（茶学专业论文）绿茶咖啡碱的减压升华脱除技术基础研究.pdf

摘要 低咖啡碱茶是一种具有高附加值、市场前景广阔的茶叶精深加工产品。而 绿茶的减压升华脱除技术能有效的提高茶叶精深加工水平，该技术能够改善传统 茶叶咖啡碱脱除研究的局限性，本论文借鉴现有相关研究成果，运用茶叶生物化 学、制茶学和天然产物化学等多学科的理论和原理，依据茶叶中咖啡碱的存在形 式及脱除特性，开展在较低温度的热处理，减压升华突出的研究。 论文首先考察了茶叶各种情况下的咖啡碱脱除状况，分析干茶在减压升华 条件下对咖啡碱的脱除条件。结果表明，绿茶咖啡碱的减压升华脱除与温度、压 力、水分、外形和茶类的多方面的关系密切，茶叶咖啡碱的脱除率受减压升华压 力的正性影响。温度为7 0 、于0 0 2 - 0 0 8 m p 。条件下，减压升华处理1 4 h 左 右，可使含水率为2 0 的蒸青绿茶中咖啡碱脱除率达到1 7 ，并保持绿茶色、 香、味基本不变化。条形蒸青绿茶精揉茶样( 含水率2 0 ) 的咖啡碱减压升华脱 除效果较好。茶叶中的水分对咖啡碱减压升华具有促进作用。绿茶咖啡碱减压升 华脱除方法的技术条件和设备要求较低，对传统绿茶咖啡碱的降低，减压升华方 法具有明显优势。 为了更好地解决传统茶叶的低咖啡碱技术，论文进一步研究了茶样在预处 理条件下，传统绿茶咖啡碱会受到处理条件和制茶工序的影响情况，实验表明蒸 青绿茶在精揉过后，较炒青绿茶各工序的细胞破碎程度加大，茶叶咖啡碱脱除效 果较好，另外茶叶通过溶剂浸洗后减压升华脱除咖啡碱的脱除效果要较热水浸洗 后脱除的效果明显。试验表明，蒸青绿茶试样最大咖啡碱脱除率的大d , j 顷序为： 食用溶剂浸洗处理 水浸洗处理 食用溶剂浸润 对照，表明食用溶剂浸洗处理 的最大咖啡碱脱除率为4 1 8 0 。比较炒青绿茶的最大咖啡碱脱除率，可以得出 咖啡碱最大脱除率排序为复揉食用溶剂浸洗处理 复揉热水浸洗处理 杀青叶 热水浸洗 杀青叶复揉溶剂浸洗 对照，看出最大的是复揉溶剂浸洗处理的咖啡 碱脱除率为4 1 2 3 7 9 4 ，表明预处理能够有效增加咖啡碱的升华脱除率，复揉叶 的脱除效果要优于杀青叶，复揉叶溶剂处理的茶样咖啡碱脱除率要优于热水处 理。 论文系统研究了预处理茶样通过超声波或者微波处理后的咖啡碱减压升华 脱除效果。结果表明，预处理茶样在通过物理方法处理后，绿茶咖啡碱的减压升 华脱除与超声波、微波的处理时间与浸洗剂关系密切，并且受微波处理时间的正 性影响。当茶样在超声波条件下，茶样最大咖啡碱脱除率的大小顺序为：超声波 2 0 r a i n 食用溶剂浸洗处理 超声波4 0 m i n 食用溶剂浸洗处理 超声波6 0 m i n 食用 溶剂浸洗处理 超声波6 0 m i n 水浸洗处理超声波 超声波4 0 m i n 水浸洗处理 超声波2 0 m i n 食用溶剂浸洗处理 食用溶剂浸洗处理 水浸洗处理 对照 ( c k ) ，食用溶剂浸洗处理2 0 m i n 的条件下，减压升华处理1 4 h 左右，可使溶剂 浸洗处理的精揉茶样中咖啡碱的脱除率达到6 9 4 7 ，并保持绿茶色、香、味变 化不大。在微波条件下，茶样的最大咖啡碱脱除率大小排序为：微波3 m i n 食用 溶剂浸洗处理 微波2 m i n 食用溶剂浸洗处理 微波l m i n 食用溶剂浸洗处理 微波3 m i n 食用溶剂浸润处理 微波2 m i n 食用溶剂浸润处理 微波l m i n 食用溶 剂浸润处理 微波3 m i n 水浸洗处理 微波2 m i n 水浸洗处理 微波l m i n 水浸洗 处理( a ) 对照，通过食用溶剂浸洗处理3 m i n 的茶样经过减压升华处理1 4 h 左右，可使茶样的咖啡碱脱除率达到4 2 1 5 ，表明微波和超声波预处理均能有 效增加咖啡碱的升华脱除率。另外分析两项物理方法的结果可以得出，超声波处 理后的咖啡碱脱除率高于微波处理后的咖啡碱脱除率，通过茶叶主要品质成分及 审评效果的分析，得出微波处理后其他内含成分的破坏较少，脱除效果较好。 本论文的研究结果，为绿茶咖啡碱的减压升华脱除技术提供了基础，并提出 了应用的技术途径。该研究对丰富茶叶精深加工学的内容具有重要的理论意义， 对指导绿茶咖啡碱的减压升华脱除技术基础研究工作具有实用价值。 关键词：绿茶；咖啡碱；减压升华；超声波；微波 2 a b s t r a c t d e c a f f e i n a t i o nt e a , 州t l l1 1 i g ha d d e dv a l u e ，i sq u i t eap o t e n t i a la n dp r o m i s i n g p r o d u c t t h et e c h n o l o g yo ft h ec a f f e i n er e m o v a lf r o mg r e e nt e ab yd e c o m p r e s s i o n a n ds u b l i m a t i o nc a ne f f e c t i v e l yr a i s et h et e ap r o f o u n dp r o c e s s1 e v e l i na d d i t i o n t h i s t e c h n o l o g yc a r ls o l v et h el i m i t a t i o na n dd e a lw i t hp r o b l e m sw h i c hl i ei nt h et r a d i t i o n a l r e s e a r c ho nt h i ss u b je c t o nt h eb a s i so ft h ec a f f e i n ee x i s t e n c ef o r ma n dt h er e m o v i n g c h a r a c t e r i s t i co ft e 如a n dp r o p e l a p p l i c a t i o no ft h e o r i e sa n dp r i n c i p l e si ns e v e r a l s u b j e c t s ，i n c l u d i n gt h et e a - b i o c h e m i s t r y ，t e ap r o d u c i n g ，a n dn a t u r a lp r o d u c t s c h e m i s t r y ，t h i sp a p e r , r e f e r r i n gt ot h ee x i s t i n gr e l a t e dr e s e a r c hr e s u l t s ，u l t i m a t e l y p r o p o s e st h em e t h o do fh e a tt r e a t m e n ti nl o wt e m p e r a t u r e ，a sw e l la sd e c o m p r e s s i o n a n ds u b l i m a t i o n 嘶sp a p e l f i r s ti n s p e c t e di nc a f f e i n er e m o v i n gc o n d i t i o ni nd i f f e r e n tc a s e s a n a l y s i sh a sb e e nd o n ea b o u tr e q u i r e m e n t so nt h ec a f f e i n er e m o v i n gf r o md r yt e ai n t h er e d u c e dp r e s s u r ec o n d i t i o n t h er e s u l ti n d i c a t e d 也a tc a f f e i n e sr e m o v a l d e c o m p r e s s i o na n ds u b l i m a t i o ni ng r e e nt e aa r ec l o s e l yr e l a t e dw i t ht e m p e r a t u r e 。 p r e s s u r e ，m o i s t u r e ，t h ec o n t o u ra n dt y p e s c a f f e i n e r e m o v a lr a t ei sa l s oa f f e c t e db y d e c o m p r e s s i o n ，s u b l i m a t i o na n dp r e s s u r e t h et e m p e r a t u r eb e i n g7 0 。u n d e rt h e o 0 2 o 0 8 m p ac o n d i t i o n , d e c o m p r e s s i o na n ds u b l i m a t i o nf o ra b o u t14 1 1 c a f f e i n e r e m o v i n gr a t ec a na c h i e v el7 i nt h eb l u eg r e e nt e a , m o i s t u r ec o n t e n to fw h i c hi s 2 0 s t e a m s m o r e o v e r , i nt h i sc o n d i t i o nt e a sc o l o r , f r a g r a n c e a n dt a s t ed on o t c h a n g e a sw e l l ，c a f f e i n e sd e c o m p r e s s i o n ，s u b l i m a t i o n ，a n dr e m o v a lo ft h eg r e e n l i n e - s h a p e ds t e a mt e a ( m o i s t u r ec o n t e n t2 0 1h a v eag o o dr e s u l t m o i s t u r ec o n t e n ti n t e ac a n p r o m o t e c a f f e i n e s d e c o m p r e s s i o n a n ds u b l i m a t i o n e m p l o y i n gt h e d e c o m p r e s s i o na n ds u b l i m a t i o nt e c h n o l o g y ，r e q u i r e m e n t so nt h et e c h n i q u ec o n d i t i o n a n dt h ee q u i p m e n ti s c o m p a r a t i v e l yl e s s c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d s t h i s m e t h o dh a st h eo b v i o u ss u p e f i o r i t yi nr e d u c i n gc a f f e i n ei ng r e e nt e a t oi m p r o v et h et r a d i t i o n a lt e c h n o l o g yo nl o w e r i n gc a f f e i n e c o n t e n ti ng r e e nt e a , t h i sp 印e rf u r t h e rs t u d i e dh o wc a f f e i n eo ft h et e as a m p l ew a si n f l u e n c e db yt h e p r o c e s s e dc o n d i t i o na n dt h ep r o c e d u r eo f t e aw o r k i n gu n d e rt h ep r e t r e a t e dc o n d i t i o n t h ee x p e r i m e n ts h o w e dt h a ta f t e rr u b b e d ，t h ed a m a g eo fc e l l si ns t e a mg r e e nt e ai s m o r es e r i o u st h a n 衄g r e e nt e a ，a n dc a f f e i n e sr e m o v a li ns t e a mg r e e nt e a si se f f i c i e n t m o r e o v e r ，t e aa f t e rw a s h e db yi m p r e g n a n th a sab e r e rr e s u l ti nr e m o v i n gc a f f e i n e t h a nw a s h e db yh o tw a t e r 1 1 1 ee x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tc a f f e i n e sr e m o v i n gr a t e o r d e rf r o ml a r g et os m a l li ns t e a mb l u eg r e e nt e ai s ：e d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g w a t e rd i pp r o c e s s i n g t h ee d i b l er e s o l v e ri n f i l t r a t i o n c o m p a r e s i tc a nb es e e nt h a t e d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n gh a st h eb i g g e s tc a f f e i n e sr e m o v i n gr a t ei s4 1 8 0 c o m p a r e d 埘t 1 1t h eb i g g e s tc a f f e i n e sr e m o v i n gr a t ei nf r i e st h eb l u eg r e e nt e a ，w ec a n c o n c l u d et h a tt h eo r d e ro fb i g g e s tc a f f e i n e sr e m o v i n gr a t ei sd u p l i c a t et or u be d i b l e r e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g d u p l i c a t et or u bh o tw a t e rd i pp r o c e s s i n g t ok i l lt h e l e a f i n e s sh o tw a t e rd i p t ok i l lt h el e a f i n e s sd u p l i c a t et or u bt h er e s o l v e rd i p t o c o m p a r e f r o mi t , w ec a ns e et h eb i g g e s ti sd u p l i c a t er u b sr e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g c o f f e i n er e m o v i n g i t sr a t ei s41 2 3 7 9 4 ：i ti sc l e a rt h a tt h ep r e t r e a t m e n tc a l l i n c r e a s et h ec o f f e i n e ss u b l i m a t i o na n dr e m o v a lr a t ee f f e c t i v e l y ，t h er e m o v i n ge f f e c t 3 o fd u p l i c a t er u b st h e1 e a rs u r p a s s e st h a to fk i l l i n gt h el e a f i n e s s ，a n dt h ec a f f e i n e s r e m o v a lr a t eo fd u p l i c a t er u b st h el e a rs u r p a s s e st h a to fh o tw a t e rp r o c e s s i n g t l l i sp a p e rs t u d i e dt h ee f f e c to fc a f f e i n e sd e c o m p r e s s i o n , s u b l i m a t i o na n d r e m o v a li nt h ep r e t r e a t m e n tt e as a m p l ea f t e rt h eu l t r a s o n i cw a v eo rt h em i c r o w a v e p r o c e s s i n gs y s t e m a t i c a l l y 1 1 1 er e s u l ti n d i c a t e dt h a ta f t e rp h y s i c a lm e t h o dp r o c e s s i n g ， c a f f e i n e ss u b l i m a t i o nr e m o v a li np r e t r e a t m e n ts a m p l eh a sag r e a td e a lt od o 埘t ht h e u l t r a s o n i cw a v e ，也em i c r o w a v ep r o c e s st i m e ，a n dl o t i o nt y p e s nt h et e as a m p l e i su n d e rt h eu l t r a s o n i cw a v ec o n d i t i o n ，t h et e at y p eb i g g e s tc a f f e i n e sr e m o v a lr a t e s i z eo r d e ri s ：u l t r a s o n i cw a v e2 0 m i ne d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g u l t r a s o n i cw a v e 4 0 m i ne d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g u l t r a s o n i cw a v e6 0 m i ne d i b l er e s o l v e rd i p p r o c e s s i n g t h eu l t r a s o n i cw a v e6 0 m i nw a t e rd i pp r o c e s s i n gu l t r a s o n i cw a v e u l t r a s o n i cw a v e4 0 m i nw a t e rd i pp r o c e s s i n g u l t r a s o n i cw a v e2 0 m i ne d i b l er e s o l v e r d i pp r o c e s s i n g e d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g w a t e rd i pp r o c e s s i n g c o m p a r e s ( c k 3 1 1 1 ee d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s e s2 0 m i nu n d e rt h ec o n d i t i o n , t h er e d u c e d p r e s s u r e s u b l i m a t i o np r o c e s s e sa b o u t14 也m a yc a u s er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g c a f f e i n e sr e m o v a lr a t ea c h i e v e6 9 4 7 a f t e rr u b b i n gi nt h et e as a m p l e ，a n dm a i n t a i n t h eg r e e nd a r kb r o w n , t h ef r a g r a n c e ，t h et a s t e u n d e rt h em i c r o w a v ec o n d i t i o n , t e a t y p e sb i g g e s tc o f f e i n er e m o v i n gr a t es i z es o r t i n gi s ：m i c r o w a v e3 m i ne d i b l er e s o l v e r d i pp r o c e s s i n g m i c r o w a v e2 m i ne d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g m i c r o w a v elm i n e d i b l er e s o l v e rd i pp r o c e s s i n g m i c r o w a v e3 m i ne d i b l er e s o l v e ri n f i l t r a t i o n p r o c e s s i n g m i c r o w a v e2 m i ne d i b l er e s o l v e ri n f i l t r a t i o np r o c e s s i n g m i c r o w a v e lm i ne d i b l er e s o l v e ri n f i l t r a t i o np r o c e s s i n g m i c r o w a v e3 m i nw a t e rd i pp r o c e s s i n g m i c r o w a v e2 r n i nw a t e rd i pp r o c e s s i n g m i c r o w a v elm i nw a t e rd i pp r o c e s s i n g ( a ) c o m p a r e s p r o c e s s i n g3 m i nt h r o u g ht h ee d i b l er e s o l v e rd i pt h et e at y p ea b o u t14 ha f t e r t h er e d u c e dp r e s s u r es u b l i m a t i o n ，m a ye n a b l et h ec a f f e i n er e m o v a lr a t eo ft e as a m p l e t oa c h i e v e4 2 15 i ti n d i c a t e dt h a tt h em i c r o w a v ea n dt h eu l t r a s o n i cw a v e p r e t r e a t m e n tc a l l i n c r e a s et h ec a f f e i n e ss u b l i m a t i o nr e m o v i n gr a t e e f f e c t i v e l y m o r e o v e ra f t e ra n a l y z i n gt e am a i nq u a l i t yi n g r e d i e n t sa n dt h ea p p r a i s a le f f e c t sw ec a l l s e et h a tc a f f e i n e sr e m o v a lr a t eo ft h eu l t r a s o n i cw a v ep r o c e s s i n gi sh i g h e rt h a nt h a t o fm i c r o w a v ep r o c e s s i n g a f t e ro b t a i n i n gm i c r o w a v ep r o c e s s i n g ，o t h e rc o n t e n t i n g r e d i e n td e s t r u c t i o na r ef e w w h i l et h er e m o v i n ge f f e c ti sg o o d t l l i sp a p e r sf m d i n g sh a v ep r o v i d e daf o u n d a t i o nf o rt h et e c h n o l o g yo fc a f f e i n e s r e m o v a lf r o mg r e e nt e ab yd e c o m p r e s s i o na n ds u b l i m a t i o n , a n dp u tf o r w a r dt e c h n i c a l w a yf o rp r a c t i c e t 1 1 i sr e s e a r c hi so fg r e a tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c et oe n r i c ht h e t e c h n o l o g yf o rt e ap r o f o u n dp r o c e s s i ti sa l s ov a l u a b l ef o rt h es t u d yo nc a f f e i n e s r e m o v a lf r o mg r e e nt e ab yd e c o m p r e s s i o na n ds u b l i m a t i o n k e yw o r d s ：t h eg r e e nt e a ；t h ec a f f e i n e ；t h er e d u c e dp r e s s u r es u b l i m a t e s ；u l t r a s o n i cw a v e ； m i c r o w a v e 4 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取 得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学 或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 起斗 2 日d g 年舌月2 2 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业 大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名： 起卉 导师签名：缸l 勿 九叩g 年占月2 - 2 - 日 年月1 3 1 立题背景及研究意义 1 1 研究概述 1 1 1 茶叶中咖啡碱的分布状况 生物碱( a l k a l o i d s ) 是指一类来源于生物界的含氮杂环有机化合物，在植物 界分布较广，现已知至少有5 0 多个科1 2 0 个属以上的植物中含有生物碱，已发 现和分离出的生物碱有近6 0 0 0 种。一般按照生物碱的植物来源、生理作用、生 源关系及化学结构分为1 4 大类【1 1 ，如表1 所示。 表1 、生物碱类植物的种类及来源n 1 t a b l e1t h es o u r c ea n dt y p eo fa l k a l o i d s 植物嘌呤类生物碱在自然界分布比较普遍，茶叶生物碱主要是嘌呤类生物 5 碱，包括咖啡碱( c a f f e i n e ) 、茶碱( t h e o p h y n i n e ) 、可可碱( t h e o b r o m i n e ) 、黄 嘌呤( x a n t h l n e ) 、腺碱、6 一氨基嘌呤等结构式”，如图1 所示。 咖啡碱 “加“刘“ i 。 。f “ 茶碱 t h e o p h y l t i n e 围1 蓑叶中存在的部分曛砖碱的化学结构图 f 蝽1 t h e h r i 眦| 岫hc h 删蛐s t z u c t u 件i n t e a 可可碱 茶叶中含有的嘌呤类生物碱中含量最多的是咖啡碱，其它生物碱的含量较 低。茶叶中咖啡碱的含量最高，一般在2 5 左右，而咖啡豆中含量为o 8 1 8 ， 可可豆中含量为o 0 0 7 1 7 。茶树体内的咖啡碱多积累在幼叶、茎和花芽中脚， 树体内分布如图2 所示。 图2 茶树体内瑚唪碱含量分布图 f 唔2 c a f f e i n ec o d | e n t i n t h e d i s t r i b u t i o no f t e a 咖啡碱的化学结构较稳定，在制茶过程中变化较少，因此茶叶中咖啡碱含 量主要由鲜叶中咖啡碱含量所决定。茶鲜叶中咖啡碱碱含量及分布如表2 所示。 由表2 可知，随着茶叶新梢生长成熟其中咖啡碱含量逐渐降低。因此，用茶树幼 嫩新梢制成的各种茶叶中，一般都含有较低的咖啡碱。 表2 、茶树新梢中不同芽叶的咖唪碱含量及分布1 2 1 t a b2 、c a f f e i n ec o n t e n ta n dd i s t r i b u t i o i li nd i f f e r e n tt e as h o o t s 研究认为茶树新梢中茶树新梢中咖啡碱含量随品种、气候、栽培条件的不 同而含量有变化1 2 1 。例如云南大叶种常比一般品种茶树体内咖啡碱含量高【2 】。夏 季常比春茶和秋茶含量高【2 】；遮阴和施肥也会增加茶树新梢中咖啡碱含量【2 】。此 外，茶鲜叶采摘标准是左右茶叶中咖啡碱含量高低的重要人为因素。 1 1 2 茶叶中咖啡碱的呈昧功能 咖啡碱是茶叶的主要呈味物质，一般茶叶中咖啡碱的含量占茶叶干物质总量 的2 - 一5 。因茶树品种、原料的和茶类等的不同，茶叶加工方法不同，茶叶中 咖啡碱含量有较大差异。部分茶树良种咖啡碱含量分布及茶树品种咖啡碱含量的 分布状况见图3 所利3 1 。 如图3 ( a ) 所示，文献报道的2 7 个茶树良种中，咖啡碱含量较高，在4 5 5 o 的只有2 个，占总数的7 4 1 ；咖啡碱含量在4 叫5 的茶叶有8 个，占总数的 2 9 6 3 ；咖啡碱含量在3 5 4 0 的茶叶有1 2 个，占总数的4 4 4 4 ；咖啡碱含量 在3 肚3 5 的茶叶4 个，占总数的1 4 8 1 ；咖啡碱含量在2 5 3 o 的茶叶8 个， 占总数的1 2 1 1 ：咖啡碱含量在2 呲5 的茶叶1 个，占总数的3 7 0 。由此可 知，现有茶树良种咖啡碱含量普遍较高，基本没有低咖啡碱茶树品种，同时要筛 选低咖啡碱茶树品种将会有较大难度。 如图3 ( b ) 所示，文献报道的6 4 个不同茶样中，咖啡碱含量较高，在4 5 5 o 7 的茶叶只有1 个，占总数的7 0 5 ；咖啡碱含量在4 6 - 4 5 的茶叶有5 个，占总 数的1 7 8 0 ；咖啡碱含量在3 5 - - 4 o 的茶叶有1 3 个，占总数的3 4 9 1 ；咖啡碱 含量在2 5 3 0 的茶叶8 个，占总数的1 2 1 1 ；咖啡碱含量在2 呲5 的茶叶3 个，占总数的2 1 1 。因此，由茶叶咖啡碱含量的分布图说明，一般茶叶中咖啡 碱含量在3 5 4 o 范围之内，很难找到咖啡碱低于1 5 的低咖啡碱茶。 翮搦鬻黝 2 5 - 3 03 i f - 3 53 5 - 4 04 0 - 4 545 - 5 0 锄啡碱含量( ) x 黝鬟 搦一2 0 - 252 5 - 3 0 3 p 3 口 3 5 - 404 0 - 454 5 - 5 0 咖啡碱含量( ) x 图3 茶树良种及品种茶样的咖唪碱含量分布表( 干量，) 1 3 1 隐3t h e t e at r e ei m p r o v e dv a r i e t ya n dt h ed i f f e r e n tv a r i e t yo r i g i n a t e c o f f e i n ec o n t e n td i s t r i b u t i o nl i s t 同类不同等级的茶叶，由于鲜叶等级和制作工序的不同，咖啡碱含量也有不 同。不同等级茶叶的咖啡碱含量见表3 。如表3 可知，等级分别为高、中、低三 个等级的煎茶，咖啡碱含量随等级下降而没有降低，而炒青绿茶随等级的降低， 咖啡碱含量有所下降，可见，等级较高的茶叶咖啡碱含量较高。 表3 不同等级绿茶的咖啡碱含量表( 干量，) 1 3 1 t a b l e3t h ed i 疵r e n tr a n k sc o f f e i n ec o n t a i n ti nt e a 咖啡碱易溶于热水，茶叶中9 0 的咖啡碱可溶入茶汤中，一般茶汤中咖啡碱 浓度为1 6 0 - - 2 6 0 m g l 。在茶叶冲泡过程中，不同冲泡时间、冲泡温度及冲泡次 8 驺 为 ” 仲 ：兮 o o o o o o o o ，裹簿母求钿譬昔暑咯霉格 u葛c一咖一io苗一i-lo_c粤coo q c嶂m * _肆q o i i 卜 卜墨v恬求扣擘昔唇毒魁 数茶叶咖啡碱的浸出量都有较大差异。按l 、2 、5 、1 0 分钟分别冲泡茶叶，咖啡 碱的浸出率分别为3 8 5 7 、7 1 4 3 、8 8 。5 7 和9 5 。7 1 4 1 ；分别用9 0 和1 0 0 的水冲泡茶叶，咖啡碱的浸出率分别为6 0 5 1 和7 2 2 6 t 4 j ；分三次冲泡茶叶， 嘲唼碱浸卷率分别为6 5 1 0 、2 8 。7 1 和6 1 9 4 1 ；可见茶叶嘲唪碱的浸出率相当 离。研究报道咖啡碱的苦味阈值仅为1 3 7 l ( 2 5 。c ) 4 ，它与绿茶苦涩味的相关系数 分别力0 8 7 2 0 和0 8 5 7 3 4 1 。如图4 可见，在绿茶汤中，咖啡碱可以与儿茶素及大 分子氢键结合形成络合物，影响呈味特性；在红茶茶汤中咖啡碱还可以同茶黄素、 茶红素形成茶巍酪分子络合物；还能与绿原酸形成复合物。 图4 茶叶咖哮喊与儿茶素的终合示意! t t l 2 l f i g4 c o m p l e x i n ga s 蛐m e st h et a s t ec h a r to fc a f f e i n ei nt e a 1 1 3 嘲睡碱的生理功畿 咖啡碱不仅是茶叶、嘲啡以及可乐饮料的风味成分1 2 1 ，恧且是许多药用的有 效成分 6 1 。对人体具有多种生理作用【6 1 1 1 ，其主要表现为：兴奋中枢神经、促进 血液循环、加速心跳、松弛平滑肌、促进胃、肠分泌、增强肝代落功能等多个方 面。研究已经阐明咖啡碱对人体作用的机理，即咖啡碱主要通过刺激中枢神经、 提高细胞c a m p 含量，促进，l 茶酚胺的合成、释放，。增快心率、使人体兴奋， 增强反应能力，具有调节人体心血管系统的作用【6 1 。 咖啡碱对人体具有多种调控机能。人们通过饮料或药物途径摄入嘲啡碱后， 9 0 的咖啡碱会通过胃肠吸收，并进入血液，3 0 - 6 0 m i n 达到峰值【6 1 。咖啡碱直 接作用予大脑皮层，兴奋延髓的呼吸中枢和血管运动中枢1 7 。摄入咖啡碱可引起 9 胃泌酸增加和胃腺分泌亢进，刺激胃肥大细胞释放组胺，进而造成胃壁细胞的泌酸 增加，从而增进食欲，助于消化1 7 ；通过刺激小肠分泌水分和钠离子【1 1 】。咖啡碱 的利尿作用是通过肾促进了尿液中水的滤出率来实现的，还可以刺激膀胱协助利 尿【1 0 1 。咖啡碱具有解除酒精中毒的功能，提高肝脏对物质的代谢能力，增强血 液循环，将酒精排出血液；再通过刺激肾功能，使酒精由尿液迅速排出人体【l l 】。 人体摄入咖啡碱( 3 3 m g k g ) 后，6 0 m i n l pn - - i 刺激垂体一肾上腺皮质轴，引起 促进肾上腺皮质激素和皮质醇合成增加。研究指出饮用含有咖啡碱的茶或者咖 啡，可以对葡萄糖代谢产生作用，从而降t k 乇2 型糖尿病的发病率【引。 尽管咖啡碱对人体机能有多种调节作用，但过量摄入咖啡碱仍可能对健康有 不利影响【1 2 1 。上世纪6 0 年代，曾经有过咖啡碱是否致癌、致突变的学术争论， 随后研究也指出，茶、咖啡等饮料中的咖啡碱对人体并无致畸、致癌和致突变作 用【1 2 】，1 9 8 7 年美国f d a 通过对大量调查认为，尚找不到饮料中含咖啡碱对人体 有害的证据。通过饮用茶叶、咖啡和可乐饮料，咖啡碱成为人体日常摄入成分。 通常人们饮用咖啡可摄入咖啡碱5 0 - - - 7 0 r a g 1 5 0 m l ，饮茶可摄入咖啡碱4 0 - - - 8 0 m e , 1 5 0 m l 。依据人们对咖啡碱的摄入量不同，可分为低咖啡碱摄入量( 8 0 - - 5 0 m g 人) ，中等摄入量( 3 0 0 - - 4 0 0 m 人) ，超过( 5 0 0 m g 人) 为高摄入量【1 3 1 。因为生 活习惯的差异，不同国家和地区的人日均咖啡碱的摄入量差异较大。芬兰、瑞典 等国家人均日摄入咖啡碱量最高，其次是中、南美洲和西欧地区i l4 。统计表明， 美国人们日均摄入咖啡碱为2 0 0 , - - 一2 5 0 m g 1 4 】。在芬兰、瑞典和美国等地区均存在 摄入咖啡碱过高的群体，特别是累计摄入量( 茶叶、咖啡和可乐等) 是相当高的【1 4 1 。 有报道认为美国儿童咖啡碱明显摄入过多，易患心血管疾病和多动症【1 3 1 ， 尤其对特殊人群摄入过量咖啡碱十分危险。由于咖啡碱进入人体后，会立刻被吸 收，约3 0 m i n 开始起作用，6 0 r a i n 内达到最高效力，过量摄入会导致肌肉活动混 乱，引起支气管肌肉松弛导致运动过速；引起神经紧张、双手颤抖、出汗等症状。 例如，导致心脑血管病人脑血管收缩，易诱发脑血栓或心肌梗塞：使胃溃疡患者 胃酸分泌过多导致溃疡难于愈合，降低药物疗效。还会诱发孕妇妊娠中毒症等， 有碍母体和胎儿健康；甚至妇女在哺乳期饮浓茶或过量饮茶，咖啡碱可通过乳汁， 被婴儿吸收后，使呼吸加快，胃肠痉挛；更年期妇女过量饮茶有时会引起心跳过 速，失眠月经紊乱等症状；由于咖啡碱会抑制十二指肠吸收钙质，并增加尿中钙 1 0 的排出，中老年人饮用浓茶有可能导致缺钙使骨质疏松，甚至骨折 t o , 1 4 - 1 7 】。 人们通过多种途径摄入的咖啡碱，饮料中人工添加咖啡碱是更主要的来源， 仅有1 2 咖啡碱来自于茶【1 8 】。国外允许某些饮料咖啡碱的添王i h m 3 2 0 m g k g 1 8 1 ， 可乐饮料咖啡碱5 2 0 0 m g k g ( f a d ) 1 9 10 我国规定可乐饮料咖啡碱添加量为 1 9 2 m g k g ( 大鼠口服) 1 1 9 】。 为了满足特殊人群的茶叶消费需求，并保障他们对饮茶安全性的特别需要， 近2 0 年来，国内积极探索研究茶叶脱咖啡碱技术，开发低咖啡碱茶及其制品。低 咖啡碱茶是指在茶叶加工过程，采取各类脱除技术手段，使茶制品中的咖啡碱含 量低于一定水平的茶叶精深加工产品。 1 1 4 茶叶咖啡碱的脱除技术研究进展 国外研究脱除茶叶咖啡碱，制备低咖啡碱茶长达三十年。2 0 世纪8 0 年代，日、 美、德等国开展了大量研究工作，直n 9 0 年代后期才开始工业应用。我国于9 0 年代开始关注低咖啡碱茶研究。国外主要针对红茶、速溶红茶及液态茶，我国更 关注低咖啡碱绿茶研究。 国内外脱除茶制品中咖啡碱的方法主要有，热水浸提法、有机溶剂法和超临 界流体萃取法。国外研究脱咖啡碱速溶茶的专利文献。较多报道用有机溶剂从茶 提取液中脱除咖啡碱的方法，例如，采用二氯甲烷或三氯甲烷脱除咖啡碱【2 0 一2 】： 或通过植物油提取、真空蒸馏法脱除咖啡碱【2 1 1 ，也有采用单宁沉淀法脱除咖啡 碱【2