茶多酚及其對茶葉滋味的作用

茶多酚及其對茶葉滋味的作用茶葉中的茶多酚茶樹新梢含有多種酚及其衍生物，常稱為茶多酚。茶鮮葉中茶多酚的含量一般在18%～36%（干重）之間，包括簡單酚和類黃酮茶鮮葉中的類黃酮主要是兒茶素，其含量為12％-24％（干重），是茶多酚的主體成分，此外還有黃酮類、黃酮醇類、花色苷類等綠茶在加工過程中首先鈍化多酚氧化酶活性，因此在成品綠茶中基本保留了鮮葉中的茶多酚化合物，而紅茶加工過程中經(jīng)過發(fā)酵，大部分兒茶素被氧化形成茶黃素和茶紅素類化合物。茶多酚對茶葉滋味、色澤等有影響，而滋味品質對茶葉總體質量和消費者接受性都至關重要1茶葉中的酚類化合物1.1兒茶素EC、C、EGC、GC、ECG、CG、EGCG和GCG表沒食子兒茶素-3-O-(3'-O-甲基)沒食子酸酯（EGCG3''Me）和表沒食子兒茶素-3-O-(4'-O-甲基)沒食子酸酯（EGCG4''Me）1.2黃酮及黃酮醇Sakamoto最早從日本綠茶中分離出21種黃酮及其苷，其中19個被鑒定為具有芹菜素的基本結構，并鑒定出牡荊素、異牡荊素和皂草素等[5-7]。Engelhardt等[8]從茶葉中分離出7個黃酮苷，除前面三個黃酮苷外，還鑒定出4個新黃酮苷：夏佛托甙、異夏佛托甙、葒草素和異葒草素。最近Scharbert等[3]從紅茶中鑒定出一個新的黃酮苷芹菜素-8-C-[α-L-吡喃鼠李糖-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷]（結構見圖2）。紅茶、綠茶和烏龍茶中的黃酮苷含量為0.48～2.69g/kg干重1.2.1黃酮苷芹菜素-8-C-吡喃鼠李糖-吡喃葡萄糖苷1.2.2黃酮醇大島等從茶葉中分離出23種類黃酮化合物，鑒定出9種黃酮醇及其苷。后來的研究者從茶葉中鑒定出了更多黃酮醇苷，主要是山奈酚、槲皮素和楊梅素及其單糖苷、二糖苷和三糖苷Price等從紅茶及制品中分離鑒定出17個黃酮醇苷，其含量和組成在樣品間變化大，在紅茶茶湯中黃酮醇苷含量（以總苷元計）為36.5～88.3mg/LScharbert等(2004)從紅茶中分離鑒定出13個黃酮醇苷黃酮醇單糖苷黃酮醇雙糖苷黃酮醇三糖苷1.3原花色素和雙黃烷醇在鮮葉、綠茶、烏龍茶和紅茶中分離鑒定出大量原花色素和雙黃烷醇[15-18]。原花色素和雙黃烷醇都是黃烷醇的寡聚體，其單體相同，但單體間連接鍵類型不同，通常原花色素是4-8或4-6連接，而雙黃烷醇是2‘-2’連接Engelhardt等(2004)測定了29個綠茶和9個紅茶，其原花色素含量分別為0.13-1.89g/100g、0.10-0.98g/100g，雙黃烷醇的含量分別為0.01-0.11g/100g、0.33-0.81g/100g2茶多酚類化合物的感官性質2.1澀味及其形成機理澀味作為一種口感，雖然我們都能識別，但卻不容易描述或定義。美國測試與材料學會（ASTM）對澀味的定義為：由于上皮細胞暴露在明礬或單寧物質溶液所產(chǎn)生的起皺、收縮的復合感覺?？梢姖妒且唤M復雜的感覺，涉及到口腔表面的干燥、粗糙，以及口腔中粘膜和肌肉的緊縮、拖曳或起皺的感覺在人的唾液中發(fā)現(xiàn)了一族富含脯氨酸的唾液蛋白質(PRPs)，這些蛋白質具有濕潤、潤滑和保護口腔上皮細胞，但由于α-螺旋結構被脯氨酸破壞，唾液蛋白質中羰基等基團更多暴露出來，很容易與單寧形成氫鍵或疏水相互作用而結合。這樣酚類化合物通過氫鍵和疏水相互作用與口腔中的唾液蛋白質結合形成沉淀，唾液潤滑的有效性降低，由于兩個不潤滑的表面的摩擦力增加，激活口腔中機械感受器而產(chǎn)生觸覺，引起澀味感覺化學上澀味物質被定義為可以沉淀蛋白質的混合物，對于水溶性酚，其分子量要求在500－3000Da之間單體兒茶素、兒茶素二聚體和三聚體能引起澀味感覺，這些小分子的酚可能是通過與唾液蛋白質形成不沉淀的復合物，或通過簡單酚的1,2二羥基或1,2,3三羥基與蛋白質鉸鏈J?bstl等[35]提出了酚類化合物澀味形成的分子模型，多酚－蛋白質沉淀有3個步驟：1)游離蛋白質以松散、隨機盤繞的構像存在，酚類化合物多位點與蛋白質結合使蛋白質盤繞在多酚化合物周圍，這使得蛋白質變小，其結構變得更緊湊，更趨近于球形2)酚類化合物濃度增加，將復合到蛋白質表面并鉸鏈不同的蛋白質分子形成二聚體3)二聚體進一步聚集從而形成更大的離子沉淀出來蛋白質與酚結合模型澀味可由多種口腔化學刺激而引起，包括簡單酚和多酚，一些酸和鋁鹽[23]。澀味是一種持續(xù)時間長的感覺，要完全建立澀味感通常需要15～20s，然后逐漸降低2.2茶多酚化合物的感官特征2.2.1酚酸的感官性質丹寧酸、沒食子酸和綠原酸具有苦味和澀味，其苦味、澀味強度隨濃度增加而增強2.2.2兒茶素類及其氧化產(chǎn)物茶黃素類化合物的感官性質及其閾值中川致之等和Sanderson等的研究認為(＋)-兒茶素和(-)-表兒茶素僅有苦味，沒有澀味，后來的研究表明兒茶素都具有苦味和澀味，只是兒茶素苦味相對比澀味強分子量相同的互為異構體的兒茶素感官性質不同，如在相同濃度下，(-)-EC的苦味強度和持續(xù)時間比C更強；聚合度也影響相對苦、澀味，通常類黃酮單體或簡單酚的苦味比澀味強，而多聚體的澀味比苦味強通過時間－強度感官分析表明兒茶素的苦味和澀味強度、總持續(xù)時間隨濃度的增加而增加茶黃素類化合物具有糊口、干燥和澀等口感，其閾值比兒茶素化合物的閾值低Scharbert等(2004)采用吸詠－吐出技術對兒茶素和茶黃素類化合物識別閾值進行了測定酯型兒茶素的識別閾值比簡單兒茶素低，茶黃素類化合物識別閾值比其前體兒茶素低，如茶黃素的識別閾值比其前體表沒食子兒茶素和表兒茶素分別低33倍和58倍2.2.3黃酮苷和黃酮醇苷感官性質黃酮苷和黃酮醇苷呈柔和的澀味、糊口的感覺，Scharbert等采用吸詠－吐出技術對紅茶中檢測到的黃酮和黃酮醇類化合物識別閾值進行了測定，這些化合物的閾值很低，比兒茶素和茶黃素的閾值低很多黃酮醇苷除苷元外，配糖體及單糖在糖鏈中的排列順序對閾值也有影響2.2.3黃酮苷和黃酮醇苷閾值3茶湯澀味的分析3.1感官分析茶葉多個感官性質同時評定時可采用定量描述分析如果進行少量樣品間澀味的比較，為了更好地降低延續(xù)效應的影響，可以采用sheffe成對比較測定時間－強度評定技術對樣品澀味進行分析但澀味很容易與苦味混淆[19]，因此在進行茶葉滋味的感官分析時，評員應該進行很好的訓練才能進行正確地評定Drobna等(2004)對丹寧酸、明礬等化合物的澀味和苦味等感官性質進行時間－強度分析比較后，認為適用于紅茶感官分析時澀味訓練的標準物為0.7g/L的明礬水溶液Scharbert等[14]采用單寧酸或槲皮素-3-O-D-半乳糖吡喃糖苷進行評員訓練3.2化學評定澀味的化學評定主要是根據(jù)多酚對蛋白質的沉淀作用進行的如在葡萄酒中，一般采用明膠沉淀酒中的單寧，用明膠指數(shù)表示其澀味強度，或采用卵清蛋白沉淀單寧，采用單寧酸作用標準進行酒的澀味強度測定中川致之[57]采用明膠法測定綠茶的澀味：3g茶180ml沸水沖泡5min，取茶湯2～3ml加入0.5%明膠液5ml，靜置30min，通過測定透過率和濁度表示茶湯澀味強度，測定結果與感官評定澀味度高度相關3.3傳感器測定采用多通道脂膜滋味傳感器測定澀味，丹寧酸、兒茶素和沒食子酸等響應明顯[58]。Yoshikazu等研制了一種多通道滋味傳感器用于食品和飲料評價，對5個基本味很敏感，采用單寧酸評價該傳感器對澀味的敏感性，表明傳感器測定的澀味強度與感官評定結果高度相關（R=0.97），可以用于綠茶滋味的測定。Adachi等采用多通道脂膜滋味傳感器對綠茶的滋味進行測定，對不同浸提溫度茶湯及在茶湯中添加不同濃度的單寧酸，傳感器都有不同的響應，將16個茶葉測定結果進行主成分分析，在澀味、鮮味、甜味和風味上能夠區(qū)別各樣品Kaneda等采用脂膜石英晶體微天平、凝膠固定化的石英晶體微天平(QCM)兩種壓電化學傳感用于澀味的測定。這兩種傳感器對紅酒、日本綠茶和啤酒的響應與感官評定的澀味強度很一致Lvova等[62]采用電子鼻也能很好地區(qū)別紅茶與綠茶，并且很好地預測咖啡堿、丹寧酸等呈味物質的含量和兒茶素的總量4茶多酚對茶葉澀味的作用4.1茶湯滋味特征茶湯滋味主要呈苦、澀、鮮和甜味等性質4.2茶多酚對綠茶澀味的影響中川致之(1975)研究綠茶茶湯澀味度與茶湯中簡單兒茶素和酯型兒茶素含量呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.554和0.967施兆鵬等(1984,1986)研究認為夏季綠茶中兒茶素和茶多酚總量與苦澀味呈顯著正相關，并建立了夏季綠茶的兒茶素苦澀味指數(shù)公式，指數(shù)越大苦澀味越強Liang等(1990)采用Yuan等提出的兒茶素品質指數(shù)[(EGCG+ECG)/EGC]作為綠茶質量評價的輔助指標4.3茶多酚對紅茶滋味的作用長期以來，在紅茶加工過程中通過酶性氧化形成的茶黃素和茶紅素被認為對紅茶茶湯的鮮爽、澀起作用，可以作為紅茶質量的指標Millin(1969)報道從紅茶中分離出的茶黃素水溶液表現(xiàn)出澀味，與茶湯的鮮爽特征感覺近似總茶黃素雙沒食子酸酯當量總茶黃素雙沒食子酸酯當量(%)=TF(A/6.4+B/2.22+C)/100Thanaraj方程總茶黃素雙沒食子酸酯當量(%)=TFDG+TF/6.4+TFMG×2.22/6.4Owuor方程與紅茶澀味強度高度相關4.3茶多酚對紅茶滋味的作用McDowell等(1995)研究認為除了咖啡堿和氨基酸，兒茶素對滋味很重要，茶黃素不僅影響茶湯滋味且影響其湯色，而黃酮醇苷對滋味不重要Ding等(1992)研究認為，在紅茶中，茶湯總體澀味強度與茶黃素濃度間沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計顯著的相關關系，反而一些黃烷醇，特別是EGCG和ECG與總體澀味間有很好的相關關系通過測定大吉嶺、阿薩姆及錫蘭紅茶主要茶黃素組分含量，根據(jù)各化合物的識別閾值，然后計算各組分滋味活性值（TAV，即濃度/閾值），主要茶黃素的TAV在1左右或小于1采用滋味稀釋分析技術研究表明，大吉嶺和阿薩姆紅茶茶湯澀味稀釋因子（TD）分別為4096和16384，即這兩個紅茶澀味高于閾值4096和16384倍，因此得出茶黃素對茶湯總澀味強度的貢獻不到0.2%，認為不能作為紅茶質量的指標，紅茶茶湯中還有其它未曾認識的化合物對茶湯的澀味有貢獻紅茶用沸水沖泡(1g/100mL)4min，過濾，冰浴冷卻，超濾膜超濾，將茶湯分成三部分：高于10kDa(I)、1kDa～10kDa之間(II)、低于1kDa(III)，分別冷凍干燥得各分部殘渣,將殘渣溶解，取部分用于HPLC測定，其余用于稀釋測定，測定各分部得稀釋指數(shù)分部I顏色深，但幾乎無味，僅表現(xiàn)出很弱的澀味感，其稀釋因子（TD）僅16，低分子量的分部III有典型的紅茶滋味特征，其澀味的TD為1024。分部Ⅱ也有澀味，但比分部III低4倍將3個分部I、II、III重組，其澀味TD為2048，與原茶湯的TD接近。而將分部Ⅰ除去后，其TD與3個分部全重組的一樣，表明高分子量的多酚對紅茶茶湯典型滋味沒有貢獻，即不是TR而是低分子量的化合物是茶湯澀味的主要貢獻者對分部I采用RP-HPLC進行分離得到43個組分，脫溶劑，然后進行稀釋分析得到澀味TD值峰33和34的TD值最高達到8192，然后是峰30～32和23，TD值為1024、4096。其它各峰的TD值低（<128）對TD低于128的峰進一步鑒定得知這些化合物分別為：GC、EGC和C、EGCG、EC、GCG、ECG、CG、TF和茶黃酸、TF-3-G和TF-3‘-G、TF-3,3’-G，這些組分主要是兒茶素和茶黃素化合物，因此這些化合物對澀味的影響小對峰30～34作進一步的分離鑒定表明，這些峰中的化合物是1個黃酮苷和13黃酮醇苷，由此認為黃酮苷和黃酮醇苷是紅茶澀味的主體紅茶茶湯分部III的稀釋圖峰30－34的稀釋圖4.3茶多酚對紅茶滋味的作用他們進一步對大吉嶺紅茶呈味組分（包括其他苦味、鮮味等組分）進行定性定量分析，根據(jù)呈味性質將51個主要化合物分為6組，按照茶湯中的濃度進行重構、刪除一組或幾組組分進行重構，與原茶湯滋味進行比較感官評定，確定紅茶滋味關鍵組分紅茶呈味化合物1組紅茶呈味化合物2組velvety紅茶呈味化合物3-4組紅茶呈味化合物5-6組重組與刪除試驗重組與原茶湯比較4.3茶多酚對紅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、楊梅素-3-O-