茶叶化学成分概述课件

1、章节介绍绪论第一章 茶叶化学成分概述第二章 茶叶中的氨基酸 第八章 绿茶加工化学第三章 茶叶中的嘌呤碱 第九章 红茶加工化学第四章 茶叶中的多酚类 第十章 其他茶类加工化学第五章 茶叶中的色素 第十一章 茶叶功能成分化学第六章 茶叶中的芳香物第七章 环境与茶树的物质代谢第1页，共59页。绪论围绕和解决的问题：1、茶叶生物化学是一门什么样的课程？2、茶叶生物化学研究的内容有哪些?3、研究茶叶生化的意义？4、茶叶生化研究的历史与现状5、学习该门课程的要求第2页，共59页。 茶叶生物化学是以茶为研究对象，是生物化学和茶叶科学相互渗透和相互作用，涉及茶树栽培、育种、加工、茶叶品质检验等课程内容的一门专

2、业课。 研究的核心问题：茶叶次级代谢产物的生物合成及其在活体和制茶过程中转化等机理的研究。茶叶生物化学第3页，共59页。 研究茶树体内在物质成分种类、结构、性质及其生理代谢和形成的途径。 研究制茶工艺中物质变化的规律与品质的关系。 研究物质代谢及其与环境条件的关系。研究内容第4页，共59页。 为科学管理茶园，提高鲜叶产量、质量提供理论依据。 在了解并掌握茶树生长习性的基础上，以茶树物质代谢规律为依据，采取合理的措施（栽培管理、病虫害防治、施肥、采摘等）研究的意义第5页，共59页。 指导制茶工艺，发挥鲜叶价值，提高产品 质量。 鲜叶正确加工好品质的茶叶 生化理论指导，红茶发酵中酶、温、湿度的控制

3、和掌握；绿茶加工中酶的双重性等。第6页，共59页。 为茶叶内含成分的开发、应用以及茶叶综合利用提供理论依据。应用范围：医药、化工、食品内含成分：茶多酚、茶多糖、茶皂素等第7页，共59页。 茶叶生物化学的研究，是从成品茶的品质及其有关的化学成分的分析逐步发展起来的。 第一阶段： 19世纪80年代后 人们的研究开始从成品茶的化学分析转入鲜叶分析，对茶叶中的水浸出物、灰分元素、咖啡碱、茶多酚、酶等成分进行较系统的研究；研究的历史、现状、方向第8页，共59页。 第二阶段：20世纪中叶 茶叶生化研究主要是采用液相层析法对儿茶素的各组分进行了细致的分析； 对儿茶素在茶叶中的形成和在茶叶发酵过程的氧化变化机

4、制进行了较深刻的研究；第9页，共59页。 第三阶段：20世纪60-70年代 采用气相层析法以及红外光谱和紫外光谱等分析技术，在茶叶香气方面的研究有了重要的进展；第10页，共59页。 第四阶段：80年代后 我国才正式进入了茶叶生化发展的研究，并以痕量方向、微观方向、纵向方向发展。核磁共振、质谱仪技术、气-质联用仪等新技术和设备的发展，为茶叶微量成分的研究提供了条件。第11页，共59页。 第五阶段 21世纪宏观：学科间的交叉、互补，以及与边缘学科的结合，是今后茶叶研究和发展的方向。微观：分子技术的应用、茶叶功效成分的作用机理、分子结构的确定等第12页，共59页。 及时关注学科发展的方向和前沿； 巩

5、固、勤于思考，多问； 态度端正 总成绩：考勤、作业、实验、卷面第13页，共59页。第一章 茶叶生化成分概述一、茶叶的化学组成（一）茶叶中的元素（二）茶叶中的灰分 （三）茶叶中的水分二、茶叶内含物组成（一）基本物质 （二）活性物质 （三）特征性物质第14页，共59页。（一）茶叶中的元素1、概念：元素是一切物质变化的基本单位。鲜叶75%-78%是水22%-25%干物质有机物：基本上是由C,O,H,N四种元素构成无机物：矿质元素及其氧化物组成第15页，共59页。2、元素分类 可再利用元素：在植物体内能转移和再利用。这类元素在茶芽萌发旺盛时会由老叶转运至新叶进行再利用。如N、P、K、Na、Zn等。 不

6、可再利用元素：元素在植物体内形成稳定的化合物,难以分解和转移，直至叶子老化、死亡。如Ca、Al、Fe、Mn等。第16页，共59页。 部分再利用元素：只有一部分能再利用，而另一部分即固定在叶中成为细胞的构造物质，如Mg，一方面作为酶的激化剂，可以从老叶向新叶输送进行再利用，另一方面，作为叶绿素的构造物质固定在叶中，直至老化。第17页，共59页。（二）茶叶中的灰分1、概念：茶叶中的化学元素在茶叶分析过程中，经过高温灼烧（600），部分元素以CO2、H2O、N2O5的形式挥发到空气中，另一部分以氧化物（K2O、Ca2O、P2O5）的形式残留下来，残留的这部分即为灰分。第18页，共59页。2、分类：

7、水溶性灰分： K2O 、P2O5、Na2O等。 水不溶性灰分：MgO、CaO、MnO2、Fe2O3、 泥沙及碱土金属的碱式磷酸盐等。 酸不溶性灰分：泥沙、微量氧化硅等物质。 第19页，共59页。3、茶叶中总灰分含量的变化 茶叶中总灰分总量，除了芽中的含量较低外，随着芽叶的成熟含量逐渐降低，其水溶性灰分含量有相同的变化趋势，但水不溶性灰分增加。所以一般高级茶的灰分含量高于低级茶，同时把水溶性灰分作为茶叶老嫩度的指标之一。第20页，共59页。 1、概述：水分是茶树生命活动中必不可少的成分，是茶树生长、代谢、理化反应、制茶等过程的重要介质。茶鲜叶的含水量一般为75%78%，鲜叶老嫩、茶树品种、季节不

8、一，含水量也不同。一般幼嫩芽叶、雨水叶、露水叶、大叶种，雨季、春季的含水量较高，高的可达84%左右。老叶、中小叶种和旱季、晴天叶含水量较低。 （三）茶叶中的水分第21页，共59页。 2、制茶与水分：制茶过程中茶叶色香味的变化就是伴随着水分变化而变化的。因此，在制茶时常将水分的变化作为控制品质的重要生化指标。炒青茶加工过程水分的变化（%）： 鲜叶：7578% 杀青叶：6064% 揉捻叶：60左右% 二青叶：3540% 三青叶：1015% 足干叶：56% （三）茶叶中的水分第22页，共59页。（一）基本物质 结构物质（纤维素、半纤维素） 遗传物质（核酸、蛋白质） 贮藏物质（糖类、脂肪）（二）活性物

9、质：含量少，对生命活动起着调节、代谢作用。（酶、激素、维生素）第23页，共59页。（三）特征性物质： 茶叶中含量较多，与茶叶品质关系密切或茶叶中特有的一类或几类物质。（茶多酚、茶氨酸、芳香物、色素等） 涉及的内容多，后面详细作介绍。第24页，共59页。1、茶叶中的糖类 茶叶中的糖类包括单糖、双糖和多糖三类。其含量占干物质总量的20%25%。单糖和双糖又称可溶性糖，易溶于水，含量为0.8%4%，是组成茶叶滋味的物质之一。茶叶中的多糖包括淀粉、纤维素、半纤维素和木质素等物质，含量占茶叶干物质总量的20%以上，多糖不溶于水，是衡量茶叶老嫩度的重要成分。茶叶嫩度低，多糖含量高；嫩度高，多糖含量低。 茶

10、叶中的果胶等物质是糖的代谢产物，含量占干物质总量的4%左右，水溶性果胶是形成茶汤厚度和外形光泽度的主要成分之一。 第25页，共59页。1、茶叶中的糖类 单糖：构成其他糖的基本单位，不能水解成更简单的糖，其通式为CnH2nOn来表示，在茶叶中常见的有，葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖等。 特点：固体结晶，易溶于水、乙醇，具有甜味。第26页，共59页。 双糖：由两分子单糖缩合而成的寡聚糖。一般是以蔗糖（一分子葡萄糖和一分子果糖缩合而形成）的形式存在。通式为CnH2n-2On-1。麦芽糖（2分子葡萄糖脱水而成） 特点：固体结晶、具有甜味、易溶于水。第27页，共59页。 三糖：棉籽糖（痕量）存在

11、于大部分的植物中，是由半乳糖、果糖和葡萄糖结合而成。能顺利地通过胃和肠道而不被吸收，有整肠和改善排便的功能，它能改善人体的消化功能，促进人体对钙的吸收。从而增强人体免疫力。 特点：白色结晶粉末 ，溶于水 。 第28页，共59页。 多糖：多个单糖分子缩合而成。通式为CnH2n-2xOn-x 茶叶中常见的有淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等。第29页，共59页。淀粉，由葡萄糖缩合而成，作为一种贮藏物质存在于茶树的鲜叶中（0.2-2.0%），茶籽（30%），茎木质部（15%）。淀粉难溶于水，冲泡后不进入茶汤，但淀粉在茶叶加工过程中通过水解酶（糖苷酶）的作用，可生成可溶性糖，增加茶汤的甜度。第30页，共

12、59页。纤维素、半纤维素，形成后比较稳定，构成植物骨架，但原料粗老的普洱茶在加工过程中由于微生物的作用，分泌了大量的水解纤维素的酶。从而使得茶汤滋味甜度大增。第31页，共59页。果胶类物质果胶酸：酸性，溶于水，能够被钙离子沉淀果胶素：中性，溶于热水，存在植物汁液中原果胶：巨大的分子链，不溶于水，仅存在细胞壁中第32页，共59页。2、茶叶中的蛋白质（1）茶叶中的蛋白质a .概述：茶叶中蛋白质含量约占茶叶干重的20-30%。能溶于水直接被利用的蛋白质含量仅占1%2%。这部分水溶性蛋白质是形成茶汤滋味的成分之一。 新生组织-含量高 成熟组织-含量恒定 衰老组织-含量下降；说明，蛋白质代谢与茶树生长发

13、育有密切关系。第33页，共59页。b.分类：溶解状况清蛋白：溶于水、稀盐溶液，占总蛋白的3.47%球蛋白：不溶于水，但溶于稀盐溶液，占0.87%醇溶蛋白：不溶于水，可溶于稀盐、稀碱溶液、可溶于70-80%酒精 占13.61%谷蛋白：不溶于水，但溶于稀盐、稀碱溶液，占82.05%第34页，共59页。功能划分酶蛋白：数量最丰富，承担多种生化反应的催化作用。结构蛋白：存在植物的细胞壁和细胞器中，没有酶的催化功能。如：细胞壁的伸展蛋白、组蛋白、核蛋白。储藏蛋白：茶籽中存在，没有酶的活性，比较稳定，种子萌发时，被水解为各种氨基酸，供种子萌发。第35页，共59页。结构特点单纯蛋白：水解后只生成氨基酸的蛋白

14、质。一部分酶蛋白，以及所有的储藏蛋白均属于这一类。结合蛋白：核蛋白（含核酸）、脂蛋白（含脂类）、糖蛋白（含碳水化合物）、叶绿蛋白（含叶绿素）等等，各有不同的结构和功能。第36页，共59页。c.与蛋白质含量有关的因子品种：大叶中夏茶秋茶环境条件：高温，长日照，Pr ，相对低温，湿度增 加，Pr 。土壤条件：土壤水分和氮素营养有利于根部吸收并合成较多蛋白质。第37页，共59页。d.蛋白质的通性蛋白质是高分子化合物蛋白质是两性物质蛋白质是胶体物质蛋白质的颜色反应蛋白质的伸展性、变性及凝固第38页，共59页。 蛋白质分子一般都在1万-7万之间。酶蛋白可达几十万，病毒蛋白可达几百万至几千万。第39页，共

15、59页。 蛋白质是由N个氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物，将其放在酸性的条件下会电离为阳离子，向负极移动；将其放在碱性条件下，会电离为阴离子，向正极移动。 所以纯净的蛋白质在电泳条件下只有一个电泳高峰，不纯的蛋白质表现为多个高峰。第40页，共59页。 第41页，共59页。 蛋白质是高分子化合物，分子体积巨大，在水中具有胶体的性质。 絮凝作用：蛋白质在溶液中靠水膜和电荷保持其稳定性，水膜和电荷一旦被除去，蛋白质就开始凝集在一起而形成较大的蛋白质胶团，最后从溶液中沉淀出来。这种作用称为絮凝作用。第42页，共59页。 盐析作用：在蛋白质溶液中加入足量的中性盐饱和溶液时，则能使蛋白质脱水并中和其电

16、荷而从溶液中沉淀出来，中性盐的沉淀作用称为盐析作用。常用的蛋白质盐析剂有氯化钠、硫酸钠、硫酸铵等。第43页，共59页。 蛋白质的颜色反应是由于蛋白质分子所含有的肽键、苯环、酚以及分子中的某些氨基酸能与某些试剂起作用发生颜色反应，这些颜色反应可以确定蛋白质的存在，以及含量的高低。比如：蛋白质和硝酸反应，生成黄色的沉淀；和茚三酮反应生成蓝紫色沉淀。 第44页，共59页。 有些蛋白质在湿润条件下有伸展的特性。 当蛋白质受到各种物理及化学因素影响的时候，（如加热、各种酸、碱及醇等化学试剂、紫外光及X光的照射、剧烈的振荡等）都会使蛋白质凝固而形成难于溶解的沉淀。 蛋白质变性的实质是蛋白质结构的改变。第4

17、5页，共59页。 酶是一种具有特异性催化作用很活跃的蛋白质，生物体的一些生化反应、光合作用、呼吸作用、一切同化作用和异化作用都必须有酶的参与，生命如果没有酶的催化，生命就会停止，所以酶在生命活动中具有重要的作用。3 茶叶中的酶第46页，共59页。（1）酶的种类根据酶所催化的基质或底物来命名a 水解酶类：催化水解反应 叶绿素酶：催化叶绿素水解形成脱植基叶绿素(或称叶绿酸甲酯) 酸性磷酸酯酶：催化磷酸单酯水解形成正磷酸和醇的反应。 肽酶：催化蛋白质的肽键形成氨基酸和多肽链。3 茶叶中的酶第47页，共59页。 果胶甲酯酶:催化果胶素水解形成甲醇和果胶酸。 茶氨酸合成酶：(谷氨酸-乙胺合成酶)催化由谷

18、氨酸和乙胺合成茶氨酸的反应。3 茶叶中的酶第48页，共59页。b 氧化还原酶类：催化氧化还原反应。 多酚氧化酶：催化儿茶素B环上的3、4二羟基，氧化形成邻醌，邻醌进一步缩聚形成茶黄素、茶红素等品质成分。 过氧化物酶：催化过氧化氢或过氧化物对某些物质进行氧化作用的酶。供体+H2O2氧化型供体+2H203 茶叶中的酶第49页，共59页。c 移换酶类：催化功能基团的转移反应。-酮戊二酸氨基移换酶：催化亮氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换酶。己糖激酶：催化D-葡萄糖，D-果糖，D-甘露糖的磷酸化作用。3 茶叶中的酶第50页，共59页。d 异构酶类：催化各种同分异构体的相互转变。如：顺-3-己烯醛异构酶催化

19、顺-3-己烯醛异构化形成反-2己烯醛。3 茶叶中的酶第51页，共59页。e 裂解酶类：催化从底物上移去一基团而留下双键的反应或其逆反应。包括脱氨酶、脱羧酶，丙氨酸脱羧酶、苯丙氨酸解氨酶（PAL）通式： R-R R + R 3 茶叶中的酶第52页，共59页。（2）酶的性质及组成 性质：a 具有蛋白质的一切理化特性，易受外界影响，对热敏感，易变性失去催化作用。 b 对催化的物质具有专一性，一种酶仅能催化某一类或某一种化学反应。 c 催化效率高，比一般催化剂高106-1010倍。3 茶叶中的酶第53页，共59页。（2）酶的性质及组成 组成：a 有些酶是单纯蛋白质，除含有蛋白质外，不含其他任何物质，如：蛋白酶（蛋白水解酶、肽酶） b 结合蛋白质，包括蛋白质部分（酶蛋白）和非蛋白质部分（辅基），两者结合起来称为全酶。如：过氧化氢酶3 茶叶中的酶第54页，共59页。（3）酶的催化作用