茶葉中類胡蘿卜素香氣前體研究進(jìn)展

陳麗，葉玉龍，王春燕，閆敬娜，童華榮

(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)

香氣作為茶葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，它的形成途徑有4條[1]，(1)糖苷類香氣前體水解釋放出萜烯醇、芳香醇和脂肪醇類揮發(fā)性苷元；(2)氨基酸參與美拉德反應(yīng)生成吡咯、吡嗪、呋喃等香氣物質(zhì)；(3)脂肪酸及其氧化降解生成小分子酮、醛、酸類香氣化合物；(4)類胡蘿卜素發(fā)生一系列酶促氧化形成β-大馬烯酮(β-damascenone)、β-紫羅蘭酮(β-ionone)等或非酶促氧化降解形成橙花叔醇(nerolidol)、α-法呢烯(α-farnesene)等。由類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)占到成品茶香氣總量的4.3%～46.5%[2],是茶葉香氣的重要組成部分，含量因茶類和提取檢測方法不同而異。

類胡蘿卜素是四萜類化合物，由2分子含20個碳原子的雙香葉基雙磷酸尾-尾連接化合成40個碳原子的基本結(jié)構(gòu)骨架，含很多共軛雙鍵，不同的類胡蘿卜素都是在此基礎(chǔ)上衍生而來。細(xì)菌中也有30個碳原子的類胡蘿卜素[3]。茶葉中的類胡蘿卜素存在于葉綠體和有色體中[4]。目前已發(fā)現(xiàn)的自然界中的類胡蘿卜素有700余種，茶葉中已發(fā)現(xiàn)38種[5-6]，占茶葉干重的0.032%～0.125%[7]，可分為胡蘿卜素類(carotenes)(不含氧的C、H化合物)和葉黃素類(xanthophylls)(含氧的羥基、羰基、甲氧基及環(huán)氧衍生物)。胡蘿卜素包括α-胡蘿卜素(α-carotene)、β-胡蘿卜素(β-carotene)、番茄紅素(lycopene)、六氫番茄紅素(phytofluene)等，其中β-胡蘿卜素達(dá)到90%以上。葉黃素類包括黃體素(lutein)、隱黃素(cryptoxanthin)、玉米黃素(zeaxanthin)、新黃素(neoxanthin)等,其中黃體素達(dá)到82%以上[8]。類胡蘿卜素不但作為色素影響干茶和葉底的色澤，還可在光合作用中起到光保護(hù)作用[9]，同時還參與茶葉香氣的形成，對茶葉品質(zhì)具有重要貢獻(xiàn)。本文將從以下3個方面對茶葉中的類胡蘿卜素及其香氣衍生物進(jìn)行綜述，(1)類胡蘿卜素氧化降解為揮發(fā)性香氣物質(zhì)的機(jī)理；(2)類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物定性定量的方法；(3)茶樹品種、栽培環(huán)境、加工工藝等對類胡蘿卜素含量及其氧化降解途徑的影響。

1 類胡蘿卜素降解機(jī)理

茶葉中類胡蘿卜素氧化降解成揮發(fā)性香氣物質(zhì)有2條途徑，即生物降解途徑(酶促氧化)和物理降解途徑(光氧化、熱裂解)，主要有直接氧化裂解和先形成羰基化的中間產(chǎn)物后再水解2種方式,降解產(chǎn)物以C9-C13的異戊二烯香氣物質(zhì)為主[9],結(jié)構(gòu)式見圖1。尤其是C13類的降解產(chǎn)物在水溶液中有很低的閾值和特殊的香味，是茶葉必不可少的香氣物質(zhì)，如β-紫羅蘭酮(木香、紫羅蘭香，0.007 μg/L)，β-大馬烯酮(玫瑰花香、熟蘋果香，0.002 μg/L)[10]。

1.1 酶促氧化

類胡蘿卜素的酶促氧化有3條途徑，羥化酶途徑(β-carotenehydroxylase，BCH)形成脫落酸(abscissic acid，ABA)；動物體內(nèi)氧化酶途徑(β-carotene-15,15’-oxygenase，BCO)形成維生素A(avitamin A)；雙加氧酶裂解途徑(carotenoid cleavage dioxygenases，CCD)，其中，CCD途徑對茶葉香氣起重要作用。該途徑形成脫輔基類胡蘿卜素，部分脫輔(圖1)基類胡蘿卜素參與茶葉香氣的組成。對酶促氧化起關(guān)鍵作用的CCD酶類是一類高度異構(gòu)的多烯鏈氧化酶家族，它們需要非血紅鐵作為協(xié)助因子[11]。目前在植物中發(fā)現(xiàn)的CCD酶有CCD1、CCD4、CCD7、CCD8等[12]。如CCD1可以催化多種類胡蘿卜素在C9-C10/C9′-C10′雙鍵位置對稱降解而生成C13衍生物如β-紫羅蘭酮、茶羅烯酮(theaspirone，甜花香、干果香)等，也可催化番茄紅素的C5-C6雙鍵斷裂，形成6-甲基-5-庚烯-3-酮(6-methyl-5-heptene-3-ketone)，或者裂解C7-C8雙鍵形成香葉醛(geranial)[13]。類胡蘿卜素通常是在CCDs的作用下降解為初級氧化產(chǎn)物，隨后進(jìn)一步酶促轉(zhuǎn)化形成非揮發(fā)的香氣前體，最后酸解釋放出揮發(fā)性的香氣物質(zhì)[14]。除了CCDs外，脂肪氧化酶(lipoxygenase，LOX)也參與了類胡蘿卜素的降解，能高效催化類胡蘿卜素雙鍵斷裂[15]。此外，在植物中存在非特異性的過氧化物酶能在酸性條件下催化類胡蘿卜素降解形成香氣物質(zhì)[16]，但在茶葉中未見報道。

圖1 類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的主要香氣物質(zhì)Fig.1 Major aroma components produced by degradation of carotenoids

類胡蘿卜素的酶促氧化反應(yīng)主要發(fā)生在茶葉加工的發(fā)酵過程中，據(jù)SANDERSON等的研究報道，發(fā)酵的第1小時，類胡蘿卜素會減少40%～60%[17]。類胡蘿卜素酶促氧化的順序是β-胡蘿卜素>玉米黃素>黃體素[1]。整個酶促氧化的過程依賴黃烷醇的氧化產(chǎn)物黃烷琨(flavanols quinones)作為類胡蘿卜素降解的氧化劑，所以，黃烷醇的氧化與類胡蘿卜素的降解有顯著的相關(guān)性[18]。但無論是類胡蘿卜素的含量還是多酚的含量，與揮發(fā)性香氣成分的含量之間都沒有簡單的線性關(guān)系[6]。

β-大馬烯酮和β-紫羅蘭酮是2個典型的類胡蘿卜氧化降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)。β-大馬烯酮是紅茶茶湯中重要的香氣物質(zhì)，它由新黃素在雙加氧酶的作用下先斷裂C9與C10之間的雙鍵，生成蚱蜢酮(grasshopper ketone)，然后降解為丙二烯三醇(allenic triol)，最后在酸性條件下水解為β-大馬烯酮[19]。β-大馬烯酮也可以在酸環(huán)境下由新黃素?zé)崃呀庵苯拥玫絒20](圖2)。

圖2 β-大馬烯酮的形成原理Fig.2 Formation mechanism of β-damascenone

β-紫羅蘭酮是綠茶和紅茶重要的香氣物質(zhì)，它由β-胡蘿卜素在綠茶加工過程中熱裂解或紅茶發(fā)酵過程中通過酶促氧化降解得到[21]。此外，β-紫羅蘭酮可以進(jìn)一步氧化成5,6-環(huán)氧紫羅蘭酮(5,6-epoxy-β-ionone)，隨后形成飽和三醇(saturated triol)，再分子內(nèi)環(huán)化后氧化為二氫獼猴桃內(nèi)酯(dihydroactinidiolide)和茶螺烯酮，他們是紅茶的特征香氣物質(zhì)。茶葉中大部分的茶螺烯酮是由黃體素在發(fā)酵過程中酶促氧化而來[2]，但在龍井中也發(fā)現(xiàn)了茶螺烯酮[3]這可能是因為龍井炒青過程中CCDs等與類胡蘿卜素裂解有關(guān)的酶仍然保留有一定的活性(圖3)。

圖3 β-胡蘿卜素的氧化降解機(jī)理[22]Fig.3 Oxidation of β-carotene

1.2 非酶促氧化

類胡蘿卜素性質(zhì)不穩(wěn)定，容易在高溫和光照下發(fā)生熱裂解和光解[10]，茶葉中的類胡蘿卜素?zé)崃呀庵饕l(fā)生在蒸汽殺青、鍋炒殺青和干燥工序，光解主要發(fā)生在加工過程中的日光萎凋和曬干工序。

1.2.1 熱裂解

對類胡蘿卜素?zé)崃呀獾难芯恐饕性讦?胡蘿卜素上。KAWAKAMI[23]模仿鍋炒殺青將β-胡蘿卜素在180 ℃下加熱6 min；模仿蒸汽殺青分別在90、120、150 ℃蒸汽加熱90 s來檢測β-胡蘿卜素在2種加熱方式下的熱裂解產(chǎn)物，結(jié)果顯示，鍋炒殺青共產(chǎn)生10種類胡蘿卜素降解物，蒸汽殺青共產(chǎn)生40種。其中鍋炒殺青模式下甲苯(toluene)、β-紫羅蘭酮、5,6-環(huán)氧-β-紫羅蘭酮(5,6-epoxy-β-ionone)含量較高,蒸汽殺青下,3,3-二甲基-2,7-辛二酮(3,3-dimethyl-2,7-octanedione)、5,6-環(huán)氧-β-紫羅蘭酮(5,6-epoxy-β-ionone)、2-羥基-2,6,6-三甲基環(huán)己酮(2-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohexanone)所占比例大。蒸汽殺青比鍋炒殺青獲得了更多的β-類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，說明水分對于β-胡蘿卜素的氧化降解可能有重要作用。圖4為水相中β-胡蘿卜素?zé)峤到馔緩健?/p>

圖4 β-胡蘿卜素?zé)崃呀鈁24]Fig.4 Thermal decomposition of β-carotene注：虛線代表非單一路徑；實線代表單一路徑。

1.2.2 光解

由于胡蘿卜素上共軛雙鍵的存在，導(dǎo)致類胡蘿卜素很容易吸收光能發(fā)生氧化降解。如β-胡蘿卜素在紫外光下氧化降解過程與熱裂解大致相同，首先，β-類胡蘿卜素兩端的三甲基環(huán)己烯上雙鍵有位阻，先環(huán)氧化，然后其他雙鍵環(huán)氧化，最后環(huán)氧化物裂解，產(chǎn)物有β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、5,6-環(huán)氧-β-紫羅蘭酮、2-羥基-2,6,6-三甲基環(huán)己酮、3,3-二甲基-2,7-辛二酮等。純β-胡蘿卜素和浸水的β-胡蘿卜素同時放在光下24 h，同時把純β-胡蘿卜素放在黑暗中做空白對照，發(fā)現(xiàn)實驗組的β-胡蘿卜素降解產(chǎn)物在光處理下都大量增多，其中浸水的β-胡蘿卜素的降解產(chǎn)物是無水處理的2倍[2]，說明水在類胡蘿卜素的光氧化中也起著非常重要的作用。

六氫番茄紅素(phytofluene)光氧化可得到橙花叔醇(nerolidol)和香葉基丙酮(geranylacetone)，橙花叔醇進(jìn)一步脫水生成α-法尼醇(α-farnesene)[1]。

圖5 六氫番茄紅素光解Fig.5 Photo-oxidation of phytofluene

類胡蘿卜素自動氧化屬于低溫下的熱裂解，自動氧化時類胡蘿卜素的多個雙鍵位置同時斷裂[25]，但因在低溫下降解慢、耗時長，所以相關(guān)研究較少。

2 類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的定性定量方法

類胡蘿卜素有重要的醫(yī)用和營養(yǎng)價值，如類胡蘿卜素在人體內(nèi)降解產(chǎn)生的維生素A在視循環(huán)中有重要的作用，β-紫羅蘭酮可抑制癌細(xì)胞、降血脂等功能[9]。近年來對植物、細(xì)菌等多個物種的類胡蘿卜素展開了大量研究。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物因?qū)Σ枞~品質(zhì)有巨大的貢獻(xiàn)而受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的研究方法越來越成熟。

2.1 類胡蘿卜素定性定量研究方法

類胡蘿卜素是一類極性不同的脂溶性混合物，通常用極性不同的混合有機(jī)溶劑對茶葉中的類胡蘿卜素進(jìn)行浸提。吉宏武等[26]用已烷∶丙酮∶乙醇∶甲苯(10∶7∶6∶7)作為提取劑，提取效果較好。此外還有酶反應(yīng)法，微波輔助提取、超聲波輔助提取等，它們都會破壞植物組織或細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，從而使類胡蘿卜素與溶劑更容易接觸。翟婷婷等[27]用超聲輔助提取普洱茶中的類胡蘿卜素，研究表明，丙酮-甲醇(7∶2)作為提取溶劑，料液比1∶6，超聲時間為120 s，靜置提取時間為32.6 min，提取溫度為51.4 ℃時普洱茶中類胡蘿卜素提取率最高。楊麗飛等[28]用微波輔助提取茶葉中葉黃素證實了此法有提取率高、節(jié)省溶劑等特點。

類胡蘿卜素的共軛雙鍵不穩(wěn)定，操作過程應(yīng)盡量避免熱、光、氧和酸。有研究比較了-20 ℃的冰丙酮和90 ℃的熱水提取類胡蘿卜素，發(fā)現(xiàn)熱水提取的類胡蘿卜素含量極低[5]；李全順[29]在避光下提取龍井中的β-類胡蘿卜素為45.5 mg/g，而見光為36.25 mg/g。堿性條件下類胡蘿卜素較穩(wěn)定,皂化處理是類胡蘿卜素提取工藝中的常用步驟。皂化可以去除葉綠素和油脂[8]，也可以破壞樣品的組織細(xì)胞，提高類胡蘿卜素的提取率。與C18小柱制備比較，皂化制備法的相對提取率為100%,而C18小柱只有69.89%[26]。

早期類胡蘿卜素的分離檢測多采用柱色譜-分光光度法及薄層色譜掃描定量法。分光光度法定量欠精確，薄層色譜法用混合溶劑作展開劑，經(jīng)單波長掃描定量，較前者有所改善,但很難在較短的時間內(nèi)準(zhǔn)確測量大量樣品[26]。HPLC法是一種集分離與檢測于一體的技術(shù)，目前在茶葉中類胡蘿卜素的分析檢測中最為常用。SUZUKYI等[5]用HPLC共檢測38種類胡蘿卜素，主要集中在430 nm處，其中14種已被定性。李曉麗等[30]建立了基于拉曼光譜檢測茶葉中類胡蘿卜素總量的方法，可實現(xiàn)對茶葉無損、快速、準(zhǔn)確的檢測，在田間有著重要的應(yīng)用前景。

2.2 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的定性定量方法

茶葉揮發(fā)性化合物用不同的方法提取后一般都采用GC、GC-MS進(jìn)行分離測定。類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的香氣大部分沸點較高，不適用吸附提??；類胡蘿卜素遇熱不穩(wěn)定，在蒸餾法提取的過程中會繼續(xù)降解產(chǎn)生香氣，影響試驗結(jié)果；所以類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的提取一般采用溶劑萃取法。

KAWAKAMI等[31-32]比較了發(fā)酵萃取法(brewed extraction)和同步蒸餾萃取法(simultaneous distillation extraction,SDE)提取茶葉中的類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)，無論是炒青綠茶、紅茶還是烏龍茶，發(fā)酵萃取法都有很高的二氫獼猴桃內(nèi)酯，茶螺烯酮也較SDE法多，但除這2種之外均表現(xiàn)為SDE法較發(fā)酵萃取法高。其中SDE法檢測到烏龍茶中高達(dá)46.5%的橙花叔醇和2.6%的α-法尼醇，很明顯，二者是在提取過程中通過熱裂解產(chǎn)生。

此外近年來興起的溶劑輔助蒸餾萃取(solvent assisted flavor evaporation，SAFE)能在真空低溫下將色素、雜質(zhì)等難揮發(fā)性的物質(zhì)進(jìn)一步分離，得到易揮發(fā)的香氣物質(zhì)。整個操作過程避免了光、熱、氧的影響，且此法提取的香氣物質(zhì)中香葉基丙酮、藏花醛、β-紫羅蘭酮、橙花叔醇等類胡蘿卜素降解產(chǎn)物均被檢出[33]，表明SAFE法適用于茶葉類胡蘿卜素降解香氣成分的研究，但因國內(nèi)制造SAFE設(shè)備的技術(shù)還不太成熟、設(shè)備難以清洗等原因?qū)е麓朔椒ㄔ诓枞~香氣分離中的應(yīng)用較少。

3 不同因素對茶葉中類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的影響

影響茶葉中類胡蘿卜素及其香氣衍生物含量的因素有很多，其中影響程度較大的有茶樹品種、葉片成熟度、茶樹生長環(huán)境及制茶工藝。

3.1 不同茶樹品種中類胡蘿卜素的差異

不同茶樹品種中類胡蘿卜素的總量和組分都有一定的差異，有研究報道中國種的類胡蘿卜素總量為阿薩姆種的兩倍[7],中國西南、江南、華南3個產(chǎn)區(qū)的31個茶樹品種的類胡蘿卜的總量在干重324.8～528.8 μg/g[34]。多數(shù)研究結(jié)果中茶葉的黃體素含量比β-胡蘿卜素高，但有的研究結(jié)果卻相反[35]，這可能與樣品采摘季節(jié)不同有關(guān)。

特定環(huán)境下葉片變白或變黃的白化品種，其類胡蘿卜組分和含量與普通綠色品種的差異極其顯著。DU等[36]比較了大葉種云南大葉、小葉種龍井43、中葉種福鼎大白與白化品種小雪芽類胡蘿卜素的差異，結(jié)果表明，福鼎大白的β-胡蘿卜素，紫黃素和新葉黃素的含量較云南大葉和龍井43都高，黃體素含量都低，小雪芽的胡蘿卜素總量及各組分較三者都低，且未檢測到β-類胡蘿卜素。

白化品種分為低溫敏感型和光敏型。白色系的低溫敏感型，在春天20 ℃以下就會發(fā)生白化，有研究認(rèn)為低溫條件下與類胡蘿卜素合成有關(guān)的末端氧化酶(terminal oxidase，TOX)及堇黃素脫環(huán)氧化酶(violaxanthin de-epoxidase，VDE)的基因表達(dá)受到了抑制[4,36]，從而造成類胡蘿卜素含量下降。TOX有核色素基因和質(zhì)體基因2個來源，核色素TOX除了在葉綠體發(fā)育早期的作用外，還參與有色體中類胡蘿卜素的去飽和。VDE在葉黃素循環(huán)中催化堇黃素轉(zhuǎn)化為玉米黃素，低溫下該途徑受阻，而玉米黃質(zhì)環(huán)氧化酶(zeaxanthin epoxidase，ZEP)繼續(xù)催化玉米黃素向堇黃素轉(zhuǎn)化，因而玉米黃素含量降低，后續(xù)反應(yīng)無法進(jìn)行，對光破壞防御能力減弱，從而葉綠體遭到破壞無法積累。也有研究發(fā)現(xiàn),小雪芽白化葉片的VDE反而較綠色葉片中的高，這與質(zhì)體信號的負(fù)向調(diào)節(jié)有關(guān)，白化的質(zhì)體負(fù)向調(diào)節(jié)核基因編碼的VDE增多[6]。

黃色系的光敏型白化品種如黃金芽，在光照下的黃金芽的葉黃素循環(huán)受到抑制，導(dǎo)致類胡蘿卜素含量低于遮蔭樣品[36]。FENG等[37]檢測到在自然光下黃金芽的總類胡蘿卜素、β-隱黃質(zhì)、β-胡蘿卜素、紫黃素和黃體素含量比福鼎大白低，玉米黃素高。而李娜娜[38]研究表明，自然光照下的黃金芽類胡蘿卜素含量不受影響，甚至有紫黃質(zhì)、葉黃素和總類胡蘿卜素含量的增加。這可能是采樣季節(jié)不同導(dǎo)致的光照強(qiáng)度不同引起的。類胡蘿卜素含量高是因為八氫番茄紅素合成酶(phytoene synthase，PSY)、番茄紅素β-環(huán)化酶(lycopene β-cyclase，LCYB)、VDE和ZEP等的基因表達(dá)都維持較高的水平[6]。

3.2 茶樹葉片成熟度與生長環(huán)境對茶葉中類胡蘿卜素的影響

成熟度不同的茶鮮葉中類胡蘿卜素的含量有一定的差異，有研究表明[8]，類胡蘿卜素總量隨著茶樹葉片成熟度的增高而增高，而葉黃素與胡蘿卜素的比值卻有所下降，龍井43的第二葉黃體素的含量為干重92.3 mg/kg,而第三葉達(dá)到398.9 mg/kg[35]。這是因為隨著葉片的成熟度增加，胡蘿卜素氧化成葉黃素的速度減慢，且此轉(zhuǎn)換過程受茶樹自身調(diào)控。也有研究報道[39]，茶葉類胡蘿卜素的總量隨著成熟度的增加先升高后降低，這與光合作用的速率有關(guān)，二、三葉光合速率高，類胡蘿卜素合成多，四葉進(jìn)入衰老階段，光合酶表達(dá)能力降低，光合色素含量降低。

此外不同的季節(jié)茶樹葉片中類胡蘿卜素含量差異較大，表現(xiàn)為夏季最高，春季最低，秋季介于二者之間[36]。夏天光照強(qiáng)烈，茶葉類胡蘿卜素增多以保護(hù)葉綠素不被強(qiáng)光破壞。因類胡蘿卜素可降解為揮發(fā)性香氣，所以含類胡蘿卜素高的夏秋茶具備加工為高香茶的潛能。雨季也因茶樹生長代謝可利用的水多，使類胡蘿卜素含量高于旱季[40]。

遮蔭影響光照從而影響茶葉中色素的積累。日本的玉露茶除有遮蔭處理外，其余加工工序與煎茶相同，它的類胡蘿卜素共17種，黃體素和金黃素較煎茶少，但總量卻是成品茶中最高的，這說明遮蔭有助于色素的積累[5]。這與劉曉瑞對白化黃金芽遮蔭處理結(jié)果一致[3]。

3.3 不同加工工藝對類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的影響

茶葉加工過程中類胡蘿卜素的含量減少。一般情況下，烏龍茶因用成熟芽葉為原料，類胡蘿卜素含量最高；紅茶發(fā)酵引起類胡蘿卜素降解95%左右，含量最少；綠茶介于二者之間，較鮮葉減少80%以上[4]。

綠茶的殺青工藝使茶葉中的CCDs等與類胡蘿卜素降解有關(guān)的酶鈍化，但類胡蘿卜素對熱和光敏感，殺青、干燥工序使類胡蘿卜素?zé)崃呀猓瑫袂嗑G茶中的類胡蘿卜素也會發(fā)生強(qiáng)烈的光解。β-紫羅蘭酮、橙花叔醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯等類胡蘿卜素?zé)崃呀?、光解產(chǎn)物在綠茶中含量高[2]。紅茶在揉捻過程中細(xì)胞破壞，類胡蘿卜素與類胡蘿卜素氧化酶接觸，同時多酚與多酚氧化酶接觸生成黃烷琨催化類胡蘿卜素的氧化，在發(fā)酵中持續(xù)氧化，促進(jìn)類胡蘿卜素降解[18]，因此紅茶中類胡蘿卜素的降解比綠茶快且程度高。斯里蘭卡紅茶中只檢測到8種類胡蘿卜素且含量很低[5]。紅茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯、茶螺烯酮等類胡蘿卜素酶促氧化產(chǎn)物含量高[41]。烏龍茶既有室內(nèi)萎凋、搖青或揉捻過程中的酶促氧化，也有日光萎凋時的光解，殺青、干燥時的熱裂解，所以烏龍茶含有所有綠茶和紅茶中類胡蘿卜素降解的香氣成分[2,42]。但是一些香氣成分因閾值高等原因不一定對茶葉的香味有貢獻(xiàn)，根據(jù)前人氣相色譜-嗅覺測量技術(shù)(GC-O)的研究結(jié)果[43-46]，各類茶中活性香氣物質(zhì)如表1。

一些具有特殊加工工藝的茶，其類胡蘿卜素含量較同類茶有一定的差異。如日本煎茶類胡蘿卜素含量比黃山毛峰和龍井高出2倍，這可能跟鮮葉的成熟程度和加工工藝都有關(guān)系，日本煎茶使用的是相對較老的一芽三、四葉，蒸汽殺青10 s，而黃山毛峰和龍井的殺青時間在5 min以上[4]。抹茶是鮮葉蒸青后干燥、去葉脈磨粉得到的，未經(jīng)過揉捻，它的類胡蘿卜素含量和同樣經(jīng)過遮蔭處理的玉露茶相比，α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素高，其他都低[5]，造成這種差異的原因是揉捻還是磨粉或是其他工藝尚不明確。斯里蘭卡紅茶和祁門紅茶都是相對完整的葉片，而阿薩姆紅碎茶的破碎程度高，氧化反應(yīng)更加劇烈，類胡蘿卜素含量較前兩者低[4]，次級氧化產(chǎn)物如苯乙醛等醛類含 量較傳統(tǒng)紅茶高，使紅碎茶的香氣品質(zhì)下降[47]。日本富山紅茶[2]和中國普洱茶[5]的加工過程中有微生物的參與，在真菌、酶雙重發(fā)酵的作用下，類胡蘿卜素保留量較低。富士山紅茶發(fā)酵后又經(jīng)過2～3 d的曬干，此過程中類胡蘿卜素光解，產(chǎn)生了2,6,6-三甲基-2-羥基環(huán)己酮、β-檸檬醛、α-紫羅蘭酮等，儲藏1年后6-甲基-5-庚烯-2-酮(6-methyl-5-hepten-2-one)、6-甲基-(e)-5-庚烯-2-酮(6-methyl-(E)-5-hepten-2-one)、等明顯增多[2]。普洱茶的活性物質(zhì)有α-紫羅酮,二氫-β-紫羅酮,香葉基丙酮,β-紫羅酮[48]。武夷巖茶大紅袍因炭火長時間烘焙，類胡蘿卜素?zé)崃呀獬潭雀?，僅剩鳳凰單叢的1/10[4]。日本的烘焙茶類胡蘿卜素也很少，僅含有7種[5]，均說明了干燥對類胡蘿卜素有很大的影響。烘焙茶中一半的類胡蘿卜素都是順式，這可能是受加熱的影響，反式結(jié)構(gòu)的類胡蘿卜素轉(zhuǎn)化成了順式。

表1 各類茶中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物Table 1 Degradation products of carotenoids in various types of tea

注：a表示這種化合物在茶葉中存在；b表示此化合物是茶葉中的活性香氣物質(zhì)。

類胡蘿卜素不同組分在加工過程中減少的量也不同，這取決于它們對溫度和氧環(huán)境的敏感程度。無論是在綠茶還是在紅茶中新黃素降解的最少，其次是β-胡蘿卜素，它們是干茶中殘留的主要的類胡蘿卜素，而紫黃素98%被降解[4]。

4 展望

類胡蘿卜素作為茶葉香氣前體之一，它在茶葉中的種類、含量及其降解方向和程度都極大的影響著茶葉的香氣品質(zhì)。目前在茶葉中已發(fā)現(xiàn)多種類胡蘿卜素，但部分結(jié)構(gòu)尚未明確，仍需進(jìn)一步運用LC-MS結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)物比對、核磁共振等手段鑒定其結(jié)構(gòu)。參與茶葉中類胡蘿卜素合成、轉(zhuǎn)換、降解的酶的基因表達(dá)調(diào)控、作用機(jī)理尚不明確，如CCDs在擬南芥、番茄、煙草等多種植物中均有深入研究，而在茶葉中鮮見報道。在此方向的研究有利于實現(xiàn)操控底物類胡蘿卜素的濃度種類和酶的活性同時向著香氣生成的方向反應(yīng)。

茶葉中的類胡蘿卜素含量(干重平均375.2 μg/g)高于很多含有類胡蘿卜素的植物,如成熟柑橘(224.6 μg/g)、胡蘿卜(100.6 μg/g)等，因此，提取茶葉中的類胡蘿卜素用于醫(yī)用和食品添加是另一個重要的研究方向。

不同茶葉加工工藝對類胡蘿卜素降解的影響尚未明確。已有研究在模擬的加工條件下檢測類胡蘿卜素純物質(zhì)的降解產(chǎn)物，但茶葉加工過程中的生化反應(yīng)錯綜復(fù)雜，且各反應(yīng)間存在一定的影響，這類的操作并不能真實反映出類胡蘿卜素的降解情況。切實可行的方法是在其他工藝條件都一致的情況下，單一改變某一道工藝來檢測該道工藝中類胡蘿卜素的降解產(chǎn)物，并進(jìn)一步推理驗證引起類胡蘿卜素降解的原因和降解過程。

茶葉的香氣組成是個復(fù)雜的體系，對類胡蘿卜素與其降解產(chǎn)生的揮發(fā)性香氣之間的關(guān)系的探討，有利于系統(tǒng)分析把握香氣前體與香氣之間的關(guān)系，對于改善茶葉香氣品質(zhì)有著重要的意義。