文件类型：PPT/Microsoft Powerpoint 文件大小：字节
种类
结构
含量
理化性质
生物学活性
第一章 茶叶中的化学成分
及其性质
主要内容
多酚类物质
色素
氨基酸
嘌呤碱
芳香物质
糖类
皂甙
维生素和矿质元素
茶鲜叶中,水分约占75%,干物质为25%左右.茶叶的化学成分是由3.5-7.0%的无机物和93.0—96.5%的有机物组成.
茶叶中的化学成分及在干物质中的含量
第一节 茶叶中的多酚类物质
茶多酚(Tea polyphenols)亦称"茶鞣质","茶单宁",茶鲜叶中的含量一般在18～35%(干重)之间.是一类存在于茶树中的多元酚的混和物.
分为四类:
儿茶素(黄烷醇类);
黄酮,黄酮醇类;
花青素,花白素类;
酚酸及缩酚酸等
目前国内所指茶多酚一般是指从绿茶中提取的多酚类物质,不包括儿茶素的氧化产物茶黄素,茶红素,乌龙茶单宁.
茶叶中的多酚类物质(在国际上则通用为tea polyphenols)不仅包括茶多酚,还包括茶多酚的氧化产物.如来自绿茶的多酚green tea polyphenols,来自红茶的多酚black tea polyphenols,来自乌龙茶的多酚oolong tea polyphenols.
多酚类物质结构
一,儿茶素类(Catechins)
茶叶中的儿茶素属于黄烷醇类化合物(flavanol),在茶叶中含有12-24%(干重),是茶叶中多酚类物质的主体成分.
(一)儿茶素的种类及结构
EC,EGC称为非酯型儿茶素或简单儿茶素
EGCG,ECG称为酯型儿茶素或复杂儿茶素
(二) 儿茶素的异构体
1.儿茶素的几何异构 (顺反异构)
2,3号位C原子的H在环同一侧 2,3号位C原子的H不在环同一侧
顺式儿茶素名称前加"表",英文简称前加"E"(epi-).从茶叶中分离鉴定的儿茶素中顺式儿茶素占儿茶素总量的70%左右.
2.儿茶素的旋光异构体(对映体)
旋光异构是另一类型的立体异构,主要是由于分子中的不对称性而引起.
通过尼柯尔棱镜产生的光称为偏振光,能使光的振动方向改变的物质称为旋光异构体.能使偏振光向右旋转,称为右旋,用(+)或"d"表示;能使偏振光向左旋转,称左旋,用(-)或"l"表示.在儿茶素的结构中,C2和C3是两个不对称碳原子,因而具有旋光特性,共有22=4个旋光异构体.
当左旋或右旋儿茶素等量共存时,旋光现象消失,这种消旋体称为外消旋体.
3. 儿茶素的构型 (D.L构型表示法 )
D.L构型表示法 :具有与L型甘油醛相同的不对称碳原子时,称为L型儿茶素,而具有D型甘油醛相同的不对称碳原子时,称为D型儿茶素.
在茶叶中的儿茶素多为L型,D型的很少,其构型与旋光性有相互对应关系.L型的儿茶素多具有左旋,且多为顺式儿茶素,即表儿茶素即L-(-)-EC.而D型儿茶素多具有右旋光性,且多为反式儿茶素即D-(+)-C.
由于存在这种对应关系,L-(-)-EC可简写成(-)-EC或L-EC 或EC;D-(+)-C可简写成(+)-C或D-C或C.
在茶叶中的儿茶素主要有以下6种:EGCG,ECG,EGC,EC,GC和C.
(三) 儿茶素的理化性质
溶解性:儿茶素为为白色固体,亲水性较强,易溶于热水,含水乙醇,甲醇,含水乙醚,乙酸乙酯,含水丙酮及冰醋酸等溶剂,但在苯,氯仿,石油醚等溶剂中很难溶解.
吸收光谱: 儿茶素在可见光下不显颜色,在短波紫外光下呈黑色,在225nm,280nm处有最大吸收峰.
显色反应:儿茶素分子中的间位羟基可与香荚兰素在强酸条件下生成红色物质.酚类显色剂如氨性硝酸银,磷钼酸等均可与儿茶素反应生成黑色或蓝色物质.
沉淀反应:儿茶素属多酚类化合物,许多与酚类络合的金属离子也与儿茶素发生反应,如Ag+,Hg2+,Cu2+,Pb2+,Fe3+及Ca2+等.
氧化反应:在儿茶素的结构中存在酚性羟基,尤其B环上的邻位,连位羟基极易氧化聚合,易被KmnO4氧化,易被茶鲜叶中的多酚氧化酶氧化催化,也可在光,高温,碱性条件下发生氧化聚合缩合,形成有色物质.
异构化作用:在热的作用下,一种儿茶素可转变为它对应的旋光异构体或顺反异构体.如在绿茶制作中,EC可转变成C.
(四) 儿茶素与茶叶品质
儿茶素是绿茶汤苦涩味的主体
苦味具有对味觉产生强烈的刺激作用,但食品中苦味与其他各种味道相协调,则可起丰富和改进食品风味的作用.
涩味是口腔中所感觉到的一种干燥,收敛性的感觉,是多酚类物质与唾液蛋白和糖蛋白相互作用产生的.
儿茶素特别是酯型儿茶素,其组合和浓度,不仅构成苦涩味的主体,也是茶汤浓淡,茶叶优劣的主体物.
儿茶素的味性质及阈值 mg/100ml水
儿茶素的氧化程度与其他茶类品质密切相关
儿茶素氧化形成的茶黄素,茶红素是红茶汤色红的主体,同时是红茶汤厚度,强度的主体.茶红素与蛋白质接合形成红色叶底.
儿茶素的自动氧化是绿茶贮藏中陈化现象的主因之一
在常温常压下,绿茶久置后,由绿色陈变为黄色,汤色由绿变成黄红色.
二, 黄酮及黄酮苷(Flavone and flavone glycosides)
黄酮类(也称花黄素)泛指两个具有酚羟基的苯环(A环与B环)通过中央三个碳原子相互连接而成的一系列化合物.C杂环上的O有共用的电子对而具有弱碱性,能与强酸形成 盐.C3位易羟基化形成一个非酚性羟基,形成黄酮醇.茶叶中黄酮类占茶叶干重的2-5%.
(一)种类及结构
黄酮醇(Flavonol)
茶叶中的黄酮醇占茶叶干重的4%,主要为山奈素1.42-3.24mg/g,槲皮素2.72-4.83mg/g 和杨梅素0.73-2.00mg/g .
黄酮苷(Flavone glycosides)
茶叶中的黄酮苷占茶叶干重的1%,主要为芸香苷(占干物重的0.05-0.15%),槲皮苷(占干物重的0.2-0.5%) 和山奈苷(占干物重的0.16-0.35%).
(二) 黄酮及黄酮苷的理化性质
色泽: 黄酮及黄酮苷类物质多为亮黄色结晶,与绿茶汤色关系较大.
溶解性: 黄酮及黄酮醇一般都难溶于水,较易溶于有机溶剂,如甲醇,乙醇,冰醋酸,乙酸乙酯等,而黄酮苷类在水中的溶解度比其苷元大,其水溶液为绿黄色,对绿茶汤色的形成作用较大.难溶和不溶于苯,氯仿等有机溶剂中.
水解反应:在制茶过程中,黄酮苷在热和酶的作用下会发生水解,脱去苷类配基变成黄酮或黄酮醇,在一定程度上降低了苷类物质的苦味.
吸收光谱:不同结构的黄酮类化合物具有不同的吸收光谱. 但吸收峰大都在240-270nm和335-380nm之间.
显色反应:黄酮及黄酮醇类可与浓硫酸,三氯化铝反应呈现出一定的颜色.
三,花青素和花白素类(anthocyanidin and leucoanthocyanidin)
花青素(又称花色素)是一类性质较稳定的色原烯(Chromene)衍生物.一般茶叶中其含量占干物重的0.01%左右,而在紫芽茶中则可达0.5-1.0%.
茶叶中主要的花青素类物质
上述的四种花青素物质在茶树体内主要是以糖苷的形式存在.
(一)花青素类
花青素的互变异构
花青素是植物花,果,叶,茎中由于细胞pH不同而呈现不同颜色.花青素的吸收光谱在475-560nm之间.
花青素能吸收部分光强,可减少光照过强时对代谢带来的不利影响.
花青素具苦味,对制茶品质不利.
(二)花白素类
花白素又称或"4-羟基黄烷醇".无色,但经盐酸处理后能形成红色的芙蓉花色素苷元或飞燕草花色苷元,故又称隐色花青素.
茶新梢花白素含量约为干重的2～3%.花白素C4位上多一个非酚性羟基,化学性质比儿茶素更活泼,易发生氧化聚合作用.在红茶发酵过程中,花白素可完全氧化成为有色氧化产物.
四,酚酸和缩酚酸类
酚酸:一类分子中具有羧基和羟基的芳香族化合物.
缩酚酸:酚酸上的羧基与另一分子酚酸上的羟基相互作用缩合而成.
酚酸和缩酚酸占茶叶干重的5%.
茶没食子素 没食子酸
(Theogallin) (Gallic acid)
占茶叶干重的1-2% 占茶叶干重的0.5-1.4%
酚酸类物质是茶树生理代谢的次生物质,是合成酯型儿茶素必不可少的物质.
在制茶过程中,酯型儿茶素水解产生酚酸类,它们参与茶汤滋味的形成.
在红茶制造中,酯型儿茶素水解产生酚酸类,使细胞pH值降低,有利于红茶发酵的进行.
绿原酸(Chlorogenic acid)
占茶叶干重的0.3%
本节小节
茶叶中富含多酚类物质,是一类多元酚的混合物,其占茶叶干重的18-24%.
茶叶中的多酚类物质分为儿茶素类(黄烷醇类),黄酮及黄酮醇类,花青素和花白素类,酚酸及缩酚酸类.它们分别占茶叶干重的12-24%,2-5%,2-3%,5%.其中儿茶素类与茶叶的滋味密切相关.黄酮及黄酮醇类与绿茶汤色密切相关.
茶叶中的儿茶素类主要有EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯),EGC(表没食子儿茶素),ECG(表儿茶素没食子酸酯),EC(表儿茶素).它们存在顺反异构,旋光异构,且顺反异构与旋光异构存在相互对应关系.
儿茶素的基本结构为:
它们多与葡萄糖,半乳糖,芸香糖等在C3位以糖苷键连接形成黄酮醇苷类.茶叶中的黄酮醇苷类主要有芸香苷,槲皮苷和山奈苷.
茶叶中的黄酮醇类物质主要有:
茶叶中的花青素类是一种性质较为稳定的色原烯衍生物,多以花青素糖苷的形式存在.存在多种互变异构体,在不同的pH下呈现出不同的颜色.花白素类又称4-羟基黄烷醇,经盐酸处理后能形成花青素类物质.
茶叶中的酚酸类主要有没食子酸,茶没食子酸和绿原酸.
作业题
1,画出茶叶中主要儿茶素的结构.
2,画出茶叶中主要黄酮醇及其苷的结构.
3,简述儿茶素的理化性质以及儿茶素与茶叶品质的关系.
第二节 茶叶中的色素
主要内容
一,茶叶中的天然色素
叶绿素; 类胡萝卜素; 花黄素(黄酮类)
二,茶叶加工过程中形成的色素
茶黄素类; 茶红素类; 茶褐素类
色素是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质,是构成茶叶外形色泽,汤色及叶底色泽的成分,其含量及变化对茶叶品质起着至关重要的作用.
茶叶中的色素:天然色素和加工中形成的色素.
根据溶解性分为:水溶性色素和脂溶性色素.
一,茶叶中的天然色素
(一)脂溶性色素
1.叶绿素(Chlorophyll)
叶绿素(C32H30N4Mg)是由甲醇,叶绿醇与卟吩环结合而成,是一种双羧酸酯化合物.
卟吩环由四个吡咯构成的卟啉并戊酮环,中间有1个不电离的Mg2+,这个与甲醇,叶绿醇结合的卟啉环,称为叶绿酸.
叶绿素在鲜叶中与蛋白质类脂物质相结合形成叶绿体,在制茶过程中叶绿素从蛋白体中释放出来.游离的叶绿素很不稳定,对光,热敏感.
茶鲜叶中的叶绿素约占茶叶干重的0.3%～0.8%.叶绿素a含量为叶绿素b的2～3倍.
叶绿素总量依品种,季节,成熟的不同差异较大.叶色黄绿的大叶种含量较低,叶色深绿的小叶种含量较高,是形成绿茶外观色泽和叶底颜色的主要物质.
纯粹的叶绿素a是黄黑色的粉末,其乙醇溶液呈蓝绿色;叶绿素b为深绿色粉末,它的乙醇溶液呈绿色或黄绿色.
一般而言,加工绿茶以叶绿素含量高的品种为宜,在组成上以叶绿素b的比例大为好.而红茶,乌龙茶,白茶,黄茶等对叶绿素含量的要求是比绿茶低.如果含量高,会影响干茶和叶底色泽.
2.类胡萝卜素 (Carotenoids)
类胡萝卜素是一类具有黄色到橙红色的多种有色化合物.在自然界分布很广,属四萜类衍生物(8个异戊二烯),结构特征为共轭复烯烃,为茶叶中重要的脂溶性色素.类胡萝卜素已知结构式的化合物在300种以上,
茶叶中的类胡萝卜素主要为胡萝卜素和叶黄素两大类.
(1)胡萝卜素类(Carotenes)
胡萝卜素类为茶叶中重要的脂溶性色素,分为α-胡萝卜素,β-胡萝卜素,γ-胡萝卜素,等.这三种胡萝卜素被内服至人体均能表现维生素A的生理作用,也称为维生素A原.
茶叶中的含量约0.06%.成熟叶比嫩叶含量多,其中,主要组分为β-胡萝卜素,约占胡萝卜素总量的80%.
胡萝卜色素溶液呈橙黄色至黄色,浓度增大时带橙色,酸碱条件下稳定,但对光热氧不稳定.
胡萝卜素在高山茶中含量较多.
在人体内消化后能产生2分子维生素A.
在红茶加工中氧化降解形成红茶的香气物质,如α-紫罗酮,β-紫罗酮(紫罗兰香),二氢海葵内酯(温和淡香,能衬托出其它香气),茶螺烯酮等,从而对红茶香气的形成起十分重要的作用.
β-胡萝卜素
(2) 叶黄素类(Xanthophylls)
叶黄素类也广泛分布在植物界,也是茶叶中类胡萝卜素的主要成分,结构特征为共轭复烯烃的加氧衍生物或环氧化物,以醇,醛,酮,酸的形式存在,为黄色色素.
不溶于水,易溶于甲醇,乙醇,石油醚.在茶叶中的含量一般为0.01%~0.07%,随茶叶新梢成熟度的提高,总含量增加.
茶叶中叶黄素类化合物主要有:叶黄素,玉米黄素,隐黄素,新叶黄素,5,6-环氧隐黄素等.
叶黄素(Xanthophyl):0.14-0.80mg/g干茶
玉米黄素(Zeaxanthin):0.074-0.144mg/g干茶
隐黄素(Cryptoxanthin):0.153-0.763mg/g干茶
它们与红茶香气,外形色泽和叶底色泽的形成有关.
3.类胡萝卜素的性质
亲酯性 几乎不溶于水,酒精和甲醇.易溶于石油醚或正己烷.但含氧的复烯烃衍生物如醇,酮等则随其分子中含氧功能基团的数目增多,亲酯性随之减弱.
光学特性 具有高度共轭双键的发色团和有-OH等助色团,因而具有不同颜色.在可见光区的420nm-480nm有强吸收(CHCl3).
显色反应
与三氯化锑的氯仿溶液,产生蓝色.
与浓H2SO4,产生蓝绿色.
叶黄素与浓HCl反应,生成灰绿蓝色.
生理活性
类胡萝卜素中的α,β- 胡萝卜素是原维生素A,在体内可分解为维生素A.如今,类胡萝卜素的抗氧化作用非常受到瞩目.其抗氧化能力被证明与维生素E不相上下,而且类胡萝卜素已被发现对多种癌细胞,如皮肤癌,乳腺癌,肺癌,白血病等的癌细胞的增殖有抑制作用.
人体的皮肤,肝脏,肾脏,精巢,卵巢,血液等许多组织中含有类胡萝卜素.据调查体内类胡萝卜素水平与一些癌症的发病率有逆向关系,如β-胡萝卜素的含量低,肺癌的发病率高.因此,为了预防癌症,应积极地从食物中摄取类胡萝卜素.现在许多国家已开发了类胡萝卜素强化食品.
生理活性
(二)水溶性色素
水溶性色素指能溶解于水的呈色物质的总称.一般指花黄素类(黄酮类),花青素(花色素)及儿茶素的氧化产物.
茶鲜叶中存在的天然水溶性色素主要有花黄素,花色素等,它们都是类黄酮的化合物,广泛存在于植物界,茶叶中已发现有几十种花黄素,花色素,是茶叶中水溶性色素的主体.
亦称"黄酮类"(Flavonoid),主要包括黄酮醇(Flavonol)和黄酮(Flavone)两类化合物;茶树体内主要是黄酮醇及其苷,在茶鲜叶中的含量占干物重的3%～4%,由于结合的糖的种类不同,连接位置不同,因而形成各种各样的黄酮醇苷.它们是茶叶水溶性黄色素的主体物质,是绿茶汤色的重要组分.
花黄素类(Anthoxanthin)
又名"花色素",重要的水溶性色素.植物中花青素多在C3位置带有羟基,且常与葡萄糖,半乳糖或鼠李糖缩合形成苷.
一般茶叶中的花青素占干物质的0.01%~1.0%,而在紫芽茶中的含量较正常芽叶高得多.
花青素类(anthocyanidin)
其形成和积累与茶树生长发育状态及环境条件密切相关,一般光照强,气温高的季节,较易形成花青素,使茶芽叶呈红紫色.对茶叶的叶底色泽,汤色及干茶色泽均有较大影响.含量较高的紫色芽叶制成绿茶,品质较差,汤色发褐,滋味苦涩,叶底靛青.若加工红茶,则汤色叶底乌暗,品质也较差.
二,茶叶加工中形成的色素
在红茶的加工过程中,正是由于多酚类物质氧化形成了茶黄素和茶红素等色素,使红茶具有了红汤红叶的品质特征.
茶黄素类(theaflavins,TFS)
茶黄素是红茶中的重要成分,它最早是由Roberts E.A.H(1957)发现的,是多酚类物质氧化形成的一类能溶于乙酸乙酯的,具有苯并卓酚酮结构的化合物的总称.
R R'
茶黄素 OH OH
Theaflavin (TF1 or TF)
茶黄素-3-单没食子酸酯 G OH
Theaflavin-3-monogallate (TF2 or TF-3-MG)
茶黄素-3'-单没食子酸酯 OH G
Theaflavin-3'-monogallate (TF3 or TF-3 ' -MG)
茶黄素-3,3'-双没食子酸酯 G G
Theaflavin-3,3'-digallate(TF4 or TF-3,3 ' -MG)
G=没食子酰基
=
表茶黄酸 Theaflavic acid, TFA
在红茶中,TFMG:TFDG:TF:TFA
= 52:36:11:1
茶黄素形成示意图
PPO:多酚氧化酶
茶黄素与红茶品质
TFS是红碎茶中色泽橙红,具有收敛性的一类色素,其含量占红茶固形物的1%～5%,是红茶滋味和汤色的主要品质成分.对红茶的色,味及品质起着重要的作用,是红茶汤色"亮"的主要成分,是红茶滋味强度和鲜度的重要成分,同时也是形成茶汤"金圈"的主要物质.茶黄素与红碎茶品质的相关系数为0.875.
茶黄素与红茶品质
Roberts E.A.H.指出,审评者对色泽的估量大多数是受茶黄素的影响,含量越高,汤色明亮度越好,呈金黄色;含量越低,汤色越深暗.与咖啡碱,茶红素等形成络合物,温度较低时显出乳凝现象,是茶汤"冷后浑"的重要因素之一.并且含量的高低直接决定红茶滋味的鲜爽度,其含量的高低与叶底亮度也呈高度正相关.
茶黄素的提纯物呈橙黄色的针状结晶,易溶于水,甲醇,乙醇,丙酮和乙酸乙酯,难溶于乙醚,不溶于氯仿和苯.水溶液呈鲜明的橙黄色,具有较强的刺激性,在380nm与460nm处有最大吸收峰.
2.茶红素类(thearubigins, TRS)
TRs是一类复杂的不均一性红褐色酚性化合物,主要分子量在700～40 000之间.它既包括儿茶素酶促氧化聚合,缩合反应产物,也有儿茶素氧化产物与多糖,蛋白质,核酸和原花色素等产生非酶促反应的产物.
Roberts根据双向纸层析将茶红素分离为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型. TRSⅠ为溶于乙酸乙酯的部分,而TRSⅡ为不溶于乙酸乙酯而溶于正丁醇的部分.
茶红素可能的结构式
R=没食子酰基或其它基团
TRs是红茶氧化产物中最多的一类物质,含量约为红茶9～19%(干重),占红茶多酚类物质的70%左右.该物为棕红色,能溶于水,水溶液呈酸性,深红色,刺激性较弱,是构成红茶汤色的主体物质,对茶汤滋味与汤色浓度起极重要作用.参与"冷后浑"的形成.此外,还能与碱性蛋白质结合生成沉淀物存于叶底,从而影响红茶的叶底色泽.
通常认为TRs含量太高,滋味淡薄,汤色变暗,而含量太低,茶汤红浓不够.
Roberts认为,TRs/TFs比值过高茶汤深暗,鲜爽度不足;TR/TF比值过低时,亮度好,刺激性强,但汤色红浓度不够.一般TFs>0.7, TRs>10%,TRs/TFs=10-15时,红茶品质优良.
3.茶褐素类(theabrownines,TBS)
TBs为一类水溶性非透析性高聚合的褐色物质,有学者,把不溶于乙酸乙酯和正丁醇的水溶性褐色物质也称为茶褐素.其主要组分是多糖,蛋白质,核酸和多酚类物质,由茶黄素和茶红素进一步氧化聚合而成,化学结构及其组成有待探明.
TBs深褐色,溶于水,不溶于乙酸乙酯和正丁醇,其含量一般为红茶中干物质的4-9%.是造成红茶茶汤发暗,无收敛性的重要因素.其含量与品质呈高度负相关(r=-0.979),含量增加时红茶等级下降.
红茶加工中长时过重的萎凋,长时高温缺氧发酵,是茶褐素积累的重要原因.红茶储存过程中,茶红素和茶黄素会进一步氧化聚合形成茶褐素.
本节小节
茶叶中的色素分天然色素和加工形成的色素.天然色素中脂溶性色素主要为叶绿素和类胡萝卜素(胡萝卜素,叶黄素,隐黄素,玉米黄素),它们在茶叶中含量均小于1%.它们与茶叶外形色泽,叶底色泽有关.
其中类胡萝卜素属四萜类衍生物,在红茶加工中易降解产生对红茶香气有利的物质.此外茶叶中的胡萝卜素主要为 -胡萝卜素,具有(1)较强的抗氧化作用,可预防癌症;(2)在人体内可降解成二分子的VA,具有明目作用.
茶叶中的水溶性色素主要为多酚中的黄酮及其苷(亦称花黄素),花青素(亦称花色素).与绿茶汤色密切相关.
茶叶在加工过程中形成的色素为茶色素,包括茶黄素和茶红素.茶黄素与红茶汤色,滋味,鲜爽度高度相关,红茶中主要为茶黄素,茶黄素单没食酸酯,茶黄素双没食子酸酯.茶红素是一类复杂的不均一性的红褐色酚性化合物,分为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型.与红茶汤色和滋味相关.茶黄素和茶红素与咖啡碱一起形成络合物,是茶汤"冷后浑"的重要因素之一.
作业题
画出茶叶中几种主要茶黄素的结构式.
简述茶黄素类茶红素与红茶品质的关系.
儿茶素及其氧化产物(茶黄素,茶红素)的生理活性
清除自由基,抗氧化
人体在代谢过程中产生自由基,在正常情况下体内的自由基生成和消除达到动态平衡,自由基处于生成体系与防护体系的平衡之中.一旦该体系受到内外界因素的作用而被破坏时,就会危害机体,长期以往,将会引诱多种疾病的发生,如帕金森氏综合征,老年性痴呆症,肿瘤,自身免疫性疾病,白内障,炎症等等.
自由基与疾病
多酚提供质子和电子易与自由基反应使其失去活性,故具有显著的抗氧化特性.
资生堂绿茶抗氧化化妆品
茶黄素(TF),茶黄素单没食子酸酯由仍含有活性羟基,没食子酰基,苯骈卓酚酮等活性基团(TFMG)也有相当强的抗氧化活性.
除直接清除自由基外,茶多酚与Vc,Ve还有协同增效作用.
多酚可络合金属离子,如铁离子,铜离子等,对由其催化的自由基脂质过氧化的连锁反应起阻止作用,从而有效地切断连锁反应.
抑制体内氧化体系中酶活,如抑制黄嘌呤氧化酶系,P—450酶系,脂氧化酶,环氧酶等的酶活,阻止体内自由基的生成;同时保护体内的抗氧化系统,如增强过氧化氢酶(CAT),超氧歧化酶(SOD),谷胱甘肽过氧化酶(GSH)等多种抗氧化酶的酶活,增强体内自身清除自由基能力,防止机体受活性氧的损害.
综上所述,茶多酚可从多种途径来阻止机体受氧化:
①清除自由基;
②络合金属离子;
③抑制氧化酶的活性;
④提高抗氧化酶的活性;
⑤与其他抗氧化剂有协同增效作用;
⑥维持体内抗氧化剂浓度.
2.抗癌,抗突变作用
环境污染的加剧,饮食的变化,运动量的减少等多种原因,癌症患者逐年增加.据统计,我国每年新发癌症病例160万至200万,并以3%的速度递增且呈年轻化趋势.
癌症的发生过程为:生物体内的某一个细胞受环境影响,其基因发生突然变异引起细胞膜和细胞质的变化,变成癌细胞后快速分裂增殖,最后发展为癌组织.因此,抑制基因突变或抑制癌细胞增殖都能阻止癌症的发展.
3.抗菌,抗病毒
大量研究证实,茶多酚和茶色素对痢疾杆菌,金黄色葡萄糖球菌,伤寒杆菌,霍乱弧菌等多种有害菌有明显的抑杀作用.饮茶可以防治一些细菌性疾病,如痢疾,伤寒,霍乱,肠炎,肾炎等.在民间就有喝浓茶治疗细菌性痢疾的作用.
此外,茶叶中的有效成分对人体肠道有益细菌双歧杆菌有促进生长和促增殖功效.饮茶又可以改善人体肠道微生物结构,提高肠道免疫力,增进人体健康.
同时对病原菌如体癣,足癣菌有显著杀伤作用.茶水擦身或足浴5-7周后,体癣,足癣症状会完全消失.
艾滋病( AIDS)病毒会造成人体血液中淋巴细胞的感染,破坏人体自身免疫细胞.体外研究发现,茶多酚对病毒作用具有相当强的阻断作用,可有效抑制 AIDS 病毒的增殖,其阻断能力高于国际上通用的治疗AIDS 药物 AZT20-30倍.
茶多酚可抑制蛀牙菌以及引超牙周炎的细菌生长,具有预防蛀牙,牙周炎.
4.除口臭作用
口臭由多种挥发性化合物引起,包括硫磺化合物(硫化氢,甲硫醇等),含氮化合物(氨类),低级脂肪酸,醛类,酮类化合物等.这些物质有的因为口腔疾病,消化系统,呼吸系统疾病而自体内产生的,有的来自食物,如大蒜,酒,烟等.
茶多酚能有效地消除口臭.因为茶多酚能与引发口臭的多种化合物起化学反应,生成无挥发性的产物,从而消除口臭.由于这个效果,茶叶提取物被用于一些牙膏,口香糖中.
5.抑制动脉硬化作用
心血管疾病的病因主要是动脉硬化.由于血液中脂类浓度偏高,胆固醇和其他脂质沉积在动脉内膜而引起.胆固醇和脂肪不溶于水,被包在磷脂和蛋白质中以脂蛋白的形式存在血液中.血液中的脂蛋白胆固醇根据其密度大小被分为低密度脂蛋白(LDL)胆固醇和高密度脂蛋白(HDL)胆固醇.血液中LDL胆固醇浓度高时,会引发动脉硬化,相反HDL胆固醇浓度高时,动脉硬化会受到抑制.
大量的调查研究发现,喝茶多的人其血液中胆固醇总量较低,而其中主要是LDL胆固醇的量的减少,HDL胆固醇没有大的变化.主要作用机理为抑制消化系统对胆固醇的吸收,促进体内脂质,胆固醇的排泄.因此,喝茶可改善血液中胆固醇的比例,从而达到预防心血管病的效果.
血小板凝集形成血栓也是动脉硬化,心肌梗塞的原因之一.茶多酚还能抑制血小板凝集以防止血栓的形成.
6.降血糖
正常情况下,摄人体内的糖分转化为能量被使用.当摄人体内的糖分过多时,无法转化为能量的部分留在血液中引起血糖浓度上升,引发糖尿病.
预防糖尿病的方法有控制饮食.治疗糖尿病的药有一种为增加体内的胰岛素,以促进血糖的代谢;另一是抑制体内淀粉酶,蔗糖酶等的活性,使得摄人体内的淀粉,多糖无法被消化吸收,直接被排出体外,从而达到控制体内糖分,抑制血糖升高的作用.
试验发现多酚(ECG,EGCG,CG,GCG以及茶色素中的茶黄素)对人和动物体内的淀粉酶,蔗糖酶活性有抑制作用.其中茶黄素的效果最强.同时茶叶中的另一成分茶多糖也有有效的降血糖作用.因此,喝茶也有预防糖尿病的效果.
7.降血压
高血压现代生活的多发病,世界上10人中有1人患高血压.
人体内有一种名为血管紧张素转换酶(ACE),此酶有引起血压上升的作用.治疗高血压的药物中有许多是ACE抑制剂.茶多酚对ACE有阻碍作用,其中EGCG活性最强,其次是ECG.茶多酚可使平均血压,收缩压,扩张压都有明显下降.
8.抗过敏及消炎作用
过敏反应可由多种物质引起,如某些动物蛋白,细菌,病毒,药物,动物毛皮,植物花粉,以及油漆,染料,塑料,化学纤维等等.引起过敏的物质被称为过敏原.正常情况下,机体受外来性异物刺激后,产生相应的抗体,释放出化学物质进行抵御,发生抗原抗体反应.这是机体自我保护所需的免疫反应.但若反应过度或持续时间长,由此导致组织损伤或机体生理机能障碍,就成了损伤.
过敏反应过程模式图(↑为茶多酚起阻碍作用处)
9.抗辐射作用
二战中的日本广岛原子弹轰炸使人们发现了茶的抗辐射作用.辐射会引起血液中白细胞减少,免疫力下降,从而引发多种疾病.在动物试验中,发现服用茶多酚可减缓辐射引起的免疫细胞的损伤,促进受损免疫细胞和白细胞的恢复,防治骨髓细胞的辐射损伤.
现代生活中,一些行业,如X光拍片,放射物质实验的工作人员接触射线的次数较多,并且日常生活中移动电话,计算机,电视等使人处于长时间低剂量的电磁辐射中.同时环境的恶化使大气的臭氧层遭到破坏,地球上的电磁辐射强度不断增大.因此需要经常注意抗辐射.而饮茶则是非常简便且有效的方法.
10.对重金属的解毒作用
重金属包括砷,镉,锑,铍,铅,汞等,来源于空气,水,食物,日常所用金属制品等.可由呼吸,饮食进入身体.体内的积蓄会导致头昏眼花,腹部疼痛,呕吐和休克,损害胃,肠,肝,肾等器官,损害神经系统,引起衰老.茶多酚对多种重金属离子有络合,还原等作用,能减轻重金属离子对人体的毒害.
11.茶多酚的应用
食品保鲜剂.茶多酚作为食品保鲜剂在油脂,水产制品,肉类制品的保鲜,保色的方面效果显著.
口腔卫生用品.添加茶多酚的口香糖,牙膏能消除生理及饮食造成的口臭.
抗菌布.用含有茶多酚的布做成的口罩,手套,工作服有抗菌能力,可用于防治疾病的传染.
空气清新剂.利用茶多酚的除臭作用,将茶多酚放人冰箱或空调,汽车中的空气过滤网中,可保持冰箱以及室内,车内空气清新.还有将茶多酚用到卫生间的空气清新剂中,以及添加茶多酚的卫生纸,尿布.
动物饲料.在牲畜的饲料中添加茶多酚以生产低脂肪的肉类,蛋类等等.茶多酚的开发应用前景非常广阔.
化妆品.最近还出现了含有茶多酚的化妆品,如化妆水,面膜,香皂等,因为茶多酚有抗氧化作用,可减少紫外线造成的色素沉积,有美容效果.
继茶多酚药理研究之后,茶色素的药理研究,特别是茶黄素类的药理研究,成为茶叶中活性成分的热点.
目前许多国家的医药部门正在进行茶多酚治疗现代病的临床试验,茶多酚的开发也正在向医药品方向发展.
美国医学基金会主席J.H.Weisbarger指出: "茶多酚将是21世纪对人类健康产生巨大效果的化合物."
第三节 茶叶中的氨基酸(amino acid)
茶叶氨基酸种类与结构
茶叶中的茶氨酸
茶氨酸的生理活性
第四节 茶叶中的嘌呤碱
茶叶中嘌呤碱的组成与结构
茶叶嘌呤碱的性质
咖啡碱的生理活性
茶叶中的氨基酸(amino acid)
茶叶中的氨基酸有26种,除了20种蛋白质氨基酸存在于游离氨基酸中,另外还检出6种非蛋白质氨基酸(茶氨酸,γ–氨基丁酸 ,豆叶氨酸 ,谷氨酰甲胺 ,天冬酰乙胺 ,β–丙氨酸 ).
茶氨酸(占茶叶干重的1-2%;占整个游离氨基酸的70%);
谷氨酸(占游离氨基酸的9%) ;
精氨酸(占游离氨基酸的7%) ;
丝氨酸(占游离氨基酸的5%) ;
天冬氨酸(占游离氨基酸的4%).
茶叶中主要的游离氨基酸
1,茶氨酸(Theanine)
茶氨酸是茶树中一种比较特殊的在一般植物中罕见的氨基酸,是茶叶的特色成分之一.除了在一种蕈及茶梅中检出外,在其它植物中尚未发现.
Xerocomus badius
Camellia sasangua
茶氨酸属酰胺类化合物,系统命名为N-乙基-γ-L-谷氨酰胺(N-ethyl-γ-L-glutamine) .
茶氨酸的性质
自然界存在的茶氨酸均为L型,白色针状结晶.极易溶于水,而不溶于无水乙醇和乙醚,且溶解性随温度升高而增大.具有焦糖的香味和类似味精的鲜爽味,味觉阈值为0.06%,而谷氨酸和天冬氨酸的味觉阈值则分别为0.15%及0.16%.
茶氨酸与茶叶品质
在茶汤中,茶氨酸的浸出率可达80%.对绿茶滋味具有重要作用,与绿茶滋味等级的相关系数达0.787～0.876.
茶氨酸还能缓解茶的苦涩味,增强甜味.可见茶氨酸不仅对绿茶良好滋味的形成具有重要的意义,并可作为红茶品质的重要评价因子之一.
茶氨酸的生理活性
调节脑内神经传达物质的变化
多巴胺是一种重要的神经传达物质.帕金森症和精神分裂症的起因,是由于病人的脑部缺乏多巴胺.茶氨酸被吸收入脑后会使脑内神经传达物质多巴胺显著增加,因而使脑部疾病有可能得到调节或预防.
提高学习能力和记忆力
(1)将老鼠放入箱中,箱内有一盏灯,灯一亮就有食物出来.服用茶氨酸的老鼠能在较短时间内掌握要领,学习能力高于不服茶氨酸的老鼠.
(2)利用老鼠有躲到暗处的习惯,当老鼠跑到暗处时用电击它,服用茶氨酸的鼠趋于徘徊在光亮处,以免遭电击,表明对暗处的危险有较强的记忆.
试验表明,服用茶氨酸后,脑中的α波增强, α波的出现就表示大脑处于放松,平静状态.其效果可与咖啡碱的兴奋作用相对抗.并且茶氨酸的这种作用对容易不安的人更有效.
镇静作用
cps = Cycles Per Second
茶叶含有较多的咖啡碱,其具有兴奋作用,但是人们在饮茶时反而感到放松,平静,心情舒畅.这主要是茶氨酸的作用.
女性临床试验表明服用200mg/日的茶氨酸,女性经期综合症的症状如头痛,腰痛,胸部胀痛,无力,易疲劳,精神无法集中,烦躁等症状得到有效改善.
保护神经细胞
动物实验表明,茶氨酸能抑制短暂脑缺血引起的神经细胞死亡.主要是因为当谷氨酸过多时(兴奋型神经传递物质),会造成神经细胞死亡.而茶氨酸与谷氨酸结构相近,会竞争结合部位,从而抑制神经细胞死亡.
因而茶氨酸可能用于谷氨酸引起的脑障碍,如脑栓,脑出血等脑中风,以及脑手术或脑损伤时出现的虚血和老年疾呆等疾病的治疗及预防.
茶氨酸对患高血压的大鼠有降舒张压,收缩压及平均血压的作用.茶氨酸通过调节脑和末梢神经中含有色胺等胺类物质来起到降低血压的作用.而茶氨酸对正常血压的大鼠则无降血压作用.
降血压作用
小鼠实验表明,茶氨酸,茶多酚,咖啡碱,茶皂素,茶多糖等都具有减肥效果.
减肥作用
目前市场上已有大量的茶氨酸保健品及茶氨酸添加食品.
Recovox
2, γ–氨基丁酸 (gamma aminobutyric acid,GABA)
GABA也是茶叶的氨基酸之一,和茶氨酸不同的是其分布非常广,在植物和动物体内都有分布.
GABA是在谷氨酸脱羧酶作用下脱羧后形成的
GABA在一般绿茶中含量仅为25-40mg/100g干茶.但经过开发后的GABA茶其GABA含量高达150 mg/100g干茶.其加工方法是根据植物在厌氧或受伤情况下,细胞内会生成大量GABA的生理现象而制定的.
GABA的生理活性
安神作用:是一种非常重要的抑制性神经递质,参与脑的生理活动,具有安神,催眠等作用.一些安眠药,抗癫痫药的作用机理就是增加脑中的GABA的释放,达到镇静安神作用.GABA在动物的大脑中大量存在,每天饮食多注意摄取GABA,对维持大脑健康有一定效果.
降血压作用:动物实验和人体实验均证实GABA有降血压作用.其机理是通过抑制血压上升酶的活性,促进体内盐分的排泄.体内盐分过多不但引起血压上升,还引起肾脏肥大.因而GABA还有保护肾脏,改善肾功能的作用.
目前市场上已有富含
GABA的降血压茶.
3,游离氨基酸与茶叶品质
色:游离氨基酸含量高的鲜叶,其N代谢旺盛,持嫩性强,制成的干茶条索紧细,色泽油润.
味:很多游离氨基酸本身就是滋味因子.如茶氨酸具有类似味精的鲜爽和焦糖香气,对茶汤的滋味和香气都有良好的作用;谷氨酸和天门冬氨酸具有鲜味;精氨酸具有鲜甜滋味,在食品中被视为风味增强剂.
香:在红茶发酵中,氨基酸可以形成香气物质.
作业题
1.简述儿茶素及其氧化产物的生理活性.
2.画出茶叶中两种非蛋白质氨基酸茶氨酸,GABA的结构式,并简述它们的生理活性.
第四节 茶叶中的嘌呤碱
茶叶中嘌呤碱的组成与结构
茶叶嘌呤碱的性质
咖啡碱的生理活性
一般是指来源于植物界的一类含氮有机化合物(蛋白质,肽类,氨基酸及VB除外),大多具有较复杂的氮杂环结构,并具有生理活性和碱性.
1)含负氧化态氮原子,有碱性, 遇酸成盐
2)氮原子大多在杂环上,形成复杂化合物
3)来源于生物,具有强烈生理活性
生物碱
大多数生物碱有比较复杂的环状结构和特殊的生理作用.如阿片中的镇痛成分吗啡,止咳成分可待因,麻黄的抗哮喘成分麻黄碱,长春花的抗癌成分长春新碱,黄连的抗菌消炎成分黄连素(小檗碱)等等.
在植物界分布较广,已发现和分离出的生物碱有近6000种.生物碱在植物体内含量悬殊较大,高可达1%,低可至千万分之几.而茶叶中生物碱含量可高达2-5%.在茶树体中,主要是嘌呤类生物碱.
吗啡碱(morphine):镇痛
鸦片
黄连
小檗碱berberine抗菌消炎
麻黄碱ephedrine:平喘
麻黄
长春新碱:抗癌
一,茶叶中嘌呤碱的组成结构
茶叶生物碱主要是嘌呤碱类.嘌呤碱含有嘌呤环结构,即由一个嘧啶环和一个咪唑环稠合而成.
茶叶中嘌呤碱主要有咖啡碱(caffeine,占茶叶干重的2~4%,是茶叶中的特征性成分之一),可可碱(theobromine, 0.05%),茶叶碱(theophylline, 0.002%),它们均为黄嘌呤的甲基衍生物.
二,茶叶嘌呤碱的性质
(一)一般通性: 由于嘌呤碱是生物碱中的一种类型,所以也具有生物碱的一般通性.
物理性状:茶叶中嘌呤碱也和大多数生物碱一样,均为无色结晶,有苦味,有的还可以因热升华而不会被破坏.
溶解性:咖啡碱能溶于水,易溶于80℃以上热水,能溶于乙醇,丙酮,易溶于氯仿,较难溶于苯和乙醚.可可碱难溶于冷水,乙醇,能溶于沸水,几乎不溶于苯,乙醚及氯仿.茶叶碱易溶于热水,微溶于冷水,乙醇,氯仿,难溶于乙醚.
熔点与升华特性:咖啡碱熔点为235℃～238℃,在120℃以上开始升华,到180℃可大量升华成针状结晶.可可碱熔点为375℃,加热至290℃～295℃时能升华.茶叶碱熔点为269℃～274℃.
光谱性质:咖啡碱,可可碱,茶叶碱都有共同的紫外吸收光谱,在272nm ～274nm处有最大的吸收峰.
酸碱性:咖啡碱为三甲基黄嘌呤衍生物,分子中两个N原子呈酰胺状态,其中一个虽呈弱碱性,另一个不但碱性极弱,且更接近于弱酸性,不易与酸结合成盐,即使结合形成的盐也极不稳定,溶于水或醇中能立即分解,转为游离的咖啡碱和酸.茶叶碱和可可碱是二甲基黄嘌呤衍生物,不但碱性很弱,还能溶解在氢氧化钠水溶液中生成钠盐,表现为两性化合物的性质.
沉淀反应 茶中的嘌呤碱同样可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于另外,茶叶中的嘌呤碱还可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于水的复盐或大分子络合物等.
显色反应
缔合作用 咖啡碱同儿茶素及其氧化产物在高温时(100℃)各自呈游离状态,但随温度的下降,它们通过-OH和>C═O间的H键缔合形成缔合物.H键的缔合作用,并不局限于单分子之间,可以扩大到几十个,几百个甚至更多,故随缔合度的不断加大,缔合物粒径达10-7～10-6cm,表现出胶体特性,使茶汤由清转浑.粒径继续增大,会产生凝聚作用,出现"冷后浑"现象 .
EGCG-Caffeine 络合物分子模型
二,重要嘌呤碱的性质
咖啡碱
在茶叶中含量最多,化学式C8H10N4O2,是1827年在茶叶中检出.是具有绢丝光泽的白色针状结晶体,失去结晶水后成白色粉末.无臭,有苦味.
茶叶中咖啡碱的含量一般在2%~4%左右,但随茶树的生长条件及品种来源的不同会有所不同.遮光条件下栽培茶树的咖啡碱的含量较高.
是茶叶重要的滋味物质,其与茶黄素以氢键缔合后形成的复合物具有鲜爽味,因此,茶叶咖啡碱含量也常被看作是影响茶叶质量的一个重要因素.
此外,鲜茶叶的老嫩之间的差异也很大, 细嫩茶叶比粗老茶叶含量高,夏茶比春茶含量高.
3,7-甲基黄嘌呤,为茶叶碱的同分异构体,并是咖啡碱(1,3,7-甲基黄嘌呤)重要的合成前体.化学式C7H8N4O2,白色粉状结晶,无臭,略有苦味,为茶叶苦味物质之一.熔点351℃, 但加温至290~295℃时能升华.能溶于热水,难溶于冷水,乙醇,几乎不溶于苯,乙醚及氯仿.存在于茶树各部位.茶叶中的含量一般为0.05%,4~5月含量最高,随后逐渐下降.
可可碱
茶叶碱
1,3-甲基黄嘌呤,化学式C7H8N4O2.白色粉状结晶,无臭,味苦,熔点272～274℃, 易溶于热水,微溶于冷水,乙醇,氯仿,难溶于苯,可可碱主要存在于可可中,在茶叶中的含量只是0.002%左右.对人体有利尿作用.
三,咖啡碱的生理作用
茶叶早期是寺庙中的饮料.由于茶有适度的兴奋作用,能驱除睡意,使僧侣在深夜打坐时能保持较好的精神状态,因此寺庙中都种植茶树.出现了名寺出名茶的现象.尔后佛教的传播又推动了茶叶的普及,使茶成为一种广为人知的饮料.1827年茶叶中的咖啡碱被发现,人们终于认识了这个让人兴奋的茶叶功臣之一.
咖啡碱的兴奋作用及其爽口满足人们的生理及口味的需求,使得一些含咖啡碱的食物,如茶,咖啡,可可,巧克力,可乐容易盛行.
咖啡碱是一种甲基黄嘌呤,其最基本的生理功能就是对腺嘌呤受体的竞争性颉抗作用.咖啡碱有多种生理作用,可作为药品使用,很多止痛药,感冒药,强心剂,抗过敏药中含有咖啡碱.但过量摄取咖啡碱,如摄取量在每公斤体重15~30mg以上,会出现副作用.
兴奋作用
咖啡碱是强有力的中枢神经兴奋剂,能兴奋神经中枢,尤其是大脑皮层.当血液中咖啡碱浓度在5～6mg/L时,会使人精神振奋,注意力集中,大脑思维活动清晰,感觉敏锐,记忆力增强.古人称之为"令人少眠","使人益思".咖啡碱的兴奋作用会持续几个小时.
睡前摄入咖啡碱会使入眠时间推迟,推迟时间的长短与咖啡碱的摄入量基本成正比.不过,由于个人对咖啡碱的敏感度不同,咖啡碱的兴奋效果有很大的个人差异.而且茶中还有其他作用于大脑的成分,如茶氨酸与咖啡碱有对抗作用,在一定程度上会降低咖啡碱的兴奋作用.
咖啡碱能促进冠状动脉的扩张,增加心肌的收缩力,增加心血输出量,改善血液循环,加快心跳.
促进消化液的分泌
咖啡碱能刺激胃液的分泌,使胃液持续增加,促进食物的消化.古人所说的"去滞化食"的主要功劳也应归功于咖啡碱.
强心作用
抗过敏,炎症作用
咖啡碱也和茶多酚一样,能抑制肥大细胞释放组胺等活性物质.咖啡碱对即发型和迟发型过敏反应非常有效.
利尿作用
肾脏滤过的血液数量相当大,大部分由肾小管重新吸收回血液中,只有一小部分形成尿液经肾盂,输尿管进入膀胱后排出.大多数肾脏疾病都表现出无尿,少尿的症状,临床上需要使用利尿剂,长期或大量使用利尿剂对血压和人体其他器官又会造成损害.
咖啡碱具有强大的利尿作用.其机理为舒张肾血管,使肾脏血流量增加,肾小球过滤速度增加,抑制肾小管的再吸收,从而促进尿的排泄.这能增强肾脏的功能,防治泌尿系统感染.与喝水相比,喝茶时排尿量要多1.5倍左右.
通过排尿,能促进许多代谢物和毒素的排泄其中包括酒精,钠离子,氯离子等,因此咖啡碱有排毒的效果,对肝脏起到保护作用.增进利尿,还有利于结石的排出.
抗肥胖作用
人体中有两种脂肪细胞,一种是白色脂肪细胞,其作用为积蓄脂肪,储备能量;另一种是褐色脂肪细胞,其作用为燃烧脂肪以产生热量,维持体温.容易发胖的人,一般体内褐色脂肪细胞少或功能不全,使脂肪消耗率降低,体内积蓄脂肪量增加;相反,不易发胖的人,一般体内褐色脂肪细胞较多,脂肪容易被消耗.
咖啡碱能促进体内脂肪燃烧,使其转化为能量,产生热量以提高体温,促进出汗等,其行为类似褐色脂肪细胞.
在运动前摄取咖啡碱,能促进运动时的脂肪燃烧,提高体内脂肪的消耗率.动物试验中,在小鼠饲料中添加约0.05%的咖啡碱,发现小鼠的腹腔内,肝脏中的脂肪量明显减少,体重也减轻.
现在有多种口服和外涂的减肥用品中添加有咖啡碱,并有的已注明为从茶叶提取的咖啡碱.
不良反应
一般咖啡碱的摄取量在每千克体重4～6mg时,不会有不良反应,而且还有上述的生理作用.摄取量在每千克体重15～30mg以上,会出现恶心,呕吐,头痛,心跳加快等急性中毒的症状.不过,这些症状在6小时过后会逐渐消失.
剂量继续加大,可引起头痛,烦躁不安,过度兴奋,抽搐.咖啡碱的致死量大约为200mg/(kg体重),这相当于喝茶200~300杯,或喝咖啡100~150杯.孕妇大量摄入咖啡可引起流产,早产以及新生儿的体重下降,故应慎用.
在动物和临床试验中都发现,过量摄入咖啡碱会促进体内矿物质,如钙,镁,钠的排泄.其结果会使骨质密度,重量下降,且变得容易骨折.因此,过量摄取咖啡碱是引发骨质疏松症的原因之一.这个负效应在更年期后的妇女,尤其是平时钙的摄人量较少的妇女身上较为明显.
但茶叶中的咖啡碱由于有茶多酚,茶氨酸等成分的协调作用,因此喝茶时的不良反应发生的可能性较轻,较缓和.喝茶与喝咖啡有明显的区别.
作业题
画出茶叶中三种主要生物碱的结构式,并简述咖啡碱的生理学功能.
解释"冷后浑"的成因.
第五节 茶叶中的芳香物质(aroma)
茶叶芳香物质的种类
1.醇类(脂肪族醇类;芳香族醇类;萜烯醇类)
2.醛类(脂肪族醛类;芳香族醛类;萜烯醛类)
3.酮类 4.羧酸类 5.酯类(芳香族酯类;萜烯酯类) 6.内酯 7.酸类 8.酚类 9.杂氧化合物
10. 含硫化合物 11.含氮化合物
芳香物质的性质及特点
不同茶类香气组成的特点
茶叶中的芳香物质亦称"挥发性香气组分" (volatile fragrant compounds, VFC),是茶叶中易挥发性物质的总称.
茶叶香气是决定茶叶品质的重要因子之一,所谓茶香实际是不同芳香物质以不同浓度组合,并对嗅觉神经综合作用所形成的茶叶特有的香型.茶叶芳香物质实际上是由性质不同,含量差异悬殊的众多物质组成的混合物.
迄今为止,已分离鉴定的茶叶芳香物质约有700种,但其主要成分仅为数十种,如香叶醇,顺-3-已烯醇,芳樟醇及其氧化物,苯甲醇等.它们有的是红茶,绿茶,鲜叶共有的,有的是各自分别独具的,有的是在鲜叶生长过程中合成的,有的则是在茶叶加工过程中形成的.
一般而言,在茶鲜叶中,含有的香气物质种类较少,大约80余种;绿茶中有260余种;红茶则有400多种.
茶叶香气因茶树品种,鲜叶老嫩,不同季节,地形地势及加工工艺,特别是酶促氧化的深度和广度,温度高低,炒制时间长短等条件的不同,而在组成和比例上发生变化,也正是这些变化形成了各茶类独特的香型.
一,茶叶芳香物质的种类
茶叶芳香物质的组成包括碳氢化合物(14.22%),醇类(12.76%),醛类(10.30%),酮类(15.35%),酯类和内酯类(12.44%),含N化合物(13.41%),酸类,酚类,杂氧化合物,含硫化合物类等.
(一)醇类
根据和醇基相结合的主键或母核不同,可分为脂肪族醇,芳香族醇和萜烯醇类.
1. 脂肪族醇类
茶鲜叶中含量较高(茶叶中含量为12.76%),由于其沸点较低,易挥发.以顺-3-已烯醇含量最高,约占鲜叶芳香油的60%.
顺-3-己烯醇亦称"青叶醇",无色液体,溶于有机溶剂.沸点157℃,高浓度的青叶醇有强烈的青草气,稀释后有清香的感觉.在绿茶茶叶加工过程中,随着温度的升高,低沸点的青叶醇会挥发剩余痕量,同时由于异构化作用,形成具有清香的反式青叶醇,使鲜叶的气味由青臭转为清香.
一般春茶中含量较高,也是新茶香代表物质之一,不同等级绿茶中的含量为自高而低递减.红茶加工中的萎凋及绿茶加工中的"摊放"过程对其形成有很大的促进作用.
2.芳香族醇类
这一类化合物的香气特征是类似花香或果香,沸点较高,较重要的有:
Benzyl alcohol Penzylethanol Penzylpropanol
苯甲醇:亦称"苄醇".1935年在煎茶中检出.无色油状液体,沸点205℃,具微弱的苹果香气.鲜叶及各类茶中均存在,多施肥及遮荫有利于其形成.萎凋时增加不明显,而揉捻及发酵则促进其大量形成.
苯乙醇:1935年在煎茶中检出.无色油状液体,沸点220℃,可与乙醇和油混合.具特殊玫瑰香气.存在于茶鲜叶和成品茶中,不同叶位的含量为随着嫩度的降低而递减.
苯丙醇:沸点217℃～218℃,无色粘稠液体,具微弱的似水仙花香味.
3.萜烯醇类
此类化合物具有花香或果实香,沸点较高,对茶香的形成有重要作用.重要的有:
芳樟醇
香叶醇
橙花醇
香草醇
橙花叔醇
芳樟醇(linalool):又名沉香醇.无色透明液体,沸点199℃～200℃.具百合花或玉兰花香气,是茶叶中含量较高的香气物质之一,在茶树体内以葡萄糖苷的形式存在,茶叶采摘后葡葡萄苷酶水解而呈游离态.新梢各部位的含量由芽,第一叶,第二叶,第三叶,茎依次递减.芳樟醇的含量和茶树品种的关系密切,大叶种的阿萨姆变种中的含量最高,中,小叶种 的中国变种中含量较低.春茶含量最高,夏茶最低.
香叶醇(geraniol):又名牻牛儿醇.无色油状液体,沸点199℃～230℃.具有玫瑰香气.是茶中含量较高的香气物质之一,在茶树体内以葡糖苷的形式存在,茶叶经采摘后有糖苷酶水解而游离.新梢含量由芽,第一叶,第二叶,第三叶,茎依次递减.其含量与茶树品种密切相关,阿萨姆种及其它大叶种中含量较低,中,小叶种中含量较高.祁门种中含量高于普通种的几十倍,因而成为祁红玫瑰香特征物质之一.含量以春茶含量最高,夏茶最低.
橙花醇(nerol):单萜烯醇.无色油状液体,沸点225℃～226℃,橙花醇的香气与香叶醇相似,具有柔和的玫瑰香气.
香草醇(citronellol):又名香茅醇.香草醇是带有玫瑰香气的液体,沸点224℃—225℃.也有α和β体之分.
以上四种都是单萜烯醇,在酶,热的作用下,可产生异构体而互变.这种结构上的细微变化也会改变物质的香型,橙花醇和香叶醇互为顺反异构,前者具有轻柔的甜润香气,后者为反式,则具有稍浓的蔷薇香气.
此外,茶叶中还有倍半萜烯醇,例如橙花叔醇.单萜及倍半萜大都带有浓郁的甜香,花香和木香.
橙花叔醇(nerolidol):倍半萜烯醇,无色或淡黄色的油状液体,沸点276℃.溶于乙醇,微溶于水.有顺,反异构体.具木香,花木香和水果百合香韵.是茶叶的重要香气成分,尤其是乌龙茶及花香型高级名优绿茶的主要香气成分,其含量的多少与茶的香气品质直接相关.在乌龙茶制作中,晒青,做青及包揉工序中增量显著.
(二)醛类
醛类与形成食品香气和各种特异香气风格有密切的关系.在茶鲜叶中,醛类约占茶鲜叶芳香油的3%(茶叶中占10.30%),加工后成品茶含量高于鲜叶,红茶高于绿茶.
1.脂肪族醛类
低级醛类有强烈刺鼻气味,随分子量增加刺激性程度减弱,逐渐出现愉快的香气.在茶叶中低级脂肪酸以已烯醛含量较多,其占茶叶芳香油的5%,是构成茶叶清香的成分之一.
2.芳香族醛类
苯甲醛(benzaldehyde):无色至淡黄色液体,沸点179℃,溶于乙醇,油.在空气中不稳定易被氧化成苯甲酸,具苦杏仁香气.存在于鲜叶及成品茶中.萎凋中含量有所增加.
肉桂醛(cinnamic aldehyde):沸点252℃,黄色液体,具肉桂香气.
3.萜烯醛类
橙花醛(neral):又名顺柠檬醛(citral).无色至淡黄色液体,沸点228℃-229℃,溶于有机溶剂,有浓厚的柠檬香,主要存在于红茶中.
香叶醛(gerenial):又名反柠檬醛.与橙花醛为顺反异构体.
香草醛(vanillin):沸点205℃-208℃.易环化,在微量无机酸存在下可逐渐生成薄荷醇(menthol)和其它单环萜烯化合物.
(三) 酮类
苯乙酮(acetophenone):又名甲基苯基酮.无色液体,沸点202℃.微溶于水,可与甲醇,精油混合,具强烈而稳定的令人愉快香气,存在于成品茶中,含量极微.
α-紫罗酮(α-ionone) :无色或淡黄色油状液体,沸点237℃,微溶于水和丙二醇,溶于乙醇,乙醚,具有紫罗兰香,为β-胡萝卜素的降解产物.
β-紫罗酮(β-ionone) :无色或淡黄色油状液体,沸点239℃,具有紫罗兰香,对绿茶香气影响较大,尤其是β体在绿茶中含量较高,β-紫罗酮进一步氧化的产物包括二氢海葵内酯,茶螺烯酮等,它们与红茶香气的形成关系较大.
β-胡萝卜素
茉莉酮(jasmone):淡黄色油状液体,沸点257℃-258℃.不溶于水,溶于有机溶剂.茶鲜叶及各类成品茶中均存在,有强烈而愉快的茉莉花香,茉莉花茶(Jasmine tea)中含量较多,也是构成新茶香气的重要成分.
茶螺烯酮(theasprione):沸点125℃-135℃.具果实,干果类香气,存在于成品茶中.β-胡萝卜素的降解产物.
(四)羧酸类
羧酸在鲜叶中含不高,大多以酯型化合物的状态存在与有机体中,经加工的成品茶含量比鲜叶高,尤其是红茶中占精油总量的30%左右,绿茶中仅有2-3%,这种含量与比例上的差异,是形成红,绿茶香型差别的因素之一,茶叶中 主要有:
(五)酯类
1.萜烯族酯类 主要是醋酸酯(乙酸酯)类:
醋酸香叶酯:似玫瑰香气的无色液体,沸点242℃-245℃.
醋酸香草酯:较强的香柠檬油香气的无色液体,沸点170℃.
醋酸芳樟酯:似青柠檬香气的无色液体,沸点220℃.
醋酸橙花酯:具玫瑰香气的无色液体,沸点134℃.
2.芳香族酯类
苯乙酸苯甲酯:具有蜂蜜的香气.
水杨酸甲酯: 沸点224℃,无色液体,具浓的冬青油香.鲜叶芳香油中占9.0%, 绿茶中2.0%,红茶中仅痕量.
邻氨基苯甲酸甲酯: 低温下为结晶状物质,熔点24℃-25℃,沸点130℃-134℃.极度稀释后具有甜橙花的香气.
(六)内酯类
迄今尚未在茶鲜中发现内酯.内酯来源于茶叶加工中羟基酸的脱水以及胡萝卜素的分解. 茶叶中内酯有:
茉莉内酯(jasmine lactone):无色或淡黄色油状液体,不溶于水,溶于乙醇和油类,具有特殊的茉莉花香气.是乌龙茶,包种茶和茉莉花茶的主要香气成分.含量的高低与乌龙茶的品质成正相关.
二氢海葵内酯(dihydroactinidiolide): 呈甜桃香,β-胡萝卜素的热降解或光氧化产物.在茶叶发酵,干燥过程中含量增加.
(七)酚类
茶叶中的酚类化合物主要是苯酚及其衍生物,其中重要的有:
(八)杂氧化合物
茶叶中的杂氧化合物主要有呋喃类,吡喃类及醚类等.它们也是茶叶芳香物的一部分,并参与了茶叶香气的构成.
(九)含硫化合物
主要是噻吩,噻唑及二甲硫等.
二甲硫是1963年在煎茶中检出,具有清香,日本蒸青茶中大量存在,亦存在于红茶中,是绿茶新茶香的重要成分.噻唑则具烘炒香.
(十)含氮化合物
多为在茶叶加工过程中,经过热化学作用而形成的具有烘炒香的成分,如吡嗪类,吡咯类,喹啉类及吡啶类等.
二,茶叶芳香物质的性质及特点
(一) 一般物理特性
茶叶芳香物质为多种不同成分组成的混合物,多数分子中有一个(或以上)不饱和双键,或含某些对香气形成具有作用的活性基团,常温下多数物质为油状液体,呈无色或微黄色,大多具有香气(或特异气味),极易挥发.易溶于各种有机溶剂,无水乙醇,在水中溶解度极小.常压下沸点一般在70℃～300℃之间.密度差异大,一般情况较水轻,对光,热,氧极敏感,易转化为其它物质或起氧化加成作用,失去香气.
(二)茶叶中存在特点
含量少,重要性大:茶叶香气在茶中的绝对含量很少,一般只占干物量0.02%.绿茶0.05%～0.02%;红茶0.01%～0.03%;鲜叶0.03%～0.05%.但当采用一定方法提取茶中香气成分后,茶便会无茶味,故茶叶中的芳香物质对茶叶品质的形成具有重要作用.
种类多:茶叶中发现并鉴定的香气成分约700种,有醇,醛,酮,酸,酯,内酯,酚及其衍生物,杂环类,杂氧化合物,硫化合物,含氧化合物共十余大类.
芳香物质在茶鲜叶中的存在形式:研究认为茶树鲜叶中的香气成分主要是以香气配糖体的形式存在.香气配糖体本身并不具有挥发性,无臭无味.与茶叶糖苷类前体释放有关的二个重要酶类为 -葡萄糖苷酶和 -樱草糖苷酶.
同种茶叶有地域差别:由于不同地区的生态环境及地理状况不同,同种茶类,产于不同的地区,具有不同的差异.如云南红茶具有特殊的甜香,祁门红茶有特殊的玫瑰花香(祁门香),阿萨姆红茶则具"阿萨姆香".同是绿茶,屯绿具栗香,龙井清香,高山绿茶则具嫩香等.
(三)不同茶类香气的组成
红茶,乌龙茶,绿茶等六大茶类的香气组分中,究竟哪些成分决定它们特有香气的问题,日本学者山西贞,原利男,竹尾忠一等做了大量的研究工作,他们认为;某种茶叶香气足由以某几种香气物质为主体,配以其他几十种或几百种带香物质共同混合而成的.并且与地区,品种和加工方法不同而不同的.
1.绿茶的香气物质
绿茶的香气,除鲜叶中原来含有的香味物质以外,在制茶过程中,由于湿热作用,发生一系列化学变化,生成一些新的具有芳香气味的物质.
通过高温杀青,不但逸散青叶醇,青叶醛等低沸点芳香物质,还能使原有的顺式青叶醇异构化形成有清香气味的反式青叶醇.
绿茶中具有紫萝兰香气是由 -胡萝卜素经氧化裂解而形成的 -紫罗兰酮.
绿茶中所含的甲基蛋氨酸锍盐经过分解,生成丝氨酸和二甲硫.二甲硫使绿茶具有特有的新茶香.
绿茶香气特点:在绿茶香气主要组成中,顺-3-己烯酸乙烯酯,反-2-己烯酸,二甲硫是具有春茶的新茶香.而苯甲醇,苯乙醇,香叶醇,芳樟醇及其氧化物,橙花叔醇,顺茉莉酮,紫萝酮,吡嗪类,吡咯类,吲哚类,糖醛类等都是极为重要的香气物质.
2.红茶的香气物质
红茶的香气形成比绿茶更为复杂,鲜叶中的香味物质约有几十种,制成红茶后香味物质增加到500种以上,其中以醛,酸和酯含量最高,这三类物质除鲜叶原来含有的,主要是在制茶过程中由其它物质转化而来.如醇类氧化成酸,氨基酸降解成醛等等,而且这些新生成的香气物质,大部分都带有令人愉快的香气.在红茶制造过程中,由于具有充足的氧化条件,醛类物质呈较大幅度增加,可以从原来的3%增加到30%,对红茶香气的形成产生良好影响.
鲜叶原有的醇类物质与酸类物质在酶的作用下发生酯化反应而形成芳香物质,类胡萝卜素降解,能形成α和 -紫萝酮,进一步氧化生成二氢海葵内酯和茶螺烯酮,使红茶具有特有的香气.
日本学者山西贞,从斯里兰卡红茶中鉴定出4-辛烷内酯,4-任烷内酯,5-癸烷内酯,2,3-二甲基-2-任烯-4-内酯,茉莉内酯和茉莉酮甲酯等六种酯类物质,并认为茉莉酮甲酯和茉莉酮内酯是决定斯里兰卡经茶特征香气的最重要物质.
中国祁门红茶的香气特征是以香叶醇,香叶酸,苯甲酸, α-苯乙醇为主要成分.
中国广东,广西的红茶则是以芳樟醇及其氧化物含量为较高.
此外,在制茶过程中类脂物质降解产物,如顺-2-己烯醛,反-3-己烯醇及其酯类具鲜香和花香.苯甲醇,苯乙醇,苯乙酸,香叶酸,香叶醛, -紫萝酮等带花香的物质都将影响着红茶的香气成分,它们的组成比例和含量,都将直接影响着红茶的香气特征.
4 .紧压茶,沱茶和砖茶的特征香气物质
乌龙茶主要特征香气成分为茉莉内酯,茉莉酮甲酯,橙花叔醇,苯乙基甲酮,苯甲基氰化物,吲哚等.
3.乌龙茶的香气物质
紧压茶,沱茶和砖茶的特征香气成分主要有芳樟醇及其氧化物,和2-甲氧基-4-乙基苯等由微生物转移甲氧基形成的多种甲氧基苯类物质. α和 -蒎烯, α-松烯, -萜品烯,γ-姜黄烯等微生物发酵和氧化而形成的物质.
5. 陈茶的香气物质
茶叶经过贮藏后,二甲硫由于陈化而消失,贮藏过程中形成的丙醛,2,4-庚二烯醛,1-戊烯-3-醇,2-戊烯-1-醇的四种物质是绿茶的陈气味物质,乙酸是贮藏中形成的与陈味成正相关的物质.
作业题
1,画茶叶中主要的几种单萜烯醇的结构式.
2,不同茶类的香气特点.
3,画出在红茶加工过程中由 –胡萝卜素氧化降解所形成的几种主要香气物质的结构.
第六节 茶叶中的糖类
茶叶中的单糖,寡糖和多糖
茶多糖的生理活性
茶叶中的糖苷
第七节 茶叶中的皂甙
化学结构和组成
理化性质
茶皂甙的生理活性和应用
一,茶叶中的糖类物质
茶鲜叶中的糖类物质,包括单糖,寡糖,多糖及少量其他糖类.单糖和双糖是构成茶叶中可溶性糖的主要成分.茶叶中的多糖类物质主要包括纤维素,半纤维素,淀粉和果胶等.
糖类又称碳水化合物,是由C,H,O三种元素组成的有机化合物,是植物光合作用的初生产物,植物中的绝大多数成分都是通过它们合成的,所以糖类不仅是植物的贮藏养料和骨架,还是其它有机物质的前体.
1.茶叶中的单糖,双糖(monosaccharide, disaccharide)
单糖和双糖是构成茶中可溶性糖类的主要成分.
游离单糖主要有果糖(含量为干物重的0.73%) ,阿拉伯糖(0.4%),葡萄糖(0.15%),半乳糖(痕量),鼠李糖(痕量)和甘露糖(痕量).
茶叶中双糖主要是蔗糖(0.64~2.52%),加工过程中还形成少量麦芽糖.
麦芽糖
单糖和双糖多存于老叶中,嫩叶较少.蔗糖,果糖和葡萄糖含量随叶龄增大而增加,芽中含量分别为0.4%/鲜重, 0%/鲜重, 0.6%/鲜重,成熟叶中则分别为7.8%/鲜重, 0.2 %/鲜重, 0.3%/鲜重.
在茶叶加工中,由于酶,热或氨基化合物的存在,会发生水解作用,焦糖化作用及美拉德反应,生成单糖类,多聚色素及香气物质等.
2.茶叶中的不溶性多糖(insoluble polysaccharides)
一般多糖常见几百个甚至上千个单糖基组成,其中由一种单糖组成的多糖为均多糖(homosaccharide),如纤维素,淀粉.由两种以上单糖组成的为杂多糖(heterosaccharide),如半纤维素,果胶等.
茶叶中的多糖类物质占茶叶干重的20~25%,主要有纤维素(cellucose,4.3~8.9%),半纤维素(hemicellucose,3.0~9.5%),淀粉(starch, 0.2~2.0%)和果胶(pectin,11%)等.纤维素和半纤维素是水不溶的,淀粉则难溶于水,而果胶物质的溶解性则与其甲酯化程度,是否支链结构有关.
(1)纤维素(cellucose)
纤维素是植物体起支持作用的物质,是植物细胞壁的主要成分.纤维素属均多糖,由许多β-D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性长链.
纤维素过去被认为不能消化,没有营养价值.但近年研究报道茶叶中的粗纤维素可以起到改善膳食纤维的作用,膳食纤维具有较强的持油,持水和膨胀能力及诱导微生物的作用,能螯合消化道中的胆固醇,卟啉,重金属等有毒物质排出体外,并促进肠蠕动,有利于粪便排出,减少人体对有毒物质的吸收,有利于身体健康.
纤维素是人类健康不可缺的营养要素,具有其他任何物质不可替代的生理作用,因而被称为继蛋白质,脂肪,碳水化合物,矿物质,维生素和水之后的第七营养素.每人每天需摄取25~35g的纤维素.
纤维素含量是茶叶老嫩的标志.一般来说纤维素含量少,鲜叶嫩度好,制茶成条,做形较容易,能制出优质名茶.随叶内纤维素含量增加,叶质成熟,其可溶性成分会随之增加,新梢长到一芽三,四叶后,又随纤维素含量增加,其可溶性成分会逐渐减少.
有些茶如乌龙茶,六安瓜片,黄大茶等,必须采摘比较成熟的新梢或"开面"叶(纤维素含量可高达12%)才能制出香高味浓的特殊品质.
再如湖南安化黑茶原料为5~6级毛茶,用高档茶为原料很难"发金花",其原因是成熟叶或老叶内含多糖物质较多,对形成这些茶的特殊品质有利.
此外,在茯砖,康砖以及普洱茶等特种茶类加工中,由于微生物大量繁殖,分泌大量酶类,包括纤维素酶形成可溶性糖类.在普洱茶渥堆工序中由于微生物的大量繁殖,粗纤维由18.65%下降到14.09%,而可溶性糖则由4.86%上升到7.84%.
(2)半纤维素(hemicellucose)
属杂多糖,与纤维素共存于植物细胞壁,但其在植物生命活动旺盛期,如发芽期,它又可以水解出单糖供植物生长发育之用.
半纤维素与纤维素相比,其分子量小,更易被酸所水解,水解产物有甘露糖,半乳糖,阿拉伯糖,木糖及糖醛酸等.
半纤维素含量随叶子成熟度增加而增大.如在一级鲜叶中含量约为2.96%,而低级鲜叶中达9.53%.
(3)淀粉(starch)
均多糖,最终产物为葡萄糖.
在茶树中,淀粉含量以茶籽中最多.茶籽子叶中,淀粉含量为0.4~0.7%,老叶含量高于嫩叶.
淀粉是一种贮藏物质,难溶于水,冲泡时通常不能被利用,营养价值不大.但在茶叶加工中由于酶或水热作用,可被水解转化成可溶性糖类,对提高茶的滋味,香气和汤色有一定意义.
(4)果胶物质(pectin substance)
杂多糖.由一批多糖化合物组成,基本结构是D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4-糖苷键聚合而成.根据其是否甲酯化,形成糖苷等带支链的结构,可将其分为果胶酸,果胶素及原果胶.
果胶酸
仅由半乳糖醛经α-1,4-糖苷键聚合而成,完全未甲酯化,可溶于水,具有酸性和粘性,遇钙形成果胶酸钙凝胶.
果胶素(pectin)
果胶酸中部分半乳糖醛酸的羧基被甲醇酯化,剩余部分被K+,Na+,或NH4+等中和.果胶素易溶于水,酸性不如果胶酸大.
原果胶(protopectin)
在果胶素,果胶酸的基础上和阿拉伯糖,半乳糖,鼠李糖等形成带支链的结构,与纤维素,半纤维素粘合在一起.原果胶为植物细胞壁构成物质,不溶于水.
茶鲜叶(一芽三叶)中原果胶含量一般在8%左右.果胶素和果胶酸总称为水溶性果胶,在茶鲜叶中含量不高,约1.5%左右.果胶的含量与茶树品种及茶梢成熟度有关,新梢中以第三,四叶果胶含量较高.而水溶性果胶的含量则随茶新梢成熟度提高,含量下降.果胶物质在茶叶中常与Ca2+,Mg2+结合成为果胶酸钙和果胶酸镁.
水溶性果胶可增加茶汤的甜味,香味和厚度.此外,由于水溶性果胶有粘稠性,能帮助揉捻卷曲成条,茶叶外观油润.
在绿茶的加工中,较高的杀青温度利于水溶性果胶的增加,在揉捻及炒干(或烘干)过程中,水溶性果胶继续有所增加,成品后略有下降,但均高于鲜叶.
在红茶加工的萎凋中,由于果胶酶活性提高,鲜叶的原果胶量下降,水溶性果胶上升,但果胶物质总量下降,说明果胶物质分解形成了糖类(如半乳糖,阿拉伯糖).在揉捻和发酵中,由于酸度增加,使果胶物质易于凝固而沉淀,水溶性果胶下降.在干燥过程中则由于高温水热作用,水溶性果胶急剧下降.
3.茶叶中的活性多糖(茶多糖 tea polysaccharide)
由于单糖分子中存在多个羟基,容易被氨基,甲基,乙酰基等取代,因此以单糖为基本组成单位的茶叶复合多糖组成复杂.茶叶中具有生物活性的复合多糖,一般称为茶多糖TPS(Tea Polysaccharide),是一类与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白.
(1)茶叶中活性多糖的组成及含量
组成
粗老茶叶中富含茶多糖,粗茶叶多糖是多糖,蛋白质,果胶,灰分和其他成分等的混合物.经分离纯化后的精茶叶多糖是一种分子量约为10,000~50,000的水溶性复合多糖.
汪东风等研究表明,茶多糖由5种单糖组成,包括阿拉伯糖,木糖,果糖,葡萄糖及半乳糖,分子量为10,7000.其组成含量具体如下:
由于采用原料及制备方法不同,关于茶多糖的组成及相对分子量的研究结果差别很大.
绿茶饮料中,茶多糖总量为绿茶饮料固形物含量的3.5%,游离多糖和复合多糖分别为1.9%和1.6%,这其中包括了六种糖类:鼠李糖,木糖,阿拉伯糖,葡萄糖,半乳糖和甘露糖,而半乳糖和阿拉伯糖二者之和在游离糖和复合糖中分别占88.6%和82.1%.
含量
茶多糖含量与茶类及老嫩度有关,从茶类来讲,乌龙茶中茶叶多糖含量高于红,绿茶,达2.63%,约为六级红茶的3.1倍及六级绿茶的1.67倍.茶多糖随原料粗老程度的增加而递增.
(2)茶多糖的性质
由于多糖为生物活性高分子化合物,其成分会因为分离方法的不同而不同,且粗提物常是多糖的混合物.多糖的活性与分子量,粘度,溶解度,初级结构和高级结构都有关.不同化学组成的多糖,其结构和化学性质势必存在一定差异,生理活性也有所不同.
茶多糖的一般性质
纯化的茶叶多糖为粉末状固体,颜色为灰白色,浅黄色至灰褐色的固体粉末,随干燥时温度的提高,色泽加深,多糖水溶液也随碱性增加,颜色加深,并有丝状沉淀产生.
茶多糖主要为水溶性多糖,易溶于热水,但不溶于高浓度的乙醇,丙酮,乙酸乙酯,正丁醇等有机溶剂.茶多糖热稳定性较差,高温下易丧失活性;高温,过酸(pH7.0)条件下,会使多糖部分降解.在波长270~280nm处有强烈吸收峰.
茶多糖的生理活性
1.降血糖作用
糖尿病是以持续高血糖为基本生化特征的一种综合病症.各种原因造成胰岛素供应不足或胰岛不能发挥正常生理作用,使体内糖,蛋白质及脂肪代谢发生紊乱,血液中糖浓度上升,就发生了糖尿病.
动物试验发现,口服或腹腔注射茶多糖都有降血糖效果.其机制是增强胰岛素的功能,而不是促进胰岛素的分泌.此外,茶多糖与促胰岛素分泌药物一起使用,能增强药物的降血糖效果.在中日民间,就有用粗老茶治疗糖尿病的经验.
用低于50°C的温水泡茶,茶汤中茶多糖含量较高,对降血糖有效.
2.降血脂作用
给小鼠喂茶多糖,会使血液中总胆固醇,中性脂肪,低密度脂蛋白胆固醇等浓度下降,而高密度脂蛋白胆固醇均增加.
血液中总胆固醇,中性脂肪的浓度超过正常值就患高血脂症,低密度蛋白质的浓度上升会引发动脉硬化,而高密度蛋白质的增加会抑制动脉硬化的发生.
因而茶多糖能通过调节血液中的胆固醇以及脂肪的浓度,起到预防高血脂,动脉硬化的作用.
3.抗辐射作用
茶多糖有明显的抗放射性伤害,保护造血功能的作用.实验发现,小鼠通过γ射线照射后,服用茶多糖可以保持血色素平稳,红血球下降幅度减少,血小板的变化也趋于正常.
随着科技发展,大量电器进入千家万户,人们接触电磁辐射的机会时间增多,多饮茶可以预防长时间,低剂量的辐射对人体造成的危害.
茶多糖还有增强免疫功能,抗凝血,抗血栓,降血压,抗癌及抗氧化等功能.
4.茶叶中的糖苷(glycoside)
糖或糖的衍生物如氨基糖,糖醛酸等与另一种非糖物质(称为苷元或配基)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物称糖苷,又叫配糖体.
根据苷键原子不同分为氧苷,硫苷,氮苷和碳苷,其中氧苷最为常见.糖苷的共性在糖的部分,而苷元部分几乎包罗各种类型的天然成分,因而性质各异.
糖苷是通过糖的端基碳连接而成的化合物,因而有α-苷和β-苷之分.
化合物与糖结合成苷后,水溶性增大,挥发性降低,稳定性增强,生物活性或毒性降低或消失.
茶树叶片中,存在丰富的以樱草糖苷和葡萄糖苷为主要形式的芳香族醇和单萜烯醇糖苷.这类糖苷类物质在茶鲜叶采摘,水分亏缺,叶片损伤或感菌等胁迫环境下,糖苷类物质容易酶解释放出苷元.这些糖苷类物质水解后,苷元单萜烯醇和芳香族醇释放出来而呈现花果香,是构成茶叶香气品质的物质基础.
茶叶中的黄酮醇苷,在茶鲜叶中占干物量的3~4%,且含量较多的有芸香苷,槲皮苷和山萘苷.
第七节 茶叶中的皂甙(theasaponin)
皂甙,又名皂素,皂角甙或皂草甙,是一类结构比较复杂的糖苷类化合物,由糖链与三萜类,甾体或甾体生物碱通过碳氧键相连而构成.
茶皂素是一类齐墩果烷型五环三萜类皂甙的混合物. 基本结构为皂甙元,糖体,有机酸三部分组成.
一,化学结构和组成
茶叶皂素是在1931年由日本学者青山次郎首次从茶籽中分离出来的一种熔点为209°C~ 215°C 的无味,无臭,无色,几乎无灰的结晶性粉末.除茶籽中存在外,茶树根系和茎中均含有茶皂素.
茶皂素中的皂甙元(C30H50O6)为五环三萜齐墩果烷的衍生物,有近十种;糖体为阿拉伯糖,木糖,半乳糖,葡萄糖醛酸连结在3位上的"-O-:糖基.有机酸主要为当归酸和乙酸.
1.茶皂素的配基结构
配基是皂素的主体.到目前为止,茶中已分离出10多种配基.已分离鉴定的皂素配基结构,均为齐墩果烷衍生物,只是由于A环上C23,C24与E环上C21所接基团不同.
2.茶皂素的糖体结构
各种皂素结合糖体的形式都是一致的,均在配基A环C3上的羟基与糖体部分的葡萄糖醛酸以糖苷键结合.糖体包括葡萄糖醛酸,阿拉伯糖,木糖和半乳糖.糖体结构如下:
3.茶皂素的有机酸结构
茶籽皂素的有机酸为:当归酸,惕各酸,乙酸
茶叶皂素的有机酸为:当归酸,惕各酸,肉桂酸
有机酸可在21,22位成酯,也可在16,18位成酯.
二,理化性质
一般性质
茶皂素是一种无色无灰的微细柱状结晶,味苦而辛辣,能起泡,并有溶血作用.茶籽皂素的结晶不溶于乙醚,氯仿,丙酮苯,石油醚等溶剂,难溶于冷水,无水乙醇和无水甲醇,但是,可稍溶于温水,二硫化碳和醋酸乙酯,易溶于含水甲醇,含水乙醇,正丁醇以及冰醋酸,醋酐和吡啶中.
茶皂素能被醋酸铅和氢氧化钡所沉淀,析出物为白色云雾状.茶皂素能与胆固醇等高级醇类形成复盐而有溶血作用.
茶皂素在酸碱作用下可发生水解.在酸性条件下,3号位的糖苷键断裂,而在碱性条件下, 21,22,16,18的酯键断裂.
吸收光谱(教材P63)
茶叶皂素和茶籽皂素在215nm附近均有吸收峰,此峰为具有α,β共扼双键的当归酸所致;此外,因茶叶皂素含有肉桂酸,肉桂酸在280nm处有很高的吸收峰,而茶籽皂素则无此吸收峰.
三,表面活性
茶皂素属于三萜类皂甙,由配基,糖体及有机酸组成.其亲水基团是由电负性强的含氧基团(如-O-,-OH,-COOH)组成,这些含氧基团在茶皂素的糖类配体,有机酸配体及与皂甙配基的连拉部分,构成亲水部分;其配基由非极性碳氢环链构成,在溶液中出现憎水现象,成为亲油主体.因此,茶皂素可分为亲水和亲油两个部分,可用表面活性剂结构模型来表示其在两相界面上的形态.
茶皂素是一类性能良好的,非离子型的天然表面活性剂(natural surfactant).在分散,发泡,乳化方面有较好的性能.
很强的起泡性
(1)茶皂素的水溶液振荡后能产生持久的泡沫.其起泡能力几乎不受水质硬度的影响,而肥皂类阴离子表面活性剂却受水质硬度的制约.在水质硬度偏高的情况下,起泡力很小,甚至无泡沫产生.
(2)茶皂素起泡力在pH4~10范围内正常发泡,且稳定性好;而肥皂类的表面活性剂在酸性溶液中会立即分解成脂肪酸和盐,失去活性.
(3)茶皂素的起泡力与浓度有关,低浓度时随浓度提高,起泡力增强,在0.5%左右时,泡沫层最高达194.75mm,而且泡沫稳定性好,24小时后泡沫高度仅下降28%.若浓度高于0.5%后,起泡力将下降.
四,茶皂素的生理活性
溶血性
茶皂素具有溶血性,即对动物细胞的红血球有破坏作用.茶叶皂素溶血活性相当弱,而茶籽皂素溶血活性较强.
茶皂素对冷血动物毒性较大,尤其是对鱼类,即使在低浓度也显示毒性.对其他动物以及人,静脉注射时皂甙化合物会显示较大的毒性,但口服时其毒性大大降低.在急性毒性试验中,给老鼠口服高达2000mg/kg体重茶皂素,经过一周没发现毒性,并且试验鼠的体重,摄食量及其内脏,血液检查结果都无异常.因此,人喝茶时不必担心茶皂素的溶血性.
抗菌,抗病毒作用
抗菌,抗病毒活性也是皂甙化合物所共有的特性.茶皂素对多种引发皮肤病的真菌类以及大肠杆菌有抑制作用.并且茶皂素对A型和B型流感病毒,疱疹病毒,麻疹病毒,HIV病毒有抑制作用.
抗炎症,抗过敏作用
这也是皂甙化合物的通性.茶皂素具有明显的抗渗漏与抗炎症特征,在炎症初期阶段,能使受毛细血管通透性正常化,对过敏引起的支气管痉挛,浮肿有效,其效果与多种抗炎症药物相匹敌.
减肥作用
茶皂素具有阻碍胰脂肪酶活性的作用.脂肪酶在体内将食物中的脂肪水解为人体可吸收的游离脂肪酸和单酰基甘油.茶皂素通过阻碍胰脂肪酶的活性,减少肠道对食物中的脂肪的吸收,从而有减肥的作用.在小鼠的动物试验中,在高脂肪的饲料中添加茶皂素后,小鼠的脂肪组织重量下降,血液中的中性脂肪含量也下降.
抑制酒精吸收的作用
茶皂素有抑制酒精吸收的活性.在老鼠的试验中,给老鼠服用茶皂素l小时后再给其服用酒精,发现老鼠血液中,肝脏中的酒精含量都有降低,并且血液中的酒精在较短时间中消失.这表明茶皂素不但抑制酒精的吸收,并促进体内酒精的代谢,对肝脏有保护作用.
茶皂素还有促进体内激素分泌,调节血糖含量,降低胆固醇含量,降血压等功效.
由于茶皂素天然活性,可作为浸润剂,乳化剂,去污剂,发泡剂等在农业,日化,纺织,建材等领域有着广泛的应用.
五,茶皂素的应用
在农业保护方面的应用
以茶皂素为主体精制而成的环保型农药助剂可广泛地应用于杀虫剂,杀菌剂,除草剂等达到增效,增溶,减毒之目的.同时由于茶皂素的驱避和生物激素样作用,其本身也是一种很好的生物农药,能刺激作物生长.
地下害虫是很难防治的虫害,以茶皂素为主剂研制的专用杀虫剂,不但能有效地杀死地老虎,蚯蚓,线虫等,而且不会造成土壤污染,有利于环境保护.
茶皂素还对钩虫卵及蚴虫,血吸虫的中间宿主钉螺等具有良好的毒杀活性.
在医药方面的应用
茶皂素具有明显的抗渗漏与抗炎症特征,在炎症初级阶段,能使受障碍的毛细血管透过性正常化,并刺激动物体内激素分泌,调节血糖含量,还可降低胆固醇含量,预防心血管疾病.
茶皂素还有抗菌作用,对白色念珠菌,大肠杆菌均有抑制作用,可治疗一些皮肤病.茶皂素能抑制酒精的吸收,加速酒精的分解,故可用于醒酒.
在养殖业上的应用
利用茶皂素配制而成的饲料添加剂能有效地替代抗生素,减少人畜共患的疾病.在对虾的养殖中,茶皂素可防治对虾黑鳃病的发生及对寄生虫的控制,且可促进其蜕皮和生长.
利用茶皂素的溶血作用和鱼毒作用(3 ppm即有很好效果),可杀死有害鱼类,可用作清池剂,但对对虾无影响(安全浓度为20 ppm).
在畜牧养殖中,茶皂素可降低动物体内的胆固醇水平,开发低胆固醇水平,开发低胆固醇的动物制品.
在日用化工中的应用
利用茶皂素的表面活性作用,可用作洗发剂,洗理香波等.不仅洗发护发,且消炎止痒,去头屑效果好.茶皂素还可用于衣物的洗涤,剥色能力小,不会产生缩绒,织品不会失去光泽.
在建材工业中的应用
以茶皂素为主剂配制而成的TW-301,在加气混凝土生产中可用作发泡剂和稳泡剂,它具有脱脂作用,能提高铝粉分散悬浮性,提高料浆浇注的稳定性,改善气孔结构,使产品更牢固可靠.其效果明显优于皂荚粉,拉开粉等.
利用其强的乳化性能和分散性,制成的石蜡乳化剂,已成功用于纤维板生产中的施胶工艺,明显降低产品的吸水率,增强了防水性能,提高纤维板的质量.
在食品工业中的应用
茶皂素在食品工业上,因其具有较强的吸收二氧化碳的特性,可用在清凉饮料上如汽水和啤酒中作助泡剂.
作业题
茶多糖的组成及生理学活性.
茶皂素的组成及茶皂素的应用.
茶叶皂素与茶籽皂素的区别.
第八节 维生素和矿质元素
维生素vitamin (mg/100g)
VA源:7~50 VC :60~529 VE :50~290
VK :1~4 VB2 :1.2~1.7 VB5 :5~15
VB11 :0.05~0.07 VP :340 肌醇:1000
矿质元素minerals (mg/100g)
K :2000 Zn :2~6 Mn :30~600
F :10~100 Se :0.005~0.2; 0.5~0.6
Al :20~2000
(一)维生素vitamin
维生素是机体维持生命活动必不可少的一类有机化合物,是机体内执行各种各样功能的复杂的生物催化剂酶的组成部分,维生素在机体代谢中起着调节作用.人体生理需要量极微,但是如果缺乏,机体内一些酶就没有活性,机体就会有病,乃至死亡.
人和动物不能自行合成维生素,必须从食品中摄取.植物体能合成维生素,故植物是人体和动物中维生素主要来源.
维生素都是小分子有机物,化学结构各不相同,有的是胺类,有的是酸类,有的是醇类或醛类,还有的属于固醇类.按溶解性和测定方法不同可分为:脂溶性和水溶性维生素.
茶叶中含有多种维生素,如有VA,VD,VE,VK,VC,VP,VU,B族多种维生素和肌醇等.茶叶中的维生素可称为"维生素群",饮茶可使"维生素群"作为一种复方维生素补充人体对维生素的需要.
1.维生素A(VA)
VA是属于脂环族维生素,其化学本质是不饱和一元醇类,分为VA1(又称retinol,视黄醇)和VA2(又称3-脱氢视黄醇).
VA主要存在于动物性的食物中. VA1主要存在于哺乳性动物的肉类及肝脏中,咸水鱼及其肝脏中; VA2主要存在于淡水鱼的肝脏中,植物组织中尚未发现VA.
但植物中存在的一些色素具有类似VA的结构,如类胡萝卜素.凡是在人体内能形成VA的类胡萝卜素均称为维生素A源.
VA对酸和热较稳定,一般烹调不致破坏,但易被空气中的氧和酶的作用所氧化,尤其是在高温和紫外线的照射下,可引起VA的严重破坏.如若食物中含有VC, VE和多酚类等抗氧化剂时,则对VA有保护作用,能阻止和减少其氧化.
茶叶中不含VA,但含维生素A源—类胡萝卜素含量丰富.绿茶中有16~25mg/100g的胡萝卜素,而高山茶树上的芽叶中含量达50mg/100g.红茶加工中由于发酵等工艺, VA源经过酶和空气氧化形成茶叶香气物质,损失较多,红茶中含量仅有7~9mg/100g.
茶叶VA源20~30%为α-胡萝卜素,其余为β-胡萝卜素. β-胡萝卜素转换为VA的效率为α-胡萝卜素的两倍.
VA是维持正常视力不可缺少的物质,它能预防虹膜退化,增强视网膜的感光性,有"明目"的作用. VA缺乏,视力会下降,并会得夜盲症.同时, VA还有维持上皮细胞的正常化作用,可维护视觉,生育等功能正常,保护皮肤,粘膜,促进生长等作用.
2.维生素C(VC or ascorbic acid)
Vc可治治疗坏血病,是酸性的,故又称抗坏血酸.
Vc为无色片状结晶,熔点192℃,有酸味,易溶于水,不溶于有机溶剂,易被热,光及Cu2+和Fe2+等金属离子破坏,在酸性溶液中比在碱性和中性溶液中稳定.
Vc是一种酸性的己糖衍生物,是烯醇式己糖内酯,有D型和L型两种异构体,只有L型的有生理活性.
Vc可发生氧化型和还原型互变,氧化型和还原型都具有生理活性,因其分子中第2和第3位碳上烯醇羟基上的氢容易成H+释放出来,故它虽不是自由羟基,仍具有有机酸的性质.
-2H
O=C
C—OH
C—OH
HC
HO—C—H
CH2OH
O
+2H
[还原型]
[氧化型]
O=C
C=O
C=O
HC
HO—C—H
CH2OH
O
Vc是一种还原剂,它易被弱氧化剂2,6-二氯靛酚氧化剂脱H而成为氧化型的抗坏血酸,这一性质可用于Vc的定量测定.
Vc在人体内参加氧化还原反应,是机体内一些氧化还原酶的辅酶,是递氢体;它还参与促进胶原蛋白和粘多糖的合成.
Vc的功效还有增强免疫力,预防感冒,促进铁的吸收,而且它是强抗氧化剂,能捕获各种自由基,抑制脂质过氧化,从而有防癌,抗衰老等功能.
研究表明, Vc的生理功能是抗炎,抗感染,抗毒,抗过敏,治贫血,降胆固醇,防色素沉着,有预防色斑生成的美容效果等.
一般绿茶Vc的含量约为279mg/100g,甚至有的绿茶高达529mg/100g.乌龙茶的Vc含量为120mg/100g,而红茶因经过发酵工艺,Vc含量损失较大,一般在60mg/100g.
冲泡中,绿茶中Vc几乎全部冲泡出来进入茶汤,被人们吸收利用.因而可通过饮茶补充体内Vc每日所需量(50mg).
Vc在茶汤中的含量高低与冲泡水温有密切关系,即水温超高,保持量越低,故欲要保留茶汤中较多的Vc含量,泡茶水温不宜过高,且泡茶时间不宜过长.
在茶叶贮藏中,Vc易受光热氧影响发生氧化.
3.维生素E(VE or tocopherol)
VE 为二氢吡喃的衍生物,又称生育酚或抗不育维生素.
VE 已知有8种,其中4种(α,β,γ,δ-生育酚)较为重要,α-生育酚的生理活性最高.
VE 广泛存在于绿色植物中,以谷类种子的胚芽部分及绿叶蔬菜的脂质中含量最高,如莴苣叶和柑桔皮中,人体所需的VE 大多数来自粮食与植物油,动物性的食物中含量不高.
VE为淡黄色无嗅无味油状物,不溶于水而溶于油脂.不易被酸,碱和热破坏,无氧条件下热至200℃也稳定.对氧敏感,极易被氧化成为无活性的醌化合物,而保护其它物质不被氧化,因而可作为抗氧化剂.易被紫外光破坏,Fe2+可促进VE 的氧化.在259nm有吸收峰.
茶叶中VE 含量比蔬菜和水果中含量要高,可以和柠檬媲美,是菠菜含量的32倍,葵花籽油的2倍.一般茶叶VE 的含量50mg~70mg/100g,含量高的高达290mg/100g.绿茶中的VE 比红茶中高,因红茶经过萎凋和发酵,一部分VE 被酶破坏.但因茶叶中含有大量的生物类黄酮,对VE 的氧化起了保护作用,故制茶中VE 的保留量较高.据报导,印度和斯里兰卡红茶中的VE 含量特别丰富.
VE 是很强的抗氧化剂,有抗衰老,美容的作用.此外,还有预防动脉粥样硬化,防治不育症的作用.但VE 为脂溶性维生素,不易溶到茶汤中.因此,可通过食茶,如茶粉加入糕点中食用,就能较好地摄取茶中的VE .
4.维生素K(VK )
VK最初是作为与血液凝固有关的维生素被发现的.除了这个作用以外,VK还参与体内钙的代谢.缺乏VK时,易骨折.现已被用作骨质疏松症的治疗药.其他的缺乏症有血液凝固力下降,易发心肌梗塞等.
天然VK为2-甲基-3-叶绿基-1,4-萘醌.
VK的生理作用主体是1,4-萘醌,为黄色油状物,溶于油脂和有机溶剂,对热稳定,易被光和碱破坏.VK在绿色植物及动物肝脏中含量丰富.
茶叶中含量为1~4 mg/100g.
VK能促进血液凝固,其作用是促进肝脏合成凝血酶原,如缺乏VK,可导致皮下,肌肉和胃肠道出血和出血不止.
RDA:Recommend dietary allowance
5.维生素B
VB作为生物催化剂酶的辅助因子参与细胞中的物质与能量的代谢过程.在细胞内的分布和溶解性能上大致相同.B族维生素有VB1,VB2,VB3,VB5,VB6,VB11,VB12,胆碱和肌醇等.茶叶中的B族维生素有VB2,VB3,VB5,VB6,VB11,胆碱和肌醇等.其中VB2,VB5,VB11(叶酸)含量较为丰富.
VB2
VB2又称核黄素(riboflavin),是黄素蛋白酶的辅基,在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白.因其溶液呈黄色而得名,其分子由核糖醇和6,7-二甲基异咯嗪二部分组成,其结构如下:
VB2纯品为橙黄色的针状结晶,熔点为 292~293℃(同时发生分解),味苦,微溶于水,极易溶于碱性溶液,它的水溶液呈黄绿色,具有绿色的萤光. VB2对光和碱不稳定,在碱性溶液中受光照射时形成光黄素(6,7,9-三甲基异咯嗪).
VB2主要来源于酵母,绿色植物,谷物,鸡蛋,乳类及肝脏等. VB2参与茶树体内糖,蛋白质,脂肪代谢中的多种氧化还原反应,缺少它,茶树体内呼吸减弱,N素代谢受到障碍.
茶叶中VB2含量比一般植物高,约有1.2~1.7mg/100g,且以春茶芽头含量最高.
维生素B2每人每天需要量:儿童0.6mg,成人1.6mg.动物体内不能合成维生素B2.过量则排出.
膳食中长期缺乏维生素B2,眼角膜和口角血管增生,引起白内障,眼角膜炎,舌炎和阴囊炎等.
VB5
VB5又称维生素PP或烟碱酸(pantothenic acid). ,包括尼克酸和尼克酰胺,二者都是吡啶的衍生素,且都具有生物活性,结构如下:
VB5在体内主要以酰胺形式存在,尼克酰胺在体内主要转变为辅酶I和辅酶II,化学名称为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP,二者都是胶氢酶的辅酶,它们在催化底物脱氢时,通过氧化态与还原态的互变传递H,在生物氧化中起着重要的作用.
尼克酸及尼克酰胺为无色晶体,前者熔点为236℃,后者熔点为129~131℃,是维生素中较稳定的,不被酸,光,空气及热破坏,对碱也很稳定.溶于水及酒精,在260nm处有一吸收光谱.与溴化氰作用产生黄绿色化合物,可用此性质定量.
VB5在人体内维持神经组织的健康,对中枢及交感神经系统有维持作用.尼克酸有扩血管,降低胆固醇和脂肪的药理作用.
Benefits:
VB5appear to be of great use to athletes in reaching their full potential.
Patients suffering from rheumatoid arthritis may be deficient in VB5. Supplementation with 2000 mg can help ease morning stiffness and pain.
Recommended Dosage: 10 to 25 mg daily
茶叶中的VB5含量比一般植物都高,其含量约为5~15mg/100g.但茶叶中的尼克酸含量因地区,茶类级别不同而差异很大.
VB11(叶酸,folic acid)
叶酸(folic acid)即维生素B11,又称喋酰谷氨酸(PGA),由蝶呤啶,对氨基苯甲酸与L-谷氨酸三部分连接而成.其结构如下:
叶酸为鲜黄色物质,微溶于水,在水溶液中易被光破坏;叶酸在碱性和中性条件下,对热稳定;在酸性条件下,不稳定易破坏;叶酸在体内主要以四氢叶酸形式作为辅酶存在.在茶树体内参与核酸和咖啡碱的代谢.
叶酸参与核苷酸和氨基酸代谢,是细胞增殖时不可缺少的,可预防贫血,促进乳汁分泌.每日所需量为80μg~ 220μg,但在妊娠和哺乳期需260μg.
茶叶中含量约为50μg~ 70μg/100g.
Everyone needs it as it is vital for healthy growth and blood formation, but it is especially important during the early weeks of pregnancy when the most important developments in an unborn baby, such as the formation of the spine, are taking place.
Most adults get about 200 mg of folic acid per day just from their diet and it is recommended that women intending to become pregnant should increase their intake by an additional 400 mg.
VP
P来自英文permeability(透性)的第一个字母,是一组与保持血管壁正常通透性有关的黄酮类化合物,其中以芸香苷为主.这些物质也可以称为生物类黄酮(bioflavonoids).它们能维持微血管的正常透性,增加韧性,具有预防和治疗血管硬化,高血压病的作用,并且有抗衰老和抗癌之功效.
茶叶中VP含量高,种类多,儿茶素和黄酮类中的很多物质都具有VP的作用,其中最典型的是芸香苷,在茶叶中含量约为340mg/100g.
肌醇(inositol)
肌醇又名环已六醇,一种特殊形式的糖醇.由植物体内已糖环化而成,起磷酸储藏和磷酸化作用.不仅有游离型,而且还有其磷酸盐植酸钙镁型.
肌醇为葡萄糖的异构体,但仅内消旋有生理活性,溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,纯品为白色结晶,有甜味.
在茶叶中可达10mg/g,随叶子成熟度增加而增加,其与儿茶素的合成有关.
(二)矿质元素
维持人体的正常功能需要多种矿物质.它们中的金属离子是许多酶的辅酶和辅基,在酶促反应中起催化剂作用.另外,许多金属离子在机体内起着调节渗透压的作用,在调节机体内酸碱平衡,维持细胞膜功能的完整上起着重要作用.
研究表明,矿质元素缺乏会引起人体多种疾病,硒与克山病(一种致死性心肌病)和肝病,铬与粥样动脉硬化,锌与智力发育健康,铅与免疫力强弱,锌钙比与高血压病发病率,氟与龋齿病发病率,矿质元素总水平与痛风病等均已得到证明,矿质元素与人体健康的关系已为当今医学,环境科学,农学,地质学所重视.
Keshan disease on the Chinese mainland
矿质元素在机体内既不能自行形成,又不能消失,它只能随食物摄入,为机体提供恒定的内循环,不少金属离子在其富余时可以储存,在缺乏时可以动用调节,所以矿质元素对机体的电解质平衡有着不可替代的作用.
如若机体内电解质失衡,将会导致机体不能健康和健全的生长发育.
根据人体每日所需量在100mg以上的矿物质为常量元素,每日所需量在100mg以下的为微量元素.到目前为止,已被确认与人体健康和生命有关的必需常量元素有Na,K,Cl,Ca,P和Mg ,微量元素有Fe,Zn,Cu,I,Se,Cr,Co,Mn,Ne,F,Mo,钒,锡,硅,锶,硼,铷,砷等18种.
茶叶中有近30种矿质元素,但其中Al,F,Se三种元素,对茶树来讲属非必需元素,但它们在茶树中的含量高,与一般食物相比,饮茶对K,Mn,Zn,F等的摄入最有意义.
K (potassium)
K占叶片2%左右,在芽,嫩叶新梢中有较高的浓度,在茶叶灰分(600 ℃以上灼烧残留下来的物质,主要是矿质元素的氧化物和碳酸盐)中,50%左右是K,15%左右是P的氧化物和磷酸盐.
K在植物体内主要输导方向是运往分生组织,K可以从老叶重新分配到嫩叶组织中去.在缺K情况下,老叶出现缺K症状,老叶的叶缘和叶尖出现明显焦灼,叶片提早脱落,枝杆纤细树势衰弱,出现茶园缺株等现象.在植物机体内,K能影响糖运转,调节气孔开张,排除呼吸作用产生的CO2.
K还能在水分不利条件下起着渗透调节作用.因而可以防止因失水而造成植株的生理干旱.
K在茶叶中含量约为2%左右,经4次冲泡,干茶中94.3%被浸出,其中头泡茶汤中K为干茶含K量的75%,故饮茶能补充人体一定量的K元素.
人体中所含的矿物质K中,K仅次于Ca,P居第三位.K调节体液平衡,调节肌肉活动,尤其是调节心肌活动的重要元素.缺K会造成肌肉无力,精神萎靡,心跳加快,心率不齐,甚至可引起低血钾,严重者可导致心脏停止跳动.当人体出汗时,K和Na一样会随汗水排出,所以在炎炎夏日出汗多时,除了补充Na外,也要补充K,否则出现浑身无力,精神不振等现象.平时排汗不多时,正常膳食就可以满足人体所需的K,但在炎热夏季,一方面出汗多,一方面食欲差,这易使K的吸收和排出平衡被打破,导致体内缺K,此时必须适当补充K,所以夏日应选茶作为饮料.
Zn (zinc)
Zn是茶树必需微量元素,在茶叶中含量为2~6mg/100g.Zn是体内多种酶的组成成分,如醇脱氢酶,6-P-葡萄糖脱氢酶和磷酸
丙酮酸脱氢酶的辅基.同时磷酸二酯酶,碳酸酐酶,多肽酶等都是锌金属酶,这些酶有的可以促进呼吸作用,有的催化光合作用,有的促进叶绿素的形成.
植物缺锌,会使色氨酸合成受阻,茶树生长迟缓,叶数,叶面积,茎干等生长均矮小,出现小叶现象,且在成叶上出现花斑,称为花叶病,根系也发黑而枯死.
Zn在人体内含量仅次于Fe的,成人体内含Zn量约为1.5~2.3g.它是很多酶的组成成分,人体内约有100多种酶含有Zn,此外,Zn与DNA,RNA代谢以及蛋白质的合成有关.骨骼的正常钙化,生殖器官的发育和正常功能,创伤及烧伤的愈合,胰岛素的正常功能与敏锐的味觉等也都需要Zn.
Zn缺乏时会出现味觉障碍,食欲不振,精神忧郁,生育功能下降等症状,并易发高血压症,儿童会发育不良,但锌在水果,蔬菜,谷类,豆类中的含量相当低,动物性食品是人体锌的主要来源.而茶叶中的锌含量高于鸡蛋和猪肉中的含量,而且锌在茶汤中的浸出率较高达78%,易被人体吸收.一般来讲,级别高的茶叶,锌含量明显高于级别低的茶叶.
茶叶可被列为锌的优质营养源.
Mn (manganess)
茶叶是一种富集Mn的植物,一般低含量也在30mg/100g左右,比水果,蔬菜约高50倍,老叶中含量更高,可达400~600mg/100g,茶汤中Mn的浸出率为35%.
茶树缺Mn,表现在"立枯病",即叶子发黄,叶脉呈绿色,新梢顶端下垂,发展下去全枝萎焉.
Mn是植物多种酶的激活性剂,如丙酮酸脱羧酶,烯醇化酶,柠檬酸脱氢酶等.此外,Mn能促进茶多酚氧化酶的活性,对红茶发酵有利.适量施用Mn肥,可以提高茶鲜叶中茶氨酸,谷氨酸,精氨酸,天冬氨酸的含量,但对多酚化合物的合成有一定抑制作用.
Mn是人体必需微量元素,在人体内起着极其重要的作用.大脑皮层恢复,肾,胰,乳腺都含有Mn,人体内多种酶是含Mn金属酶,肝脏中线粒体与血液为Mn的贮存库.
儿童缺Mn可使生长停滞,骨骼畸形,成人缺Mn,可致食欲不振,生殖功能下降,皮肤瘙痒甚至出现中枢神经症状,成人每天需Mn量约为2.5~5.0mg,一杯浓茶最高含量可达1mg.
F (fluoride)
茶树是一种富含F的植物,其F含量比一般植物高十倍至几百倍.茶树中粗老叶F含量比嫩叶中更高.一般茶叶中F含量为100mg/Kg左右,用嫩芽制成的高级绿茶含F量可低至约20mg/Kg;而较成熟枝叶加工而成的黑茶中F含量较高,达300~1000mg/Kg.茶叶中游离F含量比小白菜高5~8倍,比大葱高13~20倍.
茶叶中的F很易浸出,热水冲泡时浸出率有60~80%.因此喝茶也是摄取F的有效方法之一.中国自古就有用茶水漱口的做法.
F是人体必需的微量元素,在骨骼与牙齿的形成中有重要作用.缺F会使Ca,P的利用受影响,从而导致骨质疏松.
缺F时,牙齿釉质不能形成抗酸性强的氟磷灰石保护层,导致牙釉质易被微生物,酸等侵蚀而发生蛀牙.F对龋齿的预防作用已引起重视,使用含F牙膏,含F漱口水,局部涂氟化合物,或在饮用水中加F都能降低龋齿的患病率和发病率.由于氟的重要性,许多国家和地区如美国,澳大利亚,爱尔兰,日本等在自来水中加F,以增加F的摄取源.
但要强调指出的是,过量F会引起F中毒,如导致氟斑牙,并使骨骼失去正常的颜色和色泽,容易折断.在经常大量饮用高含F的茶叶(500mg/Kg)以上时,应注意F的摄取量,
成人体内含F量约为2.6g,安全而适宜的F摄入量为1.5~4.0mg/天,低于这个范围容易发生缺F症,高于这个范围容易发生氟中毒.
氟斑牙
氟骨症
www.xysm.net/tea/
硒(Se, selenium)
茶叶中的Se主要为有机硒,易被人吸收.茶叶中硒的含量的高低主要取决于各茶区茶园土壤中含Se量的高低,非高硒区茶叶中的Se含量为0.05~2.0mg/Kg,硒含量较高的为湖北,陕西以及贵州,四川的部分茶区的茶叶,含量可达5~6mg/Kg.就茶树的各部位而言,老叶老枝的硒含量较高,嫩叶嫩枝的含硒量较低.
Se在茶汤中的浸出率为10~25%,在缺Se地区普及饮用富Se茶是解决Se营养问题的最佳方法.
Se是人体内最重要的抗氧化酶—谷胱甘肽过氧化物酶的活动中心元素,具有很强的抗氧化能力,保护细胞膜的结构和功能免受活性氧化和自由基的伤害,因而具有抗癌,防衰老,维持人体免疫功能的效果.并且缺Se是患心血管病的重要因素.在Se含量较低的地区,克山病发病率较高,通过提高膳食中Se的含量可降低发病率.
Se不仅有抗癌,防治心血管疾病和延缓衰老的功能,而且对人体还有很多的药理作用,如Se具有胰岛素作用,可以调节人体内的糖分,有助于糖尿病患者的饮食疗法;有保护视神经,预防白内障,增强视力的功能;Se还能与重金属镉,汞,砷等生成能解离的重金属络合物等,解除这些重金属对人体的毒害,起到解毒作用.此外,还有保护肝脏,抑制酒精对肝脏的损害.
铝(Al, aluminium)
Al是茶树非必需元素,土壤中的活性Al与土壤pH值密切相关,随着土壤酸化,其活性Al逐渐增加, Al在H+土壤中以Al2(SO4)3形态存在,在OH-土壤中以不溶性的Al(OH)3形式存在.
茶树在强酸性和酸性土壤中生长良好,并且Al3+在叶片中大量积累,茶树鲜叶中含量在20~150mg/100g,有的老叶中含量高达2000mg/100g,茶树为喜Al和耐Al植物,而其它植物当Al3+高时,干扰植物的O2的吸收,影响P,Ca2+,Mg2+的吸收,对很多植物有抑制作用.
Al对人体有一定的毒害作用, Al的积累对神经有毒性与脑疾病有关,例如老年痴呆症,Al进入人体后有5%呈游离状态,它和血浆结合,当Al积累量超过正常人Al含量5倍时,便会加速Ca2+,P排泄,使人体代谢失调,引起缺钙和缺磷.
成人每天摄Al量为9~14mg时为正常,其中通过食物进入人体的量为2~10mg,Al在茶叶的泡出率低于20%,在茶汤中Al浓度为0.2~0.6mg/100ml,即使每天饮茶10杯,也只有2~6mg Al进入人体,不会影响人体健康.
作业题
简述茶叶中主要的维生素及其含量.
简述茶叶中主要的矿质元素及其含量.
·上一篇：茶水间用品结构
含量
理化性质
生物学活性
第一章 茶叶中的化学成分
及其性质
主要内容
多酚类物质
色素
氨基酸
嘌呤碱
芳香物质
糖类
皂甙
维生素和矿质元素
茶鲜叶中,水分约占75%,干物质为25%左右.茶叶的化学成分是由3.5-7.0%的无机物和93.0—96.5%的有机物组成.
茶叶中的化学成分及在干物质中的含量
第一节 茶叶中的多酚类物质
茶多酚(Tea polyphenols)亦称"茶鞣质","茶单宁",茶鲜叶中的含量一般在18～35%(干重)之间.是一类存在于茶树中的多元酚的混和物.
分为四类:
儿茶素(黄烷醇类);
黄酮,黄酮醇类;
花青素,花白素类;
酚酸及缩酚酸等
目前国内所指茶多酚一般是指从绿茶中提取的多酚类物质,不包括儿茶素的氧化产物茶黄素,茶红素,乌龙茶单宁.
茶叶中的多酚类物质(在国际上则通用为tea polyphenols)不仅包括茶多酚,还包括茶多酚的氧化产物.如来自绿茶的多酚green tea polyphenols,来自红茶的多酚black tea polyphenols,来自乌龙茶的多酚oolong tea polyphenols.
多酚类物质结构
一,儿茶素类(Catechins)
茶叶中的儿茶素属于黄烷醇类化合物(flavanol),在茶叶中含有12-24%(干重),是茶叶中多酚类物质的主体成分.
(一)儿茶素的种类及结构
EC,EGC称为非酯型儿茶素或简单儿茶素
EGCG,ECG称为酯型儿茶素或复杂儿茶素
(二) 儿茶素的异构体
1.儿茶素的几何异构 (顺反异构)
2,3号位C原子的H在环同一侧 2,3号位C原子的H不在环同一侧
顺式儿茶素名称前加"表",英文简称前加"E"(epi-).从茶叶中分离鉴定的儿茶素中顺式儿茶素占儿茶素总量的70%左右.
2.儿茶素的旋光异构体(对映体)
旋光异构是另一类型的立体异构,主要是由于分子中的不对称性而引起.
通过尼柯尔棱镜产生的光称为偏振光,能使光的振动方向改变的物质称为旋光异构体.能使偏振光向右旋转,称为右旋,用(+)或"d"表示;能使偏振光向左旋转,称左旋,用(-)或"l"表示.在儿茶素的结构中,C2和C3是两个不对称碳原子,因而具有旋光特性,共有22=4个旋光异构体.
当左旋或右旋儿茶素等量共存时,旋光现象消失,这种消旋体称为外消旋体.
3. 儿茶素的构型 (D.L构型表示法 )
D.L构型表示法 :具有与L型甘油醛相同的不对称碳原子时,称为L型儿茶素,而具有D型甘油醛相同的不对称碳原子时,称为D型儿茶素.
在茶叶中的儿茶素多为L型,D型的很少,其构型与旋光性有相互对应关系.L型的儿茶素多具有左旋,且多为顺式儿茶素,即表儿茶素即L-(-)-EC.而D型儿茶素多具有右旋光性,且多为反式儿茶素即D-(+)-C.
由于存在这种对应关系,L-(-)-EC可简写成(-)-EC或L-EC 或EC;D-(+)-C可简写成(+)-C或D-C或C.
在茶叶中的儿茶素主要有以下6种:EGCG,ECG,EGC,EC,GC和C.
(三) 儿茶素的理化性质
溶解性:儿茶素为为白色固体,亲水性较强,易溶于热水,含水乙醇,甲醇,含水乙醚,乙酸乙酯,含水丙酮及冰醋酸等溶剂,但在苯,氯仿,石油醚等溶剂中很难溶解.
吸收光谱: 儿茶素在可见光下不显颜色,在短波紫外光下呈黑色,在225nm,280nm处有最大吸收峰.
显色反应:儿茶素分子中的间位羟基可与香荚兰素在强酸条件下生成红色物质.酚类显色剂如氨性硝酸银,磷钼酸等均可与儿茶素反应生成黑色或蓝色物质.
沉淀反应:儿茶素属多酚类化合物,许多与酚类络合的金属离子也与儿茶素发生反应,如Ag+,Hg2+,Cu2+,Pb2+,Fe3+及Ca2+等.
氧化反应:在儿茶素的结构中存在酚性羟基,尤其B环上的邻位,连位羟基极易氧化聚合,易被KmnO4氧化,易被茶鲜叶中的多酚氧化酶氧化催化,也可在光,高温,碱性条件下发生氧化聚合缩合,形成有色物质.
异构化作用:在热的作用下,一种儿茶素可转变为它对应的旋光异构体或顺反异构体.如在绿茶制作中,EC可转变成C.
(四) 儿茶素与茶叶品质
儿茶素是绿茶汤苦涩味的主体
苦味具有对味觉产生强烈的刺激作用,但食品中苦味与其他各种味道相协调,则可起丰富和改进食品风味的作用.
涩味是口腔中所感觉到的一种干燥,收敛性的感觉,是多酚类物质与唾液蛋白和糖蛋白相互作用产生的.
儿茶素特别是酯型儿茶素,其组合和浓度,不仅构成苦涩味的主体,也是茶汤浓淡,茶叶优劣的主体物.
儿茶素的味性质及阈值 mg/100ml水
儿茶素的氧化程度与其他茶类品质密切相关
儿茶素氧化形成的茶黄素,茶红素是红茶汤色红的主体,同时是红茶汤厚度,强度的主体.茶红素与蛋白质接合形成红色叶底.
儿茶素的自动氧化是绿茶贮藏中陈化现象的主因之一
在常温常压下,绿茶久置后,由绿色陈变为黄色,汤色由绿变成黄红色.
二, 黄酮及黄酮苷(Flavone and flavone glycosides)
黄酮类(也称花黄素)泛指两个具有酚羟基的苯环(A环与B环)通过中央三个碳原子相互连接而成的一系列化合物.C杂环上的O有共用的电子对而具有弱碱性,能与强酸形成 盐.C3位易羟基化形成一个非酚性羟基,形成黄酮醇.茶叶中黄酮类占茶叶干重的2-5%.
(一)种类及结构
黄酮醇(Flavonol)
茶叶中的黄酮醇占茶叶干重的4%,主要为山奈素1.42-3.24mg/g,槲皮素2.72-4.83mg/g 和杨梅素0.73-2.00mg/g .
黄酮苷(Flavone glycosides)
茶叶中的黄酮苷占茶叶干重的1%,主要为芸香苷(占干物重的0.05-0.15%),槲皮苷(占干物重的0.2-0.5%) 和山奈苷(占干物重的0.16-0.35%).
(二) 黄酮及黄酮苷的理化性质
色泽: 黄酮及黄酮苷类物质多为亮黄色结晶,与绿茶汤色关系较大.
溶解性: 黄酮及黄酮醇一般都难溶于水,较易溶于有机溶剂,如甲醇,乙醇,冰醋酸,乙酸乙酯等,而黄酮苷类在水中的溶解度比其苷元大,其水溶液为绿黄色,对绿茶汤色的形成作用较大.难溶和不溶于苯,氯仿等有机溶剂中.
水解反应:在制茶过程中,黄酮苷在热和酶的作用下会发生水解,脱去苷类配基变成黄酮或黄酮醇,在一定程度上降低了苷类物质的苦味.
吸收光谱:不同结构的黄酮类化合物具有不同的吸收光谱. 但吸收峰大都在240-270nm和335-380nm之间.
显色反应:黄酮及黄酮醇类可与浓硫酸,三氯化铝反应呈现出一定的颜色.
三,花青素和花白素类(anthocyanidin and leucoanthocyanidin)
花青素(又称花色素)是一类性质较稳定的色原烯(Chromene)衍生物.一般茶叶中其含量占干物重的0.01%左右,而在紫芽茶中则可达0.5-1.0%.
茶叶中主要的花青素类物质
上述的四种花青素物质在茶树体内主要是以糖苷的形式存在.
(一)花青素类
花青素的互变异构
花青素是植物花,果,叶,茎中由于细胞pH不同而呈现不同颜色.花青素的吸收光谱在475-560nm之间.
花青素能吸收部分光强,可减少光照过强时对代谢带来的不利影响.
花青素具苦味,对制茶品质不利.
(二)花白素类
花白素又称或"4-羟基黄烷醇".无色,但经盐酸处理后能形成红色的芙蓉花色素苷元或飞燕草花色苷元,故又称隐色花青素.
茶新梢花白素含量约为干重的2～3%.花白素C4位上多一个非酚性羟基,化学性质比儿茶素更活泼,易发生氧化聚合作用.在红茶发酵过程中,花白素可完全氧化成为有色氧化产物.
四,酚酸和缩酚酸类
酚酸:一类分子中具有羧基和羟基的芳香族化合物.
缩酚酸:酚酸上的羧基与另一分子酚酸上的羟基相互作用缩合而成.
酚酸和缩酚酸占茶叶干重的5%.
茶没食子素 没食子酸
(Theogallin) (Gallic acid)
占茶叶干重的1-2% 占茶叶干重的0.5-1.4%
酚酸类物质是茶树生理代谢的次生物质,是合成酯型儿茶素必不可少的物质.
在制茶过程中,酯型儿茶素水解产生酚酸类,它们参与茶汤滋味的形成.
在红茶制造中,酯型儿茶素水解产生酚酸类,使细胞pH值降低,有利于红茶发酵的进行.
绿原酸(Chlorogenic acid)
占茶叶干重的0.3%
本节小节
茶叶中富含多酚类物质,是一类多元酚的混合物,其占茶叶干重的18-24%.
茶叶中的多酚类物质分为儿茶素类(黄烷醇类),黄酮及黄酮醇类,花青素和花白素类,酚酸及缩酚酸类.它们分别占茶叶干重的12-24%,2-5%,2-3%,5%.其中儿茶素类与茶叶的滋味密切相关.黄酮及黄酮醇类与绿茶汤色密切相关.
茶叶中的儿茶素类主要有EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯),EGC(表没食子儿茶素),ECG(表儿茶素没食子酸酯),EC(表儿茶素).它们存在顺反异构,旋光异构,且顺反异构与旋光异构存在相互对应关系.
儿茶素的基本结构为:
它们多与葡萄糖,半乳糖,芸香糖等在C3位以糖苷键连接形成黄酮醇苷类.茶叶中的黄酮醇苷类主要有芸香苷,槲皮苷和山奈苷.
茶叶中的黄酮醇类物质主要有:
茶叶中的花青素类是一种性质较为稳定的色原烯衍生物,多以花青素糖苷的形式存在.存在多种互变异构体,在不同的pH下呈现出不同的颜色.花白素类又称4-羟基黄烷醇,经盐酸处理后能形成花青素类物质.
茶叶中的酚酸类主要有没食子酸,茶没食子酸和绿原酸.
作业题
1,画出茶叶中主要儿茶素的结构.
2,画出茶叶中主要黄酮醇及其苷的结构.
3,简述儿茶素的理化性质以及儿茶素与茶叶品质的关系.
第二节 茶叶中的色素
主要内容
一,茶叶中的天然色素
叶绿素; 类胡萝卜素; 花黄素(黄酮类)
二,茶叶加工过程中形成的色素
茶黄素类; 茶红素类; 茶褐素类
色素是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质,是构成茶叶外形色泽,汤色及叶底色泽的成分,其含量及变化对茶叶品质起着至关重要的作用.
茶叶中的色素:天然色素和加工中形成的色素.
根据溶解性分为:水溶性色素和脂溶性色素.
一,茶叶中的天然色素
(一)脂溶性色素
1.叶绿素(Chlorophyll)
叶绿素(C32H30N4Mg)是由甲醇,叶绿醇与卟吩环结合而成,是一种双羧酸酯化合物.
卟吩环由四个吡咯构成的卟啉并戊酮环,中间有1个不电离的Mg2+,这个与甲醇,叶绿醇结合的卟啉环,称为叶绿酸.
叶绿素在鲜叶中与蛋白质类脂物质相结合形成叶绿体,在制茶过程中叶绿素从蛋白体中释放出来.游离的叶绿素很不稳定,对光,热敏感.
茶鲜叶中的叶绿素约占茶叶干重的0.3%～0.8%.叶绿素a含量为叶绿素b的2～3倍.
叶绿素总量依品种,季节,成熟的不同差异较大.叶色黄绿的大叶种含量较低,叶色深绿的小叶种含量较高,是形成绿茶外观色泽和叶底颜色的主要物质.
纯粹的叶绿素a是黄黑色的粉末,其乙醇溶液呈蓝绿色;叶绿素b为深绿色粉末,它的乙醇溶液呈绿色或黄绿色.
一般而言,加工绿茶以叶绿素含量高的品种为宜,在组成上以叶绿素b的比例大为好.而红茶,乌龙茶,白茶,黄茶等对叶绿素含量的要求是比绿茶低.如果含量高,会影响干茶和叶底色泽.
2.类胡萝卜素 (Carotenoids)
类胡萝卜素是一类具有黄色到橙红色的多种有色化合物.在自然界分布很广,属四萜类衍生物(8个异戊二烯),结构特征为共轭复烯烃,为茶叶中重要的脂溶性色素.类胡萝卜素已知结构式的化合物在300种以上,
茶叶中的类胡萝卜素主要为胡萝卜素和叶黄素两大类.
(1)胡萝卜素类(Carotenes)
胡萝卜素类为茶叶中重要的脂溶性色素,分为α-胡萝卜素,β-胡萝卜素,γ-胡萝卜素,等.这三种胡萝卜素被内服至人体均能表现维生素A的生理作用,也称为维生素A原.
茶叶中的含量约0.06%.成熟叶比嫩叶含量多,其中,主要组分为β-胡萝卜素,约占胡萝卜素总量的80%.
胡萝卜色素溶液呈橙黄色至黄色,浓度增大时带橙色,酸碱条件下稳定,但对光热氧不稳定.
胡萝卜素在高山茶中含量较多.
在人体内消化后能产生2分子维生素A.
在红茶加工中氧化降解形成红茶的香气物质,如α-紫罗酮,β-紫罗酮(紫罗兰香),二氢海葵内酯(温和淡香,能衬托出其它香气),茶螺烯酮等,从而对红茶香气的形成起十分重要的作用.
β-胡萝卜素
(2) 叶黄素类(Xanthophylls)
叶黄素类也广泛分布在植物界,也是茶叶中类胡萝卜素的主要成分,结构特征为共轭复烯烃的加氧衍生物或环氧化物,以醇,醛,酮,酸的形式存在,为黄色色素.
不溶于水,易溶于甲醇,乙醇,石油醚.在茶叶中的含量一般为0.01%~0.07%,随茶叶新梢成熟度的提高,总含量增加.
茶叶中叶黄素类化合物主要有:叶黄素,玉米黄素,隐黄素,新叶黄素,5,6-环氧隐黄素等.
叶黄素(Xanthophyl):0.14-0.80mg/g干茶
玉米黄素(Zeaxanthin):0.074-0.144mg/g干茶
隐黄素(Cryptoxanthin):0.153-0.763mg/g干茶
它们与红茶香气,外形色泽和叶底色泽的形成有关.
3.类胡萝卜素的性质
亲酯性 几乎不溶于水,酒精和甲醇.易溶于石油醚或正己烷.但含氧的复烯烃衍生物如醇,酮等则随其分子中含氧功能基团的数目增多,亲酯性随之减弱.
光学特性 具有高度共轭双键的发色团和有-OH等助色团,因而具有不同颜色.在可见光区的420nm-480nm有强吸收(CHCl3).
显色反应
与三氯化锑的氯仿溶液,产生蓝色.
与浓H2SO4,产生蓝绿色.
叶黄素与浓HCl反应,生成灰绿蓝色.
生理活性
类胡萝卜素中的α,β- 胡萝卜素是原维生素A,在体内可分解为维生素A.如今,类胡萝卜素的抗氧化作用非常受到瞩目.其抗氧化能力被证明与维生素E不相上下,而且类胡萝卜素已被发现对多种癌细胞,如皮肤癌,乳腺癌,肺癌,白血病等的癌细胞的增殖有抑制作用.
人体的皮肤,肝脏,肾脏,精巢,卵巢,血液等许多组织中含有类胡萝卜素.据调查体内类胡萝卜素水平与一些癌症的发病率有逆向关系,如β-胡萝卜素的含量低,肺癌的发病率高.因此,为了预防癌症,应积极地从食物中摄取类胡萝卜素.现在许多国家已开发了类胡萝卜素强化食品.
生理活性
(二)水溶性色素
水溶性色素指能溶解于水的呈色物质的总称.一般指花黄素类(黄酮类),花青素(花色素)及儿茶素的氧化产物.
茶鲜叶中存在的天然水溶性色素主要有花黄素,花色素等,它们都是类黄酮的化合物,广泛存在于植物界,茶叶中已发现有几十种花黄素,花色素,是茶叶中水溶性色素的主体.
亦称"黄酮类"(Flavonoid),主要包括黄酮醇(Flavonol)和黄酮(Flavone)两类化合物;茶树体内主要是黄酮醇及其苷,在茶鲜叶中的含量占干物重的3%～4%,由于结合的糖的种类不同,连接位置不同,因而形成各种各样的黄酮醇苷.它们是茶叶水溶性黄色素的主体物质,是绿茶汤色的重要组分.
花黄素类(Anthoxanthin)
又名"花色素",重要的水溶性色素.植物中花青素多在C3位置带有羟基,且常与葡萄糖,半乳糖或鼠李糖缩合形成苷.
一般茶叶中的花青素占干物质的0.01%~1.0%,而在紫芽茶中的含量较正常芽叶高得多.
花青素类(anthocyanidin)
其形成和积累与茶树生长发育状态及环境条件密切相关,一般光照强,气温高的季节,较易形成花青素,使茶芽叶呈红紫色.对茶叶的叶底色泽,汤色及干茶色泽均有较大影响.含量较高的紫色芽叶制成绿茶,品质较差,汤色发褐,滋味苦涩,叶底靛青.若加工红茶,则汤色叶底乌暗,品质也较差.
二,茶叶加工中形成的色素
在红茶的加工过程中,正是由于多酚类物质氧化形成了茶黄素和茶红素等色素,使红茶具有了红汤红叶的品质特征.
茶黄素类(theaflavins,TFS)
茶黄素是红茶中的重要成分,它最早是由Roberts E.A.H(1957)发现的,是多酚类物质氧化形成的一类能溶于乙酸乙酯的,具有苯并卓酚酮结构的化合物的总称.
R R'
茶黄素 OH OH
Theaflavin (TF1 or TF)
茶黄素-3-单没食子酸酯 G OH
Theaflavin-3-monogallate (TF2 or TF-3-MG)
茶黄素-3'-单没食子酸酯 OH G
Theaflavin-3'-monogallate (TF3 or TF-3 ' -MG)
茶黄素-3,3'-双没食子酸酯 G G
Theaflavin-3,3'-digallate(TF4 or TF-3,3 ' -MG)
G=没食子酰基
=
表茶黄酸 Theaflavic acid, TFA
在红茶中,TFMG:TFDG:TF:TFA
= 52:36:11:1
茶黄素形成示意图
PPO:多酚氧化酶
茶黄素与红茶品质
TFS是红碎茶中色泽橙红,具有收敛性的一类色素,其含量占红茶固形物的1%～5%,是红茶滋味和汤色的主要品质成分.对红茶的色,味及品质起着重要的作用,是红茶汤色"亮"的主要成分,是红茶滋味强度和鲜度的重要成分,同时也是形成茶汤"金圈"的主要物质.茶黄素与红碎茶品质的相关系数为0.875.
茶黄素与红茶品质
Roberts E.A.H.指出,审评者对色泽的估量大多数是受茶黄素的影响,含量越高,汤色明亮度越好,呈金黄色;含量越低,汤色越深暗.与咖啡碱,茶红素等形成络合物,温度较低时显出乳凝现象,是茶汤"冷后浑"的重要因素之一.并且含量的高低直接决定红茶滋味的鲜爽度,其含量的高低与叶底亮度也呈高度正相关.
茶黄素的提纯物呈橙黄色的针状结晶,易溶于水,甲醇,乙醇,丙酮和乙酸乙酯,难溶于乙醚,不溶于氯仿和苯.水溶液呈鲜明的橙黄色,具有较强的刺激性,在380nm与460nm处有最大吸收峰.
2.茶红素类(thearubigins, TRS)
TRs是一类复杂的不均一性红褐色酚性化合物,主要分子量在700～40 000之间.它既包括儿茶素酶促氧化聚合,缩合反应产物,也有儿茶素氧化产物与多糖,蛋白质,核酸和原花色素等产生非酶促反应的产物.
Roberts根据双向纸层析将茶红素分离为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型. TRSⅠ为溶于乙酸乙酯的部分,而TRSⅡ为不溶于乙酸乙酯而溶于正丁醇的部分.
茶红素可能的结构式
R=没食子酰基或其它基团
TRs是红茶氧化产物中最多的一类物质,含量约为红茶9～19%(干重),占红茶多酚类物质的70%左右.该物为棕红色,能溶于水,水溶液呈酸性,深红色,刺激性较弱,是构成红茶汤色的主体物质,对茶汤滋味与汤色浓度起极重要作用.参与"冷后浑"的形成.此外,还能与碱性蛋白质结合生成沉淀物存于叶底,从而影响红茶的叶底色泽.
通常认为TRs含量太高,滋味淡薄,汤色变暗,而含量太低,茶汤红浓不够.
Roberts认为,TRs/TFs比值过高茶汤深暗,鲜爽度不足;TR/TF比值过低时,亮度好,刺激性强,但汤色红浓度不够.一般TFs>0.7, TRs>10%,TRs/TFs=10-15时,红茶品质优良.
3.茶褐素类(theabrownines,TBS)
TBs为一类水溶性非透析性高聚合的褐色物质,有学者,把不溶于乙酸乙酯和正丁醇的水溶性褐色物质也称为茶褐素.其主要组分是多糖,蛋白质,核酸和多酚类物质,由茶黄素和茶红素进一步氧化聚合而成,化学结构及其组成有待探明.
TBs深褐色,溶于水,不溶于乙酸乙酯和正丁醇,其含量一般为红茶中干物质的4-9%.是造成红茶茶汤发暗,无收敛性的重要因素.其含量与品质呈高度负相关(r=-0.979),含量增加时红茶等级下降.
红茶加工中长时过重的萎凋,长时高温缺氧发酵,是茶褐素积累的重要原因.红茶储存过程中,茶红素和茶黄素会进一步氧化聚合形成茶褐素.
本节小节
茶叶中的色素分天然色素和加工形成的色素.天然色素中脂溶性色素主要为叶绿素和类胡萝卜素(胡萝卜素,叶黄素,隐黄素,玉米黄素),它们在茶叶中含量均小于1%.它们与茶叶外形色泽,叶底色泽有关.
其中类胡萝卜素属四萜类衍生物,在红茶加工中易降解产生对红茶香气有利的物质.此外茶叶中的胡萝卜素主要为 -胡萝卜素,具有(1)较强的抗氧化作用,可预防癌症;(2)在人体内可降解成二分子的VA,具有明目作用.
茶叶中的水溶性色素主要为多酚中的黄酮及其苷(亦称花黄素),花青素(亦称花色素).与绿茶汤色密切相关.
茶叶在加工过程中形成的色素为茶色素,包括茶黄素和茶红素.茶黄素与红茶汤色,滋味,鲜爽度高度相关,红茶中主要为茶黄素,茶黄素单没食酸酯,茶黄素双没食子酸酯.茶红素是一类复杂的不均一性的红褐色酚性化合物,分为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型.与红茶汤色和滋味相关.茶黄素和茶红素与咖啡碱一起形成络合物,是茶汤"冷后浑"的重要因素之一.
作业题
画出茶叶中几种主要茶黄素的结构式.
简述茶黄素类茶红素与红茶品质的关系.
儿茶素及其氧化产物(茶黄素,茶红素)的生理活性
清除自由基,抗氧化
人体在代谢过程中产生自由基,在正常情况下体内的自由基生成和消除达到动态平衡,自由基处于生成体系与防护体系的平衡之中.一旦该体系受到内外界因素的作用而被破坏时,就会危害机体,长期以往,将会引诱多种疾病的发生,如帕金森氏综合征,老年性痴呆症,肿瘤,自身免疫性疾病,白内障,炎症等等.
自由基与疾病
多酚提供质子和电子易与自由基反应使其失去活性,故具有显著的抗氧化特性.
资生堂绿茶抗氧化化妆品
茶黄素(TF),茶黄素单没食子酸酯由仍含有活性羟基,没食子酰基,苯骈卓酚酮等活性基团(TFMG)也有相当强的抗氧化活性.
除直接清除自由基外,茶多酚与Vc,Ve还有协同增效作用.
多酚可络合金属离子,如铁离子,铜离子等,对由其催化的自由基脂质过氧化的连锁反应起阻止作用,从而有效地切断连锁反应.
抑制体内氧化体系中酶活,如抑制黄嘌呤氧化酶系,P—450酶系,脂氧化酶,环氧酶等的酶活,阻止体内自由基的生成;同时保护体内的抗氧化系统,如增强过氧化氢酶(CAT),超氧歧化酶(SOD),谷胱甘肽过氧化酶(GSH)等多种抗氧化酶的酶活,增强体内自身清除自由基能力,防止机体受活性氧的损害.
综上所述,茶多酚可从多种途径来阻止机体受氧化:
①清除自由基;
②络合金属离子;
③抑制氧化酶的活性;
④提高抗氧化酶的活性;
⑤与其他抗氧化剂有协同增效作用;
⑥维持体内抗氧化剂浓度.
2.抗癌,抗突变作用
环境污染的加剧,饮食的变化,运动量的减少等多种原因,癌症患者逐年增加.据统计,我国每年新发癌症病例160万至200万,并以3%的速度递增且呈年轻化趋势.
癌症的发生过程为:生物体内的某一个细胞受环境影响,其基因发生突然变异引起细胞膜和细胞质的变化,变成癌细胞后快速分裂增殖,最后发展为癌组织.因此,抑制基因突变或抑制癌细胞增殖都能阻止癌症的发展.
3.抗菌,抗病毒
大量研究证实,茶多酚和茶色素对痢疾杆菌,金黄色葡萄糖球菌,伤寒杆菌,霍乱弧菌等多种有害菌有明显的抑杀作用.饮茶可以防治一些细菌性疾病,如痢疾,伤寒,霍乱,肠炎,肾炎等.在民间就有喝浓茶治疗细菌性痢疾的作用.
此外,茶叶中的有效成分对人体肠道有益细菌双歧杆菌有促进生长和促增殖功效.饮茶又可以改善人体肠道微生物结构,提高肠道免疫力,增进人体健康.
同时对病原菌如体癣,足癣菌有显著杀伤作用.茶水擦身或足浴5-7周后,体癣,足癣症状会完全消失.
艾滋病( AIDS)病毒会造成人体血液中淋巴细胞的感染,破坏人体自身免疫细胞.体外研究发现,茶多酚对病毒作用具有相当强的阻断作用,可有效抑制 AIDS 病毒的增殖,其阻断能力高于国际上通用的治疗AIDS 药物 AZT20-30倍.
茶多酚可抑制蛀牙菌以及引超牙周炎的细菌生长,具有预防蛀牙,牙周炎.
4.除口臭作用
口臭由多种挥发性化合物引起,包括硫磺化合物(硫化氢,甲硫醇等),含氮化合物(氨类),低级脂肪酸,醛类,酮类化合物等.这些物质有的因为口腔疾病,消化系统,呼吸系统疾病而自体内产生的,有的来自食物,如大蒜,酒,烟等.
茶多酚能有效地消除口臭.因为茶多酚能与引发口臭的多种化合物起化学反应,生成无挥发性的产物,从而消除口臭.由于这个效果,茶叶提取物被用于一些牙膏,口香糖中.
5.抑制动脉硬化作用
心血管疾病的病因主要是动脉硬化.由于血液中脂类浓度偏高,胆固醇和其他脂质沉积在动脉内膜而引起.胆固醇和脂肪不溶于水,被包在磷脂和蛋白质中以脂蛋白的形式存在血液中.血液中的脂蛋白胆固醇根据其密度大小被分为低密度脂蛋白(LDL)胆固醇和高密度脂蛋白(HDL)胆固醇.血液中LDL胆固醇浓度高时,会引发动脉硬化,相反HDL胆固醇浓度高时,动脉硬化会受到抑制.
大量的调查研究发现,喝茶多的人其血液中胆固醇总量较低,而其中主要是LDL胆固醇的量的减少,HDL胆固醇没有大的变化.主要作用机理为抑制消化系统对胆固醇的吸收,促进体内脂质,胆固醇的排泄.因此,喝茶可改善血液中胆固醇的比例,从而达到预防心血管病的效果.
血小板凝集形成血栓也是动脉硬化,心肌梗塞的原因之一.茶多酚还能抑制血小板凝集以防止血栓的形成.
6.降血糖
正常情况下,摄人体内的糖分转化为能量被使用.当摄人体内的糖分过多时,无法转化为能量的部分留在血液中引起血糖浓度上升,引发糖尿病.
预防糖尿病的方法有控制饮食.治疗糖尿病的药有一种为增加体内的胰岛素,以促进血糖的代谢;另一是抑制体内淀粉酶,蔗糖酶等的活性,使得摄人体内的淀粉,多糖无法被消化吸收,直接被排出体外,从而达到控制体内糖分,抑制血糖升高的作用.
试验发现多酚(ECG,EGCG,CG,GCG以及茶色素中的茶黄素)对人和动物体内的淀粉酶,蔗糖酶活性有抑制作用.其中茶黄素的效果最强.同时茶叶中的另一成分茶多糖也有有效的降血糖作用.因此,喝茶也有预防糖尿病的效果.
7.降血压
高血压现代生活的多发病,世界上10人中有1人患高血压.
人体内有一种名为血管紧张素转换酶(ACE),此酶有引起血压上升的作用.治疗高血压的药物中有许多是ACE抑制剂.茶多酚对ACE有阻碍作用,其中EGCG活性最强,其次是ECG.茶多酚可使平均血压,收缩压,扩张压都有明显下降.
8.抗过敏及消炎作用
过敏反应可由多种物质引起,如某些动物蛋白,细菌,病毒,药物,动物毛皮,植物花粉,以及油漆,染料,塑料,化学纤维等等.引起过敏的物质被称为过敏原.正常情况下,机体受外来性异物刺激后,产生相应的抗体,释放出化学物质进行抵御,发生抗原抗体反应.这是机体自我保护所需的免疫反应.但若反应过度或持续时间长,由此导致组织损伤或机体生理机能障碍,就成了损伤.
过敏反应过程模式图(↑为茶多酚起阻碍作用处)
9.抗辐射作用
二战中的日本广岛原子弹轰炸使人们发现了茶的抗辐射作用.辐射会引起血液中白细胞减少,免疫力下降,从而引发多种疾病.在动物试验中,发现服用茶多酚可减缓辐射引起的免疫细胞的损伤,促进受损免疫细胞和白细胞的恢复,防治骨髓细胞的辐射损伤.
现代生活中,一些行业,如X光拍片,放射物质实验的工作人员接触射线的次数较多,并且日常生活中移动电话,计算机,电视等使人处于长时间低剂量的电磁辐射中.同时环境的恶化使大气的臭氧层遭到破坏,地球上的电磁辐射强度不断增大.因此需要经常注意抗辐射.而饮茶则是非常简便且有效的方法.
10.对重金属的解毒作用
重金属包括砷,镉,锑,铍,铅,汞等,来源于空气,水,食物,日常所用金属制品等.可由呼吸,饮食进入身体.体内的积蓄会导致头昏眼花,腹部疼痛,呕吐和休克,损害胃,肠,肝,肾等器官,损害神经系统,引起衰老.茶多酚对多种重金属离子有络合,还原等作用,能减轻重金属离子对人体的毒害.
11.茶多酚的应用
食品保鲜剂.茶多酚作为食品保鲜剂在油脂,水产制品,肉类制品的保鲜,保色的方面效果显著.
口腔卫生用品.添加茶多酚的口香糖,牙膏能消除生理及饮食造成的口臭.
抗菌布.用含有茶多酚的布做成的口罩,手套,工作服有抗菌能力,可用于防治疾病的传染.
空气清新剂.利用茶多酚的除臭作用,将茶多酚放人冰箱或空调,汽车中的空气过滤网中,可保持冰箱以及室内,车内空气清新.还有将茶多酚用到卫生间的空气清新剂中,以及添加茶多酚的卫生纸,尿布.
动物饲料.在牲畜的饲料中添加茶多酚以生产低脂肪的肉类,蛋类等等.茶多酚的开发应用前景非常广阔.
化妆品.最近还出现了含有茶多酚的化妆品,如化妆水,面膜,香皂等,因为茶多酚有抗氧化作用,可减少紫外线造成的色素沉积,有美容效果.
继茶多酚药理研究之后,茶色素的药理研究,特别是茶黄素类的药理研究,成为茶叶中活性成分的热点.
目前许多国家的医药部门正在进行茶多酚治疗现代病的临床试验,茶多酚的开发也正在向医药品方向发展.
美国医学基金会主席J.H.Weisbarger指出: "茶多酚将是21世纪对人类健康产生巨大效果的化合物."
第三节 茶叶中的氨基酸(amino acid)
茶叶氨基酸种类与结构
茶叶中的茶氨酸
茶氨酸的生理活性
第四节 茶叶中的嘌呤碱
茶叶中嘌呤碱的组成与结构
茶叶嘌呤碱的性质
咖啡碱的生理活性
茶叶中的氨基酸(amino acid)
茶叶中的氨基酸有26种,除了20种蛋白质氨基酸存在于游离氨基酸中,另外还检出6种非蛋白质氨基酸(茶氨酸,γ–氨基丁酸 ,豆叶氨酸 ,谷氨酰甲胺 ,天冬酰乙胺 ,β–丙氨酸 ).
茶氨酸(占茶叶干重的1-2%;占整个游离氨基酸的70%);
谷氨酸(占游离氨基酸的9%) ;
精氨酸(占游离氨基酸的7%) ;
丝氨酸(占游离氨基酸的5%) ;
天冬氨酸(占游离氨基酸的4%).
茶叶中主要的游离氨基酸
1,茶氨酸(Theanine)
茶氨酸是茶树中一种比较特殊的在一般植物中罕见的氨基酸,是茶叶的特色成分之一.除了在一种蕈及茶梅中检出外,在其它植物中尚未发现.
Xerocomus badius
Camellia sasangua
茶氨酸属酰胺类化合物,系统命名为N-乙基-γ-L-谷氨酰胺(N-ethyl-γ-L-glutamine) .
茶氨酸的性质
自然界存在的茶氨酸均为L型,白色针状结晶.极易溶于水,而不溶于无水乙醇和乙醚,且溶解性随温度升高而增大.具有焦糖的香味和类似味精的鲜爽味,味觉阈值为0.06%,而谷氨酸和天冬氨酸的味觉阈值则分别为0.15%及0.16%.
茶氨酸与茶叶品质
在茶汤中,茶氨酸的浸出率可达80%.对绿茶滋味具有重要作用,与绿茶滋味等级的相关系数达0.787～0.876.
茶氨酸还能缓解茶的苦涩味,增强甜味.可见茶氨酸不仅对绿茶良好滋味的形成具有重要的意义,并可作为红茶品质的重要评价因子之一.
茶氨酸的生理活性
调节脑内神经传达物质的变化
多巴胺是一种重要的神经传达物质.帕金森症和精神分裂症的起因,是由于病人的脑部缺乏多巴胺.茶氨酸被吸收入脑后会使脑内神经传达物质多巴胺显著增加,因而使脑部疾病有可能得到调节或预防.
提高学习能力和记忆力
(1)将老鼠放入箱中,箱内有一盏灯,灯一亮就有食物出来.服用茶氨酸的老鼠能在较短时间内掌握要领,学习能力高于不服茶氨酸的老鼠.
(2)利用老鼠有躲到暗处的习惯,当老鼠跑到暗处时用电击它,服用茶氨酸的鼠趋于徘徊在光亮处,以免遭电击,表明对暗处的危险有较强的记忆.
试验表明,服用茶氨酸后,脑中的α波增强, α波的出现就表示大脑处于放松,平静状态.其效果可与咖啡碱的兴奋作用相对抗.并且茶氨酸的这种作用对容易不安的人更有效.
镇静作用
cps = Cycles Per Second
茶叶含有较多的咖啡碱,其具有兴奋作用,但是人们在饮茶时反而感到放松,平静,心情舒畅.这主要是茶氨酸的作用.
女性临床试验表明服用200mg/日的茶氨酸,女性经期综合症的症状如头痛,腰痛,胸部胀痛,无力,易疲劳,精神无法集中,烦躁等症状得到有效改善.
保护神经细胞
动物实验表明,茶氨酸能抑制短暂脑缺血引起的神经细胞死亡.主要是因为当谷氨酸过多时(兴奋型神经传递物质),会造成神经细胞死亡.而茶氨酸与谷氨酸结构相近,会竞争结合部位,从而抑制神经细胞死亡.
因而茶氨酸可能用于谷氨酸引起的脑障碍,如脑栓,脑出血等脑中风,以及脑手术或脑损伤时出现的虚血和老年疾呆等疾病的治疗及预防.
茶氨酸对患高血压的大鼠有降舒张压,收缩压及平均血压的作用.茶氨酸通过调节脑和末梢神经中含有色胺等胺类物质来起到降低血压的作用.而茶氨酸对正常血压的大鼠则无降血压作用.
降血压作用
小鼠实验表明,茶氨酸,茶多酚,咖啡碱,茶皂素,茶多糖等都具有减肥效果.
减肥作用
目前市场上已有大量的茶氨酸保健品及茶氨酸添加食品.
Recovox
2, γ–氨基丁酸 (gamma aminobutyric acid,GABA)
GABA也是茶叶的氨基酸之一,和茶氨酸不同的是其分布非常广,在植物和动物体内都有分布.
GABA是在谷氨酸脱羧酶作用下脱羧后形成的
GABA在一般绿茶中含量仅为25-40mg/100g干茶.但经过开发后的GABA茶其GABA含量高达150 mg/100g干茶.其加工方法是根据植物在厌氧或受伤情况下,细胞内会生成大量GABA的生理现象而制定的.
GABA的生理活性
安神作用:是一种非常重要的抑制性神经递质,参与脑的生理活动,具有安神,催眠等作用.一些安眠药,抗癫痫药的作用机理就是增加脑中的GABA的释放,达到镇静安神作用.GABA在动物的大脑中大量存在,每天饮食多注意摄取GABA,对维持大脑健康有一定效果.
降血压作用:动物实验和人体实验均证实GABA有降血压作用.其机理是通过抑制血压上升酶的活性,促进体内盐分的排泄.体内盐分过多不但引起血压上升,还引起肾脏肥大.因而GABA还有保护肾脏,改善肾功能的作用.
目前市场上已有富含
GABA的降血压茶.
3,游离氨基酸与茶叶品质
色:游离氨基酸含量高的鲜叶,其N代谢旺盛,持嫩性强,制成的干茶条索紧细,色泽油润.
味:很多游离氨基酸本身就是滋味因子.如茶氨酸具有类似味精的鲜爽和焦糖香气,对茶汤的滋味和香气都有良好的作用;谷氨酸和天门冬氨酸具有鲜味;精氨酸具有鲜甜滋味,在食品中被视为风味增强剂.
香:在红茶发酵中,氨基酸可以形成香气物质.
作业题
1.简述儿茶素及其氧化产物的生理活性.
2.画出茶叶中两种非蛋白质氨基酸茶氨酸,GABA的结构式,并简述它们的生理活性.
第四节 茶叶中的嘌呤碱
茶叶中嘌呤碱的组成与结构
茶叶嘌呤碱的性质
咖啡碱的生理活性
一般是指来源于植物界的一类含氮有机化合物(蛋白质,肽类,氨基酸及VB除外),大多具有较复杂的氮杂环结构,并具有生理活性和碱性.
1)含负氧化态氮原子,有碱性, 遇酸成盐
2)氮原子大多在杂环上,形成复杂化合物
3)来源于生物,具有强烈生理活性
生物碱
大多数生物碱有比较复杂的环状结构和特殊的生理作用.如阿片中的镇痛成分吗啡,止咳成分可待因,麻黄的抗哮喘成分麻黄碱,长春花的抗癌成分长春新碱,黄连的抗菌消炎成分黄连素(小檗碱)等等.
在植物界分布较广,已发现和分离出的生物碱有近6000种.生物碱在植物体内含量悬殊较大,高可达1%,低可至千万分之几.而茶叶中生物碱含量可高达2-5%.在茶树体中,主要是嘌呤类生物碱.
吗啡碱(morphine):镇痛
鸦片
黄连
小檗碱berberine抗菌消炎
麻黄碱ephedrine:平喘
麻黄
长春新碱:抗癌
一,茶叶中嘌呤碱的组成结构
茶叶生物碱主要是嘌呤碱类.嘌呤碱含有嘌呤环结构,即由一个嘧啶环和一个咪唑环稠合而成.
茶叶中嘌呤碱主要有咖啡碱(caffeine,占茶叶干重的2~4%,是茶叶中的特征性成分之一),可可碱(theobromine, 0.05%),茶叶碱(theophylline, 0.002%),它们均为黄嘌呤的甲基衍生物.
二,茶叶嘌呤碱的性质
(一)一般通性: 由于嘌呤碱是生物碱中的一种类型,所以也具有生物碱的一般通性.
物理性状:茶叶中嘌呤碱也和大多数生物碱一样,均为无色结晶,有苦味,有的还可以因热升华而不会被破坏.
溶解性:咖啡碱能溶于水,易溶于80℃以上热水,能溶于乙醇,丙酮,易溶于氯仿,较难溶于苯和乙醚.可可碱难溶于冷水,乙醇,能溶于沸水,几乎不溶于苯,乙醚及氯仿.茶叶碱易溶于热水,微溶于冷水,乙醇,氯仿,难溶于乙醚.
熔点与升华特性:咖啡碱熔点为235℃～238℃,在120℃以上开始升华,到180℃可大量升华成针状结晶.可可碱熔点为375℃,加热至290℃～295℃时能升华.茶叶碱熔点为269℃～274℃.
光谱性质:咖啡碱,可可碱,茶叶碱都有共同的紫外吸收光谱,在272nm ～274nm处有最大的吸收峰.
酸碱性:咖啡碱为三甲基黄嘌呤衍生物,分子中两个N原子呈酰胺状态,其中一个虽呈弱碱性,另一个不但碱性极弱,且更接近于弱酸性,不易与酸结合成盐,即使结合形成的盐也极不稳定,溶于水或醇中能立即分解,转为游离的咖啡碱和酸.茶叶碱和可可碱是二甲基黄嘌呤衍生物,不但碱性很弱,还能溶解在氢氧化钠水溶液中生成钠盐,表现为两性化合物的性质.
沉淀反应 茶中的嘌呤碱同样可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于另外,茶叶中的嘌呤碱还可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于水的复盐或大分子络合物等.
显色反应
缔合作用 咖啡碱同儿茶素及其氧化产物在高温时(100℃)各自呈游离状态,但随温度的下降,它们通过-OH和>C═O间的H键缔合形成缔合物.H键的缔合作用,并不局限于单分子之间,可以扩大到几十个,几百个甚至更多,故随缔合度的不断加大,缔合物粒径达10-7～10-6cm,表现出胶体特性,使茶汤由清转浑.粒径继续增大,会产生凝聚作用,出现"冷后浑"现象 .
EGCG-Caffeine 络合物分子模型
二,重要嘌呤碱的性质
咖啡碱
在茶叶中含量最多,化学式C8H10N4O2,是1827年在茶叶中检出.是具有绢丝光泽的白色针状结晶体,失去结晶水后成白色粉末.无臭,有苦味.
茶叶中咖啡碱的含量一般在2%~4%左右,但随茶树的生长条件及品种来源的不同会有所不同.遮光条件下栽培茶树的咖啡碱的含量较高.
是茶叶重要的滋味物质,其与茶黄素以氢键缔合后形成的复合物具有鲜爽味,因此,茶叶咖啡碱含量也常被看作是影响茶叶质量的一个重要因素.
此外,鲜茶叶的老嫩之间的差异也很大, 细嫩茶叶比粗老茶叶含量高,夏茶比春茶含量高.
3,7-甲基黄嘌呤,为茶叶碱的同分异构体,并是咖啡碱(1,3,7-甲基黄嘌呤)重要的合成前体.化学式C7H8N4O2,白色粉状结晶,无臭,略有苦味,为茶叶苦味物质之一.熔点351℃, 但加温至290~295℃时能升华.能溶于热水,难溶于冷水,乙醇,几乎不溶于苯,乙醚及氯仿.存在于茶树各部位.茶叶中的含量一般为0.05%,4~5月含量最高,随后逐渐下降.
可可碱
茶叶碱
1,3-甲基黄嘌呤,化学式C7H8N4O2.白色粉状结晶,无臭,味苦,熔点272～274℃, 易溶于热水,微溶于冷水,乙醇,氯仿,难溶于苯,可可碱主要存在于可可中,在茶叶中的含量只是0.002%左右.对人体有利尿作用.
三,咖啡碱的生理作用
茶叶早期是寺庙中的饮料.由于茶有适度的兴奋作用,能驱除睡意,使僧侣在深夜打坐时能保持较好的精神状态,因此寺庙中都种植茶树.出现了名寺出名茶的现象.尔后佛教的传播又推动了茶叶的普及,使茶成为一种广为人知的饮料.1827年茶叶中的咖啡碱被发现,人们终于认识了这个让人兴奋的茶叶功臣之一.
咖啡碱的兴奋作用及其爽口满足人们的生理及口味的需求,使得一些含咖啡碱的食物,如茶,咖啡,可可,巧克力,可乐容易盛行.
咖啡碱是一种甲基黄嘌呤,其最基本的生理功能就是对腺嘌呤受体的竞争性颉抗作用.咖啡碱有多种生理作用,可作为药品使用,很多止痛药,感冒药,强心剂,抗过敏药中含有咖啡碱.但过量摄取咖啡碱,如摄取量在每公斤体重15~30mg以上,会出现副作用.
兴奋作用
咖啡碱是强有力的中枢神经兴奋剂,能兴奋神经中枢,尤其是大脑皮层.当血液中咖啡碱浓度在5～6mg/L时,会使人精神振奋,注意力集中,大脑思维活动清晰,感觉敏锐,记忆力增强.古人称之为"令人少眠","使人益思".咖啡碱的兴奋作用会持续几个小时.
睡前摄入咖啡碱会使入眠时间推迟,推迟时间的长短与咖啡碱的摄入量基本成正比.不过,由于个人对咖啡碱的敏感度不同,咖啡碱的兴奋效果有很大的个人差异.而且茶中还有其他作用于大脑的成分,如茶氨酸与咖啡碱有对抗作用,在一定程度上会降低咖啡碱的兴奋作用.
咖啡碱能促进冠状动脉的扩张,增加心肌的收缩力,增加心血输出量,改善血液循环,加快心跳.
促进消化液的分泌
咖啡碱能刺激胃液的分泌,使胃液持续增加,促进食物的消化.古人所说的"去滞化食"的主要功劳也应归功于咖啡碱.
强心作用
抗过敏,炎症作用
咖啡碱也和茶多酚一样,能抑制肥大细胞释放组胺等活性物质.咖啡碱对即发型和迟发型过敏反应非常有效.
利尿作用
肾脏滤过的血液数量相当大,大部分由肾小管重新吸收回血液中,只有一小部分形成尿液经肾盂,输尿管进入膀胱后排出.大多数肾脏疾病都表现出无尿,少尿的症状,临床上需要使用利尿剂,长期或大量使用利尿剂对血压和人体其他器官又会造成损害.
咖啡碱具有强大的利尿作用.其机理为舒张肾血管,使肾脏血流量增加,肾小球过滤速度增加,抑制肾小管的再吸收,从而促进尿的排泄.这能增强肾脏的功能,防治泌尿系统感染.与喝水相比,喝茶时排尿量要多1.5倍左右.
通过排尿,能促进许多代谢物和毒素的排泄其中包括酒精,钠离子,氯离子等,因此咖啡碱有排毒的效果,对肝脏起到保护作用.增进利尿,还有利于结石的排出.
抗肥胖作用
人体中有两种脂肪细胞,一种是白色脂肪细胞,其作用为积蓄脂肪,储备能量;另一种是褐色脂肪细胞,其作用为燃烧脂肪以产生热量,维持体温.容易发胖的人,一般体内褐色脂肪细胞少或功能不全,使脂肪消耗率降低,体内积蓄脂肪量增加;相反,不易发胖的人,一般体内褐色脂肪细胞较多,脂肪容易被消耗.
咖啡碱能促进体内脂肪燃烧,使其转化为能量,产生热量以提高体温,促进出汗等,其行为类似褐色脂肪细胞.
在运动前摄取咖啡碱,能促进运动时的脂肪燃烧,提高体内脂肪的消耗率.动物试验中,在小鼠饲料中添加约0.05%的咖啡碱,发现小鼠的腹腔内,肝脏中的脂肪量明显减少,体重也减轻.
现在有多种口服和外涂的减肥用品中添加有咖啡碱,并有的已注明为从茶叶提取的咖啡碱.
不良反应
一般咖啡碱的摄取量在每千克体重4～6mg时,不会有不良反应,而且还有上述的生理作用.摄取量在每千克体重15～30mg以上,会出现恶心,呕吐,头痛,心跳加快等急性中毒的症状.不过,这些症状在6小时过后会逐渐消失.
剂量继续加大,可引起头痛,烦躁不安,过度兴奋,抽搐.咖啡碱的致死量大约为200mg/(kg体重),这相当于喝茶200~300杯,或喝咖啡100~150杯.孕妇大量摄入咖啡可引起流产,早产以及新生儿的体重下降,故应慎用.
在动物和临床试验中都发现,过量摄入咖啡碱会促进体内矿物质,如钙,镁,钠的排泄.其结果会使骨质密度,重量下降,且变得容易骨折.因此,过量摄取咖啡碱是引发骨质疏松症的原因之一.这个负效应在更年期后的妇女,尤其是平时钙的摄人量较少的妇女身上较为明显.
但茶叶中的咖啡碱由于有茶多酚,茶氨酸等成分的协调作用,因此喝茶时的不良反应发生的可能性较轻,较缓和.喝茶与喝咖啡有明显的区别.
作业题
画出茶叶中三种主要生物碱的结构式,并简述咖啡碱的生理学功能.
解释"冷后浑"的成因.
第五节 茶叶中的芳香物质(aroma)
茶叶芳香物质的种类
1.醇类(脂肪族醇类;芳香族醇类;萜烯醇类)
2.醛类(脂肪族醛类;芳香族醛类;萜烯醛类)
3.酮类 4.羧酸类 5.酯类(芳香族酯类;萜烯酯类) 6.内酯 7.酸类 8.酚类 9.杂氧化合物
10. 含硫化合物 11.含氮化合物
芳香物质的性质及特点
不同茶类香气组成的特点
茶叶中的芳香物质亦称"挥发性香气组分" (volatile fragrant compounds, VFC),是茶叶中易挥发性物质的总称.
茶叶香气是决定茶叶品质的重要因子之一,所谓茶香实际是不同芳香物质以不同浓度组合,并对嗅觉神经综合作用所形成的茶叶特有的香型.茶叶芳香物质实际上是由性质不同,含量差异悬殊的众多物质组成的混合物.
迄今为止,已分离鉴定的茶叶芳香物质约有700种,但其主要成分仅为数十种,如香叶醇,顺-3-已烯醇,芳樟醇及其氧化物,苯甲醇等.它们有的是红茶,绿茶,鲜叶共有的,有的是各自分别独具的,有的是在鲜叶生长过程中合成的,有的则是在茶叶加工过程中形成的.
一般而言,在茶鲜叶中,含有的香气物质种类较少,大约80余种;绿茶中有260余种;红茶则有400多种.
茶叶香气因茶树品种,鲜叶老嫩,不同季节,地形地势及加工工艺,特别是酶促氧化的深度和广度,温度高低,炒制时间长短等条件的不同,而在组成和比例上发生变化,也正是这些变化形成了各茶类独特的香型.
一,茶叶芳香物质的种类
茶叶芳香物质的组成包括碳氢化合物(14.22%),醇类(12.76%),醛类(10.30%),酮类(15.35%),酯类和内酯类(12.44%),含N化合物(13.41%),酸类,酚类,杂氧化合物,含硫化合物类等.
(一)醇类
根据和醇基相结合的主键或母核不同,可分为脂肪族醇,芳香族醇和萜烯醇类.
1. 脂肪族醇类
茶鲜叶中含量较高(茶叶中含量为12.76%),由于其沸点较低,易挥发.以顺-3-已烯醇含量最高,约占鲜叶芳香油的60%.
顺-3-己烯醇亦称"青叶醇",无色液体,溶于有机溶剂.沸点157℃,高浓度的青叶醇有强烈的青草气,稀释后有清香的感觉.在绿茶茶叶加工过程中,随着温度的升高,低沸点的青叶醇会挥发剩余痕量,同时由于异构化作用,形成具有清香的反式青叶醇,使鲜叶的气味由青臭转为清香.
一般春茶中含量较高,也是新茶香代表物质之一,不同等级绿茶中的含量为自高而低递减.红茶加工中的萎凋及绿茶加工中的"摊放"过程对其形成有很大的促进作用.
2.芳香族醇类
这一类化合物的香气特征是类似花香或果香,沸点较高,较重要的有:
Benzyl alcohol Penzylethanol Penzylpropanol
苯甲醇:亦称"苄醇".1935年在煎茶中检出.无色油状液体,沸点205℃,具微弱的苹果香气.鲜叶及各类茶中均存在,多施肥及遮荫有利于其形成.萎凋时增加不明显,而揉捻及发酵则促进其大量形成.
苯乙醇:1935年在煎茶中检出.无色油状液体,沸点220℃,可与乙醇和油混合.具特殊玫瑰香气.存在于茶鲜叶和成品茶中,不同叶位的含量为随着嫩度的降低而递减.
苯丙醇:沸点217℃～218℃,无色粘稠液体,具微弱的似水仙花香味.
3.萜烯醇类
此类化合物具有花香或果实香,沸点较高,对茶香的形成有重要作用.重要的有:
芳樟醇
香叶醇
橙花醇
香草醇
橙花叔醇
芳樟醇(linalool):又名沉香醇.无色透明液体,沸点199℃～200℃.具百合花或玉兰花香气,是茶叶中含量较高的香气物质之一,在茶树体内以葡萄糖苷的形式存在,茶叶采摘后葡葡萄苷酶水解而呈游离态.新梢各部位的含量由芽,第一叶,第二叶,第三叶,茎依次递减.芳樟醇的含量和茶树品种的关系密切,大叶种的阿萨姆变种中的含量最高,中,小叶种 的中国变种中含量较低.春茶含量最高,夏茶最低.
香叶醇(geraniol):又名牻牛儿醇.无色油状液体,沸点199℃～230℃.具有玫瑰香气.是茶中含量较高的香气物质之一,在茶树体内以葡糖苷的形式存在,茶叶经采摘后有糖苷酶水解而游离.新梢含量由芽,第一叶,第二叶,第三叶,茎依次递减.其含量与茶树品种密切相关,阿萨姆种及其它大叶种中含量较低,中,小叶种中含量较高.祁门种中含量高于普通种的几十倍,因而成为祁红玫瑰香特征物质之一.含量以春茶含量最高,夏茶最低.
橙花醇(nerol):单萜烯醇.无色油状液体,沸点225℃～226℃,橙花醇的香气与香叶醇相似,具有柔和的玫瑰香气.
香草醇(citronellol):又名香茅醇.香草醇是带有玫瑰香气的液体,沸点224℃—225℃.也有α和β体之分.
以上四种都是单萜烯醇,在酶,热的作用下,可产生异构体而互变.这种结构上的细微变化也会改变物质的香型,橙花醇和香叶醇互为顺反异构,前者具有轻柔的甜润香气,后者为反式,则具有稍浓的蔷薇香气.
此外,茶叶中还有倍半萜烯醇,例如橙花叔醇.单萜及倍半萜大都带有浓郁的甜香,花香和木香.
橙花叔醇(nerolidol):倍半萜烯醇,无色或淡黄色的油状液体,沸点276℃.溶于乙醇,微溶于水.有顺,反异构体.具木香,花木香和水果百合香韵.是茶叶的重要香气成分,尤其是乌龙茶及花香型高级名优绿茶的主要香气成分,其含量的多少与茶的香气品质直接相关.在乌龙茶制作中,晒青,做青及包揉工序中增量显著.
(二)醛类
醛类与形成食品香气和各种特异香气风格有密切的关系.在茶鲜叶中,醛类约占茶鲜叶芳香油的3%(茶叶中占10.30%),加工后成品茶含量高于鲜叶,红茶高于绿茶.
1.脂肪族醛类
低级醛类有强烈刺鼻气味,随分子量增加刺激性程度减弱,逐渐出现愉快的香气.在茶叶中低级脂肪酸以已烯醛含量较多,其占茶叶芳香油的5%,是构成茶叶清香的成分之一.
2.芳香族醛类
苯甲醛(benzaldehyde):无色至淡黄色液体,沸点179℃,溶于乙醇,油.在空气中不稳定易被氧化成苯甲酸,具苦杏仁香气.存在于鲜叶及成品茶中.萎凋中含量有所增加.
肉桂醛(cinnamic aldehyde):沸点252℃,黄色液体,具肉桂香气.
3.萜烯醛类
橙花醛(neral):又名顺柠檬醛(citral).无色至淡黄色液体,沸点228℃-229℃,溶于有机溶剂,有浓厚的柠檬香,主要存在于红茶中.
香叶醛(gerenial):又名反柠檬醛.与橙花醛为顺反异构体.
香草醛(vanillin):沸点205℃-208℃.易环化,在微量无机酸存在下可逐渐生成薄荷醇(menthol)和其它单环萜烯化合物.
(三) 酮类
苯乙酮(acetophenone):又名甲基苯基酮.无色液体,沸点202℃.微溶于水,可与甲醇,精油混合,具强烈而稳定的令人愉快香气,存在于成品茶中,含量极微.
α-紫罗酮(α-ionone) :无色或淡黄色油状液体,沸点237℃,微溶于水和丙二醇,溶于乙醇,乙醚,具有紫罗兰香,为β-胡萝卜素的降解产物.
β-紫罗酮(β-ionone) :无色或淡黄色油状液体,沸点239℃,具有紫罗兰香,对绿茶香气影响较大,尤其是β体在绿茶中含量较高,β-紫罗酮进一步氧化的产物包括二氢海葵内酯,茶螺烯酮等,它们与红茶香气的形成关系较大.
β-胡萝卜素
茉莉酮(jasmone):淡黄色油状液体,沸点257℃-258℃.不溶于水,溶于有机溶剂.茶鲜叶及各类成品茶中均存在,有强烈而愉快的茉莉花香,茉莉花茶(Jasmine tea)中含量较多,也是构成新茶香气的重要成分.
茶螺烯酮(theasprione):沸点125℃-135℃.具果实,干果类香气,存在于成品茶中.β-胡萝卜素的降解产物.
(四)羧酸类
羧酸在鲜叶中含不高,大多以酯型化合物的状态存在与有机体中,经加工的成品茶含量比鲜叶高,尤其是红茶中占精油总量的30%左右,绿茶中仅有2-3%,这种含量与比例上的差异,是形成红,绿茶香型差别的因素之一,茶叶中 主要有:
(五)酯类
1.萜烯族酯类 主要是醋酸酯(乙酸酯)类:
醋酸香叶酯:似玫瑰香气的无色液体,沸点242℃-245℃.
醋酸香草酯:较强的香柠檬油香气的无色液体,沸点170℃.
醋酸芳樟酯:似青柠檬香气的无色液体,沸点220℃.
醋酸橙花酯:具玫瑰香气的无色液体,沸点134℃.
2.芳香族酯类
苯乙酸苯甲酯:具有蜂蜜的香气.
水杨酸甲酯: 沸点224℃,无色液体,具浓的冬青油香.鲜叶芳香油中占9.0%, 绿茶中2.0%,红茶中仅痕量.
邻氨基苯甲酸甲酯: 低温下为结晶状物质,熔点24℃-25℃,沸点130℃-134℃.极度稀释后具有甜橙花的香气.
(六)内酯类
迄今尚未在茶鲜中发现内酯.内酯来源于茶叶加工中羟基酸的脱水以及胡萝卜素的分解. 茶叶中内酯有:
茉莉内酯(jasmine lactone):无色或淡黄色油状液体,不溶于水,溶于乙醇和油类,具有特殊的茉莉花香气.是乌龙茶,包种茶和茉莉花茶的主要香气成分.含量的高低与乌龙茶的品质成正相关.
二氢海葵内酯(dihydroactinidiolide): 呈甜桃香,β-胡萝卜素的热降解或光氧化产物.在茶叶发酵,干燥过程中含量增加.
(七)酚类
茶叶中的酚类化合物主要是苯酚及其衍生物,其中重要的有:
(八)杂氧化合物
茶叶中的杂氧化合物主要有呋喃类,吡喃类及醚类等.它们也是茶叶芳香物的一部分,并参与了茶叶香气的构成.
(九)含硫化合物
主要是噻吩,噻唑及二甲硫等.
二甲硫是1963年在煎茶中检出,具有清香,日本蒸青茶中大量存在,亦存在于红茶中,是绿茶新茶香的重要成分.噻唑则具烘炒香.
(十)含氮化合物
多为在茶叶加工过程中,经过热化学作用而形成的具有烘炒香的成分,如吡嗪类,吡咯类,喹啉类及吡啶类等.
二,茶叶芳香物质的性质及特点
(一) 一般物理特性
茶叶芳香物质为多种不同成分组成的混合物,多数分子中有一个(或以上)不饱和双键,或含某些对香气形成具有作用的活性基团,常温下多数物质为油状液体,呈无色或微黄色,大多具有香气(或特异气味),极易挥发.易溶于各种有机溶剂,无水乙醇,在水中溶解度极小.常压下沸点一般在70℃～300℃之间.密度差异大,一般情况较水轻,对光,热,氧极敏感,易转化为其它物质或起氧化加成作用,失去香气.
(二)茶叶中存在特点
含量少,重要性大:茶叶香气在茶中的绝对含量很少,一般只占干物量0.02%.绿茶0.05%～0.02%;红茶0.01%～0.03%;鲜叶0.03%～0.05%.但当采用一定方法提取茶中香气成分后,茶便会无茶味,故茶叶中的芳香物质对茶叶品质的形成具有重要作用.
种类多:茶叶中发现并鉴定的香气成分约700种,有醇,醛,酮,酸,酯,内酯,酚及其衍生物,杂环类,杂氧化合物,硫化合物,含氧化合物共十余大类.
芳香物质在茶鲜叶中的存在形式:研究认为茶树鲜叶中的香气成分主要是以香气配糖体的形式存在.香气配糖体本身并不具有挥发性,无臭无味.与茶叶糖苷类前体释放有关的二个重要酶类为 -葡萄糖苷酶和 -樱草糖苷酶.
同种茶叶有地域差别:由于不同地区的生态环境及地理状况不同,同种茶类,产于不同的地区,具有不同的差异.如云南红茶具有特殊的甜香,祁门红茶有特殊的玫瑰花香(祁门香),阿萨姆红茶则具"阿萨姆香".同是绿茶,屯绿具栗香,龙井清香,高山绿茶则具嫩香等.
(三)不同茶类香气的组成
红茶,乌龙茶,绿茶等六大茶类的香气组分中,究竟哪些成分决定它们特有香气的问题,日本学者山西贞,原利男,竹尾忠一等做了大量的研究工作,他们认为;某种茶叶香气足由以某几种香气物质为主体,配以其他几十种或几百种带香物质共同混合而成的.并且与地区,品种和加工方法不同而不同的.
1.绿茶的香气物质
绿茶的香气,除鲜叶中原来含有的香味物质以外,在制茶过程中,由于湿热作用,发生一系列化学变化,生成一些新的具有芳香气味的物质.
通过高温杀青,不但逸散青叶醇,青叶醛等低沸点芳香物质,还能使原有的顺式青叶醇异构化形成有清香气味的反式青叶醇.
绿茶中具有紫萝兰香气是由 -胡萝卜素经氧化裂解而形成的 -紫罗兰酮.
绿茶中所含的甲基蛋氨酸锍盐经过分解,生成丝氨酸和二甲硫.二甲硫使绿茶具有特有的新茶香.
绿茶香气特点:在绿茶香气主要组成中,顺-3-己烯酸乙烯酯,反-2-己烯酸,二甲硫是具有春茶的新茶香.而苯甲醇,苯乙醇,香叶醇,芳樟醇及其氧化物,橙花叔醇,顺茉莉酮,紫萝酮,吡嗪类,吡咯类,吲哚类,糖醛类等都是极为重要的香气物质.
2.红茶的香气物质
红茶的香气形成比绿茶更为复杂,鲜叶中的香味物质约有几十种,制成红茶后香味物质增加到500种以上,其中以醛,酸和酯含量最高,这三类物质除鲜叶原来含有的,主要是在制茶过程中由其它物质转化而来.如醇类氧化成酸,氨基酸降解成醛等等,而且这些新生成的香气物质,大部分都带有令人愉快的香气.在红茶制造过程中,由于具有充足的氧化条件,醛类物质呈较大幅度增加,可以从原来的3%增加到30%,对红茶香气的形成产生良好影响.
鲜叶原有的醇类物质与酸类物质在酶的作用下发生酯化反应而形成芳香物质,类胡萝卜素降解,能形成α和 -紫萝酮,进一步氧化生成二氢海葵内酯和茶螺烯酮,使红茶具有特有的香气.
日本学者山西贞,从斯里兰卡红茶中鉴定出4-辛烷内酯,4-任烷内酯,5-癸烷内酯,2,3-二甲基-2-任烯-4-内酯,茉莉内酯和茉莉酮甲酯等六种酯类物质,并认为茉莉酮甲酯和茉莉酮内酯是决定斯里兰卡经茶特征香气的最重要物质.
中国祁门红茶的香气特征是以香叶醇,香叶酸,苯甲酸, α-苯乙醇为主要成分.
中国广东,广西的红茶则是以芳樟醇及其氧化物含量为较高.
此外,在制茶过程中类脂物质降解产物,如顺-2-己烯醛,反-3-己烯醇及其酯类具鲜香和花香.苯甲醇,苯乙醇,苯乙酸,香叶酸,香叶醛, -紫萝酮等带花香的物质都将影响着红茶的香气成分,它们的组成比例和含量,都将直接影响着红茶的香气特征.
4 .紧压茶,沱茶和砖茶的特征香气物质
乌龙茶主要特征香气成分为茉莉内酯,茉莉酮甲酯,橙花叔醇,苯乙基甲酮,苯甲基氰化物,吲哚等.
3.乌龙茶的香气物质
紧压茶,沱茶和砖茶的特征香气成分主要有芳樟醇及其氧化物,和2-甲氧基-4-乙基苯等由微生物转移甲氧基形成的多种甲氧基苯类物质. α和 -蒎烯, α-松烯, -萜品烯,γ-姜黄烯等微生物发酵和氧化而形成的物质.
5. 陈茶的香气物质
茶叶经过贮藏后,二甲硫由于陈化而消失,贮藏过程中形成的丙醛,2,4-庚二烯醛,1-戊烯-3-醇,2-戊烯-1-醇的四种物质是绿茶的陈气味物质,乙酸是贮藏中形成的与陈味成正相关的物质.
作业题
1,画茶叶中主要的几种单萜烯醇的结构式.
2,不同茶类的香气特点.
3,画出在红茶加工过程中由 –胡萝卜素氧化降解所形成的几种主要香气物质的结构.
第六节 茶叶中的糖类
茶叶中的单糖,寡糖和多糖
茶多糖的生理活性
茶叶中的糖苷
第七节 茶叶中的皂甙
化学结构和组成
理化性质
茶皂甙的生理活性和应用
一,茶叶中的糖类物质
茶鲜叶中的糖类物质,包括单糖,寡糖,多糖及少量其他糖类.单糖和双糖是构成茶叶中可溶性糖的主要成分.茶叶中的多糖类物质主要包括纤维素,半纤维素,淀粉和果胶等.
糖类又称碳水化合物,是由C,H,O三种元素组成的有机化合物,是植物光合作用的初生产物,植物中的绝大多数成分都是通过它们合成的,所以糖类不仅是植物的贮藏养料和骨架,还是其它有机物质的前体.
1.茶叶中的单糖,双糖(monosaccharide, disaccharide)
单糖和双糖是构成茶中可溶性糖类的主要成分.
游离单糖主要有果糖(含量为干物重的0.73%) ,阿拉伯糖(0.4%),葡萄糖(0.15%),半乳糖(痕量),鼠李糖(痕量)和甘露糖(痕量).
茶叶中双糖主要是蔗糖(0.64~2.52%),加工过程中还形成少量麦芽糖.
麦芽糖
单糖和双糖多存于老叶中,嫩叶较少.蔗糖,果糖和葡萄糖含量随叶龄增大而增加,芽中含量分别为0.4%/鲜重, 0%/鲜重, 0.6%/鲜重,成熟叶中则分别为7.8%/鲜重, 0.2 %/鲜重, 0.3%/鲜重.
在茶叶加工中,由于酶,热或氨基化合物的存在,会发生水解作用,焦糖化作用及美拉德反应,生成单糖类,多聚色素及香气物质等.
2.茶叶中的不溶性多糖(insoluble polysaccharides)
一般多糖常见几百个甚至上千个单糖基组成,其中由一种单糖组成的多糖为均多糖(homosaccharide),如纤维素,淀粉.由两种以上单糖组成的为杂多糖(heterosaccharide),如半纤维素,果胶等.
茶叶中的多糖类物质占茶叶干重的20~25%,主要有纤维素(cellucose,4.3~8.9%),半纤维素(hemicellucose,3.0~9.5%),淀粉(starch, 0.2~2.0%)和果胶(pectin,11%)等.纤维素和半纤维素是水不溶的,淀粉则难溶于水,而果胶物质的溶解性则与其甲酯化程度,是否支链结构有关.
(1)纤维素(cellucose)
纤维素是植物体起支持作用的物质,是植物细胞壁的主要成分.纤维素属均多糖,由许多β-D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性长链.
纤维素过去被认为不能消化,没有营养价值.但近年研究报道茶叶中的粗纤维素可以起到改善膳食纤维的作用,膳食纤维具有较强的持油,持水和膨胀能力及诱导微生物的作用,能螯合消化道中的胆固醇,卟啉,重金属等有毒物质排出体外,并促进肠蠕动,有利于粪便排出,减少人体对有毒物质的吸收,有利于身体健康.
纤维素是人类健康不可缺的营养要素,具有其他任何物质不可替代的生理作用,因而被称为继蛋白质,脂肪,碳水化合物,矿物质,维生素和水之后的第七营养素.每人每天需摄取25~35g的纤维素.
纤维素含量是茶叶老嫩的标志.一般来说纤维素含量少,鲜叶嫩度好,制茶成条,做形较容易,能制出优质名茶.随叶内纤维素含量增加,叶质成熟,其可溶性成分会随之增加,新梢长到一芽三,四叶后,又随纤维素含量增加,其可溶性成分会逐渐减少.
有些茶如乌龙茶,六安瓜片,黄大茶等,必须采摘比较成熟的新梢或"开面"叶(纤维素含量可高达12%)才能制出香高味浓的特殊品质.
再如湖南安化黑茶原料为5~6级毛茶,用高档茶为原料很难"发金花",其原因是成熟叶或老叶内含多糖物质较多,对形成这些茶的特殊品质有利.
此外,在茯砖,康砖以及普洱茶等特种茶类加工中,由于微生物大量繁殖,分泌大量酶类,包括纤维素酶形成可溶性糖类.在普洱茶渥堆工序中由于微生物的大量繁殖,粗纤维由18.65%下降到14.09%,而可溶性糖则由4.86%上升到7.84%.
(2)半纤维素(hemicellucose)
属杂多糖,与纤维素共存于植物细胞壁,但其在植物生命活动旺盛期,如发芽期,它又可以水解出单糖供植物生长发育之用.
半纤维素与纤维素相比,其分子量小,更易被酸所水解,水解产物有甘露糖,半乳糖,阿拉伯糖,木糖及糖醛酸等.
半纤维素含量随叶子成熟度增加而增大.如在一级鲜叶中含量约为2.96%,而低级鲜叶中达9.53%.
(3)淀粉(starch)
均多糖,最终产物为葡萄糖.
在茶树中,淀粉含量以茶籽中最多.茶籽子叶中,淀粉含量为0.4~0.7%,老叶含量高于嫩叶.
淀粉是一种贮藏物质,难溶于水,冲泡时通常不能被利用,营养价值不大.但在茶叶加工中由于酶或水热作用,可被水解转化成可溶性糖类,对提高茶的滋味,香气和汤色有一定意义.
(4)果胶物质(pectin substance)
杂多糖.由一批多糖化合物组成,基本结构是D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4-糖苷键聚合而成.根据其是否甲酯化,形成糖苷等带支链的结构,可将其分为果胶酸,果胶素及原果胶.
果胶酸
仅由半乳糖醛经α-1,4-糖苷键聚合而成,完全未甲酯化,可溶于水,具有酸性和粘性,遇钙形成果胶酸钙凝胶.
果胶素(pectin)
果胶酸中部分半乳糖醛酸的羧基被甲醇酯化,剩余部分被K+,Na+,或NH4+等中和.果胶素易溶于水,酸性不如果胶酸大.
原果胶(protopectin)
在果胶素,果胶酸的基础上和阿拉伯糖,半乳糖,鼠李糖等形成带支链的结构,与纤维素,半纤维素粘合在一起.原果胶为植物细胞壁构成物质,不溶于水.
茶鲜叶(一芽三叶)中原果胶含量一般在8%左右.果胶素和果胶酸总称为水溶性果胶,在茶鲜叶中含量不高,约1.5%左右.果胶的含量与茶树品种及茶梢成熟度有关,新梢中以第三,四叶果胶含量较高.而水溶性果胶的含量则随茶新梢成熟度提高,含量下降.果胶物质在茶叶中常与Ca2+,Mg2+结合成为果胶酸钙和果胶酸镁.
水溶性果胶可增加茶汤的甜味,香味和厚度.此外,由于水溶性果胶有粘稠性,能帮助揉捻卷曲成条,茶叶外观油润.
在绿茶的加工中,较高的杀青温度利于水溶性果胶的增加,在揉捻及炒干(或烘干)过程中,水溶性果胶继续有所增加,成品后略有下降,但均高于鲜叶.
在红茶加工的萎凋中,由于果胶酶活性提高,鲜叶的原果胶量下降,水溶性果胶上升,但果胶物质总量下降,说明果胶物质分解形成了糖类(如半乳糖,阿拉伯糖).在揉捻和发酵中,由于酸度增加,使果胶物质易于凝固而沉淀,水溶性果胶下降.在干燥过程中则由于高温水热作用,水溶性果胶急剧下降.
3.茶叶中的活性多糖(茶多糖 tea polysaccharide)
由于单糖分子中存在多个羟基,容易被氨基,甲基,乙酰基等取代,因此以单糖为基本组成单位的茶叶复合多糖组成复杂.茶叶中具有生物活性的复合多糖,一般称为茶多糖TPS(Tea Polysaccharide),是一类与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白.
(1)茶叶中活性多糖的组成及含量
组成
粗老茶叶中富含茶多糖,粗茶叶多糖是多糖,蛋白质,果胶,灰分和其他成分等的混合物.经分离纯化后的精茶叶多糖是一种分子量约为10,000~50,000的水溶性复合多糖.
汪东风等研究表明,茶多糖由5种单糖组成,包括阿拉伯糖,木糖,果糖,葡萄糖及半乳糖,分子量为10,7000.其组成含量具体如下:
由于采用原料及制备方法不同,关于茶多糖的组成及相对分子量的研究结果差别很大.
绿茶饮料中,茶多糖总量为绿茶饮料固形物含量的3.5%,游离多糖和复合多糖分别为1.9%和1.6%,这其中包括了六种糖类:鼠李糖,木糖,阿拉伯糖,葡萄糖,半乳糖和甘露糖,而半乳糖和阿拉伯糖二者之和在游离糖和复合糖中分别占88.6%和82.1%.
含量
茶多糖含量与茶类及老嫩度有关,从茶类来讲,乌龙茶中茶叶多糖含量高于红,绿茶,达2.63%,约为六级红茶的3.1倍及六级绿茶的1.67倍.茶多糖随原料粗老程度的增加而递增.
(2)茶多糖的性质
由于多糖为生物活性高分子化合物,其成分会因为分离方法的不同而不同,且粗提物常是多糖的混合物.多糖的活性与分子量,粘度,溶解度,初级结构和高级结构都有关.不同化学组成的多糖,其结构和化学性质势必存在一定差异,生理活性也有所不同.
茶多糖的一般性质
纯化的茶叶多糖为粉末状固体,颜色为灰白色,浅黄色至灰褐色的固体粉末,随干燥时温度的提高,色泽加深,多糖水溶液也随碱性增加,颜色加深,并有丝状沉淀产生.
茶多糖主要为水溶性多糖,易溶于热水,但不溶于高浓度的乙醇,丙酮,乙酸乙酯,正丁醇等有机溶剂.茶多糖热稳定性较差,高温下易丧失活性;高温,过酸(pH7.0)条件下,会使多糖部分降解.在波长270~280nm处有强烈吸收峰.
茶多糖的生理活性
1.降血糖作用
糖尿病是以持续高血糖为基本生化特征的一种综合病症.各种原因造成胰岛素供应不足或胰岛不能发挥正常生理作用,使体内糖,蛋白质及脂肪代谢发生紊乱,血液中糖浓度上升,就发生了糖尿病.
动物试验发现,口服或腹腔注射茶多糖都有降血糖效果.其机制是增强胰岛素的功能,而不是促进胰岛素的分泌.此外,茶多糖与促胰岛素分泌药物一起使用,能增强药物的降血糖效果.在中日民间,就有用粗老茶治疗糖尿病的经验.
用低于50°C的温水泡茶,茶汤中茶多糖含量较高,对降血糖有效.
2.降血脂作用
给小鼠喂茶多糖,会使血液中总胆固醇,中性脂肪,低密度脂蛋白胆固醇等浓度下降,而高密度脂蛋白胆固醇均增加.
血液中总胆固醇,中性脂肪的浓度超过正常值就患高血脂症,低密度蛋白质的浓度上升会引发动脉硬化,而高密度蛋白质的增加会抑制动脉硬化的发生.
因而茶多糖能通过调节血液中的胆固醇以及脂肪的浓度,起到预防高血脂,动脉硬化的作用.
3.抗辐射作用
茶多糖有明显的抗放射性伤害,保护造血功能的作用.实验发现,小鼠通过γ射线照射后,服用茶多糖可以保持血色素平稳,红血球下降幅度减少,血小板的变化也趋于正常.
随着科技发展,大量电器进入千家万户,人们接触电磁辐射的机会时间增多,多饮茶可以预防长时间,低剂量的辐射对人体造成的危害.
茶多糖还有增强免疫功能,抗凝血,抗血栓,降血压,抗癌及抗氧化等功能.
4.茶叶中的糖苷(glycoside)
糖或糖的衍生物如氨基糖,糖醛酸等与另一种非糖物质(称为苷元或配基)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物称糖苷,又叫配糖体.
根据苷键原子不同分为氧苷,硫苷,氮苷和碳苷,其中氧苷最为常见.糖苷的共性在糖的部分,而苷元部分几乎包罗各种类型的天然成分,因而性质各异.
糖苷是通过糖的端基碳连接而成的化合物,因而有α-苷和β-苷之分.
化合物与糖结合成苷后,水溶性增大,挥发性降低,稳定性增强,生物活性或毒性降低或消失.
茶树叶片中,存在丰富的以樱草糖苷和葡萄糖苷为主要形式的芳香族醇和单萜烯醇糖苷.这类糖苷类物质在茶鲜叶采摘,水分亏缺,叶片损伤或感菌等胁迫环境下,糖苷类物质容易酶解释放出苷元.这些糖苷类物质水解后,苷元单萜烯醇和芳香族醇释放出来而呈现花果香,是构成茶叶香气品质的物质基础.
茶叶中的黄酮醇苷,在茶鲜叶中占干物量的3~4%,且含量较多的有芸香苷,槲皮苷和山萘苷.
第七节 茶叶中的皂甙(theasaponin)
皂甙,又名皂素,皂角甙或皂草甙,是一类结构比较复杂的糖苷类化合物,由糖链与三萜类,甾体或甾体生物碱通过碳氧键相连而构成.
茶皂素是一类齐墩果烷型五环三萜类皂甙的混合物. 基本结构为皂甙元,糖体,有机酸三部分组成.
一,化学结构和组成
茶叶皂素是在1931年由日本学者青山次郎首次从茶籽中分离出来的一种熔点为209°C~ 215°C 的无味,无臭,无色,几乎无灰的结晶性粉末.除茶籽中存在外,茶树根系和茎中均含有茶皂素.
茶皂素中的皂甙元(C30H50O6)为五环三萜齐墩果烷的衍生物,有近十种;糖体为阿拉伯糖,木糖,半乳糖,葡萄糖醛酸连结在3位上的"-O-:糖基.有机酸主要为当归酸和乙酸.
1.茶皂素的配基结构
配基是皂素的主体.到目前为止,茶中已分离出10多种配基.已分离鉴定的皂素配基结构,均为齐墩果烷衍生物,只是由于A环上C23,C24与E环上C21所接基团不同.
2.茶皂素的糖体结构
各种皂素结合糖体的形式都是一致的,均在配基A环C3上的羟基与糖体部分的葡萄糖醛酸以糖苷键结合.糖体包括葡萄糖醛酸,阿拉伯糖,木糖和半乳糖.糖体结构如下:
3.茶皂素的有机酸结构
茶籽皂素的有机酸为:当归酸,惕各酸,乙酸
茶叶皂素的有机酸为:当归酸,惕各酸,肉桂酸
有机酸可在21,22位成酯,也可在16,18位成酯.
二,理化性质
一般性质
茶皂素是一种无色无灰的微细柱状结晶,味苦而辛辣,能起泡,并有溶血作用.茶籽皂素的结晶不溶于乙醚,氯仿,丙酮苯,石油醚等溶剂,难溶于冷水,无水乙醇和无水甲醇,但是,可稍溶于温水,二硫化碳和醋酸乙酯,易溶于含水甲醇,含水乙醇,正丁醇以及冰醋酸,醋酐和吡啶中.
茶皂素能被醋酸铅和氢氧化钡所沉淀,析出物为白色云雾状.茶皂素能与胆固醇等高级醇类形成复盐而有溶血作用.
茶皂素在酸碱作用下可发生水解.在酸性条件下,3号位的糖苷键断裂,而在碱性条件下, 21,22,16,18的酯键断裂.
吸收光谱(教材P63)
茶叶皂素和茶籽皂素在215nm附近均有吸收峰,此峰为具有α,β共扼双键的当归酸所致;此外,因茶叶皂素含有肉桂酸,肉桂酸在280nm处有很高的吸收峰,而茶籽皂素则无此吸收峰.
三,表面活性
茶皂素属于三萜类皂甙,由配基,糖体及有机酸组成.其亲水基团是由电负性强的含氧基团(如-O-,-OH,-COOH)组成,这些含氧基团在茶皂素的糖类配体,有机酸配体及与皂甙配基的连拉部分,构成亲水部分;其配基由非极性碳氢环链构成,在溶液中出现憎水现象,成为亲油主体.因此,茶皂素可分为亲水和亲油两个部分,可用表面活性剂结构模型来表示其在两相界面上的形态.
茶皂素是一类性能良好的,非离子型的天然表面活性剂(natural surfactant).在分散,发泡,乳化方面有较好的性能.
很强的起泡性
(1)茶皂素的水溶液振荡后能产生持久的泡沫.其起泡能力几乎不受水质硬度的影响,而肥皂类阴离子表面活性剂却受水质硬度的制约.在水质硬度偏高的情况下,起泡力很小,甚至无泡沫产生.
(2)茶皂素起泡力在pH4~10范围内正常发泡,且稳定性好;而肥皂类的表面活性剂在酸性溶液中会立即分解成脂肪酸和盐,失去活性.
(3)茶皂素的起泡力与浓度有关,低浓度时随浓度提高,起泡力增强,在0.5%左右时,泡沫层最高达194.75mm,而且泡沫稳定性好,24小时后泡沫高度仅下降28%.若浓度高于0.5%后,起泡力将下降.
四,茶皂素的生理活性
溶血性
茶皂素具有溶血性,即对动物细胞的红血球有破坏作用.茶叶皂素溶血活性相当弱,而茶籽皂素溶血活性较强.
茶皂素对冷血动物毒性较大,尤其是对鱼类,即使在低浓度也显示毒性.对其他动物以及人,静脉注射时皂甙化合物会显示较大的毒性,但口服时其毒性大大降低.在急性毒性试验中,给老鼠口服高达2000mg/kg体重茶皂素,经过一周没发现毒性,并且试验鼠的体重,摄食量及其内脏,血液检查结果都无异常.因此,人喝茶时不必担心茶皂素的溶血性.
抗菌,抗病毒作用
抗菌,抗病毒活性也是皂甙化合物所共有的特性.茶皂素对多种引发皮肤病的真菌类以及大肠杆菌有抑制作用.并且茶皂素对A型和B型流感病毒,疱疹病毒,麻疹病毒,HIV病毒有抑制作用.
抗炎症,抗过敏作用
这也是皂甙化合物的通性.茶皂素具有明显的抗渗漏与抗炎症特征,在炎症初期阶段,能使受毛细血管通透性正常化,对过敏引起的支气管痉挛,浮肿有效,其效果与多种抗炎症药物相匹敌.
减肥作用
茶皂素具有阻碍胰脂肪酶活性的作用.脂肪酶在体内将食物中的脂肪水解为人体可吸收的游离脂肪酸和单酰基甘油.茶皂素通过阻碍胰脂肪酶的活性,减少肠道对食物中的脂肪的吸收,从而有减肥的作用.在小鼠的动物试验中,在高脂肪的饲料中添加茶皂素后,小鼠的脂肪组织重量下降,血液中的中性脂肪含量也下降.
抑制酒精吸收的作用
茶皂素有抑制酒精吸收的活性.在老鼠的试验中,给老鼠服用茶皂素l小时后再给其服用酒精,发现老鼠血液中,肝脏中的酒精含量都有降低,并且血液中的酒精在较短时间中消失.这表明茶皂素不但抑制酒精的吸收,并促进体内酒精的代谢,对肝脏有保护作用.
茶皂素还有促进体内激素分泌,调节血糖含量,降低胆固醇含量,降血压等功效.
由于茶皂素天然活性,可作为浸润剂,乳化剂,去污剂,发泡剂等在农业,日化,纺织,建材等领域有着广泛的应用.
五,茶皂素的应用
在农业保护方面的应用
以茶皂素为主体精制而成的环保型农药助剂可广泛地应用于杀虫剂,杀菌剂,除草剂等达到增效,增溶,减毒之目的.同时由于茶皂素的驱避和生物激素样作用,其本身也是一种很好的生物农药,能刺激作物生长.
地下害虫是很难防治的虫害,以茶皂素为主剂研制的专用杀虫剂,不但能有效地杀死地老虎,蚯蚓,线虫等,而且不会造成土壤污染,有利于环境保护.
茶皂素还对钩虫卵及蚴虫,血吸虫的中间宿主钉螺等具有良好的毒杀活性.
在医药方面的应用
茶皂素具有明显的抗渗漏与抗炎症特征,在炎症初级阶段,能使受障碍的毛细血管透过性正常化,并刺激动物体内激素分泌,调节血糖含量,还可降低胆固醇含量,预防心血管疾病.
茶皂素还有抗菌作用,对白色念珠菌,大肠杆菌均有抑制作用,可治疗一些皮肤病.茶皂素能抑制酒精的吸收,加速酒精的分解,故可用于醒酒.
在养殖业上的应用
利用茶皂素配制而成的饲料添加剂能有效地替代抗生素,减少人畜共患的疾病.在对虾的养殖中,茶皂素可防治对虾黑鳃病的发生及对寄生虫的控制,且可促进其蜕皮和生长.
利用茶皂素的溶血作用和鱼毒作用(3 ppm即有很好效果),可杀死有害鱼类,可用作清池剂,但对对虾无影响(安全浓度为20 ppm).
在畜牧养殖中,茶皂素可降低动物体内的胆固醇水平,开发低胆固醇水平,开发低胆固醇的动物制品.
在日用化工中的应用
利用茶皂素的表面活性作用,可用作洗发剂,洗理香波等.不仅洗发护发,且消炎止痒,去头屑效果好.茶皂素还可用于衣物的洗涤,剥色能力小,不会产生缩绒,织品不会失去光泽.
在建材工业中的应用
以茶皂素为主剂配制而成的TW-301,在加气混凝土生产中可用作发泡剂和稳泡剂,它具有脱脂作用,能提高铝粉分散悬浮性,提高料浆浇注的稳定性,改善气孔结构,使产品更牢固可靠.其效果明显优于皂荚粉,拉开粉等.
利用其强的乳化性能和分散性,制成的石蜡乳化剂,已成功用于纤维板生产中的施胶工艺,明显降低产品的吸水率,增强了防水性能,提高纤维板的质量.
在食品工业中的应用
茶皂素在食品工业上,因其具有较强的吸收二氧化碳的特性,可用在清凉饮料上如汽水和啤酒中作助泡剂.
作业题
茶多糖的组成及生理学活性.
茶皂素的组成及茶皂素的应用.
茶叶皂素与茶籽皂素的区别.
第八节 维生素和矿质元素
维生素vitamin (mg/100g)
VA源:7~50 VC :60~529 VE :50~290
VK :1~4 VB2 :1.2~1.7 VB5 :5~15
VB11 :0.05~0.07 VP :340 肌醇:1000
矿质元素minerals (mg/100g)
K :2000 Zn :2~6 Mn :30~600
F :10~100 Se :0.005~0.2; 0.5~0.6
Al :20~2000
(一)维生素vitamin
维生素是机体维持生命活动必不可少的一类有机化合物,是机体内执行各种各样功能的复杂的生物催化剂酶的组成部分,维生素在机体代谢中起着调节作用.人体生理需要量极微,但是如果缺乏,机体内一些酶就没有活性,机体就会有病,乃至死亡.
人和动物不能自行合成维生素,必须从食品中摄取.植物体能合成维生素,故植物是人体和动物中维生素主要来源.
维生素都是小分子有机物,化学结构各不相同,有的是胺类,有的是酸类,有的是醇类或醛类,还有的属于固醇类.按溶解性和测定方法不同可分为:脂溶性和水溶性维生素.
茶叶中含有多种维生素,如有VA,VD,VE,VK,VC,VP,VU,B族多种维生素和肌醇等.茶叶中的维生素可称为"维生素群",饮茶可使"维生素群"作为一种复方维生素补充人体对维生素的需要.
1.维生素A(VA)
VA是属于脂环族维生素,其化学本质是不饱和一元醇类,分为VA1(又称retinol,视黄醇)和VA2(又称3-脱氢视黄醇).
VA主要存在于动物性的食物中. VA1主要存在于哺乳性动物的肉类及肝脏中,咸水鱼及其肝脏中; VA2主要存在于淡水鱼的肝脏中,植物组织中尚未发现VA.
但植物中存在的一些色素具有类似VA的结构,如类胡萝卜素.凡是在人体内能形成VA的类胡萝卜素均称为维生素A源.
VA对酸和热较稳定,一般烹调不致破坏,但易被空气中的氧和酶的作用所氧化,尤其是在高温和紫外线的照射下,可引起VA的严重破坏.如若食物中含有VC, VE和多酚类等抗氧化剂时,则对VA有保护作用,能阻止和减少其氧化.
茶叶中不含VA,但含维生素A源—类胡萝卜素含量丰富.绿茶中有16~25mg/100g的胡萝卜素,而高山茶树上的芽叶中含量达50mg/100g.红茶加工中由于发酵等工艺, VA源经过酶和空气氧化形成茶叶香气物质,损失较多,红茶中含量仅有7~9mg/100g.
茶叶VA源20~30%为α-胡萝卜素,其余为β-胡萝卜素. β-胡萝卜素转换为VA的效率为α-胡萝卜素的两倍.
VA是维持正常视力不可缺少的物质,它能预防虹膜退化,增强视网膜的感光性,有"明目"的作用. VA缺乏,视力会下降,并会得夜盲症.同时, VA还有维持上皮细胞的正常化作用,可维护视觉,生育等功能正常,保护皮肤,粘膜,促进生长等作用.
2.维生素C(VC or ascorbic acid)
Vc可治治疗坏血病,是酸性的,故又称抗坏血酸.
Vc为无色片状结晶,熔点192℃,有酸味,易溶于水,不溶于有机溶剂,易被热,光及Cu2+和Fe2+等金属离子破坏,在酸性溶液中比在碱性和中性溶液中稳定.
Vc是一种酸性的己糖衍生物,是烯醇式己糖内酯,有D型和L型两种异构体,只有L型的有生理活性.
Vc可发生氧化型和还原型互变,氧化型和还原型都具有生理活性,因其分子中第2和第3位碳上烯醇羟基上的氢容易成H+释放出来,故它虽不是自由羟基,仍具有有机酸的性质.
-2H
O=C
C—OH
C—OH
HC
HO—C—H
CH2OH
O
+2H
[还原型]
[氧化型]
O=C
C=O
C=O
HC
HO—C—H
CH2OH
O
Vc是一种还原剂,它易被弱氧化剂2,6-二氯靛酚氧化剂脱H而成为氧化型的抗坏血酸,这一性质可用于Vc的定量测定.
Vc在人体内参加氧化还原反应,是机体内一些氧化还原酶的辅酶,是递氢体;它还参与促进胶原蛋白和粘多糖的合成.
Vc的功效还有增强免疫力,预防感冒,促进铁的吸收,而且它是强抗氧化剂,能捕获各种自由基,抑制脂质过氧化,从而有防癌,抗衰老等功能.
研究表明, Vc的生理功能是抗炎,抗感染,抗毒,抗过敏,治贫血,降胆固醇,防色素沉着,有预防色斑生成的美容效果等.
一般绿茶Vc的含量约为279mg/100g,甚至有的绿茶高达529mg/100g.乌龙茶的Vc含量为120mg/100g,而红茶因经过发酵工艺,Vc含量损失较大,一般在60mg/100g.
冲泡中,绿茶中Vc几乎全部冲泡出来进入茶汤,被人们吸收利用.因而可通过饮茶补充体内Vc每日所需量(50mg).
Vc在茶汤中的含量高低与冲泡水温有密切关系,即水温超高,保持量越低,故欲要保留茶汤中较多的Vc含量,泡茶水温不宜过高,且泡茶时间不宜过长.
在茶叶贮藏中,Vc易受光热氧影响发生氧化.
3.维生素E(VE or tocopherol)
VE 为二氢吡喃的衍生物,又称生育酚或抗不育维生素.
VE 已知有8种,其中4种(α,β,γ,δ-生育酚)较为重要,α-生育酚的生理活性最高.
VE 广泛存在于绿色植物中,以谷类种子的胚芽部分及绿叶蔬菜的脂质中含量最高,如莴苣叶和柑桔皮中,人体所需的VE 大多数来自粮食与植物油,动物性的食物中含量不高.
VE为淡黄色无嗅无味油状物,不溶于水而溶于油脂.不易被酸,碱和热破坏,无氧条件下热至200℃也稳定.对氧敏感,极易被氧化成为无活性的醌化合物,而保护其它物质不被氧化,因而可作为抗氧化剂.易被紫外光破坏,Fe2+可促进VE 的氧化.在259nm有吸收峰.
茶叶中VE 含量比蔬菜和水果中含量要高,可以和柠檬媲美,是菠菜含量的32倍,葵花籽油的2倍.一般茶叶VE 的含量50mg~70mg/100g,含量高的高达290mg/100g.绿茶中的VE 比红茶中高,因红茶经过萎凋和发酵,一部分VE 被酶破坏.但因茶叶中含有大量的生物类黄酮,对VE 的氧化起了保护作用,故制茶中VE 的保留量较高.据报导,印度和斯里兰卡红茶中的VE 含量特别丰富.
VE 是很强的抗氧化剂,有抗衰老,美容的作用.此外,还有预防动脉粥样硬化,防治不育症的作用.但VE 为脂溶性维生素,不易溶到茶汤中.因此,可通过食茶,如茶粉加入糕点中食用,就能较好地摄取茶中的VE .
4.维生素K(VK )
VK最初是作为与血液凝固有关的维生素被发现的.除了这个作用以外,VK还参与体内钙的代谢.缺乏VK时,易骨折.现已被用作骨质疏松症的治疗药.其他的缺乏症有血液凝固力下降,易发心肌梗塞等.
天然VK为2-甲基-3-叶绿基-1,4-萘醌.
VK的生理作用主体是1,4-萘醌,为黄色油状物,溶于油脂和有机溶剂,对热稳定,易被光和碱破坏.VK在绿色植物及动物肝脏中含量丰富.
茶叶中含量为1~4 mg/100g.
VK能促进血液凝固,其作用是促进肝脏合成凝血酶原,如缺乏VK,可导致皮下,肌肉和胃肠道出血和出血不止.
RDA:Recommend dietary allowance
5.维生素B
VB作为生物催化剂酶的辅助因子参与细胞中的物质与能量的代谢过程.在细胞内的分布和溶解性能上大致相同.B族维生素有VB1,VB2,VB3,VB5,VB6,VB11,VB12,胆碱和肌醇等.茶叶中的B族维生素有VB2,VB3,VB5,VB6,VB11,胆碱和肌醇等.其中VB2,VB5,VB11(叶酸)含量较为丰富.
VB2
VB2又称核黄素(riboflavin),是黄素蛋白酶的辅基,在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白.因其溶液呈黄色而得名,其分子由核糖醇和6,7-二甲基异咯嗪二部分组成,其结构如下:
VB2纯品为橙黄色的针状结晶,熔点为 292~293℃(同时发生分解),味苦,微溶于水,极易溶于碱性溶液,它的水溶液呈黄绿色,具有绿色的萤光. VB2对光和碱不稳定,在碱性溶液中受光照射时形成光黄素(6,7,9-三甲基异咯嗪).
VB2主要来源于酵母,绿色植物,谷物,鸡蛋,乳类及肝脏等. VB2参与茶树体内糖,蛋白质,脂肪代谢中的多种氧化还原反应,缺少它,茶树体内呼吸减弱,N素代谢受到障碍.
茶叶中VB2含量比一般植物高,约有1.2~1.7mg/100g,且以春茶芽头含量最高.
维生素B2每人每天需要量:儿童0.6mg,成人1.6mg.动物体内不能合成维生素B2.过量则排出.
膳食中长期缺乏维生素B2,眼角膜和口角血管增生,引起白内障,眼角膜炎,舌炎和阴囊炎等.
VB5
VB5又称维生素PP或烟碱酸(pantothenic acid). ,包括尼克酸和尼克酰胺,二者都是吡啶的衍生素,且都具有生物活性,结构如下:
VB5在体内主要以酰胺形式存在,尼克酰胺在体内主要转变为辅酶I和辅酶II,化学名称为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP,二者都是胶氢酶的辅酶,它们在催化底物脱氢时,通过氧化态与还原态的互变传递H,在生物氧化中起着重要的作用.
尼克酸及尼克酰胺为无色晶体,前者熔点为236℃,后者熔点为129~131℃,是维生素中较稳定的,不被酸,光,空气及热破坏,对碱也很稳定.溶于水及酒精,在260nm处有一吸收光谱.与溴化氰作用产生黄绿色化合物,可用此性质定量.
VB5在人体内维持神经组织的健康,对中枢及交感神经系统有维持作用.尼克酸有扩血管,降低胆固醇和脂肪的药理作用.
Benefits:
VB5appear to be of great use to athletes in reaching their full potential.
Patients suffering from rheumatoid arthritis may be deficient in VB5. Supplementation with 2000 mg can help ease morning stiffness and pain.
Recommended Dosage: 10 to 25 mg daily
茶叶中的VB5含量比一般植物都高,其含量约为5~15mg/100g.但茶叶中的尼克酸含量因地区,茶类级别不同而差异很大.
VB11(叶酸,folic acid)
叶酸(folic acid)即维生素B11,又称喋酰谷氨酸(PGA),由蝶呤啶,对氨基苯甲酸与L-谷氨酸三部分连接而成.其结构如下:
叶酸为鲜黄色物质,微溶于水,在水溶液中易被光破坏;叶酸在碱性和中性条件下,对热稳定;在酸性条件下,不稳定易破坏;叶酸在体内主要以四氢叶酸形式作为辅酶存在.在茶树体内参与核酸和咖啡碱的代谢.
叶酸参与核苷酸和氨基酸代谢,是细胞增殖时不可缺少的,可预防贫血,促进乳汁分泌.每日所需量为80μg~ 220μg,但在妊娠和哺乳期需260μg.
茶叶中含量约为50μg~ 70μg/100g.
Everyone needs it as it is vital for healthy growth and blood formation, but it is especially important during the early weeks of pregnancy when the most important developments in an unborn baby, such as the formation of the spine, are taking place.
Most adults get about 200 mg of folic acid per day just from their diet and it is recommended that women intending to become pregnant should increase their intake by an additional 400 mg.
VP
P来自英文permeability(透性)的第一个字母,是一组与保持血管壁正常通透性有关的黄酮类化合物,其中以芸香苷为主.这些物质也可以称为生物类黄酮(bioflavonoids).它们能维持微血管的正常透性,增加韧性,具有预防和治疗血管硬化,高血压病的作用,并且有抗衰老和抗癌之功效.
茶叶中VP含量高,种类多,儿茶素和黄酮类中的很多物质都具有VP的作用,其中最典型的是芸香苷,在茶叶中含量约为340mg/100g.
肌醇(inositol)
肌醇又名环已六醇,一种特殊形式的糖醇.由植物体内已糖环化而成,起磷酸储藏和磷酸化作用.不仅有游离型,而且还有其磷酸盐植酸钙镁型.
肌醇为葡萄糖的异构体,但仅内消旋有生理活性,溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,纯品为白色结晶,有甜味.
在茶叶中可达10mg/g,随叶子成熟度增加而增加,其与儿茶素的合成有关.
(二)矿质元素
维持人体的正常功能需要多种矿物质.它们中的金属离子是许多酶的辅酶和辅基,在酶促反应中起催化剂作用.另外,许多金属离子在机体内起着调节渗透压的作用,在调节机体内酸碱平衡,维持细胞膜功能的完整上起着重要作用.
研究表明,矿质元素缺乏会引起人体多种疾病,硒与克山病(一种致死性心肌病)和肝病,铬与粥样动脉硬化,锌与智力发育健康,铅与免疫力强弱,锌钙比与高血压病发病率,氟与龋齿病发病率,矿质元素总水平与痛风病等均已得到证明,矿质元素与人体健康的关系已为当今医学,环境科学,农学,地质学所重视.
Keshan disease on the Chinese mainland
矿质元素在机体内既不能自行形成,又不能消失,它只能随食物摄入,为机体提供恒定的内循环,不少金属离子在其富余时可以储存,在缺乏时可以动用调节,所以矿质元素对机体的电解质平衡有着不可替代的作用.
如若机体内电解质失衡,将会导致机体不能健康和健全的生长发育.
根据人体每日所需量在100mg以上的矿物质为常量元素,每日所需量在100mg以下的为微量元素.到目前为止,已被确认与人体健康和生命有关的必需常量元素有Na,K,Cl,Ca,P和Mg ,微量元素有Fe,Zn,Cu,I,Se,Cr,Co,Mn,Ne,F,Mo,钒,锡,硅,锶,硼,铷,砷等18种.
茶叶中有近30种矿质元素,但其中Al,F,Se三种元素,对茶树来讲属非必需元素,但它们在茶树中的含量高,与一般食物相比,饮茶对K,Mn,Zn,F等的摄入最有意义.
K (potassium)
K占叶片2%左右,在芽,嫩叶新梢中有较高的浓度,在茶叶灰分(600 ℃以上灼烧残留下来的物质,主要是矿质元素的氧化物和碳酸盐)中,50%左右是K,15%左右是P的氧化物和磷酸盐.
K在植物体内主要输导方向是运往分生组织,K可以从老叶重新分配到嫩叶组织中去.在缺K情况下,老叶出现缺K症状,老叶的叶缘和叶尖出现明显焦灼,叶片提早脱落,枝杆纤细树势衰弱,出现茶园缺株等现象.在植物机体内,K能影响糖运转,调节气孔开张,排除呼吸作用产生的CO2.
K还能在水分不利条件下起着渗透调节作用.因而可以防止因失水而造成植株的生理干旱.
K在茶叶中含量约为2%左右,经4次冲泡,干茶中94.3%被浸出,其中头泡茶汤中K为干茶含K量的75%,故饮茶能补充人体一定量的K元素.
人体中所含的矿物质K中,K仅次于Ca,P居第三位.K调节体液平衡,调节肌肉活动,尤其是调节心肌活动的重要元素.缺K会造成肌肉无力,精神萎靡,心跳加快,心率不齐,甚至可引起低血钾,严重者可导致心脏停止跳动.当人体出汗时,K和Na一样会随汗水排出,所以在炎炎夏日出汗多时,除了补充Na外,也要补充K,否则出现浑身无力,精神不振等现象.平时排汗不多时,正常膳食就可以满足人体所需的K,但在炎热夏季,一方面出汗多,一方面食欲差,这易使K的吸收和排出平衡被打破,导致体内缺K,此时必须适当补充K,所以夏日应选茶作为饮料.
Zn (zinc)
Zn是茶树必需微量元素,在茶叶中含量为2~6mg/100g.Zn是体内多种酶的组成成分,如醇脱氢酶,6-P-葡萄糖脱氢酶和磷酸
丙酮酸脱氢酶的辅基.同时磷酸二酯酶,碳酸酐酶,多肽酶等都是锌金属酶,这些酶有的可以促进呼吸作用,有的催化光合作用,有的促进叶绿素的形成.
植物缺锌,会使色氨酸合成受阻,茶树生长迟缓,叶数,叶面积,茎干等生长均矮小,出现小叶现象,且在成叶上出现花斑,称为花叶病,根系也发黑而枯死.
Zn在人体内含量仅次于Fe的,成人体内含Zn量约为1.5~2.3g.它是很多酶的组成成分,人体内约有100多种酶含有Zn,此外,Zn与DNA,RNA代谢以及蛋白质的合成有关.骨骼的正常钙化,生殖器官的发育和正常功能,创伤及烧伤的愈合,胰岛素的正常功能与敏锐的味觉等也都需要Zn.
Zn缺乏时会出现味觉障碍,食欲不振,精神忧郁,生育功能下降等症状,并易发高血压症,儿童会发育不良,但锌在水果,蔬菜,谷类,豆类中的含量相当低,动物性食品是人体锌的主要来源.而茶叶中的锌含量高于鸡蛋和猪肉中的含量,而且锌在茶汤中的浸出率较高达78%,易被人体吸收.一般来讲,级别高的茶叶,锌含量明显高于级别低的茶叶.
茶叶可被列为锌的优质营养源.
Mn (manganess)
茶叶是一种富集Mn的植物,一般低含量也在30mg/100g左右,比水果,蔬菜约高50倍,老叶中含量更高,可达400~600mg/100g,茶汤中Mn的浸出率为35%.
茶树缺Mn,表现在"立枯病",即叶子发黄,叶脉呈绿色,新梢顶端下垂,发展下去全枝萎焉.
Mn是植物多种酶的激活性剂,如丙酮酸脱羧酶,烯醇化酶,柠檬酸脱氢酶等.此外,Mn能促进茶多酚氧化酶的活性,对红茶发酵有利.适量施用Mn肥,可以提高茶鲜叶中茶氨酸,谷氨酸,精氨酸,天冬氨酸的含量,但对多酚化合物的合成有一定抑制作用.
Mn是人体必需微量元素,在人体内起着极其重要的作用.大脑皮层恢复,肾,胰,乳腺都含有Mn,人体内多种酶是含Mn金属酶,肝脏中线粒体与血液为Mn的贮存库.
儿童缺Mn可使生长停滞,骨骼畸形,成人缺Mn,可致食欲不振,生殖功能下降,皮肤瘙痒甚至出现中枢神经症状,成人每天需Mn量约为2.5~5.0mg,一杯浓茶最高含量可达1mg.
F (fluoride)
茶树是一种富含F的植物,其F含量比一般植物高十倍至几百倍.茶树中粗老叶F含量比嫩叶中更高.一般茶叶中F含量为100mg/Kg左右,用嫩芽制成的高级绿茶含F量可低至约20mg/Kg;而较成熟枝叶加工而成的黑茶中F含量较高,达300~1000mg/Kg.茶叶中游离F含量比小白菜高5~8倍,比大葱高13~20倍.
茶叶中的F很易浸出,热水冲泡时浸出率有60~80%.因此喝茶也是摄取F的有效方法之一.中国自古就有用茶水漱口的做法.
F是人体必需的微量元素,在骨骼与牙齿的形成中有重要作用.缺F会使Ca,P的利用受影响,从而导致骨质疏松.
缺F时,牙齿釉质不能形成抗酸性强的氟磷灰石保护层,导致牙釉质易被微生物,酸等侵蚀而发生蛀牙.F对龋齿的预防作用已引起重视,使用含F牙膏,含F漱口水,局部涂氟化合物,或在饮用水中加F都能降低龋齿的患病率和发病率.由于氟的重要性,许多国家和地区如美国,澳大利亚,爱尔兰,日本等在自来水中加F,以增加F的摄取源.
但要强调指出的是,过量F会引起F中毒,如导致氟斑牙,并使骨骼失去正常的颜色和色泽,容易折断.在经常大量饮用高含F的茶叶(500mg/Kg)以上时,应注意F的摄取量,
成人体内含F量约为2.6g,安全而适宜的F摄入量为1.5~4.0mg/天,低于这个范围容易发生缺F症,高于这个范围容易发生氟中毒.
氟斑牙
氟骨症
www.xysm.net/tea/
硒(Se, selenium)
茶叶中的Se主要为有机硒,易被人吸收.茶叶中硒的含量的高低主要取决于各茶区茶园土壤中含Se量的高低,非高硒区茶叶中的Se含量为0.05~2.0mg/Kg,硒含量较高的为湖北,陕西以及贵州,四川的部分茶区的茶叶,含量可达5~6mg/Kg.就茶树的各部位而言,老叶老枝的硒含量较高,嫩叶嫩枝的含硒量较低.
Se在茶汤中的浸出率为10~25%,在缺Se地区普及饮用富Se茶是解决Se营养问题的最佳方法.
Se是人体内最重要的抗氧化酶—谷胱甘肽过氧化物酶的活动中心元素,具有很强的抗氧化能力,保护细胞膜的结构和功能免受活性氧化和自由基的伤害,因而具有抗癌,防衰老,维持人体免疫功能的效果.并且缺Se是患心血管病的重要因素.在Se含量较低的地区,克山病发病率较高,通过提高膳食中Se的含量可降低发病率.
Se不仅有抗癌,防治心血管疾病和延缓衰老的功能,而且对人体还有很多的药理作用,如Se具有胰岛素作用,可以调节人体内的糖分,有助于糖尿病患者的饮食疗法;有保护视神经,预防白内障,增强视力的功能;Se还能与重金属镉,汞,砷等生成能解离的重金属络合物等,解除这些重金属对人体的毒害,起到解毒作用.此外,还有保护肝脏,抑制酒精对肝脏的损害.
铝(Al, aluminium)
Al是茶树非必需元素,土壤中的活性Al与土壤pH值密切相关,随着土壤酸化,其活性Al逐渐增加, Al在H+土壤中以Al2(SO4)3形态存在,在OH-土壤中以不溶性的Al(OH)3形式存在.
茶树在强酸性和酸性土壤中生长良好,并且Al3+在叶片中大量积累,茶树鲜叶中含量在20~150mg/100g,有的老叶中含量高达2000mg/100g,茶树为喜Al和耐Al植物,而其它植物当Al3+高时,干扰植物的O2的吸收,影响P,Ca2+,Mg2+的吸收,对很多植物有抑制作用.
Al对人体有一定的毒害作用, Al的积累对神经有毒性与脑疾病有关,例如老年痴呆症,Al进入人体后有5%呈游离状态,它和血浆结合,当Al积累量超过正常人Al含量5倍时,便会加速Ca2+,P排泄,使人体代谢失调,引起缺钙和缺磷.
成人每天摄Al量为9~14mg时为正常,其中通过食物进入人体的量为2~10mg,Al在茶叶的泡出率低于20%,在茶汤中Al浓度为0.2~0.6mg/100ml,即使每天饮茶10杯,也只有2~6mg Al进入人体,不会影响人体健康.
作业题
简述茶叶中主要的维生素及其含量.
简述茶叶中主要的矿质元素及其含量.
·下一篇：关爱动物