綠茶“三綠”特征成分的研究進展

郭麗，賴凌凌，屈艷勤，林智，郭雅玲*

1(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州，310008) 2(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州，350002)

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綠茶“三綠”特征成分的研究進展

郭麗1,2，賴凌凌2，屈艷勤2，林智1*，郭雅玲2*

1(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州，310008) 2(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州，350002)

綠茶色素是“三綠”特征呈現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但呈色組分在干茶、茶湯和葉底中的表征能力存在明顯差異。文中介紹了脂溶性色素和水溶性色素的構(gòu)成、含量以及各組分在加工中的變化規(guī)律，明確指出殺青和干燥是綠茶護綠的關(guān)鍵工序；闡述了分光光度計法、薄層色譜法、高效液相色譜法等不同分析方法在測定綠茶呈色物質(zhì)中的優(yōu)缺點，指出超高效液相色譜法的分析效果較佳；分析了傳統(tǒng)感官審評法在色澤評價的不足，綜述了現(xiàn)代感官評價法在茶葉色澤判定中的應(yīng)用現(xiàn)狀。綜上所述，綠茶呈色物質(zhì)的發(fā)掘必需采用先進的科學(xué)儀器，建立高效的、分離度高的分析方法，以期盡早鑒定出未知呈色成分，查明呈色成分的互作效應(yīng)，完善綠茶色澤品質(zhì)的化學(xué)評價體系。

綠茶；色澤；脂溶性色素；水溶性色素；感官審評

綠葉綠湯的綠茶為茶之精品，長期以來頗受消費者的喜愛。眾人皆知綠茶有個“綠色法寶”——三綠(外形綠、湯色綠、葉底綠)。這個“綠”的呈色物質(zhì)一直以來都是綠茶色素化學(xué)研究的熱點，認為水溶性色素是茶湯的主要呈色物質(zhì)，脂溶性色素是次要的[1]，但是色素成分間的互作特性尚未明確，并且決定干茶色澤質(zhì)量的主要成分是脂溶性色素，尤其是葉綠素a和葉綠素b的含量及配比等。因而在開展干茶色澤的相關(guān)研究時，理應(yīng)重點研究脂溶性色素的形成機理。目前，由于尚未查明所有茶葉色素對干茶和葉底色澤的表征作用，難以從化學(xué)角度來評價固態(tài)茶葉色澤，也不能有針對性地指導(dǎo)綠茶加工。因此，本文著重介紹了綠茶的關(guān)鍵呈色成分及其分析方法研究進展，闡述了綠茶色澤評價的研究現(xiàn)狀，期望更多的專家學(xué)者投身茶葉色素化學(xué)研究，進一步深度挖掘與利用茶葉色素，早日實現(xiàn)綠茶色澤品質(zhì)的定向加工與調(diào)控，研發(fā)具有保健功效的茶食品、茶紡織品等終端產(chǎn)品，拓展茶葉的應(yīng)用新領(lǐng)域，以延長茶產(chǎn)業(yè)鏈。

1　綠茶的“三綠”特征成分

綠茶色澤的典型特征就是“三綠”，呈綠特征的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)主要是茶葉色素。這些色素依其溶解性的不同，可分為脂溶性色素和水溶性色素。

1.1脂溶性色素及其在綠茶加工的變化

茶葉中脂溶性色素主要有葉綠素類化合物和類胡蘿卜素化合物，其中葉綠素類化合物中含量較高的是葉綠素a(chlorophyll a，Chla)和葉綠素b(chlorophyll b, Chlb)，約占干茶重的0.3%～0.8%，對綠茶的綠色調(diào)起主導(dǎo)作用；類胡蘿卜素化合物包括胡蘿卜素(carotenesm，Car)和葉黃素(xanthophylls, Xan)，約占干茶重的14.4%～29.2%[2]，決定著綠茶的黃色度。

大量的研究表明，綠茶加工中脂溶性色素在酶和熱力作用下發(fā)生降解反應(yīng)，生成一系列葉綠素和胡蘿卜素的衍生物。殺青工序和做形工序是葉綠素降解形成脫鎂葉綠素的主要工序，Chla和Chlb在加工中呈下降趨勢，脫鎂葉綠素a(pheophyin a，Pya)與脫鎂葉綠素b(pheophyin b，Pyb)呈上升趨勢，葉綠酸酯a(chlorophyllide a，Cda)和葉綠酸酯b(chlorophyllide b，Cdb)變化較小[3]。類胡蘿卜素在加工中呈下降趨勢，滾二青時下降更為突出，其中β-胡蘿卜素和葉黃素分別下降了15.95%和22.59%[4]；綠茶的干燥方式對脂溶性色素的形成也有影響，冷凍真空干燥綠茶的葉綠素含量最高，比熱風(fēng)干燥高出50.4%，并且冷凍與熱風(fēng)聯(lián)合干燥的比熱風(fēng)干燥高出20%[5]。LEE等[6]認為，冷凍干燥能最大程度地保留葉綠素、蘆丁和β-胡蘿卜素等脂溶性色素，其次是微波干燥。因而就綠茶護綠而言，預(yù)測冷凍干燥和微波將來有望成為主要干燥方法。

1.2水溶性色素及其在綠茶加工的變化

水溶性色素也是綠茶的主要呈色物質(zhì)，主要是黃酮醇及黃酮苷、花青素、兒茶素氧化產(chǎn)物等多酚類化合物。這些物質(zhì)的種類、含量及配比對綠茶的色澤品質(zhì)有影響，尤其是湯色的色度a值和色度b值[7-10]。但這些呈色物質(zhì)很不穩(wěn)定，部分會發(fā)生化學(xué)變化，致使茶湯色澤劣變。現(xiàn)有研究表明，綠茶湯色的劣變主要是兒茶素與黃酮醇單糖苷共同作用的結(jié)果，主要表現(xiàn)為兒茶素的自動氧化和脫沒食子化反應(yīng)，楊梅素苷的降解反應(yīng)。并且楊梅素苷與湯色綠度、黃度的相關(guān)性顯著[11-12]。由此可見，水溶性色素在綠茶湯色劣變中扮演極其重要的角色，很值得進一步深入研究，尤其是其形成機理。

普通綠茶中花青素和兒茶素氧化物的含量較低，除了紫芽葉綠茶外。王秋萍等[13]發(fā)現(xiàn)，紫娟曬青茶的原花青素、花青素與茶褐素分別比對照高2.47%、1.16%和0.85%。這類茶的主要呈色成分是14種花色素苷、24種黃酮、8種酚類以及3種生物堿，花色苷類物質(zhì)主要有天竺葵素-3-葡萄糖苷或天竺葵素-3-半乳糖苷、天竺葵素-3-(6-香豆酰基)-葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-蕓香糖苷、飛燕草素-3-O-(6-香豆酰基)-葡萄糖苷、原翠雀定-2(或4)3’-O-沒食子基(prodelphinidin B-2(or 4)3’-O-gallate)、原花青素B-2(或4)3’-O-沒食子基(procyanidin B-2(or 4)3’-O-gallate)、牽牛花色素-3-4乙烯基表兒茶素(petunidin-3-glc-4-vinylphenol)和錦葵色素-3-4乙 基表兒茶素(malvidin-3-glc-4-vinylepicatechin)等[14]。而以紫娟種鮮葉加工成烘青綠茶，花色苷類物質(zhì)的組成略有不同，主要是天竺葵素-3,5-二葡萄糖苷(pelargonidin-3,5-diglucoside)、矢車菊-3-O-半乳糖苷(cyanidin-3-O-galactoside)、天竺葵色素(pelargonidin)和錦葵色素(malvidin)，含量依次是83.5、227.0、46.3和70.5 μg/g[15]。由此可見，加工工藝影響綠茶呈色物質(zhì)的形成。

水溶性色素還是發(fā)酵茶(紅茶、黑茶)中的重要色素成分，特別是兒茶素氧化產(chǎn)生的茶黃素類、茶紅素類、茶褐素類等。這類物質(zhì)與湯色色度a值和b值的相關(guān)性顯著，還是關(guān)鍵呈味成分，因而倍受國內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注[16-18]。這類物質(zhì)還具有一定的保健功效，如有明顯的抗氧化作用，能提高脂類物質(zhì)代謝關(guān)鍵酶HL和HSL活性，增加HSL在肝臟組織與脂肪組織的mRNA表達量，還具有良好的自由基清除能力[19-21]。茶色素染色棉織品具有抗菌功效，上染的絲織品還具有抗紫外線作用[22-23]。上述研究表明，紅茶與黑茶色素成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)已基本查明，并且其在印染與醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用研究正處于進行時。但是綠茶色素的應(yīng)用多見于食品領(lǐng)域，因而亟待開展綠茶色素的基礎(chǔ)化學(xué)研究，為將來拓展應(yīng)用領(lǐng)域奠定堅實的基礎(chǔ)。

多酚類物質(zhì)既是綠茶的關(guān)鍵呈味成分，也是重要的呈色成分。研究表明，鮮葉攤放過程中呈先下降后上升的趨勢[24]，而郭麗等[25]發(fā)現(xiàn)鮮葉攤放后茶多酚含量略有上升，可能是原料不同所致。但是，經(jīng)UV處理鮮葉攤放中茶多酚和總黃酮總體卻呈遞增趨勢，后期略有所下降[26]；殺青工序鈍化了酶的活性，嚴重削弱了呈色物質(zhì)形成的酶促作用。后續(xù)加工中呈色物質(zhì)的轉(zhuǎn)化主要是靠熱力作用。對比熱風(fēng)干燥、冷凍干燥對綠茶多酚類物質(zhì)的形成影響，劉玉芳等[5]發(fā)現(xiàn)冷凍干燥對茶多酚的保留更為有效。

2　綠茶“三綠”特征成分的分析方法

2.1脂溶性色素的分析方法

脂溶性色素通常采用有機試劑提取，較為常用的是丙酮、石油醚等。分析測定時，可選用分光光度計法、薄層色譜法和液相色譜法等。李名君等[27]采用分光光度計法能分析出葉綠素a、葉綠素b、葉綠素酸酯a、葉綠素酸酯b、脫鎂葉綠素a、脫鎂葉綠素b、脫鎂葉綠素酸酯a、脫鎂葉綠素酸酯b等8種脂溶性色素。相對而言，薄層色譜分析法的分離速度更快、鑒定的組分更多，還鑒定出了β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、玉米黃素、紫黃質(zhì)和葉黃素等5種脂溶性色素[28]。但是，薄層色譜分析法也存著不足之處，鑒定的色素組分不一定是單一化合物，有可能是混合物[29]，因此需要進一步的驗證、解析。綠茶中的脂溶性色素成分很多，SUZUKI等[30]鑒定出41種葉綠素和38種胡蘿卜素。LEE等[6]又采用高效液相色譜(HPLC)法分析綠茶中的脂溶性色素，但是此法的分離效果不夠理想，可測定色素種類較少。相比之下，超高效液相色譜(UHPLC)法具有明顯的優(yōu)勢，不僅分析時間縮短了，色素的分離效果也明顯提升了[31]。以上研究表明，綠茶中脂溶性色素研究取得較好的進展，若引入先進的UHPLC分析技術(shù)，可能會發(fā)現(xiàn)新的脂溶性化合物。

2.2水溶性色素的分析方法

黃酮類化合物在水溶性色素體系中所占的比重較大，已為茶葉化學(xué)研究的熱點之一。為了準確地測定總黃酮，何書美等[32]比較了NaNO2-Al(NO3)3法和AlCl3法的優(yōu)缺點，認為多酚類含量較高的茶葉更適宜采用AlCl3法。但僅知黃酮總量，尚不能明確影響湯色的是黃酮醇苷，還是黃酮醇。基于此，朱博等[33]優(yōu)化出綠茶茶湯的酸解條件：5 mL茶湯中加15 mL純甲醇、5 mL的6 mol/L HCl，在75 ℃下水解時間2 h，并建立了3種黃酮苷類的HPLC分析方法。然而由于實驗條件的限制，仍只能測出3種黃酮苷的總量。隨著研究的不斷深入，吳春燕等[34]在探討不同茶樹品種的黃酮苷含量差異時，建成了12種黃酮苷類化合物的液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的分析方法。劉陽等[35]又在此基礎(chǔ)上建立了山柰酚-3-O-蕓香糖苷(Kae-rut)、山柰酚-3-O-葡萄糖苷(Kae-glu)、山柰酚-3-O-半乳糖苷(Kae-gala)、槲皮素-3-O-葡萄糖苷(Que-glu)、槲皮素-3-O-半乳糖苷(Que-gala)、楊梅素-3-O-鼠李糖苷(Myr-rha)、楊梅素-3-O-半乳糖苷(Myr-gala)、牡荊素-2"-O-鼠李糖苷(Vit-rha)和牡荊素(Vit)、楊梅素(Myr)、槲皮素(Que)、山柰酚(Kae)、槲皮素-3-O-蕓香糖苷(Que-rut)和槲皮素-3-O-鼠李糖苷(Que-rha)等14種化合物的HPLC分析方法，為進一步研究黃酮苷類化合物在茶葉色澤品質(zhì)形成中的作用奠定了堅定基礎(chǔ)。

3　綠茶“三綠”特征的評價方法

3.1傳統(tǒng)感官評價法

色澤是食品質(zhì)量的重要指標，也是茶葉的重要品質(zhì)因子。傳統(tǒng)的檢測方法有目視法和目視比色法[36]。針對茶葉而言，通常是采用目視比色法，現(xiàn)行通用的色澤評價方法即評語與評分相結(jié)合的感官審評法，執(zhí)行的最新國家標準為GB/T 14487—2008 《茶葉感官審評術(shù)語》、GB/T 23776—2009 《茶葉感官審評方法》和GB/T 18797—2012 《茶葉感官審評室基本條件》。在茶葉生產(chǎn)與評比中，描述綠茶干茶色澤的術(shù)語主要有嫩綠、翠綠、深綠、墨綠、黃綠、嫩黃、灰綠、銀白、暗綠、青褐和暗褐等，表征湯色的術(shù)語有嫩黃、黃亮、黃綠、綠亮、泛紅、紅湯等，評定葉底時常用綠明、紅梗紅葉、青暗、青褐、花青、靛青、黃熟等[37]。然而此法對評審人員和評審環(huán)境的要求較高，即便是在達到國際標準的食品感官審評室中，評審人員也必須是擁有敏銳的感覺器官并掌握系統(tǒng)的專業(yè)知識的評茶員。從此角度來看，該法的判定結(jié)果易受人為因素的影響，并且費時費力，因而亟需研發(fā)新的更為客觀的感官評價方法。

3.2現(xiàn)代感官評價法

為彌補目視比色法的不足，提高茶葉色澤評價的效率和評價結(jié)果的精確度，國內(nèi)外專家學(xué)者先后開展了相關(guān)研究。研究證實，采用測色儀分析茶葉色澤是可行的[38-40]，L*a*b*表色系比Yxy表色系和孟塞爾顏色系統(tǒng)更適用色澤的測定[41]，并且色度值的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性良好。陳慧春[42]分析綠茶、紅茶、青茶、黑茶及黃茶的干茶、茶湯和葉底色澤，發(fā)現(xiàn)它們與茶類的相關(guān)系數(shù)為0.97，說明茶葉色澤可作為茶葉分類的參考依據(jù)，能快速地評價茶葉品質(zhì)[43]。但是測色儀分析干茶色澤時，樣品需進行磨碎處理，因此會影響測試結(jié)果的準確性。

隨著計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，茶葉色澤的識別研究取得很大進展。王文杰等[44]利用S處理法圖片，建成了一套電腦測定茶葉色澤Lab參數(shù)的方法，并比較了茶樣顆粒與圖像分辨率對測色結(jié)果的影響[45]，但是茶樣磨碎前后的色澤是有差異的。而陳全勝等[46]設(shè)計的圖像采集光源系統(tǒng)，能實現(xiàn)色澤的無損檢測，即先利用計算機視覺技術(shù)定量描述碧螺春、龍井茶和祁紅的顏色特征，基于HIS顏色系統(tǒng)建立了相應(yīng)的識別模型，并進行驗證分析。實驗結(jié)果表明，利用計算機視覺技術(shù)識別茶葉的色澤類型是可行的，汪建等[47]的研究結(jié)果也是如此。因此王校常等[48]研究并開發(fā)扁條類茶及芽茶色形品質(zhì)指標分析軟件(2011SR069586)，建成大佛龍井專用的外形識別模型，為其它名優(yōu)綠茶的外形品質(zhì)評價提供了參考依據(jù)。

綠茶干茶色澤的“第一印象”很重要，湯色的優(yōu)劣直接影響“印象分”的升降，而且湯色品質(zhì)在感官評價中的重要性也很突出。陸建良等[8]茶湯色差與茶葉感官品質(zhì)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)綠茶湯色評分、滋味評分及總分與湯色明亮度(L值)呈顯著正相關(guān)，而與紅綠度(a值)及黃藍度(b值)呈顯著負相關(guān)；并且湯色色度與黃酮類物質(zhì)、多酚類物質(zhì)和葉綠素含量的相關(guān)性達到極顯著水平[10]。因此吳瑞敏等[49]基于主成分分析法提取茶湯的特征變量構(gòu)建了綠茶湯色品質(zhì)評價的BP-ANN模型，并進行了模型驗證分析，實現(xiàn)了利用色度值對綠茶湯色品質(zhì)感官評分的有效預(yù)測。GUO[50]等還以色度值、黃酮類化合物含量、葉綠素含量為指標，采用主成分分析法初步實現(xiàn)了對3種外形名優(yōu)綠茶的區(qū)分。

4　討論

4.1綠茶“三綠特征”的形成機理亟待探究查明

當前，進行綠茶的呈色成分研究備受分析手段技術(shù)的限制，研究進展較為緩慢。改變這一現(xiàn)狀，必需利用先進的科學(xué)儀器，建立新的分析方法，精準地檢測綠茶的呈色組分，鑒定更多對色澤品質(zhì)有貢獻的成分，進一步探討呈色作用較強組分的形成與轉(zhuǎn)化規(guī)律，為綠茶及綠茶飲料色澤品質(zhì)的調(diào)控提供理論參考，進而更好地指導(dǎo)綠茶生產(chǎn)。

4.2綠茶未知呈色成分的鑒定亟需開發(fā)新的分析方法

主體呈色物質(zhì)決定著茶葉色澤的色調(diào)，但是部分少量或者微量呈色物質(zhì)的作用也不可忽視，最為典型的就是葉綠素類化合物和黃酮類化合物。茶湯中的溶有極少量的葉綠素，但它卻影響湯色的呈綠特征轉(zhuǎn)換[51]；茶湯貯藏中EGCG、EC、C、GCG、ECG與湯色澤劣變呈顯著相關(guān)，黃酮醇類化合物如楊梅素半乳糖糖苷和楊梅素葡萄糖苷與湯色色度的相關(guān)顯著[52]。然而目前綠茶色素成分的分析方法缺乏更新，薄層色譜法分析的組分很可能是混合物，因而只能將其當作輔助手段；高效液相色譜法可以鑒定10余種組分，但是解析未知成分的能力欠佳，因此亟需為未知色素的鑒定研發(fā)新的分析方法。

4.3綠茶色香味品質(zhì)的化學(xué)評價體系尚待進一步完善

色、香、味是綠茶質(zhì)量的關(guān)鍵控制因子，也是綠茶品質(zhì)化學(xué)研究的核心內(nèi)容。近10年來，茶葉風(fēng)味化學(xué)評價研究取得較好的進展。現(xiàn)有研究表明，香氣成分可用來評估綠茶、紅茶質(zhì)量[53-54]，基于多元統(tǒng)計法的白茶和烏龍茶香氣質(zhì)量評價模型的評判結(jié)果與感官審評一致[55-56]。同樣，滋味成分也可用來評判茶葉質(zhì)量[57]，基于電子舌提取的特征值構(gòu)建滋味品質(zhì)評價的BP-ANN模型的可靠性更高[58]。但是，目前評價綠茶色澤品質(zhì)的技術(shù)相對落后，還只是人工目測和計算機視覺，鮮見采用呈色成分來評價湯色品質(zhì)的相關(guān)報道，有關(guān)干茶與葉底色澤的這方面研究更是難覓，缺乏基于綠茶呈色成分的色澤評價體系，亟待開展相關(guān)研究工作。

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Research advance on “three green” characteristics of green tea

GUO Li1,2, LAI Ling-ling2, QU Yan-qin2, LIN Zhi1*, GUO Ya-ling2*

1(Tea Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China)2(College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Pigments are the basis of "Three Green" characteristics of green tea, but their components in dry tea, tee liquor and leaf bottom are quite different. This paper introduces the composition, content of fat-soluble pigments and water-soluble pigments and their changes in the processing, and pointed out that fixation and drying is the key processes in protecting the color; different analytical method such as Spectrophotometer, Thin Layer Chromatography method (TLC), and High Performance Liquid Chromatography (HPLC) in determining the pigment of green tea are compared. The results show that Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC) is better. Traditional sensory evaluation has some deficiencies on color evaluation, and modern method on tea color judgements were summarized. The conclusion is that pigments study in green tea should use advanced scientific instruments and a high separation of tea component analysis method should be established in order to identify the unknown and their interaction effects to improve the chemical evaluation system in green tea color evaluation.

green tea; color; lipid solubility pigments; water solubility pigments; sensory evaluation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201609047

碩士，助理研究員(林智,郭雅玲為通訊作者,E-mail:linz@tricaas.com;E-mail:yaling7819@126.com)。

國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-23)；浙江省科技計劃項目(2013C32098)；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項目(CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS)；福建省技能大師工作室建設(shè)項目([2012]398號)

2015-11-24，改回日期：2016-01-13