貴州綠茶滋味物質(zhì)的浸出特征及三維熒光指紋圖譜分析

王加真，金 星，萬(wàn) 雪

（遵義師范學(xué)院a.生物與農(nóng)業(yè)科技學(xué)院；b.物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州遵義563006）

茶是世界三大飲料之一，具有一定的藥用價(jià)值， 其豐富的生物活性物質(zhì)，如茶多酚、茶氨酸和多糖等，能夠?qū)θ梭w起到保健作用，在降低血壓、血脂及增強(qiáng)免疫力等方面有一定的作用[1,2]。泡茶是國(guó)人的智慧結(jié)晶，泡茶的本質(zhì)是茶葉中主要內(nèi)含物及功能物質(zhì)在茶湯中溶解、釋放出色、香、味的過(guò)程[3,4]。綠茶中茶多酚、氨基酸、咖啡堿是主要的呈味物質(zhì)，這三大內(nèi)含物質(zhì)溶于水后的濃度及比例，直接影響到茶湯的口感[4]，茶葉因利用方式的差異導(dǎo)致內(nèi)含的藥理活性成分含量差異較大[5]。綠茶在沖泡過(guò)程中，一道茶湯香氣濃郁，滋味鮮爽；二道茶湯雖濃郁，但鮮爽味不如前，三道茶湯香氣和滋味已淡，再?zèng)_泡已無(wú)滋味。

抹茶是經(jīng)過(guò)特殊栽培的茶樹(shù)鮮葉加工為茶葉后經(jīng)過(guò)研磨工藝而成的微粉狀茶產(chǎn)品[6]，利用方式以食用為主，國(guó)標(biāo)對(duì)茶葉品質(zhì)的測(cè)定采用的是將完整茶葉研磨成微粉狀后煮茶的方法，等同于對(duì)抹茶品質(zhì)的測(cè)定。泡茶和煮茶對(duì)茶葉內(nèi)含物的浸出規(guī)律是否一致，研究泡茶過(guò)程中每道茶湯內(nèi)含物質(zhì)的浸出動(dòng)態(tài)，對(duì)科學(xué)指導(dǎo)人們泡茶、飲茶，最大程度發(fā)揮茶葉功效具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。三維熒光光譜技術(shù)能同時(shí)提供熒光強(qiáng)度與激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)的關(guān)系，完整表達(dá)物質(zhì)特有的三維熒光指紋圖譜，可完成混合成分的定性、定量分析，廣泛用于水質(zhì)、食品安全及茶葉化學(xué)成分檢測(cè)[7-10]。

本文旨在探究綠茶茶粉煮茶與整葉泡茶的本質(zhì)區(qū)別，及其在沖泡過(guò)程中的品質(zhì)變化規(guī)律，通過(guò)建立不同泡茶次數(shù)茶湯的三維等高指紋圖譜，結(jié)合茶湯色素、茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠茶沖泡過(guò)程中浸出內(nèi)含物的具體量化，為科學(xué)、健康飲茶，以及綠茶的綜合利用提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

貴州毛峰茶由貴州湄潭縣栗香茶業(yè)有限公司提供，系福鼎大白茶一芽三葉加工的成品。酒石酸鐵（分析純）、無(wú)水茚三酮（分析純）、三氯化鋁（分析純）、硫酸、鹽酸、咖啡堿（分析純）均購(gòu)買(mǎi)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器

F97PRO熒光分光光度計(jì)，上海棱光技術(shù)有限公司，配備1cm石英池；MINI-SPIN高速離心機(jī)，德國(guó)Eppendorf公司；UV-9000S紫外可見(jiàn)光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；GB204電子天平（感量0.1mg）瑞士METTLERTIKEDO;KQ-250B超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 樣品處理及測(cè)定

（1）茶粉煮茶茶湯的制備

茶葉經(jīng)研磨粉碎后過(guò)100目篩，準(zhǔn)確稱(chēng)量1.0000克，加入100ml蒸餾水后在100℃水浴中浸提45min,靜置24h，吸取上清液。

（2）茶葉泡茶茶湯的制備

按照國(guó)人的飲茶習(xí)慣，茶葉用量3.000克，投入200ml沸水中，蓋好蓋，10分鐘后將茶湯倒出，為第一道茶湯，繼續(xù)上述步驟得到第二道茶湯和第三道茶湯，泡茶過(guò)程中，留出一道殘茶、二道殘茶、三道殘茶在烘箱內(nèi)烘干水分后進(jìn)行茶粉煮茶茶湯的制備。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

（3）茶湯三維熒光光譜測(cè)試條件：光源為150W氙燈，激發(fā)波長(zhǎng)（Ex）范圍為300～750nm，發(fā)射波長(zhǎng)（Em）范圍為300～750nm，遞增1.0nm，5.0nm狹縫，靈敏度為900V，掃描速度60nm/min，以掃描3次光譜數(shù)據(jù)平均值作為數(shù)據(jù)采集值。利用PROLAB軟件（V.6.5.0.2965）進(jìn)行三維熒光光譜的采集和分析。

（4）茶葉水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿、花黃素的測(cè)定均采用國(guó)標(biāo)法[11]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)中茶葉品質(zhì)指標(biāo)均為3次平行，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（means±SD）表示。采用SPSS 10.0軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，以P〈0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 綠茶不同處理方式下茶湯的三維熒光譜

熒光光譜反映了包含共軛雙鍵的分子信息，酚酸、黃烷酮是茶湯中含量較高的熒光分子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，煮茶和泡茶后的茶湯的三維熒光光譜都會(huì)產(chǎn)生明顯的瑞利散射（圖1中的條帶狀），煮茶后的茶湯的瑞利散射最為明顯，隨著泡茶次數(shù)的增加，瑞利散射有減弱的趨勢(shì)。瑞利散射是指當(dāng)粒子尺寸遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)時(shí)各方向上散射光強(qiáng)度不一致的光學(xué)現(xiàn)象。瑞利散射現(xiàn)象的存在說(shuō)明茶湯中存在粒徑尺寸遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)的物質(zhì)。相對(duì)于泡茶后的茶湯，煮茶前對(duì)茶葉進(jìn)行了粉碎且長(zhǎng)時(shí)間的沸水浸提處理，煮茶的茶湯中含有更多粒徑較小的物質(zhì)，更容易產(chǎn)生瑞利散射。

與煮茶茶湯的光譜圖相比，泡茶茶湯的熒光特征峰明顯減少，在679nm發(fā)射波長(zhǎng)下僅第一道茶湯有較弱的熒光峰。煮茶后的茶湯在679nm發(fā)射波長(zhǎng)下有5個(gè)熒光峰，激發(fā)波長(zhǎng)分別為420～425、507、540、610、660nm,其中在 425 和 660nm 處有強(qiáng)峰，其他三個(gè)波長(zhǎng)處為弱峰。

茶湯中茶多酚含量最為豐富，茶多酚是一類(lèi)分子量大小不同，極性和結(jié)構(gòu)各異的多酚類(lèi)衍生物的復(fù)雜混合體，主要包括黃烷醇類(lèi)、黃酮及黃酮醇類(lèi)、花色素類(lèi)、酚酸及縮酚酸類(lèi)等四大類(lèi)組成物質(zhì)，主要成分為兒茶素，茶多酚水溶液主要有3個(gè)熒光峰位，I區(qū)210nm/315nm、270nm/315nm、Ⅱ區(qū)335nm/396nm和Ⅲ區(qū)490nm/515nm[12]。本研究中的熒光峰2對(duì)應(yīng)茶多酚可見(jiàn)光區(qū)（490/515nm）的熒光峰，推測(cè)可能是兒茶素對(duì)應(yīng)的熒光峰，熒光峰1位于395-400nm/456-461nm，與上述三個(gè)區(qū)無(wú)對(duì)應(yīng)。本研究表明，茶多酚最大熒光峰值的波長(zhǎng)會(huì)隨溶劑極性的增大及形成氫鍵能力的增強(qiáng)而發(fā)生紅移。茶多酚的熒光峰位分別紅移至可見(jiàn)光395-400nm/456-461nm和490nm/515nm處。水溶液可形成分子間氫鍵，作為質(zhì)子轉(zhuǎn)移的通道，熒光峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，利于茶多酚可見(jiàn)光區(qū)的熒光發(fā)射。文獻(xiàn)報(bào)道，黃酮醇的最大激發(fā)波長(zhǎng)為 352-382nm，異黃酮的最大激發(fā)波長(zhǎng)為334-339nm，二羥基黃酮的Ex/Em=332nm/420nm，湄潭毛峰茶湯1號(hào)峰的Ex/Em=395-400nm/456-461nm，可以推斷1號(hào)峰為黃酮及黃酮醇類(lèi)的熒光峰，峰位的偏移可能是多種黃酮類(lèi)物質(zhì)復(fù)合作用的結(jié)果。3號(hào)峰僅在煮茶后的茶湯及泡茶的一道茶湯中有顯示，煮茶后的茶湯極為明顯，熒光峰值達(dá)1658，一道茶湯的熒光峰值僅為47.18。茶葉中含有一定量的色素，葉綠素及類(lèi)胡蘿卜素為脂溶性色素，沖泡過(guò)程中僅有極少量浸出，但茶葉經(jīng)過(guò)粉碎、長(zhǎng)時(shí)間沸水浸提后，葉綠素體膜被破壞，葉綠素分散到水分子空隙中。光合色素具有熒光現(xiàn)象，葉綠素a的熒光光譜，其 Ex/Em=410nm/674nm，3 號(hào)峰 Ex/Em=420，425nm/676nm與葉綠素a的熒光光譜基本吻合，最大激發(fā)波長(zhǎng)存在一定紅移現(xiàn)象。葉綠素分子有紅光和藍(lán)光兩個(gè)最強(qiáng)吸收區(qū)，在煮茶茶湯中分別對(duì)應(yīng)3號(hào)和7號(hào)峰，7號(hào)峰Ex/Em=660nm/676nm，葉綠素b在紅光區(qū)有最大吸收，可以推測(cè)7號(hào)峰為葉綠素b的熒光光譜。4、5、6號(hào)峰與3、7號(hào)峰有共同的發(fā)射波長(zhǎng)676nm，可能是一些其他色素類(lèi)的熒光光譜。煮茶的茶湯各峰強(qiáng)度之和為8743，泡茶一道茶湯各峰強(qiáng)度之和為3371，泡茶二道茶湯各峰強(qiáng)度之和為2575，泡茶三道茶湯各峰強(qiáng)度之和為2035。從泡茶不同次數(shù)的茶湯熒光峰強(qiáng)度差異可以判定，不同泡茶次數(shù)茶湯中所含化學(xué)物質(zhì)總體一致，相同物質(zhì)含量的不同反映出不同沖泡次數(shù)茶湯中化學(xué)物質(zhì)含量存在差別。

2.2 熒光光譜特性數(shù)據(jù)

圖1 綠茶不同處理后茶湯的三維熒光光譜

2.3 熒光峰分布規(guī)律及強(qiáng)度變化規(guī)律

表1 不同處理下茶湯的熒光特征峰及其強(qiáng)度

表2 不同處理下綠茶湯中滋味成分的含量變化

2.4 不同處理方式綠茶湯中滋味成分的變化

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同大寫(xiě)字母（煮茶處理間）、小寫(xiě)字母（泡茶處理間）表示差異極顯著（P〈0.01）。

貴州綠茶以“翡翠綠、嫩栗香、濃爽味”為特征，泡茶講究沸水，多投茶。實(shí)驗(yàn)中用到的湄潭毛峰系用小葉種的福鼎大白茶在春季加工而成，加工時(shí)有揉捻的工藝，成茶水浸出物高達(dá)48.27%，且具有氨基酸和茶多酚含量高，酚氨比低的特點(diǎn)，是耐沖泡的高品質(zhì)綠茶。古人對(duì)茶葉的利用采取混煮羮飲的方法，即食用的方式，本研究表明，茶粉煮茶與茶葉泡茶對(duì)茶葉滋味物質(zhì)的浸出區(qū)別很大，泡茶三次總共浸出的滋味物質(zhì)占茶葉粉碎后煮出量比例大小依次為花黃素69.79%、氨基酸10.66%、咖啡堿10.12%、茶多酚7.43%，這說(shuō)明除了花黃素能通過(guò)泡茶的方式被人體充分利用，其它的滋味物質(zhì)泡茶后還有大量留在殘茶中，僅有少量被人體利用。茶葉沖泡后的殘茶仍含有大量的功能成分，以三道殘茶為例，茶多酚含量為 14.362±0.45%，咖啡堿含量為 1.34±0.073%。游離氨基酸為0.362±0.024%，因此，泡茶后的殘茶仍具有很高的利用價(jià)值，為充分利用茶葉功能物質(zhì)，應(yīng)參照抹茶，探索茶葉食用的方式。當(dāng)下的綠茶飲茶方式是沸水沖泡，基本是三泡，茶葉隨著泡茶次數(shù)的增加，茶湯中酚氨比值呈增加趨勢(shì)，一道茶酚氨比6.05，茶湯滋味鮮爽，二道茶酚氨比16.9，茶湯滋味仍濃郁，三道茶酚氨比30，茶湯滋味變淡?？梢?jiàn)與茶多酚相比，游離氨基酸在茶湯中的浸出量下降趨勢(shì)更明顯。

3 結(jié)論

本文測(cè)定了不同煮泡處理對(duì)茶湯及殘茶中游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿、花黃素含量的影響，并通過(guò)三維熒光指紋圖譜技術(shù)對(duì)沖泡過(guò)程中各營(yíng)養(yǎng)成分隨沖泡次數(shù)變化的規(guī)律進(jìn)行了探究，得到以下結(jié)論：

（1）茶葉粉碎后煮茶方式能最大程度利用茶葉滋味物質(zhì)，湄潭毛峰采用粉碎后沸水煮樣測(cè)得的品質(zhì)數(shù)據(jù)最高，水浸出物含量高達(dá)48.27%，游離氨基酸1.81%，茶多酚22.76%，咖啡堿2.45%，花黃素3.47%；與茶多酚和咖啡堿相比，泡茶次數(shù)對(duì)游離氨基酸影響最大，茶湯中酚氨比的大幅上升是引起茶滋味變淡的直接因素，三泡后的殘茶中仍有豐富的茶多酚、咖啡堿，泡茶后的殘茶仍具有極大的利用價(jià)值，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)泡茶方式產(chǎn)生的殘茶的開(kāi)發(fā)利用。

（2）煮茶和泡茶條件下，湄潭毛峰茶湯三維熒光光譜圖中均含有兩個(gè)明顯的熒光峰（F1和F2），它們所在位置的激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng) Ex/Em范圍分別為490nm/515nm和395-400nm/456-461nm，可以判定茶湯中的多酚物質(zhì)是產(chǎn)生熒光的主要物質(zhì)，F(xiàn)1為黃酮及黃酮醇類(lèi)物質(zhì)的熒光峰，F(xiàn)2為兒茶素類(lèi)物質(zhì)。

（3）煮茶條件下，茶湯葉綠素?zé)晒猬F(xiàn)象明顯，葉綠素A熒光強(qiáng)度為1658，泡茶第一道茶有微弱的葉綠素A熒光現(xiàn)象，熒光強(qiáng)度僅為47.18；研磨后的茶葉經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沸水浸提后，在676nm發(fā)射波長(zhǎng)下產(chǎn)生一系列的激發(fā)熒光峰，分別位于420nm（F3）、507nm（F4）、540nm（F5）、610nm（F6）、660nm（F7）。其原因?yàn)椋涸谥蟛柽^(guò)程中，茶葉中的葉綠體膜被破壞，細(xì)胞成為全透性的，色素分子擴(kuò)散到水分子的間隙中，產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光現(xiàn)象。