茶黃素—咖啡堿互作機(jī)理概述

李雙

作為六大茶類之一的紅茶（black tea），以“湯紅、葉紅”而聞名，而其特征性物質(zhì)一茶黃素和茶紅素更是有著優(yōu)越的抗氧化作用，在以追求綠色和健康為主題的時(shí)代潮流里，紅茶飲料的發(fā)展正方興未艾。目前紅茶飲料的加工主要存在著三方面的問題：一是湯色會(huì)產(chǎn)生褐變；二是香氣損失；三是溶液產(chǎn)生渾濁沉淀。特別是渾濁沉淀的問題，紅茶飲料極易出現(xiàn)“冷后渾”的現(xiàn)象，是制約紅茶飲料發(fā)展的一個(gè)重要因素。冷后渾（又稱茶乳酪，tea cream）是指茶湯在冷卻后由澄清變?yōu)闇啙岬默F(xiàn)象。而茶黃素一咖啡堿的相互作用是又是產(chǎn)生紅茶冷后渾的主要影響因素，本文就茶黃素與咖啡堿的相互作用進(jìn)行綜合闡述，為解決紅茶飲料冷后渾的問題提供理論基礎(chǔ)。

茶黃素和咖啡堿的特性

茶黃素（theaflavins，TFs）是多酚類化合物的氧化物，總共包括12個(gè)組分，其中茶黃素（theaflavin，TF）、茶黃素-3-沒食子酸酯（theaflavin-3-gallate，TF-3-G）、茶黃素-3-沒食子酸酯、（theaflavin-3-gallate，TF-3-G）、茶黃素-3，3-雙沒食子酸酯（theaflavin-3，3-gallate，TFDG）是紅茶中4種最主要的茶黃素。茶黃素因其具有抗氧化、抗腫瘤、抗癌防癌、降血脂、調(diào)節(jié)免疫、抗心腦血管疾病等多種功效，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)前景，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。紅茶中茶黃素類的含量一般為0.5%-2.0%，它對(duì)紅茶品質(zhì)起著決定性的作用，是紅茶湯色“亮”的主要成分，也是湯味強(qiáng)度和鮮爽度的重要成分。

咖啡堿（Caffeine）是茶葉生物堿中的一種，其含量約占茶葉總量的2%-4%，是由一個(gè)嘧啶環(huán)和一個(gè)咪唑環(huán)縮合而成的雜環(huán)體系?？Х葔A具有無臭，有苦味的特點(diǎn)，且失去結(jié)晶水后變成白色粉末，當(dāng)溫度高于100℃以上時(shí)易高溫升。適量地飲用含咖啡堿的飲料具有助消化、利尿、促進(jìn)機(jī)體代謝等保健功效?？Х葔A是茶葉中重要的呈味物質(zhì)，可與茶黃素相互作用形成具有鮮爽味的復(fù)合物，但同時(shí)也是導(dǎo)致茶飲料混濁沉淀的重要原因。

茶黃素-咖啡堿的互作機(jī)制

紅茶飲料在存放的過程當(dāng)中會(huì)變得渾濁甚至沉淀，其中一個(gè)很重要的原因就是茶黃素與咖啡堿的相互作用。一直以來，科研工作者們致力于解決紅茶飲料沉淀的問題，有關(guān)茶黃素和咖啡堿相互作用的機(jī)理已基本明確：咖啡堿分子中含有較多的N原子，每個(gè)N原子具有一對(duì)孤對(duì)電子，可以吸引茶黃素分子中的羥基氫，二者互作產(chǎn)生氫鍵，生成絡(luò)合締合物。當(dāng)茶湯或茶飲料溫度較高時(shí)，茶黃素、咖啡堿各自呈游離態(tài)存在，而當(dāng)溫度降低后，茶黃素分子中的酚羥基和咖啡堿分子中的酮氨基以氫鍵結(jié)合而形成絡(luò)合物，使茶湯變渾，這是紅茶產(chǎn)生“冷后渾”現(xiàn)象的本質(zhì)。

茶黃素-咖啡堿互作的影響因素

茶黃素和咖啡堿的相互作用與二者的質(zhì)量濃度有關(guān)。茶湯濃度越高，參與“冷后渾”形成的茶黃素和咖啡堿濃度也較高。研究認(rèn)為，咖啡堿質(zhì)量濃度與茶乳酪的生成量成正比例關(guān)系，且茶黃素含量在0.4%以上時(shí)，才有明顯的“冷后渾”現(xiàn)象出現(xiàn)；Liang Y研究發(fā)現(xiàn)，在紅茶發(fā)酵初期的3h內(nèi)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，茶湯沉淀量增加，而發(fā)酵3h后的茶湯“冷后渾”生成量減少，其原因可能是茶湯中的茶黃素含量有所下降。由于在茶黃素和咖啡堿質(zhì)量濃度較低時(shí)，二者分子間的距離較大，只能通過1-2個(gè)氫鍵互作形成簡(jiǎn)單的締合物，二者不會(huì)聚合形成沉淀。當(dāng)兩者質(zhì)量濃度足夠大時(shí)，茶黃素分子中多個(gè)羥基氫會(huì)同時(shí)和咖啡堿的多個(gè)氮原子結(jié)合成鍵，同樣咖啡堿的多個(gè)氮原子也可同時(shí)與茶黃素的多個(gè)羥基結(jié)合，使締合分子不斷擴(kuò)大，從而聚合成龐大的絡(luò)合物。由于大多數(shù)羥基和氮原子消耗在締合成鍵的過程當(dāng)中，導(dǎo)致這些成鍵基團(tuán)的水合程度大大降低，聚合物的疏水性增大，從而導(dǎo)致其形成渾濁沉淀。