綠茶“陜茶1號(hào)”中主要品質(zhì)成分的溶出規(guī)律研究

余澤恩，丁仕華，梁青青，劉 帆，李兆鵬，王衍成，郝若詩(shī)，黃業(yè)偉 *

(1. 普洱茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；3. 云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院，云南 昆明 650201；4.安康市林業(yè)局，陜西 安康 725000；5.安康市林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心茶果站，陜西 安康 725000)

【研究意義】陜西安康屬于中國(guó)最北茶區(qū)[1]，“陜茶1號(hào)”作為陜西首個(gè)無(wú)性系茶樹(shù)新品種，具有發(fā)芽早、芽葉肥壯、節(jié)間長(zhǎng)、持嫩性強(qiáng)、生長(zhǎng)勢(shì)好、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)。綠茶是中國(guó)六大茶類(lèi)中知名度高、銷(xiāo)量較大的茶類(lèi)之一，其內(nèi)含成分和保健功效亦有較多研究[2]。茶葉中的品質(zhì)成分主要包括多酚類(lèi)物質(zhì)、生物堿類(lèi)物質(zhì)和氨基酸類(lèi)物質(zhì)等。其中兒茶素是茶多酚的重要組成部分，咖啡因是茶葉中生物堿類(lèi)物質(zhì)的代表，而茶葉中的主要氨基酸為茶氨酸，其次是谷氨酸[3]。茶葉沖泡條件和方法對(duì)茶葉中主要品質(zhì)成分的溶出具有較大影響，也影響茶湯的感官品質(zhì)和飲茶功效。決定茶葉鮮爽味的物質(zhì)主要是氨基酸，而咖啡因主要呈現(xiàn)苦味，兒茶素亦呈現(xiàn)苦澀味道?？Х纫颉翰杷睾桶被岬炔枞~中的主要生理活性成分[4-5]，它們具有不同的理化性質(zhì)，其水溶性差異較大。研究茶葉主要品質(zhì)成分的溶出規(guī)律，可根據(jù)消費(fèi)者的身體條件和特殊需求(如部分消費(fèi)者對(duì)咖啡因影響睡眠或者兒茶素會(huì)引起胃部不適等較為敏感)，有目的地控制主要品質(zhì)成分的溶出情況，為不同消費(fèi)者提供具有針對(duì)性的茶葉沖泡條件和飲茶方式?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有研究表明，在81 ℃、7 min、1 g/150 mL的條件下，茶多酚溶出量112.80 mg/g，其中，總兒茶素溶出量占總酚的57.29 %，得到的EGCG、ECG、EGC、EC和咖啡堿的溶出量均較高[6-8]。從綠茶溶出的微量元素角度分析，茶葉的最佳沖泡時(shí)間為10 min[9]。在對(duì)信陽(yáng)毛尖茶的研究中顯示，根據(jù)茶葉的條索松緊，適宜沖泡條件為85 ℃、4 min或5 min、3 g/150 mL或4 g/150 mL，水浸出物、茶多酚、咖啡堿、氨基酸含量隨沖泡時(shí)間、沖泡溫度、茶水比的增大而增加[10]。沖泡方式直接影響著綠茶中咖啡因、兒茶素、氨基酸等主要品質(zhì)成分溶出量，進(jìn)而影響到茶的湯色、香氣、滋味以及飲茶功效等[11-15]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】在眾多的研究中，對(duì)沖泡條件和品質(zhì)成分溶出率之間的關(guān)系給出了不同的說(shuō)法，但并未根據(jù)人們的泡茶習(xí)慣提出針對(duì)特殊需求的沖泡條件和規(guī)律。該研究以綠茶“陜茶1號(hào)”為試樣，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和HPLC法探索沖泡條件對(duì)其主要品質(zhì)成分溶出的影響，找出與品質(zhì)成分溶出密切相關(guān)的關(guān)鍵因素，闡明其溶出規(guī)律。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為綠茶深加工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、消費(fèi)者科學(xué)飲茶以及茶藝?yán)碚摰陌l(fā)展提供理論參考。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

注：昆明地區(qū)水的沸點(diǎn)約為93.5 ℃。

Note:The boiling point of water in Kunming city was about 93.5 ℃.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠茶“陜茶1號(hào)”(一級(jí)，陜西安康漢水韻茶葉有限公司)；結(jié)晶乙酸鈉(分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)；乙腈[色譜純，默克化工技術(shù)(上海)有限公司]；甲醇(色譜純，安徽天地高純?nèi)軇┯邢薰?；磷酸(色譜純，北京邁瑞達(dá)科技有限公司)；L-谷氨酸、L-茶氨酸、咖啡因、EC、EGCG和ECG(≥98 %，阿拉丁)。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀(安捷倫1260)；安捷倫熒光檢測(cè)器(G1321B 1260 FLD)；安捷倫紫外檢測(cè)器(G1314F 1260VWD)；Agilent ZORBAX Eclipse AAA-C18柱(5 μm，4.6 mm×150 mm，P.N. 993400-902)；低速離心機(jī)(中佳SC-3616)；移液器；0.45 μm過(guò)濾器；超聲波清洗機(jī)(上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司SK-18TC)以及熱水器和溫度計(jì)等。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 以溫度(℃)、時(shí)間(min)、茶水比(g/mL)為3因素，根據(jù)人們?nèi)粘Ｅ莶?、飲茶的?xí)慣(對(duì)于芽葉細(xì)嫩的綠茶，以水溫80～85 ℃、沖泡時(shí)間約5 min為宜)以及HPLC檢測(cè)的需要(茶水比在1∶100以?xún)?nèi))，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1)，每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平，每個(gè)處理重復(fù)3次。精密稱(chēng)量2.00 g茶葉，分別按照不同的條件進(jìn)行沖泡，收集茶湯，于4 ℃儲(chǔ)存，當(dāng)天檢測(cè)。

表2 梯度洗脫程序

表3 進(jìn)樣程序

1.3.2 氨基酸測(cè)定 流動(dòng)相：A相為(90 mmol/L醋酸鈉，7 %乙腈，pH 6.5)，B相為80 %乙腈，梯度洗脫(表2)；流速1.0 mL/min；柱溫40 °C；進(jìn)樣量為14 μl；25.5 min內(nèi)完成，激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為230、450 nm，每1次完成后，系統(tǒng)平衡10 min后再次進(jìn)樣[16]。

另外，HPLC測(cè)定茶葉中的氨基酸含量需要進(jìn)行柱前衍生反應(yīng)，稱(chēng)取10 mg OPA，用0.5 mL甲醇溶解后，加入30 μl β-巰基乙醇過(guò)濾，制成OPA衍生試劑，避光4 °C保存、備用。配制0.4 mol/L，pH 10.4硼酸鹽緩沖溶液。進(jìn)樣程序見(jiàn)表3。

1.3.3 兒茶素及咖啡因測(cè)定 流動(dòng)相A為5 %的乙腈(150 mL乙腈+9.21 mL磷酸+2842.17 mL UP水)；流動(dòng)相B為80 %的乙腈(1200 mL乙腈+4.605 mL磷酸+296.085 mL UP水)；柱溫40 ℃；流速0.70 mL/min；進(jìn)樣量為10.0 μl；VWD波長(zhǎng)為280 nm，方法采用的梯度洗脫程序如表4所示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

表4 梯度洗脫程序

表5 主要品質(zhì)成分的含量

2 結(jié)果與分析

2.1 “陜茶1號(hào)”綠茶中主要品質(zhì)成分的含量

以綠茶“陜茶1號(hào)”為試樣，應(yīng)用HPLC法檢測(cè)了其主要品質(zhì)成分(咖啡因、主要兒茶素以及主要氨基酸)的含量。

由表5可知，綠茶“陜茶1號(hào)”咖啡因的含量為4 %左右；氨基酸含量較高，其中茶氨酸含量約為1.4 %，而谷氨酸含量約為0.2 %。此外，EGCG的含量高達(dá)11.75 %，ECG的含量為2.14 %，EC的含量達(dá)0.94 %。

2.2 沖泡條件對(duì)綠茶“陜茶1號(hào)”中咖啡因溶出的影響

咖啡因作為茶葉的主要品質(zhì)成分和功能成分，在茶葉口感和保健功效方面起著舉足輕重的作用。根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)綠茶在不同沖泡條件下的溶出率進(jìn)行了檢測(cè)和分析。

由圖1可知，綠茶“陜茶1號(hào)”中咖啡因的溶出相對(duì)較慢，水溫為70 ℃、沖泡時(shí)間為2 min時(shí)咖啡因的溶出率僅為9.54 %。隨著沖泡時(shí)間的延長(zhǎng)，咖啡因的溶出率才有明顯增加。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí),“陜茶1號(hào)”咖啡因的溶出率達(dá)到36.83 %。

圖1 不同沖泡條件下綠茶“陜茶1號(hào)”中咖啡因的溶出率Fig.1 Dissolution rate of caffeine in green tea ‘Shanchayihao’ with different tea brewing condition

表6 咖啡因溶出率方差分析

圖2 不同沖泡條件下“陜茶1號(hào)”中酯型兒茶素的溶出率Fig.2 Dissolution rate of galloylated catechins in ‘Shanchayihao’ with different tea brewing condition

方差分析結(jié)果(表6)顯示，水溫、時(shí)間和茶水比3個(gè)因素對(duì)咖啡因溶出率的影響都極為顯著(P<0.01)，但其影響程度的大小有較大的差異。對(duì)綠茶中咖啡因溶出率影響的大小依次為時(shí)間>水溫>茶水比。

2.3 沖泡條件對(duì)綠茶“陜茶1號(hào)”中主要兒茶素溶出的影響

兒茶素可被分為酯型兒茶素和非酯型兒茶素兩類(lèi)，酯型兒茶素是茶多酚的主要成分，約占茶葉中總兒茶素的3/4，是茶葉苦澀味的來(lái)源之一。酯型兒茶素對(duì)于茶葉品質(zhì)及功效的影響均高于非酯型兒茶素。

不同沖泡條件下酯型兒茶素的溶出情況如圖2所示，EGCG和ECG具有相似的溶出情況，水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)，EGCG溶出率為16.82 %，ECG的溶出率為12.38 %。方差分析結(jié)果(表7)顯示，水溫、時(shí)間和茶水比3個(gè)因素對(duì)EGCG溶出率的影響都極為顯著(P<0.01)，但其影響程度的大小有較大的差異。對(duì)EGCG溶出率影響的大小依次為時(shí)間>水溫>茶水比。與EGCG類(lèi)似，時(shí)間和水溫對(duì)ECG溶出率的影響極為顯著(P<0.01)，且時(shí)間的影響程度較大。然而，茶水比對(duì)ECG的溶出率無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表兒茶素(epicatechin，EC)是茶葉中含量較低的一種簡(jiǎn)單兒茶素(非酯型兒茶素)，其溶出規(guī)律與酯型兒茶素亦不相同，圖3和表7。

由圖3可知，隨著水溫的升高、時(shí)間的延長(zhǎng)其溶出率明顯提高。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)EC的溶出率達(dá)34.56 %。方差分析結(jié)果顯示，水溫和時(shí)間對(duì)EC溶出率的影響都極為顯著(P<0.01)，茶水比對(duì)EC溶出率的影響顯著(P<0.05)。影響的大小依次為水溫>時(shí)間>茶水比。

2.4 沖泡條件對(duì)綠茶“陜茶1號(hào)”中主要氨基酸溶出的影響

氨基酸是茶葉鮮味的主要物質(zhì)，是茶葉香氣和滋味等品質(zhì)的重要成分，其中茶氨酸和谷氨酸是較重要且含量較高的主要游離氨基酸。不同沖泡條件下主要氨基酸的溶出情況。

圖3 不同沖泡條件下“陜茶1號(hào)”表兒茶素的溶出率Fig.3 Dissolution rate of epicatechin in ‘Shanchayihao’ with different tea brewing condition

表7 溶出率方差分析

表8 溶出率方差分析

由圖4可知，在不同的沖泡條件下，“陜茶1號(hào)”中茶氨酸和谷氨酸的溶出率相近。水溫為70 ℃、沖泡時(shí)間為2 min時(shí)，“陜茶1號(hào)”氨基酸的溶出率即達(dá)25 %左右，比咖啡因的溶出更快。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)，“陜茶1號(hào)”中氨基酸的溶出率可達(dá)76 %左右。

圖4 不同沖泡條件下綠茶“陜茶1號(hào)”茶氨酸和谷氨酸的溶出率Fig.4 Dissolution rate of amino acid in green tea ‘Shanchayihao’ with different tea brewing condition

圖5 主要品質(zhì)成分溶出率的比較Fig.5 Comparison of the main quality components dissolution rate

方差分析結(jié)果(表8)顯示，水溫、時(shí)間和茶水比3個(gè)因素對(duì)氨基酸溶出率的影響都極為顯著(P<0.01)，但其影響程度的大小有較大的差異，依次為時(shí)間>水溫>茶水比。

2.5 綠茶“陜茶1號(hào)”中主要品質(zhì)成分溶出率的比較

為了更好地了解綠茶“陜茶1號(hào)”中主要品質(zhì)成分之間溶出規(guī)律的差異，根據(jù)HPLC檢測(cè)結(jié)果，分析比較了主要品質(zhì)成分的溶出率。

由圖5可知，2種沖泡條件下各品質(zhì)成分的溶出率差異較大。水溫為70 ℃、時(shí)間為2 min時(shí)，茶氨酸和谷氨酸的溶出率即超過(guò)20 %，咖啡因的溶出率接近10 %，而酯型兒茶素的溶出率很低(不到2 %)。水溫為93.5 ℃、時(shí)間為10 min時(shí)，茶氨酸和谷氨酸的溶出率超過(guò)3/4，咖啡因與EC的溶出率相當(dāng)(35 %左右)，酯型兒茶素的溶出率仍較低，溶出約1/6。相同條件下不同品質(zhì)成分溶出速率的順序?yàn)榘被?咖啡因>非酯型兒茶素>酯型兒茶素。

3 討 論

影響茶品質(zhì)成分溶出的因素有很多，茶品種、茶葉形狀、整碎度、沖泡時(shí)間、沖泡溫度、茶水比等[5-15]。中國(guó)飲茶習(xí)慣中還是以沖泡飲用為主。隨著生活水平的不斷提高，茶葉消費(fèi)人群亦逐漸擴(kuò)展。消費(fèi)者在飲茶工程中遇到的問(wèn)題也逐漸凸顯，如飲茶影響睡眠、飲茶傷胃、飲茶導(dǎo)致血糖偏低等問(wèn)題越發(fā)常見(jiàn)。引起以上問(wèn)題的主要原因就是飲茶過(guò)程中攝取的茶葉內(nèi)含成分的種類(lèi)及其總量。此外，隨著茶葉功效的研究力度加大、研究成果發(fā)表的增多，也使茶葉保健功效得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。然而，消費(fèi)者卻很少知道如何科學(xué)飲茶才能達(dá)到自己期望的效果。這些都與茶葉的沖泡條件息息相關(guān)。

咖啡因作為茶葉的主要品質(zhì)成分和功效組分，是茶葉苦味的來(lái)源之一，具有降血糖，興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌和心臟，舒張血管等生理作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，時(shí)間是影響綠茶“陜茶1號(hào)”咖啡因溶出的最大原因。綠茶中咖啡因的溶出相對(duì)較慢，水溫為70 ℃、沖泡時(shí)間為2 min時(shí)咖啡因的溶出率僅為9.54 %。隨著沖泡時(shí)間的延長(zhǎng)，咖啡因的溶出率才有明顯增加。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)，綠茶中咖啡因的溶出率達(dá)到36.83 %。方差分析結(jié)果亦顯示，時(shí)間是影響咖啡因溶出的最主要因素，這可能咖啡因脂溶性較強(qiáng)(咖啡因在氯仿層和水層的分配比例約為15∶1)有關(guān)[17-18]。因此，在茶葉沖泡時(shí)，如果不想攝入太多的咖啡因(如具有咖啡因引起的失眠或低血糖癥狀者)，喝綠茶時(shí)可以盡量縮短茶葉沖泡時(shí)間或只喝第一至二泡。

兒茶素是茶葉的主要品質(zhì)成分和功效組分，是綠茶苦澀味的主要來(lái)源，具有抗氧化、防輻射、抗炎、調(diào)節(jié)糖脂代謝、改善腸道功能等生理作用[19-21]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，2種酯型兒茶素(EGCG和ECG)的溶出均相對(duì)較慢。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)，酯型兒茶素的溶出率僅為1/6左右。與咖啡因相比，酯型兒茶素更難溶于水中，這些結(jié)果在一定程度上解釋了茶葉比較耐泡的原因。由于EC在茶葉中的含量較低，其溶出率卻顯著高于酯型兒茶素。水溫為93.5 ℃、沖泡時(shí)間為10 min時(shí)，EC的溶出率可達(dá)1/3左右。因此，若想發(fā)揮EGCG等酯型兒茶素的抗氧化、防輻射等功效，需要較高的水溫和較長(zhǎng)的沖泡時(shí)間。

L-茶氨酸也是茶葉中重要的功能成分之一，占茶葉干物質(zhì)總重的1 %～2 %，具有保護(hù)神經(jīng)、緩解壓力、改善睡眠和抗焦慮等多種功效[22-24]。且谷氨酸和乙胺在茶氨酸合成酶的催化下可轉(zhuǎn)化為茶氨酸。由于茶氨酸和谷氨酸具有相似的溶解性，其溶解趨勢(shì)基本一致。影響綠茶中氨基酸溶解的最主要因素都是沖泡時(shí)間。與咖啡因和兒茶素不同，在同一沖泡條件下氨基酸的溶出率明顯較高，說(shuō)明茶氨酸和谷氨酸更易溶出。因此，在茶葉沖泡時(shí)，如果想攝入較多的氨基酸而少攝入咖啡因，以達(dá)到保護(hù)神經(jīng)、緩解壓力、改善睡眠和抗焦慮等功效，在沖泡時(shí)可以盡量縮短茶葉沖泡時(shí)間，增加茶氨酸與咖啡因的溶出比，發(fā)揮茶氨酸的功效而避免咖啡因的副作用。

此外，茶水比(1∶25～1∶100)對(duì)綠茶中主要品質(zhì)成分溶出的影響相對(duì)較小，這可能是因?yàn)樵诖瞬杷确秶鷥?nèi)，這些成分的溶出遠(yuǎn)未達(dá)到飽和狀態(tài)?？傊?，闡明茶葉中品質(zhì)成分的溶出規(guī)律，可為茶深加工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、消費(fèi)者科學(xué)飲茶以及茶藝?yán)碚摰陌l(fā)展提供參考。

4 結(jié) 論

“陜茶1號(hào)”相同條件下不同品質(zhì)成分溶出速率的順序?yàn)椋喊被?咖啡因>非酯型兒茶素>酯型兒茶素，對(duì)咖啡因、酯型兒茶素和主要氨基酸溶出率的影響因素排序?yàn)椋簳r(shí)間>水溫>茶水比，對(duì)EC溶出率影響的大小依次為：水溫>時(shí)間>茶水比。