加工工藝對白茶、烏龍茶、紅茶生化成分及抗氧化活性的影響

王　麗，葉乃興，鄭德勇，楊江帆，3，鄔齡盛（1.武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院，福建武夷山35300；.福建農(nóng)林大學(xué)茶葉科技與經(jīng)濟(jì)研究所；3.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院/茶學(xué)福建省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州35000；.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建福安355015）

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加工工藝對白茶、烏龍茶、紅茶生化成分及抗氧化活性的影響

王麗1，2，葉乃興2，3 *，鄭德勇2，楊江帆2，3，鄔齡盛4
（1.武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院，福建武夷山354300；2.福建農(nóng)林大學(xué)茶葉科技與經(jīng)濟(jì)研究所；3.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院/茶學(xué)福建省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州350002；4.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建福安355015）

摘要：選取丹桂、黃觀音和金觀音3個茶樹品種，分別加工成白茶、紅茶和烏龍茶3種茶類，測定其主要生化成分，以及DPPH自由基和羥基自由基的清除能力，并采取綜合模糊評價法評價抗氧化能力與活性成分之間的關(guān)系。結(jié)果表明：茶樹品種間、茶類間清除自由基的能力存在顯著差異，茶類間的清除率順序?yàn)椋喊撞瑁緸觚埐瑁炯t茶，茶樹品種間自由基清除率的排列順序?yàn)椋狐S觀音＞金觀音＞丹桂；抗氧化綜合評價值與水浸出物、茶多酚和兒茶素組分成正相關(guān)，并且與茶多酚和EGCG差異顯著，體現(xiàn)了多酚類物質(zhì)含量和抗氧化活性之間的量效關(guān)系。

關(guān)鍵詞：茶；加工工藝；品種；生化成分；抗氧化活性

茶葉中富含茶多酚和微量元素等多種對人體有保健和醫(yī)療作用的物質(zhì)[1]，醫(yī)學(xué)研究表明，茶多酚具有美白、抗氧化、抗輻射、抗癌、降血脂、延緩衰老、增強(qiáng)免疫等多種藥理功能[2，3]，尤其是兒茶素，約占茶多酚總量的80％，可以有效的清除氧自由基和脂類自由基[4]，是一種理想的天然抗氧化劑[5]。4種兒茶素的濃度相同時，其O-2和OH清除率的大小順序?yàn)椋篍GCG＞ECG＞EGC＞EC[6]。茶葉中除多酚化合物外，維生素（如維生素C、維生素E）、茶氨酸、茶多糖、葉綠素以及類胡蘿卜素等非多酚類物質(zhì)亦具有抗氧化活性[7]。現(xiàn)代人的生活節(jié)奏越來越快，越來越多的人開始步入亞健康狀態(tài)?，F(xiàn)代病大多與人體缺乏抗氧化物質(zhì)有關(guān)，而人體可以通過外源性補(bǔ)充其具有抗氧化作用的物質(zhì)來對這些疾病進(jìn)行預(yù)防與治療[8]。因此，多飲茶有利于防病抗衰。

不同茶樹品種間生化成分存在顯著差異，因種植地域、生長環(huán)境、茶葉品種、加工工藝和沖泡方式的不同，茶葉的活性成分和含量也不盡相同，其清除自由基的能力也不相同。周金偉等[9]通過ORAC 和DPPH法測定綠茶、烏龍茶、紅茶及黑茶共16種茶葉體外抗氧化能力進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：未發(fā)酵茶＞半發(fā)酵茶＞全發(fā)酵茶和后發(fā)酵茶，茶多酚化合物是茶葉的主要抗氧化物質(zhì)。楊皓彬等[10]通過水提法提取白茶茶多酚，測定清除DPPH、·OH自由基的能力IC50值分別為0.181μg/ ml和6.2μg/ml。陳金娥等[11]用DPPH法、水楊酸法、鄰苯三酚法研究紅茶、綠茶、烏龍茶等八種茶葉活性成分的抗氧化性，得出茶葉中多酚含量順序與其對自由基的清除能力大小順序一致：綠茶＞半發(fā)酵烏龍茶＞紅茶；多糖和多酚是不同種類茶葉抗氧化作用的主要有效成分，綠茶的抗氧化作用主要來自茶多酚，紅茶的抗氧化作用主要來自茶多糖；同一種茶葉，一般情況下茶葉中多酚含量高于多糖的含量。多酚含量與茶葉發(fā)酵程度密切相關(guān)，發(fā)酵程度越大，茶多酚含量越低；茶葉提取物的抗氧化活性與茶多酚含量呈現(xiàn)良好的量效關(guān)系[12]。

本試驗(yàn)選取丹桂、黃觀音和金觀音3個茶樹品種，分別加工成白茶、紅茶和烏龍茶3種茶類，研究同一個茶樹品種加工成的各個茶類之間、不同茶樹品種加工成的同一茶類之間生化成分之間的關(guān)系；通過對DPPH自由基和羥基自由基清除率的測定，來評價不同茶樹品種的抗氧化活性的差異，為茶葉生物活性物質(zhì)的進(jìn)一步研究和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

茶樹鮮葉于春茶期間采自福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所種質(zhì)資源圃，按一芽二、三葉標(biāo)準(zhǔn)采摘丹桂、黃觀音、金觀音3個品種的鮮葉，分別加工成白茶（萎凋48h→80℃烘干）；按一芽二葉標(biāo)準(zhǔn)采摘鮮葉，分別加工成紅茶（萎凋18h→揉捻1.0～1.5h發(fā)酵2.0～2.5h→80℃烘干）；按開面采鮮葉分別加工成烏龍茶（曬青20min→晾青、做青8-12h→殺青2.5min260-300℃→包揉→70℃烘干），所有樣品粉碎過40目篩低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2主要試驗(yàn)儀器

高速冷凍離心機(jī)，VV-2800AH紫外可見分光光度計(jì)，高效液相色譜儀（四元梯度泵，DAD、FLD檢測器），HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，AL-104電子分析天平，DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，ORION 4-STAR臺式pH計(jì)。

1.3試驗(yàn)方法

茶湯制備參照GB/T 8304-2002；茶葉水分測定參照GB/T 8304-2002（120℃烘干法）；茶葉水浸出物的測定方法參照GB/T 8305-2002；茶多酚參照GB/T8313-2002法；黃酮參照GB/T8313-2002法[13]；游離氨基酸總量：參照GB/T8314-2002法；兒茶素組分測定方法參照GB/T8313-2008，采用參考文獻(xiàn)[14]的方法測定茶葉中游離氨基酸組分和茶葉抗氧化（DPPH法和羥基自由基法）。運(yùn)用模糊評價理論建立多因素綜合評價數(shù)學(xué)模型[15]，以期對所測茶樹品種的抗氧化能力作綜合比較研究。

1.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用excel 2003和DPS7.05數(shù)據(jù)分析軟件。

2　結(jié)果與分析

2.1不同茶類的主要生化成分含量比較

由表1可知，3種茶類的水浸出物含量、茶多酚含量以及游離氨基酸含量的順序均為：白茶＞烏龍茶＞紅茶。水浸出物含量范圍為：37.02％～47.67％，平均為40.78％。3個品種白茶平均水浸出物含量顯著高于烏龍茶和紅茶，這可能是烏龍茶與紅茶在加工過程中發(fā)生部分氧化的結(jié)果。

表1　茶類主要生化成分含量

茶多酚的含量范圍為：12.48％～23.29％，平均為：18.21％，這說明多酚的含量不僅跟品種有關(guān)，還跟發(fā)酵程度有關(guān)，發(fā)酵程度越重，多酚物質(zhì)轉(zhuǎn)化的越多。游離氨基酸的含量范圍為：0.39％～3.21％，平均為1.45％。氨基酸含量的變化規(guī)律為依白茶、烏龍茶、紅茶依次減少，這與茶類加工工藝的不同是分不開的。

黃酮類化合物的含量順序?yàn)椋杭t茶＞白茶＞烏龍茶。茶葉黃酮類物質(zhì)的變化依紅茶、白茶、烏龍茶依次減少，與茶多酚的變化有別。不同茶類黃酮類化合物含量范圍為：4.91～12.77 mg/g，平均為：9.69 mg/g。

2.2不同茶類的兒茶素組分含量比較

兒茶素分為酯型兒茶素（EGCG和ECG）和游離型兒茶素（EC和EGC），7種兒茶素組分在茶葉中含量（表2）的總體趨勢是：EGCG＞EGC＞EC＞ECG＞GC＞C＞GCG。酯型兒茶素總量（EGCG+ECG+GCG）均高于簡單兒茶素總量（C+EGC+EC+GC）。總體上，不同茶類兒茶素組分含量的排列順序?yàn)榘撞瑁緸觚埐瑁炯t茶，白茶約是紅茶的5.75倍。其中金觀音白茶最高，為13.27％，其次是黃觀音白茶，為12.65％，含量最低的是丹桂紅茶，為1.53％，含量最高的白茶約是含量最低的紅茶的8.7倍。兒茶素總量的遞減規(guī)律基本上與茶多酚的變化成對應(yīng)關(guān)系，說明茶葉在加工過程中酶的氧化作用對茶多酚和兒茶素的影響是一致的。

表2　不同茶類兒茶素組分含量（％）

表3　不同茶樹品種氨基酸組分含量（mg/g）

2.3白茶、紅茶和烏龍茶的游離氨基酸組分含量比較

氨基酸是構(gòu)成茶葉滋味和香氣的重要物質(zhì)，此次共檢測出18種氨基酸，其中，6種為人體必需氨基酸。同種茶葉中氨基酸含量最高的是茶氨酸，約占游離氨基酸總量的55.85％～79.09％，可見茶氨酸在眾多游離氨基酸中起主導(dǎo)作用，可作為茶樹品種鑒定的重要指標(biāo)。含量最少的為甘氨酸和纈氨酸，其中甘氨酸所占比例約為0.10％～0.37％。不同茶樹品種中氨基酸總量（表3）存在較大的差異，其中，丹桂品種加工成的各茶類總量最低，黃觀音品種加工的茶類含量最高，黃觀音的氨基酸含量大約是丹桂的1.74倍。不同茶類間氨基酸含量也存在很大差異，3個品種加工而成的成茶均以白茶氨基酸含量最高，紅茶所含氨基酸含量最低，3種茶類的氨基酸總量變化范圍為13.25～41.73mg/g。這說明加工工藝和品種的不同是構(gòu)成游離氨基酸組分含量差異的主要原因，也是形成各茶類獨(dú)特的香氣和滋味的物質(zhì)基礎(chǔ)。

γ-氨基丁酸茶[16]具有顯著的降血壓效果，日本茶業(yè)界制定γ-氨基丁酸茶的GABA含量在150mg/100g以上的茶葉，日本曾經(jīng)通過N2厭氧處理鮮葉按一般茶葉加工法可使GABA含量由30mg/100g增至200mg/100g。3個品種在加工的3種茶類中，γ-氨基丁酸分別表現(xiàn)出不同的含量，含量最高的為黃觀音白茶，為0.81mg/g，說明這3個品種通過相應(yīng)的前期處理，有可能開發(fā)出高γ-氨基丁酸茶。

2.4白茶、紅茶和烏龍茶的抗氧化性比較

2.4.1白茶、紅茶和烏龍茶清除DPPH自由基的能力

（1）不同茶類清除DPPH自由基的能力

茶葉中的多酚類、黃酮類化合物、VC、VE，甚至一些微量元素如Zn、Mn等都具有一定的抗氧化作用。不同茶類清除DPPH自由基能力差異很顯著。茶類間清除率順序?yàn)椋喊撞瑁緸觚埐瑁炯t茶，3個品種白茶平均清除DPPH的IC50值為2.72，顯著高于烏龍茶和紅茶，清除率最高的為金觀音白茶和烏龍茶。茶類清除率的順序變化與茶多酚和兒茶素的含量變化相一致。

表4　不同茶類抗氧化綜合評價值

（2）清除DPPH自由基能力的方差分析

對3個品種加工成的3種茶類清除DPPH自由基能力進(jìn)行方差分析（表5），結(jié)果表明，茶類間、品種間、茶類×品種間的交互作用對清除DPPH自由基能力均達(dá)到極顯著水平。結(jié)合表4，各品種茶類清除DPPH自由基能力的分析知，金觀音白茶和烏龍茶的抗氧化性較高，說明金觀音在其保健功效上的適制性較廣，從保健功效上看，多喝白茶更有益。

表5　不同茶類清除DPPH自由基能力的方差分析

2.4.2白茶、紅茶和烏龍茶清除羥自由基的能力

（1）不同茶類清除羥自由基的能力

羥自由基能力清除率最高（表4）的是黃觀音白茶91.86％，其次是烏龍茶84.43％，丹桂紅茶最低為36.93％。3個品種白茶平均清除羥自由基能力為73.04％，顯著高于紅茶與烏龍茶。總體上，茶類的清除率順序均為：白茶＞烏龍茶＞紅茶。

（2）清除羥自由基能力的方差分析

對丹桂、金觀音和黃觀音分別加工成的白茶、紅茶和烏龍茶清除羥自由基能力進(jìn)行方差分析（表6），結(jié)果表明，茶類間、品種間以及茶類×品種間的差異均達(dá)到極顯著水平。結(jié)合表4知，黃觀音品種清除羥自由基的能力最強(qiáng)，其中其在抗氧化方面更適合加工成白茶和烏龍茶；3個品種加工成的白茶與烏龍茶和紅茶清除羥自由基的能力均較強(qiáng)，所以多喝白茶和烏龍茶更能有效的利用茶葉中的營養(yǎng)物質(zhì)。

表6　對不同茶類清除羥自由基能力的方差分析

2.5白茶、烏龍茶和紅茶抗氧化活性的綜合模糊評價

利用DPPH法和羥自由基法對3個不同茶樹品種的抗氧化能力進(jìn)行測定，運(yùn)用模糊評價理論對所測茶樹的抗氧化能力作綜合比較研究，計(jì)算結(jié)果（表4）表明，按照不同方法測得茶類的清除自由基的能力不同，可能是因?yàn)榧庸すに嚥煌斐稍诩庸み^程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化不同；不同茶類中清除自由基的主要物質(zhì)的作用機(jī)理和含量的多少導(dǎo)致其抗氧化能力的差異。綜合兩種方法測定的抗氧化能力的結(jié)果，清除自由基的能力均最強(qiáng)的是黃觀音白茶。綜合品種的抗氧化活性，排列順序?yàn)椋狐S觀音＞金觀音＞丹桂。而對于茶類來說，綜合抗氧化能力排序?yàn)椋喊撞瑁緸觚埐瑁炯t茶。從保健功效上看，喝白茶的抗氧化效果更好；從風(fēng)味品質(zhì)和保健功效上看，多喝白茶和烏龍茶，既能品味到茶葉的不同風(fēng)味，又能充分利用茶葉的功能成分。

2.6白茶、烏龍茶和紅茶的抗氧化綜合評價值與其生化成分的相關(guān)性

3種茶類的抗氧化綜合評價值與茶多酚含量的線性關(guān)系方程式為y = 0.131x - 1.2373，R2= 0.7909，與黃酮類化合物的線性關(guān)系方程式為y =-0.152x + 2.6193，R2= 0.5616，表明這3種茶類的抗氧化性與茶多酚和黃酮類化合物有一定相關(guān)性，但線性相關(guān)不顯著。與氨基酸含量的關(guān)系，結(jié)果表明兩者的相關(guān)性較低（y = 0.0325x + 0.6755，R2= 0.3215），說明氨基酸在清除自由基時不是直接參與抗氧化的過程。同時進(jìn)一步表明本試驗(yàn)測定的茶類抗氧化的主要成分不僅是多酚類物質(zhì)，可能還存在其他具有抗氧化作用物質(zhì)（如維生素、茶多糖等）的協(xié)同作用。

3　討論

3.1茶葉生化成分與茶類的關(guān)系

茶葉在加工過程中，各種活性成分在微生物的作用下發(fā)生了很復(fù)雜的變化，這是形成茶葉湯色、滋味和香氣成分的主要原因，白茶和烏龍茶中的茶多酚顯著高于紅茶，這與文獻(xiàn)[17]中白茶多酚含量變化較小、紅茶茶多酚含量至少降低40％以上一致，這主要因?yàn)轷r葉在萎凋時多酚氧化酶和過氧化物酶活性提高，多酚類物質(zhì)發(fā)生緩慢氧化，其含量逐步降低[16]，而紅茶除了呼吸作用消耗營養(yǎng)物質(zhì)外，發(fā)酵過程中也可能轉(zhuǎn)化成不溶性的大分子物質(zhì)，所以其多酚物質(zhì)分解更多。兒茶素總量的變化按烏龍茶、白茶和紅茶呈現(xiàn)依次遞減的變化規(guī)律，以紅茶減少量最多，這是由于兒茶素的部分氧化和異構(gòu)化使其總量減少，兒茶素總量的變化趨勢基本上與茶多酚的變化成對應(yīng)關(guān)系，這說明茶葉在加工過程中內(nèi)源酶的活性對茶多酚和兒茶素的影響是一致的。

氨基酸是茶葉的呈味物質(zhì)，與茶葉的香氣成分的形成分不開，茶葉中的氨基酸含量以白茶最高，烏龍茶次之，紅茶最低。葉乃興等[16，18]對白茶的品種茸毛的生化特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，茶樹嫩梢的茸毛具有高氨基酸含量和低酚氨比特性。加工工藝的不同，對不同茶類的茸毛破壞程度不同，白茶較好的保留了茶葉茸毛；另外，白茶萎凋時水解酶活性增強(qiáng)，一些低分子蛋白質(zhì)和多肽類酶促水解為氨基酸，有利于氨基酸的形成和積累；而紅茶在發(fā)酵過程當(dāng)中酶的氧化使氨基酸降解、同時氨基酸與兒茶素氧化成的醌結(jié)合成易揮發(fā)的醛類而減少較多。

茶葉黃酮類物質(zhì)的變化依紅茶、白茶、烏龍茶依次減少，與茶多酚的變化有別，這與楊偉麗[19]等研究結(jié)果相一致，這可能與加工過程中影響黃酮和多酚含量變化的主要機(jī)制不同有關(guān)。

3.2茶葉抗氧化綜合評價值與主要生化成分的關(guān)系

3種茶類抗氧化綜合評價值與水浸出物、茶多酚和兒茶素組分成正相關(guān)，并且與茶多酚和EGCG差異顯著，與黃酮類物質(zhì)和GCG差異不顯著。說明不同的酚類具有不同的結(jié)構(gòu)和量效關(guān)系，從而具有不同的抗氧化作用[20]；另一方面，抗氧化劑之間具有協(xié)同作用（相互增效），即使是同一茶樹品種，由于加工工藝不同造成茶葉的主要抗氧化物質(zhì)含量也不同；由于品種間的差異，即使采用相同的加工工藝制成的茶類之間的抗氧化效果也是不同的。另外，由于本實(shí)驗(yàn)只測定了抗氧化能力與茶多酚、兒茶素、黃酮和氨基酸之間的關(guān)系，而茶多糖[11]是紅茶的主要抗氧化物質(zhì)，所以對于紅茶的抗氧化功效還需做進(jìn)一步的研究探討。

3.3茶葉抗氧化活性與茶類的關(guān)系

茶葉中茶多酚和兒茶素組分的含量高低總體上與其對自由基的清除能力大小順序相一致，茶類抗氧化的高低順序?yàn)椋喊撞瑁緸觚埐瑁炯t茶，這也進(jìn)一步證實(shí)了茶多酚是茶葉中主要的抗氧化物質(zhì)，與陳金娥[11]等的研究相一致。茶多酚抗氧化的作用機(jī)理[21]是由于其分子結(jié)構(gòu)上含有非常多的羥基，酚羥基具有較活潑的羥基氫，能夠爭奪活性氧，同時茶多酚分子抗氧化后生成的新的酚型化合物，繼續(xù)具有抗氧化功能。紅茶在發(fā)酵過程中多酚類物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化、偶聯(lián)作用，酚羥基數(shù)量減少較多，抗氧化能力相應(yīng)降低，而半發(fā)酵的烏龍茶多酚物質(zhì)含量介于白茶和紅茶之間，體現(xiàn)了多酚類物質(zhì)含量和抗氧化之間很好的量效關(guān)系。

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*通訊作者：葉乃興，教授，碩士，E-mail：ynxtea@126.com。

作者簡介：王麗（1984-），女，武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院茶學(xué)助教，碩士，主要從事茶葉品質(zhì)化學(xué)與資源利用研究。E-mail：421966141@163.com。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31270735）和福建省科技廳產(chǎn)學(xué)研重大專項(xiàng)資助（2013N5009）