大葉種茶功能成分研究及提取開發(fā)現狀

楊方慧　楊毅堅　張艷梅　仝佳音　何青元

摘要闡述了茶葉中主要成分的醫(yī)藥保健功能和大葉種茶的一些特殊性質，回顧了這些功能成分在食品、醫(yī)藥、日化、建材、養(yǎng)殖等行業(yè)的廣泛應用，概括了茶葉功能成分的提取、分離、純化、干燥等工藝過程，為今后大葉種茶功能成分的開發(fā)利用提供基礎。

關鍵詞 大葉種茶；功能成分；特異成分；提取開發(fā)

中圖分類號 TS272.5 文獻標識碼 A 文章編號0517-6611（2018）11-0010-04

云南是世界茶樹的原產地。茶產業(yè)是云南省傳統(tǒng)優(yōu)勢特色農業(yè)，也是云南省經濟增長的重要產業(yè)，但是茶葉市場出現部分茶葉滯銷、積壓等現象，這在一定程度上制約了云茶產業(yè)的健康發(fā)展。因此，對茶葉的特異性功能成分的提取利用，把大量的低檔茶、茶下腳料和茶葉廢棄物進行深加工，開發(fā)新的茶制品，充分利用茶葉資源，尋求茶葉經濟新的增長點和開辟茶葉新用途都成了云南茶學界的重要議題。

云南大葉種茶是世界上最原始的茶樹品種，茶葉中的有機化合物內含成分豐富，且含量遠高于中小葉種，如云南大葉種茶中茶多酚含量一般為30.00%-33.00%（小葉種綠茶原料的茶多酚含量是22.38%），咖啡堿的含量約為4.00%～5.00%（福建小葉種茶咖啡堿的含量為2.99%），兒茶素含量為241.11mg/g（福建茶系和宜興小葉種茶系中分別為212.138、213.123mg/g）。目前，對大葉種茶功能成分的研究以及開發(fā)利用較集中于茶多酚、咖啡堿等。因此，云南大葉種茶在功能成分提取開發(fā)利用方面具有很大的潛力。

1茶多酚

1.1含量 茶多酚類亦稱茶單寧、茶鞣質，主要由黃烷醇類（兒茶素類）、花色素類（花白素和花青素類）、花黃素類（黃酮及黃酮醇類）酚酸及縮酚酸類組成，是一類存在于茶葉中的多元酚混合物。云南大葉種茶茶鮮葉中多酚類的含量為18%～36%（干重），其中黃烷醇類在茶葉中的含量為12%～24%（干重）。無論是群體種還是無性系品種茶多酚含量均較一般小葉種茶樹高，如勐海大葉茶35.4%，大黑茶31.2%，云抗14號34.8%，云抗10號37.6%，長葉白毫31.7%。

1.2功效 茶多酚具有較高的藥用價值，其中兒茶素中的酯型兒茶素是茶葉抗癌的重要組分，可抑制癌細胞生長，誘導癌細胞分化和凋亡，有很強的抗癌作用，并有抗輻射、抗突變、抑制病毒等功效。因其極強的抗氧化、抗菌作用，可用于防治心腦血管及癌癥，并于1991年就被作為一種天然抗氧化劑列入國家食品標準，因此制取抗氧化能力強的抗氧化劑可選用兒茶素含量高的云南大葉茶系。普洱的大葉種茶茶葉含兒茶素總量達198.64mg/g，EGCG達112.75mg/g，優(yōu)于中小葉種。

1.3提取方法 目前，國內外有關茶多酚提取方法有溶劑浸提法、金屬離子沉淀法、樹脂吸附分離法、超臨界流體萃取法、超聲波浸提法及微波浸提法等，提取率達70%～77%；兒茶素的分離制備方法主要有柱層析法、高速逆流色譜和制備性高效液相色譜等，提取率為80%～90%。提取主要設備是浸提釜、壓濾機、干燥機，投資均不太高。

1.4開發(fā)利用現狀 目前，日本已具有以茶多酚為原料生產的“抗高膽固醇血癥劑”專利，而在我國利用茶多酚來合成的藥物較少、成本較高。云南省農業(yè)科學院茶葉研究所具有較成熟提取茶多酚技術的整套工藝，同時對普洱茶的葉組配方、發(fā)酵技術以及生產工藝不斷進行創(chuàng)新，逐步摸索并確定了產品的成分構成和技術、質量標準。茶多酚還可用來代替目前廣泛使用的化學保鮮劑，在日常生活及食品中已制成了普洱茶牙膏等，其護理保健功效顯著。在云南普洱，天士力集團推出了飲品領域“全新品類”——帝泊洱普洱茶珍，帝泊洱通過有效的提取和分離，科學地保留并富集了普洱茶中茶多酚等有益成分，其卓越功效相繼通過了歐盟和韓國、日本等多國權威機構認證。

2生物堿

2.1含量 茶葉中的生物堿包括咖啡堿、茶堿等，其中茶葉中咖啡堿含量為2%～5%，是10余種含氮化合物中含量最高的一類，咖啡堿在嫩葉中含量比在老葉中高。云南大葉種茶系一般含咖啡堿4.00%～5.00%，且茶葉中咖啡堿的含量高達3.98%～5.25%。

2.2功效 小劑量咖啡堿具有興奮、提神的功效，在一定濃度范圍內能舒張腎血管，增強腎臟中的血流量，增加腎小球的濾過率，達到利尿的作用?？Х葔A還有分解脂肪的作用，這也是喝茶可以防止肥胖的原因。此外，咖啡堿具有強化血管和強心、松弛平滑肌、消除支氣管和膽管痙攣、控制下視丘的體溫中樞、調節(jié)體溫、降低膽固醇和防止動脈粥樣硬化的作用。美國新澤西大學的研究證實，相對茶多酚而言，咖啡堿對人體防癌抗癌有協(xié)同作用。茶堿功能與咖啡堿相似，但是興奮中樞神經系統(tǒng)較咖啡堿弱，強化血管和強心作用、利尿作用、松弛平滑肌作用比咖啡堿強。可可堿的功能與咖啡堿和茶堿相似，興奮中樞神經的作用比前兩者都弱，強心作用比茶堿弱但比咖啡堿強，利尿作用比前兩者都差，但持久性強。

2.3提取方法 咖啡因的提取方法有很多，其中超聲波萃取由于快速、價廉、高效等優(yōu)點，在天然植物和藥物活性成分的提取中得到了廣泛的應用。在超聲提取的基礎上，對茶葉進行煮沸處理比浸泡處理更有利于咖啡因的溶出，可以在很大程度上提高咖啡因的提取率。

2.4開發(fā)利用 一方面，作為食品添加劑，咖啡堿不僅主要用于可樂型飲料和含咖啡因的飲料，而且可制成具有獨特風味和有效營養(yǎng)成分的茶制品，以及配制復方乙酰水楊酸和氨非咖片等的主要原料。另一方面，咖啡因不僅可以廣泛應用于醫(yī)藥工業(yè)，還可以用于復印紙、攝影、繪圖、油漆等工業(yè)，是化工、建材的重要原料。

3茶氨酸

3.1含量 茶氨酸是茶樹的特征性氨基酸且含量最高，茶葉中鑒定出26種氨基酸（6種非蛋白氨基酸），占茶葉干重的2%～5%。白茶和綠茶中茶氨酸含量較高，其中白茶茶氨酸含量平均可達茶葉干重的3%以上，普洱茶中茶氨酸含量極低，因為隨著茶葉發(fā)酵程度的增加，茶氨酸含量降低。另外還有一些必需氨基酸，包括蘇氨酸、纈氨酸以及賴氨酸等，其含量為0～0.3mg/g。云南大葉種茶氨基酸含量一般為2.00%～4.00%，茶氨酸含量為0.77%～1.81%，酚氨比值一般為15～20。

3.2功效 茶葉中已發(fā)現人體必需的游離氨基酸20多種，具有緩和咖啡堿引起中樞神經過度興奮的作用，所以人們在飲茶時會感到心曠神怡。茶氨酸是谷氨酸的衍生物，有許多生理功能，彭彬等研究證明茶氨酸具有顯著抗抑郁作用。此外，茶氨酸還可預防及抑制腫瘤生長、降血壓、增強免疫力、拮抗由咖啡因引起的麻痹等。因此，通過飲茶攝取的多種氨基酸，有利于維持人體內正常的氮素平衡。

3.3提取方法 茶樹幼嫩組織或成品茶葉中都含有較豐富的茶氨酸，茶氨酸提取精制工藝分為5個部分：轉化液預處理工藝、離子交換提取工藝、洗脫液濃縮工藝、結晶工藝和凍干工藝。經制備得到的茶氨酸產品純度較高（約99%），且提取率達95%以上，茶氨酸結晶收率為75%以上，故整個茶氨酸提取精制過程中茶氨酸收率在71%以上，提取精制效率較高。研究員采用絮凝、超濾、吸附、陽離子交換、重結晶工序從工業(yè)茶多酚萃余液中可得到純度超過90%的茶氨酸產品，得率為0.8%。

3.4開發(fā)利用 茶氨酸作為食品添加劑廣泛應用于飲料、糖果和冰激凌等的加工中。此外，作為飲用水的凈水劑、化妝品的保濕劑廣泛應用于日常生活中。中國農業(yè)科學院茶葉研究所在國內已率先開展了茶氨酸改善睡眠作用的研究，并開發(fā)出產品茶氨酸片。

4γ-氨基丁酸

4.1含量 γ-氨基丁酸，簡稱為GABA，也稱氨酪酸，是一種四碳非蛋白質所組成的天然氨基酸，具有一定的藥理作用，以自由態(tài)廣泛存在于植物、動物及微生物中。使用普通方法加工的茶葉γ-氨基丁酸的含量為0.002～0.206mg/g。黃亞輝等通過對茶葉加工過程中酶活性的調控，成功研制出γ-氨基丁酸茶的生產技術，研制的γ-氨基丁酸茶中γ-氨基丁酸含量可達2.10～3.16mg/g?？蒲腥藛T研究了茶鮮葉真空厭氧與好氣交替處理技術及優(yōu)質γ-氨基丁酸綠茶和紅茶的加工工藝，γ-氨基丁酸含量綠茶為2.50～6.62mg/g，紅茶為2.00～4.13mg/g，研制產品無“青臭味”0引。云南大葉茶種鮮葉經處理后制成綠茶，其γ-氨基丁酸含量是標準的1.2倍以上，符合γ-氨基丁酸綠茶的標準。

4.2功效 GABA具有諸多生理功能。早期已有研究表明，富含GABA的茶葉能使血壓降低。黃亞輝等將加工制成的GABA綠茶對老年人進行了臨床降壓實驗，結果表明GABA茶比普通綠茶組的臨床降壓效果明顯，且?guī)缀鯚o副作用。另有研究表明GABA對情緒波動、焦慮及壓力緩解有重要作用，Wu等研究發(fā)現GABA毛葉茶具有明顯的催眠效果。GABA茶還能改善和治療糖尿病、抗癌、調節(jié)激素分泌、改善脂質代謝、抗驚厥、鎮(zhèn)痛和改善記憶等多種藥理作用。

4.3提取分離 γ-氨基丁酸的提取分離采用常規(guī)方法，即國標法（GB/T18246--2000），包括酸水解法、2.70%乙醇回流提取法、50℃下攪拌抽提法、活性炭和樹脂吸附法。

4.4開發(fā)利用 γ-氨基丁酸越來越廣泛地被用于醫(yī)藥、保健食品及農業(yè)等行業(yè)。因其在一般的茶樹中含量極低，提取制備較困難，所以終端產品較少。中國農業(yè)科學院茶葉研究所已開發(fā)出具有良好保健作用的新型食品γ-氨基丁酸茶。以大葉種云抗10號為樣品，建立了GABA普洱生茶加工工藝，對制成的普洱生茶內含成分進行測定表明，GABA功能成分和香氣成分豐富，滋味醇正回甘，并研究探索了接種產生GABA的酵母發(fā)酵GABA普洱熟茶。

5色素

5.1含量 茶色素是從茶葉中提取的以兒茶素為主的多酚類化合物，是經氧化、聚合而生成水溶性色素混合物，含有多酚類化合物、糖類等多種組分。根據顏色，茶色素可分為茶黃素類（TFs）、茶紅素類（TRs）、茶褐素類（TBs）3種。普洱茶中茶色素r11Fs、TRs和TBs含量（占干物質的質量分數）分別為0.30%、2.19%、12.02%。普洱茶中三者含量的高低與其獨特的后發(fā)酵過程密切相關，其中TBs遠遠高于TRs和TFs。茶樹新品種“紫娟”新梢中最為突出的成分是花青素，含量達29.14mg/g，是植物的主要呈色物質。研究結果表明，紅紫色芽葉中花青素含量最高可達6.62mg/mL，是同等級綠色芽葉的5～8倍，紫娟茶中花青素含量是同等級紅紫色芽葉的3～5倍。

5.2功效 茶色素具有較強的抗氧化能力和清除自由基功能，不僅是良好的天然藥物原料，也是天然的食用色素，安全、無毒，而且具有一定的營養(yǎng)和藥理作用。對茶色素生物活性的大量研究表明，茶色素具有明顯改善成年中度高血壓及預防心腦血管疾病、防癌抗癌、防紫外線照射、抗菌抗病毒等多種藥理功能。其中，花青素對高血脂、高血糖有一定的療效，能增強人體機能、改善肥胖、增進視力等特殊的保健功能。此外，研究還發(fā)現花青素和兒茶素2種成分在抗氧化活性方面有一定的協(xié)同效應。

5.3提取方法 近年來，國內外學者采用體外酶促模擬發(fā)酵法或有機合成法進行茶色素形成與制取研究，已取得一定進展。根據理化性質和組成，茶色素提取制備方法主要有溶劑浸提法和體外氧化制備法。為了充分利用我國豐富的特色茶樹品種資源、提高茶葉資源利用的綜合價值，對“紫娟”茶中花青素進行正交試驗分析，得出“紫娟”茶中花青素最佳的醇提工藝條件為70%乙醇溶劑、回流提取30min、回流溫度80℃、料液比1：10。

5.4開發(fā)利用 2007年，在第三屆中國品牌影響力高峰論壇年會中，茶色素膠囊榮獲“中國心腦血管用藥最具影響力品牌”。楊新河茶色素膠囊不僅能防治疾病、益壽強身，且久用無毒副作用，因此可廣泛用于人群的醫(yī)療保健。中國農業(yè)科學院茶葉研究所率先開發(fā)出以高活性茶黃素為主要功能成分的新型食品茶黃素片，并對產品有效成分的穩(wěn)定性、毒理、功能等進行了分析和評價，結果完全符合相關標準。普洱茶茶色素的藥理作用機理并不清楚，新的功效有待挖掘，應用領域需要拓展。特別是“紫娟”作為我國紫色茶樹種質資源的典型代表，具有很高的開發(fā)利用價值。

6碳水化合物

6.1含量 碳水化合物就是通常所說的糖類，可分為單糖、雙糖和多糖類。茶葉中的碳水化合物多為多糖類，茶葉多糖占1.0%～3.5%，并且隨原料的老嫩、茶樹品種、采摘季節(jié)及加工工藝的不同含量有所差異，一般老葉比嫩葉含量高。能在沸水中溶出的多糖僅占茶葉水溶物的4%～5%，因此通常認為茶是低熱能低糖飲料。

6.2功效 近20年來，國內外各種多糖類藥物不斷進入臨床，用于多種疾病治療。目前在臨床上使用的多糖類藥物已有近30種，主要集中在抗腫瘤、抗感染、抗風濕、抗消化道潰瘍和增進免疫功能等方面。中國和日本民間均有用粗老茶治療糖尿病的傳統(tǒng)，茶葉愈粗老治糖尿病的效果愈好。日本學者清水岑夫等研究發(fā)現，茶葉治療糖尿病的主要藥理成分是茶多糖。日本醫(yī)藥部門臨床試驗表明，糖尿病患者服用茶多糖3個療程，可使體內血糖下降40%左右，其藥理作用可與靈芝、人參等提取的降血糖物質相媲美。

6.3提取方法 茶多糖的提取方法主要有酸提法、堿提法、水提法、微波輔助提取法、酶提法和超聲波提取法等。其中，酸提法和堿提法對提取條件要求較高，用稀酸提取時間宜短，溫度不宜過高；用稀堿提取應在氮氣中進行，以防止多糖降解。

6.4開發(fā)利用 將茶葉用熱水提取多糖、咖啡堿、茶多酚等水溶性成分，經真空低溫濃縮、復配、熬糖，成型制成茶糖果，可預防齲齒，還可以抗脫鈣、口臭，預防口腔感染。利用茶多糖的抗輻射和調節(jié)人體免疫功能的特性可以開發(fā)成抗輻射飲料、口香糖以及各種保健食品。將多糖加入茶、咖啡、啤酒等食品中制成風味獨特的功能食品，或者作為食品添加劑加入飲料、糕點、口服液中，這些都是目前比較有開發(fā)前景的項目。

7芳香類物質

7.1含量 茶葉中的芳香類物質亦稱“揮發(fā)性香氣物質”，是由性質不同、含量差異懸殊的多種物質組成的混合物，主要的香氣物質約有60種。雖然芳香類物質在茶葉中的絕對含量很少，一般只占干物質質量的0.01%～0.05%，但卻是決定茶葉品質的重要因子之一。基礎研究表明，茶葉中的香氣物質有一部分是呈游離態(tài)的芳香性揮發(fā)物，但絕大部分是以鍵合態(tài)的香氣前體形式存在。鍵合態(tài)香氣前體多以糖苷類為主，目前已從茶葉中鑒定出20多種糖苷類香氣前體，主要是以芳樟醇及其氧化物、香葉醇、橙花醇和水楊酸甲酯等為配基的糖苷，其中芳樟醇、苯乙醇、苯甲醇等萜烯醇類化合物是具有典型花香和果香的物質。

7.2功效 茶葉芳香類物質中，萜烯類有殺菌、消炎、祛痰作用，可治療支氣管炎；酚類有殺菌、興奮中樞神經和鎮(zhèn)痛的作用，對皮膚還有刺激和麻醉的作用；醇類有殺菌的作用；醛類和酸類均有抑殺霉菌和細菌，以及祛痰的功能，后者還有溶解角質的作用；酯類可消炎鎮(zhèn)痛、治療痛風，并促進糖代謝。

7.3提取方法 現階段，促使茶葉糖苷類鍵合態(tài)香氣物質釋放游離態(tài)香氣物質的常用方法主要有酸解法或酶解法。芳香類物質的提取方法主要有減壓蒸餾法、同時蒸餾一萃取法、頂空分析法、超臨界萃取法、柱吸附法（SPME固相微萃取法、柱吸附-溶劑洗脫法）。茶葉中香氣成分含量較低、組成復雜、易揮發(fā)、不穩(wěn)定，在提取過程中容易發(fā)生氧化、聚合、縮合、基團轉移等反應。因此，合理選擇茶葉香氣提取方法對茶葉香氣的定性和定量分析十分重要。

7.4開發(fā)利用 芳香物質中具有清香和新茶香的主要成分為正已醇、異戊醇、反式青葉醇等物質，均可提取出作為飲料、糕點等食品的天然香料成分。其中有香甜玫瑰香氣的香葉醇、似檸檬油及薰衣草香的芳樟醇和有特殊氣味的正辛醇均具有較高的抗菌活性，可防止食品變質，這些都可以作為開發(fā)新型食品的添加劑。

8茶皂素

8.1含量 茶皂素是一類較復雜的甙類衍生物（又稱茶皂甙），屬于三萜皂甙中的齊墩果烷型，由配基和糖體2部分組成。茶皂素有茶葉皂素、茶籽皂素之分，種類較多，理化性質略有差異，主要分布于茶葉、茶籽、茶樹根等部位。各部位含量水平相差很大，其中茶籽中含量最多。有研究表明茶果果皮、種殼和種仁的皂素含量分別為9.3%、10.0%和13.4%。大葉茶樹的種子與根都含有皂苷類，但在茶樹的葉中鮮有皂苷類成分的報道。Mm-akami等在大葉茶鮮葉中發(fā)現一種皂苷類化合物，命名為阿薩姆皂苷J。之后Koba-yashi等報道在大葉茶中發(fā)現3種皂苷類成分，即異茶皂苷B1-B3。

8.2功效 茶葉皂甙的生物活性是多方面的，茶皂素具有降低膽固醇、溶血、抗菌、表面活性劑等作用，還具有其他表面活性劑所沒有的抗?jié)B、消炎、鎮(zhèn)痛、止咳、抗癌等藥理功能。茶皂素有較強的表面活性和特殊的生物活性，包括乳化、分散、潤滑、去污、發(fā)泡、穩(wěn)泡等多種表面活性，以及魚毒、抗?jié)B、消炎、抑制酒精吸收、滅螺等生物活性。

8.3茶葉皂甙提取工藝 茶葉皂甙提取工藝為茶葉→粉碎→水提取→過濾→正丁醇萃取→減壓濃縮（并回收正丁醇）→真空干燥→溶于97%甲醇→環(huán)乙烷萃取→甲醇層→減壓濃縮（并回收甲醇）→真空干燥→溶于水→過葡聚糖凝膠柱→15%甲醇洗脫→減壓濃縮（并回收甲醇）→真空干燥→茶葉皂甙。

8.4開發(fā)利用 茶葉皂甙可應用于建材、日化、農業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)。用于建材方面的石蠟乳化劑、發(fā)泡劑，可大大提高纖維板的防水能力，用于加氣混凝土可以提高產品質量；用于日用化工方面的洗發(fā)劑、沐浴露、清洗劑，食品行業(yè)的啤酒發(fā)泡——穩(wěn)泡劑，農業(yè)上的農藥、生長激素、植物發(fā)根活化劑，均可有效提高產品的效果；用于養(yǎng)殖業(yè)方面的清池劑、飼料添加劑可起到殺死雜魚類、保護幼蝦、促進畜禽生長的作用。另外，還可用作抗鞏膜劑、抗腫瘤劑、青霉素添加劑、狂犬菌苗稀釋劑、生產藥用刺囊酸等。

9小結

綜上所述，與全國其他茶樹資源相比，云南大葉種茶不僅內含物質豐富，而且含量相對較高，對其功能成分及提取開發(fā)利用研究已經具有較好的基礎。若能組建高標準的茶葉深加工企業(yè)，使其成為科技型、高效型、創(chuàng)匯型的產業(yè)龍頭，將進一步提升云茶產品的科技含量，促進云茶產業(yè)轉型升級，這對于增加茶農經濟收入、改善云茶產業(yè)結構、促進云茶產業(yè)健康發(fā)展和云南農村經濟進一步發(fā)展具有十分重要的意義。