨酸、 咖啡碱)反应， 用水代替几种化合物作对照，样品经超声波仪脱气2 0 m i n , 再过4 5 0 n m膜超滤后，直接供h p l c分析。 结 果 与 分 析 1 . 速溶绿茶主要风味物质在工艺中的变化趋势 1 . 1 速溶绿茶主要风味物质在工艺i 中的变化趋势 1 . 1 . 1 茶多酚 用酒石酸亚铁比色法对速溶绿茶加工工艺 i 各环节在制品的茶多酚进 行了分析， 结果见表2 。 从表2 可见， 浸提和过滤是减少茶多酚主要工艺环 节， 分别为1 5 .0 1 % , 1 0 -9 9 % ， 相对于原料而言， 各自 减少了3 0 .4 8 0/ ., 5 0 . 8 8 % . 浓缩与冷冻干燥对茶多酚影响甚微，相对于过滤而言，下降了分别为 0 .2 5 % ,0 .5 8 % 。 就整 个工艺过程来看， 随着工艺 进程， 茶多酚呈现逐步减少 的趋势。 表2 : 茶多酚、 氨基酸、 碳水化合物在速溶绿茶加工工艺 1 中的变化趋势 t a b l e 2 : t h e t r e n d o f p l o y p h e n o l a n d a m i n o a c i d a n d c a r b o h y d r a t e d u r i n g t h e p r o c e s s o f i n s t a n t gr e e n t e a o f o f t e c h n i c s i 茶多酚氨基酸碳水化合物 57韶 测定值 ( %) 2 1 . 7 2 1 5 . 0 1 1 0 . 9 9 1 0 . 61 1 0 . 5 4 保留 ( %) 测定值 ( %) 保留 ( %) 测定值 ( %) 保留 ( %) i 0 0 6 9 . 5 2 4 9 . 1 2 4 8 . 8 7 4 8 . 5 4 2 . 5 1 0 0 8 6 . 7 0 6 4 . 5 9 8 6 . 3 8 7 7 . 4 3 1 . 5 6 1 . 2 7 1 . 0 2 1 . 7 4 1 . 2 9 1 0 0 81 . 4 1 6 5 . 3 8 1 1 1 . 5 4 8 2 . 6 9 629 卜七zoj :宙 山.丈夕一11 料提滤缩燥 原浸过浓干 ( 假设原料中同种成分为1 0 0 %，下面表格中未特别作说明均按相同处理。 ) 1 . 1 . 2 氨基酸 采用荀三酮比色法测定速溶绿茶加工工艺 1 各环节在制品氨基酸的变 化， 结果见表2 。由表2 可见， 在速溶绿茶加工过程中， 氨基酸总量的变化 趋势是高 一低一高 一低， 原 料的 氨基酸总量为 2 .5 7 % ,浸提液中 为 2 .2 3 %. 只有原料的8 6 . 7 0 %，经过滤工艺后氨基酸总量急剧下降到 1 “%，相对浸 提液而言，下降幅度达到了2 2 . 1 1 。 经浓缩工艺后氨基酸总量又恢复到过 滤之前的 水平， 相对原料而言， 接近浸提液的 8 6 .7 % ,仅差 0 .3 1 %。 通过冷 冻干燥后氨基酸的总量又开始降低， 其降幅为8 . 9 5 %。因此， 总的来看， 在 速溶绿茶加工过程中氨基酸总量减少不算大。 1 . 1 . 3 碳水化合物 采用蕙酮比色法对速溶绿茶加工工艺 i 过程中各环节在制品的碳水化 合物进行了测定，结果见表2 。从表2 可以看出，在速溶绿茶加工过程中， 碳水化合物总量的变化趋势与氨基酸总量的变化趋势一致，即高一低一高 一低。浸提液中碳水化合物的总量为 1 . 2 7 %，是原料的8 1 .4 1 %。经过滤后 碳水化合物的总量下降为 1 .0 2 %，相对于原料而言，降幅为3 4 .6 2 %，进一 步减少 1 6 .0 3 %。 经浓缩后碳水化合物总量急剧上升为1 1 1 . 5 4 %， 超出原料中 的 1 1 .5 4 %,高出过滤液中的4 6 . 1 6 %。 经过冷冻干燥后碳水化合物总量下降 为1 .2 9 %。 因此， 从整个工艺来讲， 碳水化合物的 减少比 氨基酸的减少更低。 1 . 1 . 4 儿茶素类化合物 采用 h p l c测定速溶绿茶加工工艺 i 过程中各工艺环节在制品的儿茶 素类化合物变化， 结果见表3 和图4 - 8 。 由表3 可以看出， 就儿茶素总量和 咖啡碱而言，在速溶绿茶加工过程中，随着工艺进程，儿茶素类化合物的 总量及咖啡碱的总量都逐步降低，其中浸提与过滤两个环节的儿茶素类化 合物减少较大，分别减少 1 4 . 8 6 %, 3 5 . 5 9 %。 在浓缩环节后，儿茶素总量下 降了4 .3 4 %， 冷冻干燥对儿茶素影响总量很小， 下降幅度仅为 1 . 2 7 %。 从儿 茶素类化合物各组分来看， 除g c g外， 其它各组分随着工艺进程同样呈减 少趋势，其中酷型儿茶素下降的速度比非酷型儿茶素的速度快一些，以 e g c g下降的 速度最快， 减少量达到了2 1 .6 8 m g / g a 表3 : 儿茶素类化合物在速溶绿茶加工 工艺i 中的 变化趋势 ( m g / g ) t a b l e 3 : t h e t r e n d o f c a t e c h i n s d u ri n g t h e p r o c e s s o f i n s t a n t g r e e n t e a o f t e c h n i c s i ( m g / g ) egc dl c ecgcg ecg t o t a l caf一 一 原料 浸提 过滤 浓缩 千燥 3 0 29 1 8 _ 5 76 . 1 0 e gc g 51 _ 8 48 . 311 1 . 7 21 31 . 5 4 2 7 . 7 8 2 0 . 4 0 1 7 _ 0 8 4. 71 2 . 0 1 1 . 3 9 1 . 3 4 1 . 4 2 5 . 9 67 . 3 79 . 6 71 1 1 . 9 9 1 4_ 514 . 3 33 . 9 36 278 4 . 7 2 1 9 . 0 4 1 1 . 0 3537 4 2 . 1 2 3 3 . 8 9 3 0 . 9 7 3 0 . 1 6 4_ 6 56 . 617 9 . 01 1 8 .