溫度和質(zhì)量濃度對茶多酚水溶液穩(wěn)定性的影響

馬夢君，胡文卿，傅麗亞，羅理勇,2，曾 亮,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.西南大學(xué)茶葉研究所，重慶 400715）

溫度和質(zhì)量濃度對茶多酚水溶液穩(wěn)定性的影響

馬夢君1，胡文卿1，傅麗亞1，羅理勇1,2，曾 亮1,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.西南大學(xué)茶葉研究所，重慶 400715）

從色差、透光率、吸光度、pH值、電位和兒茶素含量變化探討質(zhì)量濃度和溫度對茶多酚水溶液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：不同質(zhì)量濃度和溫度貯存的茶多酚溶液穩(wěn)定性差異都較大，其變化趨勢主要表現(xiàn)為滅菌、貯存過程中，茶多酚溶液的亮度、透光率逐漸下降，溶液色澤和吸光度逐漸加深和增大，兒茶素含量和pH值呈現(xiàn)顯著下降，且茶多酚質(zhì)量濃度越高變化趨勢越明顯；25 ℃貯存時，色差、透光率、吸光度、pH值和兒茶素含量的變化程度均明顯高于4 ℃貯存時；茶多酚溶液的電位絕對值隨著質(zhì)量濃度的增加逐漸減小，說明質(zhì)量濃度低的茶多酚溶液較穩(wěn)定。從變化趨勢可判斷出茶多酚質(zhì)量濃度為400～800 mg/L，4 ℃貯存時，茶多酚穩(wěn)定性相對較好，更適合保存和開發(fā)利用茶多酚。

茶多酚；穩(wěn)定性；質(zhì)量濃度；溫度

作為世界性三大無醇飲料之一的茶葉，被譽為21世紀(jì)的飲料，并以其天然、營養(yǎng)、保健的特點備受世人青睞，成為世人最受歡迎的飲品之一[1-8]。茶多酚（tea polyphenols，TP）是茶葉中的特有成分及最重要的功能因子，約占茶葉干質(zhì)量的18%～36%[9]。TP按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為黃烷醇類（兒茶素）、黃酮（黃酮醇）、花青素、酚酸（縮酚酸）4類，其中兒茶素約占TP總量的70%，主要包括表兒茶素（epigallocatechin，EC）、表兒茶素沒食子酸酯（epicatechingallate，ECG）、表沒食子兒茶素（epigallocatechin，EGC）和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）。

茶多酚不僅是一種新型的天然抗氧化劑，還具有明顯的抗衰老、清除自由基，去脂減肥，降低血糖、血脂和膽固醇，預(yù)防心血管疾病，抑制腫瘤細(xì)胞等生理功能[10-15]，在食品加工、醫(yī)藥、日用化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。雖然茶多酚具有多種生物活性功能，但是在堿性和中性條件下極不穩(wěn)定，易氧化聚合形成新物質(zhì)，從而使得茶多酚氧化，降低其生物活性；或使得富含茶多酚的茶湯渾濁，湯色不亮。茶多酚溶液在滅菌、貯存過程中，會出現(xiàn)湯色變黃，甚至是變紅的現(xiàn)象，這對茶飲料或富含茶多酚的產(chǎn)品造成不良的感官影響。本實驗研究了不同質(zhì)量濃度茶多酚在不同溫度貯存條件下的變化情況，從色差、透光率、吸光度、pH值、電位和兒茶素含量變化探討茶多酚溶液的穩(wěn)定性，以期為保存茶多酚提取物，以及進(jìn)一步開發(fā)利用含茶多酚的產(chǎn)品（飲料、食品、日化品、茶粉等）提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶多酚（咖啡堿＜0.5%） 長沙華誠生物科技有限公司。

表沒食子兒茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、兒茶素（catechin，C）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（（-）-epigallocatechingallate，EGCG）、表兒茶素（L-epicatechin，EC）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（（-）-gallocatechingallate，GCG）、表兒茶素沒食子酸酯（（-）-epicatechingallate，ECG）標(biāo)準(zhǔn)品 成都普瑞法科技開發(fā)有限公司；甲醇、冰乙酸（色譜純） 重慶滴水實驗儀器有限公司；超純水 美國Millipore公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LC-20A高效液相色譜、UV-2450紫外-可見分光光度計 日本島津公司；PWC124分析天平 上海京工實業(yè)有限公司；PHS-3C pH計 上海精科實業(yè)有限公司；UltraScan PRO測色儀 美國Hunter Lab公司；TOMY ES-315高壓滅菌鍋 上海艾高德生物科技有限公司；ZEN3690 Zeta電位分析儀 英國Malvern公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液制備

配制4 個質(zhì)量濃度（400、800、1 200、1 600mg/L）的茶多酚溶液，每個質(zhì)量濃度罐裝3瓶作為原液，測定其吸光度、透光率、色差、兒茶素各單體和電位的變化。其余采用121 ℃、10 min滅菌，封口，冷卻，分別放置室溫（25 ℃）和低溫（4 ℃）貯存觀察。在0、5、10、20 、30 d取出進(jìn)行分析，測定其吸光度、透光率、色差和兒茶素各單體的變化。每個樣品做3 組平行。

1.3.2 物理性狀測定

吸光度測定：在425 nm條件下，用紫外-可見分光光度計測定吸光度（A425nm）值，蒸餾水做空白[16]；透光率測定：在640 nm條件下，用紫外-可見分光光度計測定透光率（T640nm/%），蒸餾水做空白[17]；pH值測定：室溫下，用已校正過的PHS-3C pH計檢測每個樣品的pH值；電位測定：室溫下，采用ZEN3690 Zeta電位儀檢測不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液的電位值；色差測定：室溫下，用UltraScan PRO測色儀測定每個樣品顏色的L、a、b值。其中L代表明度，a代表紅綠色程度，正值表示紅色程度，負(fù)值表示綠色程度；b代表黃藍(lán)色度，正值表示黃色程度，負(fù)值表示藍(lán)色程度[18]。

1.3.3 兒茶素混合標(biāo)準(zhǔn)品的測定

樣品用0.45μm微孔濾膜過濾，濾液采用高效液相色譜檢測。

色譜柱：Hypersil BDS C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流速：0.9 mL/min；檢測波長：278 nm；柱溫：35 ℃；進(jìn)樣量：10 μL；流動相：A：2%冰乙酸水溶液；B：純甲醇，TP采用梯度洗脫，梯度見表1。

表1 兒茶素各組分檢測梯度洗脫表Table1 Linear gradient elution of catechin components

在上述色譜條件下進(jìn)行檢測，得到兒茶素混合標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）圖，見圖1。

圖 1200μgg//mmLL混標(biāo)色譜圖Fig.1 Chromatogram of 200 μg/mL mixed standard

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液色差變化

由表2可知，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液經(jīng)高溫滅菌后，色差a、b值都有顯著上升，色差L值顯著下降；經(jīng)高溫貯存后，色差b值都有顯著上升，色差a值和L值顯著下降，而低溫貯存變化不明顯。不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液的色差變化差異較大。121 ℃滅菌10min后，隨著茶多酚質(zhì)量濃度的升高，色差L、a、b值變化趨勢越來越明顯，其中質(zhì)量濃度為1 600 mg/L的茶多酚溶液的色差L、a、b值比滅菌前分別降低6%和升高49%、78%。25 ℃貯存過程中，400 mg/L的茶多酚溶液L值在30d內(nèi)沒有顯著變化，a值在前10 d有所下降后趨于穩(wěn)定，b值在第30天有所上升；800 mg/L的茶多酚隨著時間的延長，L值發(fā)生了顯著的變化，10、20、30d之間的變化均呈現(xiàn)顯著差異性，a值、b值在第30天有顯著上升；1 200 mg/L的茶多酚溶液L值在前20天內(nèi)沒有變化，30 d后顯著上升，a值、b值沒有顯著變化；1 600 mg/L的茶多酚溶液L值在前5d內(nèi)顯著下降。隨著茶多酚質(zhì)量濃度的升高，色差L、a、b值變化趨勢也是越來越明顯，這可能是由于茶多酚濃度越高越不穩(wěn)定，越容易受溫度的影響發(fā)生氧化。

而4 ℃貯存30 d后，質(zhì)量濃度為4 00 mg/L和800 mg/L的茶多酚溶液L值均無顯著性變化，1 200 mg/L和1 600 mg/L的茶多酚溶液L值略有下降。在貯存過程中，1 200 mg/L的茶多酚溶液色差L值還略有上升，主要是由長期靜置，部分懸浮物聚合下沉導(dǎo)致的。

表2 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液在不同貯存溫度下色差隨時間的變化Table2 Changes in color parameters of different concentrations of tea polyphenol solution during storage at different temperatures

2.2 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液透光率變化

在640 nm波長測定的透光率可以用來描述茶湯的渾濁度[17]。由圖2可知，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液經(jīng)高溫滅菌后，透光率顯著下降；經(jīng)高低溫貯存后，透光率顯著下降，高溫下降程度更大。不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液的透光率變化差異較大。121 ℃滅菌10 min后，隨著茶多酚質(zhì)量濃度的升高，其中4 個質(zhì)量濃度的茶多酚溶液的透光率都有顯著下降，比滅菌前分別降低0.8%、4.5%、7.0%和10.1%。25 ℃貯存過程中，隨著茶多酚質(zhì)量濃度的升高，透光率降低趨勢也是越來越明顯，這可能是由于質(zhì)量濃度越高，兒茶素類物質(zhì)自動氧化越快，生成醌類物質(zhì)[9]，導(dǎo)致溶液的渾濁度增加，透光率下降。而4 ℃貯存過程中，透光率也有顯著下降，但是沒有25 ℃降低的明顯，質(zhì)量濃度為800 mg/L的茶多酚溶液在4 ℃貯存5 d后略有上升，可能是由于長期靜置，部分懸浮物聚合下沉導(dǎo)致的。

圖2 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液在4℃（A）和25℃（B）條件下透光率隨時間的變化Fig.2 Transmittance changes of different concentrations of tea polyphenol solution during storage at 4 (A) and 25 ℃(B)

2.3 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液吸光度變化

由于茶多酚的自動氧化產(chǎn)物醌類物質(zhì)在425 nm波長處有最大吸收峰[16]，425 nm條件下吸收峰越大，說明茶多酚的氧化程度越強。由圖3可知，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液經(jīng)高溫滅菌后，425 nm波長吸光度顯著上升；經(jīng)高低溫貯存后，425 nm條件下吸光度顯著上升，高溫貯存變化更明顯。不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液的透光率變化差異較大。121 ℃滅菌10 min后，隨著茶多酚質(zhì)量濃度的升高，425 nm波長吸光度增加幅度增大。25 ℃貯存期間，400 mg/L和800 mg/L的茶多酚溶液425 nm波長吸光度無明顯變化，而1 200 mg/L和1 600 mg/L的茶多酚溶液的吸光度顯著增加。茶多酚質(zhì)量濃度越大，上升趨勢越明顯。4 ℃貯存期間400 mg/L和800 mg/L的茶多酚溶液425 nm波長吸光度無明顯變化，而1 200 mg/L和1 600 mg/L的茶多酚溶液的吸光度顯著增加，增加幅度比25 ℃貯存小。

圖3 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液分別在4 ℃（A）和25 ℃（B）條件下吸光度隨時間的變化Fig.3 Absorbance changes of different concentrations of tea polyphenol solution during storage at 4 (A) and 25 ℃(B)

2.4 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液兒茶素各組分和總量的變化

圖4 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液兒茶素總量分別在4 ℃（A）和25 ℃（B）條件下隨時間的變化Fig.4 Changes in total catechin content in different concentrations of tea polyphenol solution during storage at 4 (A) and 25 ℃ (B)

由表3和圖4可知，不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液經(jīng)高溫滅菌后，兒茶素組分發(fā)生不同程度的變化，C和GCG含量提高，EC含量無明顯變化，ECG、EGC、EGCG含量及兒茶素總量下降；經(jīng)高、低溫貯存后，兒茶素各組分含量及兒茶素總量都有明顯下降。高溫滅菌后，不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液兒茶素組分含量變化趨勢相似，變化幅度比較接近。 其中，EGCG含量顯著下降，GCG含量顯著上升，這主要是由于高溫導(dǎo)致EGCG異構(gòu)化生成GCG。因為表型兒茶素結(jié)構(gòu)中的兩個較大基團-B環(huán)和-OR’在C環(huán)平面的同一側(cè)，分子較不穩(wěn)定，順式（表）兒茶素尤其是EGCG易發(fā)生異構(gòu)化作用，轉(zhuǎn)化為反式兒茶素GCG，表明高溫導(dǎo)致了其異構(gòu)化作用。25℃貯存后，不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液的兒茶素各組分含量以及兒茶素總量都有顯著下降。茶多酚質(zhì)量濃度越大，下降趨勢越明顯。

而4℃貯存后，400mg/L的茶多酚溶液EGCG含量無明顯變化，隨著茶多酚質(zhì)量濃度增加，EGCG下降趨勢越明顯。400mg/L和800mg/L的茶多酚溶液總兒茶素含量無明顯變化；1200mg/L和1600mg/L的茶多酚溶液的總兒茶素含量顯著下降，分別降低了10.9%、9.2%，而在高溫貯存時分別降低了18.3%、12.1%，顯然，低溫貯存下降幅度沒有高溫貯存明顯?？偟膩碚f，隨著茶多酚含量的升高，高低溫貯存后，兒茶素組分含量下降幅度呈逐漸增大的趨勢。這主要是由于在滅菌及貯存過程中，兒茶素特別是酯型兒茶素發(fā)生異構(gòu)化或者氧化分解反應(yīng)引起的[19]。

表3 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液在不同貯存溫度下兒茶素組分含量隨著時間的變化Table3 Changes in catechin contents in different concentrations of tea polyphenol solution during storage at different temperatures mg/L

續(xù)表3 mg/L

2.5 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液pH值變化

圖5 不同質(zhì)量濃度茶多酚水溶液pH值分別在分別在4 ℃（A）和25 ℃（B）條件下隨時間的變化Fig.5 pH changes of different concentrations of tea polyphenol solution during storage at at 4 (A) and 25 ℃ (B)

由圖5可知，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液經(jīng)高溫滅菌后，pH值都有顯著下降；這是由于在滅菌過程中，兒茶素類發(fā)生氧化生成沒食子酸[18]。經(jīng)高低溫貯存后，pH值的變化呈現(xiàn)一定的波動。高溫滅菌后，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液的pH值變化相似。而高低溫貯存后，不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液pH值差異較大。

2.6 不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液電位變化

Zeta電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。分子或分散粒子越小，Zeta電位（正或負(fù)）越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。反之，Zeta電位（正或負(fù)）越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液的Zeta電位見圖6。不同質(zhì)量濃度茶多酚溶液電位差異較大。400 mg/L茶多酚溶液電位絕對值最大，溶液最穩(wěn)定，其次是800 mg/L。1 200、1 600 mg/L溶液電位絕對值相對較小，較不穩(wěn)定。

3 討 論

本實驗從吸光度、透光率、色差、pH值、電位和兒茶素單體變化研究了溫度和濃度對茶多酚溶液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明茶多酚溶液在滅菌、貯存過程中，透光率顯著下降，吸光度顯著上升，這主要是由于兒茶素類物質(zhì)在常溫下會發(fā)生自動氧化，生成醌類物質(zhì)[9,19]。茶多酚在滅菌、貯存過程中，pH值、兒茶素總量及酯型兒茶素含量下降，這主要是由于在滅菌及貯存過程中，兒茶素特別是酯型兒茶素發(fā)生異構(gòu)化或者氧化分解反應(yīng)引起的[20]。茶多酚質(zhì)量濃度越大，兒茶素發(fā)生異構(gòu)化或氧化分解的現(xiàn)象越明顯，這主要是由于茶多酚濃度越大，H2O2的產(chǎn)生量也越高，更容易誘導(dǎo)主要兒茶素降解[21-22]。不同溫度貯存茶多酚溶液時，室溫貯存（25 ℃）的變化趨勢明顯大于低溫貯存（4 ℃）這主要是由于溫度越高，兒茶素的氧化分解越快。以茶多酚水溶液變化為理論基礎(chǔ)，本實驗室將分別構(gòu)建茶多酚-咖啡堿、茶多酚-蛋白質(zhì)、咖啡堿-蛋白質(zhì)、茶多酚-咖啡堿-蛋白質(zhì)理論模型，體系化研究綠茶茶乳酪的形成機理；并研究各種物質(zhì)對茶乳酪形成的影響，提出降低綠茶茶飲料乳酪形成的方法。

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Effect of Concentration and Temperature on the Stability of Tea Polyphenols in Aqueous Solution

MA Meng-jun1, HU Wen-qing1, FU Li-ya1, LUO Li-yong1,2, ZENG Liang1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Tea Research Institute, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The stability of tea polyphenols in aqueous solution as a function of concentration and temperature was investigated with respect to the changes in color difference, transmittance, absorbance, pH values, zeta potential and catechins contents. The results showed that the stability of tea polyphenols greatly varied with different concentrations and temperatures. During the sterilization and storage, aqueous solution of tea polyphenols exhibited a gradual decrease in lightness and transmittance, a darkened color appearance and consequently an increase in absorbance at 425 nm, and a considerable reduction in catechins contents and pH. These changes were more marked at higher concentrations. Significantly higher changes in color different, transmittance, absorbance, pH and catechins contents were observed when stored at 25 ℃ than at 4 ℃. The zeta potential was negatively related to the concentration of tea polyphenols, suggesting that these compounds were more stable at lower concentrations. Based on the above results, we conclude that tea polyphenols in aqueous solution at concentrations between 400 and 800 mg/L are relatively stable when stored at 4 ℃.

tea polyphenols; stability; concentration; temperature

TS272

A

1002-6630（2014）11-0011-06

10.7506/spkx1002-6630-201411003

2013-12-05

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（31100500）；重慶市科委自然科學(xué)基金計劃資助項目（cstc2013jcyjA80021）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目（XDJK2013B036）

馬夢君（1990—），女，碩士研究生，研究方向為茶飲料研究開發(fā)。E-mail：164021307@qq.com

*通信作者：曾亮（1980—），女，副教授，博士，研究方向為茶資源綜合利用。E-mail：zengliangbaby@126.com