特異茶樹品種“紫娟”不同茶產(chǎn)品主要化學(xué)成分及其抗氧化活性分析

呂海鵬，梁名志，張 悅，王立波，林 智,*（.農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州　30008；.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，云南 勐?！?660）

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特異茶樹品種“紫娟”不同茶產(chǎn)品主要化學(xué)成分及其抗氧化活性分析

呂海鵬1，梁名志2，張 悅1，王立波2，林 智1,*
（1.農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州310008；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，云南 勐海666201）

摘 要：目的：采用不同的加工工藝，分別制備“紫娟”綠茶（炒青、烘青、蒸青和曬青）、紅茶和烏龍茶產(chǎn)品，從感官品質(zhì)、化學(xué)成分以及抗氧化活性角度出發(fā)，嘗試提出“紫娟”茶的最佳加工方式，為其更為合理的開發(fā)應(yīng)用提供科學(xué)基礎(chǔ)和理論借鑒。方法：分析比較了不同“紫娟”茶產(chǎn)品茶湯中的主要品質(zhì)化學(xué)成分含量、抗氧化活性和感官品質(zhì)等；此外，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了“紫娟”不同茶產(chǎn)品的香氣成分組成。結(jié)果：“紫娟”茶產(chǎn)品的總抗氧化活性與其茶多酚和兒茶素含量呈顯著的正相關(guān)性關(guān)系，而清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基活性與其花青素含量呈顯著正相關(guān)；感官審評結(jié)果表明，烘青綠茶及紅茶的感官品質(zhì)較好。結(jié)論：從主要品質(zhì)化學(xué)成分含量、抗氧化活性以及感官品質(zhì)等多方面考慮，“紫娟”茶產(chǎn)品的制作以采用烘青或炒青綠茶的制作工藝為宜。

關(guān)鍵詞：“紫娟”；加工工藝；化學(xué)成分；抗氧化活性；香氣

引文格式：

呂海鵬, 梁名志, 張悅, 等. 特異茶樹品種“紫娟”不同茶產(chǎn)品主要化學(xué)成分及其抗氧化活性分析[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(12): 122-127. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612021. http://www.spkx.net.cn

Lü Haipeng, LIANG Mingzhi, ZHANG Yue, et al. Major chemical components and antioxidant activity in tea infusion of tea products obtained from the special tea germplasm ‘Zijuan’ using different processing technologies[J]. Food Science, 2016, 37(12): 122-127. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612021. http://www.spkx.net.cn

目前，富含花青素的茶產(chǎn)品已經(jīng)引起了國內(nèi)外科研工作者和消費者的極大關(guān)注，展現(xiàn)出了重要的科學(xué)研究價值和經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值。世界主要產(chǎn)茶國，包括中國、印度、斯里蘭卡、日本等國家，對富含花青素的特異紫色茶樹種質(zhì)的研究都十分重視，近年來取得了重要的研究進(jìn)展。例如，斯里蘭卡為了使其茶產(chǎn)業(yè)中的茶產(chǎn)品多元化，成功選育了特異紫色茶樹種質(zhì)并開發(fā)出了富含花青素成分的茶產(chǎn)品[1-2]；印度分析了生長在岡格拉山谷的特異紫色茶樹種質(zhì)的傳統(tǒng)茶加工特性，發(fā)現(xiàn)這些特異紫色茶樹種質(zhì)可以開發(fā)出成具有高抗氧化活性的特殊茶產(chǎn)品[3]；日本采用現(xiàn)代植物化學(xué)技術(shù)，成功從一些富含花青素的茶樹特異種質(zhì)中分離、純化并鑒定出了多種花青素成分[4-5]；我國主要報道了富含花青素茶葉的保健功效，例如降血壓[6]、降血脂[7]和預(yù)防結(jié)腸癌[8]等，此外還開展了大量的化學(xué)分析工作[9-12]。

“紫娟”為我國紫色茶樹種質(zhì)的典型代表，是云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所培育的具有紫芽、紫葉、紫莖的特異茶樹品種，其所制烘青綠茶干茶和茶湯皆為紫色?！白暇辍敝懈缓苄詷O強的花青素成分，花青素是賦予其紫色的最主要的化學(xué)物質(zhì)，其花青素含量據(jù)報道是國內(nèi)其他紫色茶樹種質(zhì)含量的3 倍左右[13]；研究[14]表明，花青素具有多種保健功能，例如清除超氧陰離子自由基和羥自由基、抗突變、預(yù)防癌癥、心血管疾病、神經(jīng)性疾病等，對于治療眼科疾病、各種發(fā)炎性疾病、血液循環(huán)失調(diào)疾病上也有一定療效。此外，與其他茶樹相同，“紫娟”中也含有豐富的表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）等兒茶素成分。眾所周知，花青素和兒茶素這兩種重要的酚性成分，具有顯著的抗氧化活性和重要的保健功效；此外研究[15]還發(fā)現(xiàn)，花青素和兒茶素這兩種成分在抗氧化活性方面還有一定的協(xié)同效應(yīng)。“紫娟”茶樹中同時富含了花青素和兒茶素成分，為其保健功效的研究提供了更為廣闊的空間，凸顯出尤為重要的科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值。

目前，國內(nèi)科研工作者主要側(cè)重于對“紫娟”茶產(chǎn)品的化學(xué)成分的分析，開展了較多的研究工作，明確了花青素、兒茶素、黃酮類、氨基酸及微量元素、香氣成分和色素成分等的含量水平[9-12]；然而從其保健價值角度來看，對“紫娟”不同茶產(chǎn)品茶湯中的主要品質(zhì)化學(xué)成分及其抗氧化活性分析鮮有研究報道，因而無法科學(xué)判斷“紫娟”不同茶產(chǎn)品的保健價值。因此，本研究擬采用不同的加工工藝，分別制備“紫娟”的綠茶（炒青、烘青、蒸青和曬青）、紅茶和烏龍茶產(chǎn)品，檢測分析其茶湯中的關(guān)鍵品質(zhì)化學(xué)成分和抗氧化活性，并進(jìn)而對二者進(jìn)行相關(guān)性分析，最后從感官品質(zhì)、化學(xué)成分以及抗氧化活性角度出發(fā)，嘗試提出“紫娟”茶的最佳加工方式，為其更為合理地開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

“紫娟”綠茶（蒸青綠茶、烘青綠茶、炒青綠茶和曬青綠茶）、“紫娟”紅茶、“紫娟”烏龍茶樣品在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所制備。

兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）美國Sigma公司；乙腈（色譜純）德國Merck公司；冰乙酸、甲酸（均為分析純）國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；水為超純水（自行制備）；總抗氧化試劑盒南京建成生物技術(shù)有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

AB107-S電子天平瑞士Mettler Toledo公司；1100高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀、6890N-5973氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀美國Agilent公司；UV-3600紫外分光光度計日本Shimadzu公司；65 μm PDMS/DVB固相微萃取纖維頭美國Supelco公司。

1.3方法

1.3.1茶湯制備

準(zhǔn)確稱量3.0 g茶樣置于評茶杯中，加入150 mL沸水，加蓋，5 min后，用脫脂棉過濾即為待測茶湯。

1.3.2茶湯中各成分含量的測定

1.3.2.1花青素含量測定

花青素含量采用pH值示差法測定，參照文獻(xiàn)[16]中的方法進(jìn)行?；ㄇ嗨貑误w組成采用HPLC測定，參照文獻(xiàn)[17]中的方法進(jìn)行。

1.3.2.2兒茶素和生物堿（咖啡堿）含量測定

采用HPLC方法，紫外可變波長檢測器；色譜柱：ZORBAX SB-C18ODS（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相A為2%冰乙酸，流動相B為乙腈，流速1 mL/min，柱溫30 ℃，檢測波長280 nm，進(jìn)樣量5 μL，梯度洗脫，流動相B在16 min內(nèi)由6.5%線性梯度變化到25%，25 min回到初始狀態(tài)，平衡10 min。兒茶素總量為各單體兒茶素含量之和。

1.3.2.3茶多酚含量測定

采用酒石酸亞鐵法，參照GB/T 8313—2002《茶：茶多酚測定》。

1.3.2.4黃酮含量測定

采用三氯化鋁比色法，參照文獻(xiàn)[18]中的方法進(jìn)行。

1.3.2.5游離氨基酸含量測定

采用茚三酮比色法，參照GB/T 8314—2002《茶：游離氨基酸總量測定》。

1.3.3清除DPPH自由基活性測定

取DPPH溶液（15 μmol/L）2.8 mL，與0.2 mL稀釋30 倍的樣品液混合，充分混勻后，在室溫條件下暗室放置30 min，于517 nm波長處測吸光度（A）。以無水乙醇溶液代替樣品溶液作空白對照，同時去除溶液顏色干擾。同時設(shè)置0.05 mg/mL的VC溶液作為陽性對照。DPPH自由基清除率計算如下式所示：

1.3.4總抗氧化活性測定

按試劑盒說明書操作，依次加入試劑和待測樣品0.12～0.3 mL（對照管不加），反應(yīng)結(jié)束后用蒸餾水調(diào)零，1 cm光徑在520 nm波長條件下測定各管吸光度。優(yōu)化加樣量，使得加樣量與吸光度呈線性關(guān)系，設(shè)3 個重復(fù)。37 ℃時，每分鐘反應(yīng)體系的吸光度增加0.01時，為一個總抗氧化能力單位（U）。同時實驗設(shè)置0.05 mg/mL 的VC溶液作為陽性對照。

1.3.5香氣成分分析

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行，參照參考文獻(xiàn)[19]中的方法。

1.3.6感官審評

根據(jù)GB/T 23776—2009《茶葉感官審評方法》，進(jìn)行感官審評。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1“紫娟”不同茶產(chǎn)品茶湯中主要品質(zhì)化學(xué)成分分析

表1　茶湯中主要化學(xué)成分的含量Table 1 Concentrations of the major chemical components in tea infusions

從表1可以看出，總體看來，“紫娟”綠茶茶湯中的茶多酚、兒茶素和花青素含量最高，烏龍茶次之，紅茶最低；三者在4種綠茶中的平均含量分別為烏龍茶和紅茶的1.37 倍和1.49 倍、1.99 倍和5.08 倍、1.25 倍和1.32 倍。4種不同類型的綠茶產(chǎn)品中，炒青綠茶茶湯中的茶多酚、兒茶素和黃酮含量最高，顯著高于烘青、蒸青和曬青3種類型的綠茶（P＜0.05）；炒青綠茶和烘青綠茶兩種類型的綠茶茶湯中的花青素含量十分接近（分別為26.4 μg/mL和26.9 μg/mL），二者都高于蒸青和曬青兩種類型的綠茶茶湯中含量（分別為18.0 μg/mL 和14.0 μg/mL），且具有顯著性差異（P＜0.05）。由表2可知，4種“紫娟”綠茶、“紫娟”紅茶和“紫娟”烏龍茶茶湯中的兒茶素成分基本都以EGCG、表沒食子兒茶素（epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、表兒茶素（epicatechin，EC）和兒茶素（catechin，C）為主（烘青綠茶產(chǎn)品兒茶素的HPLC圖如圖1所示），花青素單體成分以矢車菊-3-O-半乳糖苷、天竺葵素-3,5-二葡萄糖苷、天竺葵色素和錦葵色素為主，而茶湯中的咖啡堿含量水平無顯著性差異（P＞0.05）。此外，從表1還可以看出，“紫娟”紅茶茶湯中的游離氨基酸含量最高（0.28 mg/mL），其次為烏龍茶（0.24 mg/mL），而綠茶最低（平均0.21 mg/mL），且在4種不同類型的綠茶產(chǎn)品中基本相同。茶湯中黃酮含量是在 “紫娟” 紅茶茶湯中最高（0.118 mg/mL），綠茶次之（平均0.094 mg/mL），烏龍茶最低（0.079 mg/mL）；但在4種不同類型的綠茶產(chǎn)品中差異較大，炒青綠茶最高而蒸青綠茶最低。

圖1　“紫娟”烘青綠茶產(chǎn)品的HPLC圖Fig. 1　HPLC of ‘Zijuan’ baked green tea

表2　茶湯中的主要兒茶素和花青素成分含量Table 2 Concentrations of catechins and anthocyanins in tea infusions

究其茶湯中花青素和兒茶素含量差異的原因，可能主要歸結(jié)于這兩種成分的酶促轉(zhuǎn)化和氧化降解。紅茶加工過程中，兒茶素主要在多酚氧化酶的作用下轉(zhuǎn)化為茶黃素以及茶紅素而致使其含量急劇下降；現(xiàn)有研究[1,3]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，花青素成分也能在多酚氧化酶的作用下或在高溫條件下發(fā)生降解，也指出由特異紫色茶樹種質(zhì)茶鮮葉制備而成的紅茶產(chǎn)品中花青素含量較相應(yīng)綠茶產(chǎn)品大幅度降低。

2.2抗氧化活性分析

圖2　不同紫娟茶產(chǎn)品的總抗氧化能力（A）和清除DPPH自由基能力（B）Fig. 2　Total antioxidant activity and DPPH free radical scavenging ability of different ‘Zijuan’ tea products

從圖2A可以看出，“紫娟”炒青綠茶茶湯的總抗氧化能力最強（9.13 U/mg），顯著高于其他茶產(chǎn)品（P＜0.05）；烏龍茶次之（5.13 U/mg），紅茶最弱（4.07 U/mg），烏龍茶和紅茶之間不存在顯著性差異（P＞0.05）；此外，烘青綠茶、蒸青綠茶與曬青綠茶相比，總抗氧化能力也不存在顯著性差異（P＞0.05）。

從圖2B可以看出，“紫娟”茶產(chǎn)品的清除DPPH自由基能力與總抗氧化能力表現(xiàn)出了類似的規(guī)律，即“紫娟”炒青綠茶茶湯的清除DPPH自由基能力最強（95.61%），顯著高于其他茶產(chǎn)品（P＜0.05）；烏龍茶（66.16%）高于紅茶（59.52%），但二者之間不存在顯著性差異（P＞0.05）；此外，蒸青綠茶和曬青綠茶的的清除DPPH自由基能力要顯著低于炒青綠茶和烘青綠茶（P＜0.05）。

意大利[20]以及肯尼亞[2]研究結(jié)果表明，在抗氧化活性方面，來源于相同鮮葉原料的綠茶產(chǎn)品的抗氧化活性要優(yōu)于紅茶產(chǎn)品；紫色茶樹種質(zhì)茶鮮葉制備的綠茶產(chǎn)品要優(yōu)于紅茶產(chǎn)品[2]；但印度研究[3]結(jié)果發(fā)現(xiàn)紫色茶樹種質(zhì)茶鮮葉制備的紅茶產(chǎn)品要優(yōu)于綠茶產(chǎn)品。與上述研究結(jié)果相比，本研究發(fā)現(xiàn)，“紫娟”炒青綠茶和烘青綠茶具有較強的總抗氧化能力和清除DPPH自由基能力，而“紫娟”蒸青綠茶與紅茶相比則差異不明顯。這可能與“紫娟”茶樹品種鮮葉的化學(xué)成分組成與其他茶樹品種的差異有關(guān)[21-22]。

2.3相關(guān)性分析

表3　“紫娟”茶產(chǎn)品的主要化學(xué)成分含量與其抗氧化活性的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of the major chemical components in tea infusion with its antioxidant activity

從表3可以看出，“紫娟”茶產(chǎn)品的總抗氧化活性與茶多酚和兒茶素含量分別呈極顯著和顯著的正相關(guān)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.947和0.822；此外，“紫娟”茶產(chǎn)品的清除DPPH自由基活性與花青素含量呈顯著的正相關(guān)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.902。另外，應(yīng)該注意的是，“紫娟”茶中的原花青素成分，也是一種重要的生物活性成分[23]，現(xiàn)在研究很少，后續(xù)研究應(yīng)該給予重視。

2.4香氣成分分析

表4　主要香氣成分相對含量分析Table 4 Major aroma components of different kinds of ‘Zijuan’ tea products

續(xù)表4 %

近年來，“紫娟”茶產(chǎn)品香氣成分的研究引起了人們的關(guān)注[11,24-25]。如表4所示，烘青綠茶中，主要香氣成分為二甲硫（6.39%）、β-香葉烯（4.99%）、芳樟醇（16.48%）、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇（10.96%）、β-紫羅酮（4.16%）等；曬青綠茶中，主要香氣成分為1-辛烯-3-醇（4.32%）、2,6,6-三甲基環(huán)己烷酮（7.02%）、芳樟醇（23.00%）、壬醛（7.93%）、癸醛（4.76%）、2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-甲醛（6.94%）、2,6-二叔丁基對甲苯酚（6.26%）等。炒青綠茶中，主要香氣成分為β-紫羅酮（5.80%）、2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-甲醛（5.97%）、十二烷（6.56%）、壬醛（7.01%）、芳樟醇（16.86%）、β-香葉烯（5.81%）等。蒸青綠茶中，主要香氣成分為β-香葉烯（4.41%）、芳樟醇（15.39%）、壬醛（6.40%）、十二烷（4.06%）、十三烷（2.94%）、2,6-二叔丁基對甲苯酚（3.13%）等。烏龍茶中，主要香氣成分為苯乙醛（5.95%）、芳樟醇（39.55%）、芳樟醇氧化物2（6.06%）、水楊酸甲酯（5.35%）等。紅茶中，主要香氣成分為芳樟醇（63.93%）、芳樟醇氧化物2 （5.42%）、水楊酸甲酯（13.82%）等?！白暇辍焙媲嗑G茶、烏龍茶和紅茶的典型氣相色譜-質(zhì)譜結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，由相同的“紫娟”茶鮮葉制備得到的不同類型的茶產(chǎn)品，在揮發(fā)性成分的組成及含量方面存在較大的差異。

圖3　不同紫娟茶產(chǎn)品的氣相色譜-質(zhì)譜圖Fig. 3　GC-MS of different ‘Zijuan’ tea products

2.5感官審評結(jié)果

4種“紫娟”綠茶（炒青、烘青、蒸青和曬青）、“紫娟”紅茶和“紫娟”烏龍茶的感官審評結(jié)果表明，在4種“紫娟”綠茶中，以烘青綠茶和蒸青綠茶的感官品質(zhì)較好，蒸青綠茶和炒青綠茶次之；此外，“紫娟”紅茶的感官品質(zhì)得分最高，湯色紅亮而且具有甜香（品種香），但遺憾的是因花青素的紫色被茶湯主體的紅色所掩蓋，體現(xiàn)不出紫色的底蘊。

3　結(jié) 論

本研究分析比較了不同“紫娟”茶產(chǎn)品茶湯中的主要品質(zhì)化學(xué)成分含量、抗氧化活性和感官品質(zhì)等，發(fā)現(xiàn)“紫娟”綠茶產(chǎn)品茶湯中的茶多酚含量、兒茶素含量和花青素最高，烏龍茶次之，紅茶最低；而游離氨基酸和黃酮含量在“紫娟”紅茶中較高；“紫娟”炒青綠茶茶湯的總抗氧化活性和清除DPPH自由基活性最強；相關(guān)性分析表明，“紫娟”茶產(chǎn)品的總抗氧化活性與茶多酚和兒茶素含量分別呈極顯著和顯著的正相關(guān)性關(guān)系，而清除DPPH自由基活性與花青素含量呈顯著的正相關(guān)性關(guān)系。感官審評結(jié)果表明，不同“紫娟”茶產(chǎn)品中，以烘青綠茶和紅茶的感官品質(zhì)較好。因此，從主要品質(zhì)化學(xué)成分相對含量、抗氧化活性能力以及感官品質(zhì)差異等多方面考慮，“紫娟”茶產(chǎn)品以制作成烘青或炒青綠茶較為適宜。

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Major Chemical Components and Antioxidant Activity in Tea Infusion of Tea Products Obtained from the Special Tea Germplasm ‘Zijuan’ Using Different Processing Technologies

Lü Haipeng1, LIANG Mingzhi2, ZHANG Yue1, WANG Libo2, LIN Zhi1,*
(1. Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization, Ministry of Agriculture, Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou310008, China; 2. Tea Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Menghai666201, China)

Abstract:Nowadays, anthocyanin-rich tea products have attracted more and more attention worldwide. ‘Zijuan’ tea is the most representative purple leafed anthocyanin-rich tea cultivar in China that is of special scientific and industrial interest. In this study, the major chemical components, antioxidant activity, and sensory quality of tea infusions made from different ‘Zijuan’ tea products were investigated for the first time. Results showed that significantly positive correlations were observed between the levels of either total tea polyphenols or total catechins and total antioxidant activity as well as between total anthocyanins and radical scavenging activity against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), respectively. Additionally, the aroma components of ‘Zijuan’ tea products were analyzed using headspace solid phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Sensory evaluation revealed that baked green tea and black tea showed better sensory quality. In conclusion, either stir fixation or baking is strongly recommended as a better choice for ‘Zijuan’ tea production in terms of chemical components, antioxidant activity, and sensory quality.

Key words:‘Zijuan’ tea cultivar; processing technology; chemical components; antioxidant activity; aroma

收稿日期：2015-11-03

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（茶葉）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-23）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程項目（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS）

作者簡介：呂海鵬（1980—），男，副研究員，博士，研究方向為茶葉加工品質(zhì)化學(xué)。E-mail：lvhaipeng@tricaas.com

*通信作者：林智（1965—），男，研究員，博士，研究方向為茶葉加工品質(zhì)化學(xué)。E-mail：linzhi@caas.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612021

中圖分類號：S571.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）12-0122-06