茶多酚及其对茶叶滋味的作用

茶多酚及其对茶叶滋味的作用茶叶中的茶多酚茶树新梢含有多种酚及其衍生物，常称为茶多酚。茶鲜叶中茶多酚的含量一般在18%～36%（干重）之间，包括简单酚和类黄酮茶鲜叶中的类黄酮主要是儿茶素，其含量为12％-24％（干重），是茶多酚的主体成分，此外还有黄酮类、黄酮醇类、花色苷类等绿茶在加工过程中首先钝化多酚氧化酶活性，因此在成品绿茶中基本保留了鲜叶中的茶多酚化合物，而红茶加工过程中经过发酵，大部分儿茶素被氧化形成茶黄素和茶红素类化合物。茶多酚对茶叶滋味、色泽等有影响，而滋味品质对茶叶总体质量和消费者接受性都至关重要1茶叶中的酚类化合物1.1儿茶素EC、C、EGC、GC、ECG、CG、EGCG和GCG表没食子儿茶素-3-O-(3'-O-甲基)没食子酸酯（EGCG3''Me）和表没食子儿茶素-3-O-(4'-O-甲基)没食子酸酯（EGCG4''Me）1.2黄酮及黄酮醇Sakamoto最早从日本绿茶中分离出21种黄酮及其苷，其中19个被鉴定为具有芹菜素的基本结构，并鉴定出牡荆素、异牡荆素和皂草素等[5-7]。Engelhardt等[8]从茶叶中分离出7个黄酮苷，除前面三个黄酮苷外，还鉴定出4个新黄酮苷：夏佛托甙、异夏佛托甙、荭草素和异荭草素。最近Scharbert等[3]从红茶中鉴定出一个新的黄酮苷芹菜素-8-C-[α-L-吡喃鼠李糖-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷]（结构见图2）。红茶、绿茶和乌龙茶中的黄酮苷含量为0.48～2.69g/kg干重1.2.1黄酮苷芹菜素-8-C-吡喃鼠李糖-吡喃葡萄糖苷1.2.2黄酮醇大岛等从茶叶中分离出23种类黄酮化合物，鉴定出9种黄酮醇及其苷。后来的研究者从茶叶中鉴定出了更多黄酮醇苷，主要是山奈酚、槲皮素和杨梅素及其单糖苷、二糖苷和三糖苷Price等从红茶及制品中分离鉴定出17个黄酮醇苷，其含量和组成在样品间变化大，在红茶茶汤中黄酮醇苷含量（以总苷元计）为36.5～88.3mg/LScharbert等(2004)从红茶中分离鉴定出13个黄酮醇苷黄酮醇单糖苷黄酮醇双糖苷黄酮醇三糖苷1.3原花色素和双黄烷醇在鲜叶、绿茶、乌龙茶和红茶中分离鉴定出大量原花色素和双黄烷醇[15-18]。原花色素和双黄烷醇都是黄烷醇的寡聚体，其单体相同，但单体间连接键类型不同，通常原花色素是4-8或4-6连接，而双黄烷醇是2‘-2’连接Engelhardt等(2004)测定了29个绿茶和9个红茶，其原花色素含量分别为0.13-1.89g/100g、0.10-0.98g/100g，双黄烷醇的含量分别为0.01-0.11g/100g、0.33-0.81g/100g2茶多酚类化合物的感官性质2.1涩味及其形成机理涩味作为一种口感，虽然我们都能识别，但却不容易描述或定义。美国测试与材料学会（ASTM）对涩味的定义为：由于上皮细胞暴露在明矾或单宁物质溶液所产生的起皱、收缩的复合感觉。可见涩味是一组复杂的感觉，涉及到口腔表面的干燥、粗糙，以及口腔中粘膜和肌肉的紧缩、拖曳或起皱的感觉在人的唾液中发现了一族富含脯氨酸的唾液蛋白质(PRPs)，这些蛋白质具有湿润、润滑和保护口腔上皮细胞，但由于α-螺旋结构被脯氨酸破坏，唾液蛋白质中羰基等基团更多暴露出来，很容易与单宁形成氢键或疏水相互作用而结合。这样酚类化合物通过氢键和疏水相互作用与口腔中的唾液蛋白质结合形成沉淀，唾液润滑的有效性降低，由于两个不润滑的表面的摩擦力增加，激活口腔中机械感受器而产生触觉，引起涩味感觉化学上涩味物质被定义为可以沉淀蛋白质的混合物，对于水溶性酚，其分子量要求在500－3000Da之间单体儿茶素、儿茶素二聚体和三聚体能引起涩味感觉，这些小分子的酚可能是通过与唾液蛋白质形成不沉淀的复合物，或通过简单酚的1,2二羟基或1,2,3三羟基与蛋白质铰链Jőbstl等[35]提出了酚类化合物涩味形成的分子模型，多酚－蛋白质沉淀有3个步骤：1)游离蛋白质以松散、随机盘绕的构像存在，酚类化合物多位点与蛋白质结合使蛋白质盘绕在多酚化合物周围，这使得蛋白质变小，其结构变得更紧凑，更趋近于球形2)酚类化合物浓度增加，将复合到蛋白质表面并铰链不同的蛋白质分子形成二聚体3)二聚体进一步聚集从而形成更大的离子沉淀出来蛋白质与酚结合模型涩味可由多种口腔化学刺激而引起，包括简单酚和多酚，一些酸和铝盐[23]。涩味是一种持续时间长的感觉，要完全建立涩味感通常需要15～20s，然后逐渐降低2.2茶多酚化合物的感官特征2.2.1酚酸的感官性质丹宁酸、没食子酸和绿原酸具有苦味和涩味，其苦味、涩味强度随浓度增加而增强2.2.2儿茶素类及其氧化产物茶黄素类化合物的感官性质及其阈值中川致之等和Sanderson等的研究认为(＋)-儿茶素和(-)-表儿茶素仅有苦味，没有涩味，后来的研究表明儿茶素都具有苦味和涩味，只是儿茶素苦味相对比涩味强分子量相同的互为异构体的儿茶素感官性质不同，如在相同浓度下，(-)-EC的苦味强度和持续时间比C更强；聚合度也影响相对苦、涩味，通常类黄酮单体或简单酚的苦味比涩味强，而多聚体的涩味比苦味强通过时间－强度感官分析表明儿茶素的苦味和涩味强度、总持续时间随浓度的增加而增加茶黄素类化合物具有糊口、干燥和涩等口感，其阈值比儿茶素化合物的阈值低Scharbert等(2004)采用吸咏－吐出技术对儿茶素和茶黄素类化合物识别阈值进行了测定酯型儿茶素的识别阈值比简单儿茶素低，茶黄素类化合物识别阈值比其前体儿茶素低，如茶黄素的识别阈值比其前体表没食子儿茶素和表儿茶素分别低33倍和58倍2.2.3黄酮苷和黄酮醇苷感官性质黄酮苷和黄酮醇苷呈柔和的涩味、糊口的感觉，Scharbert等采用吸咏－吐出技术对红茶中检测到的黄酮和黄酮醇类化合物识别阈值进行了测定，这些化合物的阈值很低，比儿茶素和茶黄素的阈值低很多黄酮醇苷除苷元外，配糖体及单糖在糖链中的排列顺序对阈值也有影响2.2.3黄酮苷和黄酮醇苷阈值3茶汤涩味的分析3.1感官分析茶叶多个感官性质同时评定时可采用定量描述分析如果进行少量样品间涩味的比较，为了更好地降低延续效应的影响，可以采用sheffe成对比较测定时间－强度评定技术对样品涩味进行分析但涩味很容易与苦味混淆[19]，因此在进行茶叶滋味的感官分析时，评员应该进行很好的训练才能进行正确地评定Drobna等(2004)对丹宁酸、明矾等化合物的涩味和苦味等感官性质进行时间－强度分析比较后，认为适用于红茶感官分析时涩味训练的标准物为0.7g/L的明矾水溶液Scharbert等[14]采用单宁酸或槲皮素-3-O-D-半乳糖吡喃糖苷进行评员训练3.2化学评定涩味的化学评定主要是根据多酚对蛋白质的沉淀作用进行的如在葡萄酒中，一般采用明胶沉淀酒中的单宁，用明胶指数表示其涩味强度，或采用卵清蛋白沉淀单宁，采用单宁酸作用标准进行酒的涩味强度测定中川致之[57]采用明胶法测定绿茶的涩味：3g茶180ml沸水冲泡5min，取茶汤2～3ml加入0.5%明胶液5ml，静置30min，通过测定透过率和浊度表示茶汤涩味强度，测定结果与感官评定涩味度高度相关3.3传感器测定采用多通道脂膜滋味传感器测定涩味，丹宁酸、儿茶素和没食子酸等响应明显[58]。Yoshikazu等研制了一种多通道滋味传感器用于食品和饮料评价，对5个基本味很敏感，采用单宁酸评价该传感器对涩味的敏感性，表明传感器测定的涩味强度与感官评定结果高度相关（R=0.97），可以用于绿茶滋味的测定。Adachi等采用多通道脂膜滋味传感器对绿茶的滋味进行测定，对不同浸提温度茶汤及在茶汤中添加不同浓度的单宁酸，传感器都有不同的响应，将16个茶叶测定结果进行主成分分析，在涩味、鲜味、甜味和风味上能够区别各样品Kaneda等采用脂膜石英晶体微天平、凝胶固定化的石英晶体微天平(QCM)两种压电化学传感用于涩味的测定。这两种传感器对红酒、日本绿茶和啤酒的响应与感官评定的涩味强度很一致Lvova等[62]采用电子鼻也能很好地区别红茶与绿茶，并且很好地预测咖啡碱、丹宁酸等呈味物质的含量和儿茶素的总量4茶多酚对茶叶涩味的作用4.1茶汤滋味特征茶汤滋味主要呈苦、涩、鲜和甜味等性质4.2茶多酚对绿茶涩味的影响中川致之(1975)研究绿茶茶汤涩味度与茶汤中简单儿茶素和酯型儿茶素含量呈显著正相关，相关系数分别为0.554和0.967施兆鹏等(1984,1986)研究认为夏季绿茶中儿茶素和茶多酚总量与苦涩味呈显著正相关，并建立了夏季绿茶的儿茶素苦涩味指数公式，指数越大苦涩味越强Liang等(1990)采用Yuan等提出的儿茶素品质指数[(EGCG+ECG)/EGC]作为绿茶质量评价的辅助指标4.3茶多酚对红茶滋味的作用长期以来，在红茶加工过程中通过酶性氧化形成的茶黄素和茶红素被认为对红茶茶汤的鲜爽、涩起作用，可以作为红茶质量的指标Millin(1969)报道从红茶中分离出的茶黄素水溶液表现出涩味，与茶汤的鲜爽特征感觉近似总茶黄素双没食子酸酯当量总茶黄素双没食子酸酯当量(%)=TF(A/6.4+B/2.22+C)/100Thanaraj方程总茶黄素双没食子酸酯当量(%)=TFDG+TF/6.4+TFMG×2.22/6.4Owuor方程与红茶涩味强度高度相关4.3茶多酚对红茶滋味的作用McDowell等(1995)研究认为除了咖啡碱和氨基酸，儿茶素对滋味很重要，茶黄素不仅影响茶汤滋味且影响其汤色，而黄酮醇苷对滋味不重要Ding等(1992)研究认为，在红茶中，茶汤总体涩味强度与茶黄素浓度间没有发现统计显著的相关关系，反而一些黄烷醇，特别是EGCG和ECG与总体涩味间有很好的相关关系通过测定大吉岭、阿萨姆及锡兰红茶主要茶黄素组分含量，根据各化合物的识别阈值，然后计算各组分滋味活性值（TAV，即浓度/阈值），主要茶黄素的TAV在1左右或小于1采用滋味稀释分析技术研究表明，大吉岭和阿萨姆红茶茶汤涩味稀释因子（TD）分别为4096和16384，即这两个红茶涩味高于阈值4096和16384倍，因此得出茶黄素对茶汤总涩味强度的贡献不到0.2%，认为不能作为红茶质量的指标，红茶茶汤中还有其它未曾认识的化合物对茶汤的涩味有贡献红茶用沸水冲泡(1g/100mL)4min，过滤，冰浴冷却，超滤膜超滤，将茶汤分成三部分：高于10kDa(I)、1kDa～10kDa之间(II)、低于1kDa(III)，分别冷冻干燥得各分部残渣,将残渣溶解，取部分用于HPLC测定，其余用于稀释测定，测定各分部得稀释指数分部I颜色深，但几乎无味，仅表现出很弱的涩味感，其稀释因子（TD）仅16，低分子量的分部III有典型的红茶滋味特征，其涩味的TD为1024。分部Ⅱ也有涩味，但比分部III低4倍将3个分部I、II、III重组，其涩味TD为2048，与原茶汤的TD接近。而将分部Ⅰ除去后，其TD与3个分部全重组的一样，表明高分子量的多酚对红茶茶汤典型滋味没有贡献，即不是TR而是低分子量的化合物是茶汤涩味的主要贡献者对分部I采用RP-HPLC进行分离得到43个组分，脱溶剂，然后进行稀释分析得到涩味TD值峰33和34的TD值最高达到8192，然后是峰30～32和23，TD值为1024、4096。其它各峰的TD值低（<128）对TD低于128的峰进一步鉴定得知这些化合物分别为：GC、EGC和C、EGCG、EC、GCG、ECG、CG、TF和茶黄酸、TF-3-G和TF-3‘-G、TF-3,3’-G，这些组分主要是儿茶素和茶黄素化合物，因此这些化合物对涩味的影响小对峰30～34作进一步的分离鉴定表明，这些峰中的化合物是1个黄酮苷和13黄酮醇苷，由此认为黄酮苷和黄酮醇苷是红茶涩味的主体红茶茶汤分部III的稀释图峰30－34的稀释图4.3茶多酚对红茶滋味的作用他们进一步对大吉岭红茶呈味组分（包括其他苦味、鲜味等组分）进行定性定量分析，根据呈味性质将51个主要化合物分为6组，按照茶汤中的浓度进行重构、删除一组或几组组分进行重构，与原茶汤滋味进行比较感官评定，确定红茶滋味关键组分红茶呈味化合物1组红茶呈味化合物2组velvety红茶呈味化合物3-4组红茶呈味化合物5-6组重组与删除试验重组与原茶汤比较4.3茶多酚对红茶滋味的作用槲皮素-3-O-β-D-吡喃半乳糖苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、山奈素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、山奈素-3-O-β-D-吡喃半乳糖苷、杨梅素-3-O-