分析茶葉的生物活性成分與生物學(xué)作用

張素芬

（大同師范高等?？茖W(xué)校，山西 大同 037000）

1 茶葉的加工工藝

茶葉為山茶科植物的芽葉，主要可以分成三大類：綠茶、烏龍茶和紅茶。主要由發(fā)酵程度進(jìn)行劃分，綠茶沒(méi)有發(fā)酵工藝，烏龍茶為半發(fā)酵茶葉，而紅茶為完全發(fā)酵。根據(jù)加工工藝，茶葉也可以細(xì)分成六大類，有紅茶、綠茶、青茶、黑茶、白茶和黃茶。除了紅茶、青茶和白茶以外，其他類別都需要?dú)⑶嗟墓に囘^(guò)程。殺青主要是利用高溫破壞鮮葉中的酶促氧化過(guò)程，使葉片保持翠綠的色澤，并且蒸發(fā)掉部分水分，增加韌性，方便后期加工過(guò)程的使用。殺青過(guò)的葉片有芳香物質(zhì)的散發(fā)，這也是茶葉品質(zhì)的重要表現(xiàn)。不同的加工工藝對(duì)茶葉的生物活性成分有很大影響，殺青的工藝方式有加熱殺青和熱蒸汽殺青兩種，現(xiàn)在還有過(guò)熱蒸汽混合殺青的殺青方式。干燥方式有炒干、烘干和曬干三種。

郭紅梅等人研究了干燥方式對(duì)綠茶活性成分和抗氧化活性的影響，對(duì)綠茶的活性物質(zhì)成分和抗氧化活性以及感官評(píng)定分析進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)先烘干后瓶炒和先鍋炒后烘干的方法在桑葉綠茶加工干燥過(guò)程中比較適宜，綜合評(píng)分較高，其中先烘干后瓶炒的干燥方式的總糖含量和GABA即γ-氨基丁酸的含量最高，因此茶樣還原力也最強(qiáng)。干燥溫度和干燥時(shí)間不同也會(huì)有不同的自由基清除能力，當(dāng)先烘干后瓶炒120℃，加熱30min時(shí)，其DPPH自由基清除能力有53.60%，僅次于在140℃下先瓶炒后烘干25min。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，不同的干燥方式對(duì)茶葉的活性成分含量以及生物活性都有很大影響，每種加工方式其總酚含量、多糖含量等均有顯著性差異，而各物質(zhì)含量和抗氧化性之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。在高華峰的過(guò)熱蒸汽混合殺青機(jī)的研究中，茶葉經(jīng)過(guò)蒸汽過(guò)熱混合殺青后，感官品質(zhì)總分達(dá)到了89.25分，茶條索緊實(shí)，湯色清澈，香氣鮮嫩，其水浸出物為45.85%，比熱風(fēng)殺青、滾筒殺青等方式都要好，其茶多酚和氨基酸含量與其他殺青方式相比都要高。由以上兩個(gè)例子可以看出不同的加工工藝對(duì)茶葉的活性成分和感官品質(zhì)有很大影響。

2 茶葉主要的活性成分以及提取方式

2.1 單一活性成分的提取

根據(jù)楊延的總結(jié)，茶葉中的活性物質(zhì)主要有茶多糖、茶多酚和茶色素三種，呂娜認(rèn)為茶葉的活性成分較多，除了茶多糖、茶多酚之外還有生物堿、茶蛋白、茶葉皂苷和茶氨酸，種類較多。由此可見(jiàn)，茶多糖和茶多酚為認(rèn)可度較高的茶類中的活性物質(zhì)，被提取研究得也最多。茶多酚是一類多酚類化合物的總稱，占茶葉干重的18%～36%，主要由兒茶素類、黃酮類、花青素和酚酸組成，其中兒茶素類化合物占總量的70%～80%，是茶樹(shù)次生代謝物質(zhì)的主要成分。兒茶素又分為兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯和表兒茶素沒(méi)食子酸酯四種。茶氨酸是一種非蛋白氨基酸，占茶葉中氨基酸總量的50%以上，占茶葉干重的1%～2%，這些活性成分不僅為茶葉提供了抗氧化等生物活性作用，另一方面也增加了茶葉的風(fēng)味。

對(duì)茶葉單一成分的提取主要需要分析分子結(jié)構(gòu)和化合物的理化特性，比如對(duì)茶黃素的分子結(jié)構(gòu)分析運(yùn)用了紅外光譜，認(rèn)定其是一類具有苯并卓酚酮結(jié)構(gòu)的化合物，提純的茶黃素呈現(xiàn)橙黃色針狀結(jié)晶，水溶液為鮮明的橙黃色，并且呈現(xiàn)弱酸性，在提純時(shí)需要考慮pH對(duì)其氧化性的影響，在堿性溶液中，茶黃素有自動(dòng)氧化的傾向。通過(guò)對(duì)茶黃素的形成機(jī)理進(jìn)行分析也可以幫助對(duì)茶黃素進(jìn)行提純。茶黃素的提取制備有直接提取制備的Collier法和經(jīng)過(guò)溶液萃取蒸餾和過(guò)濾等方式得到茶黃素提取物的Ullah法，通過(guò)對(duì)茶黃素了解的不斷深入，研究者開(kāi)始利用化學(xué)氧化和酶催化制備的方法制備茶黃素。

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉林峰等人對(duì)花青素的研究表明，花青素屬于黃酮類化合物，使植物呈現(xiàn)不同的顏色，在茶樹(shù)中普遍存在。其易溶于水和乙醇、甲醇等物質(zhì)，在pH≤3的條件下能穩(wěn)定存在。通過(guò)對(duì)茶樹(shù)紫芽花色苷代謝機(jī)制和富集特性進(jìn)行分析，研究人員主要了解到了植物花青素的基本代謝途徑。通過(guò)研究，人們了解到茶葉中花青素的積累受到遺傳、光照、溫度和氮素的影響，并分析出了花青素合成的途徑、關(guān)鍵酶。其中ANS步驟可以富集花青素，在ANR基因中花青素可以合成表兒茶素，生成的花白素可以由LAR基因表達(dá)的酶合成兒茶素，成為茶多酚的主要成分。在對(duì)花青素的提取中主要考慮到提取的目的和花青素的組成，如果使用花青素在食品生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，則不能使用甲醇作為溶劑，因?yàn)榧状嫉膿]發(fā)性和毒性都很強(qiáng)。目前使用廣泛的有酸性極性溶劑提取的方法，有鹽酸-醋酸提取法和醋酸-甲醇提取法，以及王秋霜等人提出的超聲輔助與酸性乙醇提取的方法。研究表明，在乙醇濃度為80%、0.6%的酸濃度和1：25的料液比的條件下提取三次，可以得到含量較高的花青素。除此之外，有研究人員探究了酶-超聲波輔助提取的方法，并使用層析柱或者膜分離技術(shù)進(jìn)行純化。

由以上分析可知，對(duì)單一的成分進(jìn)行提取，需要了解成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，還需要根據(jù)其使用目的進(jìn)行合理選擇，在保證生物活性的基礎(chǔ)上提高純度。

2.2 茶葉整體有效物質(zhì)的提取

茶葉的整體物質(zhì)的提取分析主要還是采用熱水浸提法。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的趙春燕對(duì)梁王茶葉的化學(xué)成分進(jìn)行了分析，對(duì)其抗氧化能力進(jìn)行了研究，以梁王茶葉為原料，將干茶粉碎、過(guò)篩、熱水浸提、過(guò)濾，在65℃下進(jìn)行減壓濃縮，最后進(jìn)行冷凍干燥，得到梁王速溶茶粉，在這一過(guò)程中，對(duì)茶粉提取率的影響因素有提取次數(shù)、浸泡時(shí)間、溫度和料液比。通過(guò)正交分析可以得到最佳提取溫度為65℃，在65℃下提取60min，料液比為1：30，提取3次，可以得到最大提取率，提取率為39.14%。

根據(jù)分析，梁王茶葉速溶茶粉中主要存在水溶性多酚物質(zhì)、水溶性多糖、氨基酸。總糖含量在47.32g/kg。17種游離氨基酸中，含量最多的是天門(mén)冬氨酸和組氨酸，組氨酸的含量為45.74mg/kg，天門(mén)冬氨酸的含量為29.85mg/kg。組氨酸是一種人類必需氨基酸，也是尿毒癥患者必需的氨基酸，因?yàn)榻M氨酸的咪唑基解離常數(shù)為6，既可以作為質(zhì)子供體，也可以作為質(zhì)子受體，并且能與亞鐵離子形成配位化合物促進(jìn)鐵的吸收，防治貧血。

3 茶葉的生物學(xué)作用

3.1 茶葉主要的抗氧化作用

茶葉的生物學(xué)作用主要是抗氧化活性。這一發(fā)現(xiàn)在1994年由Yoshino發(fā)表，主要是發(fā)現(xiàn)了叔丁基氫過(guò)氧化物誘導(dǎo)大鼠肝組織懸液的脂質(zhì)過(guò)氧化作用被茶多酚抑制的現(xiàn)象。隨后就有研究人員測(cè)量茶多酚提取物對(duì)DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力。研究人員使用780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL超純水與780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL樣品進(jìn)行對(duì)照，在暗處放30min后測(cè)定吸光度，類似的方法來(lái)測(cè)定對(duì)于ABTS自由基的清除能力。研究發(fā)現(xiàn)，幾種不同的多酚類物質(zhì)對(duì)DPPH自由基均有一定的清除能力，并且呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系。

3.2 茶葉對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能

根據(jù)資料表明，茶多酚這類多羥基酚類化合物中具有保健作用的主要是兒茶素類和黃酮類物質(zhì)，在耿文學(xué)的研究中，茶多酚在調(diào)節(jié)免疫力和抗腫瘤方面有很重要的作用。一方面在免疫細(xì)胞膜上，茶多酚可以抑制體內(nèi)的脂質(zhì)過(guò)氧化，從而減少免疫活性細(xì)胞因?yàn)檫^(guò)氧化脂質(zhì)的攻擊而受到抑制，從而維持免疫細(xì)胞膜的流動(dòng)性和完整性。另一方面，淋巴細(xì)胞的增殖和活性都可能得到增強(qiáng)。梁文紅等人每日給大鼠喂食100mg/kg茶多酚，連續(xù)20天，大鼠巨噬細(xì)胞的吞噬能力得到了增強(qiáng)。在1200名肝癌高危人群的測(cè)試中，服用茶多酚3年，抽取其中598名受測(cè)試人員的CD4CD8、CD3以及NK細(xì)胞等，發(fā)現(xiàn)受測(cè)者的細(xì)胞活性明顯增強(qiáng)，顯著高于安慰劑服用人群。另外茶多酚還能影響機(jī)體細(xì)胞免疫因子的含量，它可以促進(jìn)特異性脾細(xì)胞的增殖，分泌免疫因子。

3.3 茶葉對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用

茶多酚抗腫瘤的機(jī)理主要是發(fā)現(xiàn)，茶多酚可以通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯從而抑制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。另外由于其抗氧化性，脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生的自由基被清除，也在一定程度上保護(hù)了DNA免于受損，降低了由于DNA突變帶來(lái)的癌癥風(fēng)險(xiǎn)。由于茶多酚能在一定程度上抑制腫瘤細(xì)胞的激素受體表達(dá)，因此，從激素表達(dá)上也可以解釋茶多酚的抗腫瘤效果。實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，使用茶多酚的小鼠其腫瘤平均體積明顯減小，并且發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的數(shù)量、漿核比明顯減小，出現(xiàn)了明顯的纖維增生。同時(shí)，綠茶還可以幫助機(jī)體將致癌物代謝，實(shí)驗(yàn)人員使用致癌物喂食小鼠，給對(duì)照組提供綠茶提取物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，綠茶提取物可以調(diào)節(jié)致癌物的代謝，抑制癌癥的發(fā)生。

3.4 茶葉對(duì)糖尿病的作用

隨著生活水平的提高，糖尿病等代謝慢性疾病的發(fā)病率也不斷上升，在日常生活中如何減少糖的攝取成為許多糖尿病患者和肥胖患者需要仔細(xì)思考的問(wèn)題。有研究表明，普洱茶對(duì)α-淀粉酶的活性有一定的抑制作用，α-淀粉酶是將日常食用的淀粉降解變成葡萄糖或者果葡糖漿的物質(zhì)，α-淀粉酶被抑制意味著對(duì)糖類物質(zhì)的吸收降低，減緩了血糖濃度的升高。淀粉的降解由一系列酶完成，除了α-淀粉酶，還有葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，將淀粉分支上的1，4-糖苷鍵斷開(kāi)，從而達(dá)到降解的目的，而葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的活性在茶多酚和茶多糖的作用下可以被抑制到40%，降低了單糖的形成，從而降低了單糖的攝入。

3.5 茶葉對(duì)齲齒和腸道疾病的預(yù)防作用

長(zhǎng)期飲用茶湯的人可以降低齲齒的發(fā)病概率，主要是由于茶多酚對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，茶多酚通過(guò)改變菌體的正常形態(tài)、干擾菌體的DNA的形成，從而對(duì)菌體蛋白質(zhì)的形成產(chǎn)生阻礙作用。茶多酚可以調(diào)節(jié)口腔和腸道內(nèi)的菌群，調(diào)節(jié)其微生態(tài)結(jié)構(gòu)，抑制有害菌的生長(zhǎng)，比如抑制幽門(mén)螺桿菌和金黃色葡萄球菌等病原菌，而促使雙歧桿菌等益生菌生長(zhǎng)，獲得更好的口腔及腸道健康。由此可見(jiàn)，長(zhǎng)期飲用茶湯可以提高口腔和腸道健康。