幾種信陽(yáng)毛尖茶的化學(xué)成分研究

遠(yuǎn)凌威，張斯荷，張 偉，喬春連；袁正仿，李先文，趙昕梅*

(信陽(yáng)師范學(xué)院a.生命科學(xué)學(xué)院;b.大別山農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用研究院，河南 信陽(yáng) 464000)

0 引言

信陽(yáng)毛尖茶是我國(guó)十大名茶之一，茶形纖細(xì)、圓直，色澤翠綠，白毫滿披；茶湯色澤碧綠透亮，香氣高雅，湯味鮮爽甘醇，葉底嫩綠.其主要產(chǎn)區(qū)分布于河南省信陽(yáng)市8縣2區(qū).為滿足市場(chǎng)需求，近年來(lái)一些新的茶樹(shù)品種被陸續(xù)引種，福鼎大白茶是推廣面積較大的茶樹(shù)品種之一，具有茶形美觀和上市早的特點(diǎn)，效益較好，深受茶農(nóng)歡迎.但是茶樹(shù)品種的引種使得茶樹(shù)性狀混雜，對(duì)信陽(yáng)毛尖茶的品質(zhì)穩(wěn)定造成潛在影響，而目前對(duì)信陽(yáng)毛尖茶品質(zhì)的研究多集中于生態(tài)環(huán)境(土壤因子、氣候因子和昆蟲(chóng)因子等)、茶產(chǎn)地、采摘時(shí)間和加工工藝等對(duì)茶葉品質(zhì)的影響[1-3].本研究以同一產(chǎn)茶區(qū)不同采摘期的信陽(yáng)毛尖茶本地種1、本地種2和福鼎大白茶為材料，對(duì)影響茶葉品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)水溶性總糖、總黃酮、總游離氨基酸和茶多酚等進(jìn)行比較分析.

1 材料與方法

1.1 信陽(yáng)毛尖茶樣

鮮葉原料采自信陽(yáng)市浉河區(qū)龍?zhí)洞搴秃邶執(zhí)洞?，茶葉加工由當(dāng)?shù)赝患也柁r(nóng)完成.茶樣信息見(jiàn)表1.

表1 測(cè)試樣品信息

1.2 主要儀器及試劑

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，T6新世紀(jì)，普析通用；高效液相色譜儀，UltiMate3000，戴安中國(guó)有限公司；全自動(dòng)氨基酸分析儀，A300型，德國(guó)曼默博爾公司；ULUP-Ⅳ優(yōu)普超純水制造系統(tǒng)，四川優(yōu)普超純科技有限公司；KQ3200VDE型雙頻數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；FA2104A電子天平，上海精天電子儀器有限公司.

甲醇、乙腈為色譜純，賽默飛世爾科技有限公司；蘆丁、茶多酚、茶氨酸和生物堿等標(biāo)準(zhǔn)品，上海同田生物技術(shù)有限公司；42種生理體液氨基酸，德國(guó)曼默博爾公司；其他藥品試劑為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及分析方法

先取適量不同茶樣進(jìn)行研磨粉碎，過(guò)40目鋼篩，再分別稱取2.0 g茶粉于50 mL離心管中，加入沸蒸餾水20 mL，混勻后置于超聲波清洗儀中，45 Hz超聲處理10 min，再10 000 r/min，離心8 min，取茶湯于50 mL容量瓶中；茶渣中繼續(xù)加入沸蒸餾水20 mL進(jìn)行同樣處理，合并2次茶湯；待茶湯溫度降至室溫時(shí)進(jìn)行定容.分別測(cè)定水溶性總糖、總黃酮、總游離氨基酸和茶多酚含量.其中水溶性總糖采用蒽酮比色法；總黃酮測(cè)定采用國(guó)標(biāo)法(GB/T 20574-2006)；茶多酚和生物堿測(cè)定采用HPLC法，包括兒茶素(Catechin，C)、表兒茶素(Epicatechin，EC)、沒(méi)食子酸(Gallic acid，GA)、表沒(méi)食子兒茶素(Epigallocatechin gallate，EGC)、表兒茶素沒(méi)食子酸酯(Epicatechin gallate，ECG)和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(Epigallocatechin gallate，EGCG)，可可堿(Theobrmine)、茶堿(Theophylline)和咖啡因(Caffeine)；游離氨基酸采用全自動(dòng)氨基酸分析儀測(cè)定.各生化成分的數(shù)值均為3次測(cè)定的平均值.數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和儀器自帶分析軟件進(jìn)行.

2 結(jié)果與分析

2.1 水溶性總糖含量分析

由圖1可知，同一采摘期不同品種的茶樣1、茶樣3和茶樣4中水溶性總糖含量基本一致，而相同品種不同采摘期茶樣中的水溶性總糖含量差別顯著，如茶樣1和茶樣2，隨著溫度升高和光照強(qiáng)度增加，細(xì)胞內(nèi)的水溶性總糖含量上升至116.3 mg/g，增加了27.0%，這可能與細(xì)胞代謝加快有關(guān).冬茶中水溶性總糖含量極顯著高于其他采摘期相同品種和不同品種中的含量(P<0.01)，高達(dá)209.0 mg/g，比同一品種春季茶樣增加了117.3%，原因可能是，冬季茶樹(shù)葉片細(xì)胞內(nèi)水溶性總糖含量升高可降低細(xì)胞質(zhì)冰點(diǎn)，從而增強(qiáng)植物的抗寒性，該結(jié)果與田野等人[4]的研究結(jié)果相一致.信陽(yáng)毛尖茶多屬于綠茶類產(chǎn)品，采摘季節(jié)性強(qiáng)，茶葉利用率低，這在一定程度上限制了茶樹(shù)資源的有效利用，而茶葉多糖在降血糖、抗疲勞、抗氧化和抵抗腫瘤細(xì)胞等方面發(fā)揮著獨(dú)特作用[5，6]，本研究結(jié)果預(yù)示著冬茶可作為茶多糖的資源用于功能性食品的開(kāi)發(fā).

2.2 總黃酮和茶多酚含量分析

黃酮類化合物廣泛存在于自然界絕大多數(shù)植物和漿果中，總數(shù)4千余種，于20世紀(jì)80年代末首次作為保健品引起國(guó)際醫(yī)藥界的注意，如用于預(yù)防和治療冠心病和心肌梗塞等心血管疾病的“碧蘿芷”，其功效成分是從法國(guó)地中海沿岸地區(qū)生長(zhǎng)的主要樹(shù)種“濱海松”樹(shù)皮中提取的一種黃酮混合物，包括兒茶素、表兒茶素、紫杉素和原花青素等.從圖1可以看出，不同品種茶樣黃酮含量存在一定差異，本地種2(茶樣4)中黃酮含量(96.5 mg/g)顯著高于同期其他茶樣，而冬季黃酮含量下降28.7%，僅為68.8 mg/g.

圖1 茶樣中主要化學(xué)成分的含量

茶多酚屬于黃酮類物質(zhì)，具有抗氧化、改善血液循環(huán)、降血糖、降血壓、降低膽固醇、神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)再生等功效[7，8].本研究檢測(cè)的6種茶多酚類物質(zhì)總量在同期不同品種間存在一定差異，茶樣3和茶樣4基本一致，略高于茶樣1；不同采摘期相同品種茶樣中6種茶多酚類物質(zhì)總量變化趨勢(shì)不同，茶樣2高于茶樣1，上升8.8%，冬茶樣品中含量極低，比茶樣4減少92.8%，含量?jī)H為5.9 mg/g(圖1).但圖2表明，6種茶多酚類物質(zhì)在不同茶樣中含量差別顯著.5個(gè)測(cè)試茶樣中，沒(méi)食子酸(GA)含量最低，在0.71～1.36 mg/g之間，不同采摘期

的同一茶樹(shù)品種中GA含量差異顯著，信陽(yáng)本地種1中GA含量呈現(xiàn)出春末時(shí)期(茶樣2)高出早期茶樣(茶樣1)63.3%，本地種2中GA含量則是春茶(茶樣4)顯著低于冬茶81.7%；同一采摘期不同茶樹(shù)品種GA含量表現(xiàn)出，福鼎大白茶(1.36 mg/g)顯著高于信陽(yáng)本地種1(0.79 mg/g)和本地種2(0.71 mg/g).兒茶素(C)和表兒茶素(EC)都屬于黃烷醇類，又稱為兒茶素類.春季茶樣中兒茶素含量隨茶樹(shù)品種及采摘時(shí)期變化不大，冬茶中兒茶素含量下降極其顯著，比同一品種春季茶樣減少91.7%，而EC含量在同一采摘期不同茶樹(shù)品種間差異顯著(見(jiàn)茶樣1、茶樣3和茶樣4)，茶樣4中EC含量最高(6.45 mg/g)，約為茶樣1中的3倍；茶樣2中EC含量較茶樣1顯著升高，約1.5倍，以及茶樣4和冬茶中EC含量變化趨勢(shì)，說(shuō)明溫度升高和光照增強(qiáng)有助于細(xì)胞內(nèi)EC的合成.在春茶茶樣中，除茶樣2中EGC含量有一定上升外，EGC、EGCG和ECG含量隨茶樹(shù)品種和采摘期變化不顯著，而冬季茶樣中這3種茶多酚類物質(zhì)含量降低極其顯著.茶樣1-4中，EGCG含量顯著高于其他5種茶多酚類物質(zhì)，處于45.90～53.98 mg/g之間.EGCG是目前茶多酚類物質(zhì)生物學(xué)功能研究的熱點(diǎn)，在抑制腫瘤細(xì)胞、抗病毒、抗菌和聽(tīng)力保護(hù)等方面[9]發(fā)揮獨(dú)特作用.本研究結(jié)果表明福鼎大白茶(茶樣3)中EGCG含量約為53.98 mg/g，分別比茶樣1和茶樣4高出14.7%和6.0%.

圖2 茶樣中主要單酚物質(zhì)的含量

2.3 總游離氨基酸含量分析

游離氨基酸為茶葉中主要鮮味物質(zhì)，與茶湯滋味關(guān)系密切，是影響茶葉品質(zhì)最大的生化成分之一[10].由圖1可知，總游離氨基酸含量在茶樹(shù)品種間呈現(xiàn)顯著差異(見(jiàn)茶樣1、茶樣3和茶樣4)，在一定時(shí)期內(nèi)溫度升高和光照強(qiáng)度增加有助于細(xì)胞內(nèi)氨基酸的合成(見(jiàn)茶樣1和茶樣2)，這與該時(shí)期內(nèi)細(xì)胞代謝旺盛生長(zhǎng)加快這一生理現(xiàn)象一致.冬季茶樣中游離氨基酸含量的顯著降低也說(shuō)明了氨基酸含量可以反映出細(xì)胞代謝的快慢.表2和圖3顯示，5個(gè)測(cè)試茶樣中，除色氨酸(Try)外均檢測(cè)到賴氨酸(Lys)、苯丙氨酸(Phe)、蘇氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)(茶樣4中未檢測(cè)到)和纈氨酸(Val)等6種人體必需氨基酸和幼兒發(fā)育必需氨基酸組氨酸(His).這些必需氨基酸含量在茶樹(shù)品種間的差異更為明顯(見(jiàn)茶樣1、茶樣3和茶樣4)，春季采摘時(shí)期對(duì)茶樣中必需氨基酸含量也表現(xiàn)出較大影響，但含量變化趨勢(shì)與氨基酸種類相關(guān).冬季茶樣中6種必需氨基酸的含量顯著低于同一品種的春季茶樣(見(jiàn)圖3，茶樣4)和其他品種的茶樣(見(jiàn)圖3，茶樣1～3)，但只在冬茶樣品中檢測(cè)到另一種人體必需氨基酸蛋氨酸(Met)，含量為7.46 μg/g.除人體必需氨基酸外，各檢測(cè)樣本中其他氨基酸含量在茶樹(shù)品種間表現(xiàn)出一定的差異，同一品種茶樣中氨基酸含量也受采摘時(shí)間的影響.

圖3 茶樣中人體必需氨基酸含量

茶氨酸(L-Theanine)為茶葉游離氨基酸中的特色氨基酸，是影響茶葉香氣和鮮爽度的物質(zhì)基礎(chǔ).茶氨酸能減緩焦慮、降低血壓、消除咖啡堿引起的血管收縮和行為影響，平緩情緒，減緩咖啡因引起的睡眠障礙，輔助咖啡因提高認(rèn)知功能[11].由表2可以看出，茶氨酸含量在不同茶樹(shù)品種中差異極其顯著，同期采摘茶樣信陽(yáng)本地種1(茶樣1)和本地種2(茶樣4)中茶氨酸含量分別為福鼎大白茶(茶樣3)中茶氨酸含量的12.15倍和7.64倍；信陽(yáng)本地種1在5月上旬采摘茶葉(茶樣2)中茶氨酸含量高出4月中上旬采摘茶葉(茶樣1)中茶氨酸含量23.8%，氨基酸總類也有所增加，如牛磺酸(Tau)和天冬酰胺(Asn)，這與早期春茶口感淡、不耐泡而晚期春茶滋味更濃厚的現(xiàn)象相一致.同一品種冬茶中茶氨酸含量比春季茶葉(茶樣4)降低了87.8%，但各茶樣中茶氨酸含量占總游離氨基酸含量的比率均高于50%.

除茶氨酸外，茶葉中主要氨基酸天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)和精氨酸(Arg)含量在茶樹(shù)品種間也存在明顯差異.總之，同一采摘期不同茶樹(shù)品種中各氨基酸種類和含量存在明顯差異，如瓜氨酸(Cit)和胱氨酸(Cys)2；同一茶樹(shù)品種不同采摘期茶樣中各氨基酸含量變化趨勢(shì)各異，與氨基酸種類相關(guān)，如天冬酰胺(Asn)和鳥(niǎo)氨酸(Orn).

表2 測(cè)試樣品中游離氨基酸含量(n=3)

注：*.人體必需氨基酸；**.幼兒發(fā)育必需氨基酸；-.未測(cè)出含量

2.4 生物堿含量分析

可可堿、茶堿和咖啡因都屬于黃嘌呤生物堿，是茶葉中主要的生物堿，其中咖啡因含量最高，約占茶葉干重的2%～4%，為茶湯苦味的呈味物質(zhì)[10]，它與前2者均為黃嘌呤的甲基衍生物，適量使用具有祛除疲勞、興奮神經(jīng)的作用，在臨床上用于治療神經(jīng)衰弱和昏迷復(fù)蘇.由圖4可以看出，不同品種春季茶樣中，本地種1(茶樣1)中可可堿含量分別高出福鼎大白(茶樣3)17.9%和本地種2(茶樣4)46.9%；茶堿含量分別是福鼎大白(茶樣3)的3.23倍和本地種2(茶樣4)的3.77倍；而咖啡因含量差異不顯著.隨采摘時(shí)間延后，相同品種茶樣中各生物堿的含量均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，與茶樣1相比，茶樣2中可可堿、茶堿和咖啡因含量分別下降了64.9%、77.9%和2.3%，而冬茶與茶樣4相比，可可堿、茶堿和咖啡因含量分別下降了96.4%、64.7%和28.0%.4月中上旬采摘茶樣本地種1(茶樣1)、福鼎大白(茶樣3)和本地種2(茶樣4)中總堿含量分別為43.92 mg/g、41.59 mg/g和41.79 mg/g，而5月上旬采摘的本地種1(茶樣2)中總堿含量為35.49 mg/g，比4月中上旬采摘時(shí)的總堿含量下降了19.2%，本地種2中總堿含量冬茶比春茶(茶樣4)降低了41.0%.因此，對(duì)于茶葉生物堿比較敏感的人群可選擇5月份采摘的茶葉飲用，而冬季茶樣中可可堿和茶堿含量極低，可作為植物源材料提取制備咖啡因，提高茶樹(shù)資源利用率.

圖4 茶樣中主要生物堿的含量

3 討論

茶葉是除水之外最受人們歡迎的無(wú)醇類飲料，所含活性物質(zhì)種類豐富，具有抗氧化、抗炎、抗癌、降血糖和提高認(rèn)知水平等功效[5-9]，而且主要活性成分咖啡因、茶多酚和茶氨酸之間的協(xié)同作用對(duì)發(fā)揮茶葉有益效果起著重要作用[11，12].游離氨基酸含量與茶湯風(fēng)味表現(xiàn)出正相關(guān)，除茶葉中特色氨基酸茶氨酸外，谷氨酸(Glu)和苯丙氨酸(Phe)含量在茶湯滋味和香氣方面發(fā)揮重要作用[10].本研究結(jié)果表明，不同茶樹(shù)品種和采摘時(shí)間各物質(zhì)含量差異不同.其中總游離氨基酸含量在茶樹(shù)品種間的差異極顯著，表現(xiàn)為信陽(yáng)本地種1和本地種2顯著高于福鼎大白，與茶樣表現(xiàn)出的感官特征相一致，也在一定程度上解釋了信陽(yáng)本地茶更受消費(fèi)者歡迎的原因；春季茶樣中茶多酚總量差異不顯著，但單酚類物質(zhì)含量在茶樹(shù)品種間差異較大.5月上旬采摘的本地種1(茶樣2)中酚類物質(zhì)總量有所上升，但茶葉總生物堿含量較4月中上旬采摘的茶樣1下降19.2%，水溶性總糖和總游離氨基酸也高于茶樣1，因此，5月上旬采摘的茶葉更適合茶葉生物堿敏感人群飲用.

信陽(yáng)毛尖茶為我國(guó)十大名茶之一，市場(chǎng)需求量大，作為信陽(yáng)地區(qū)主要經(jīng)濟(jì)作物，種植面積逐年遞增，信陽(yáng)本地茶種在外形和內(nèi)質(zhì)方面占有優(yōu)勢(shì)，但屬晚生品種且產(chǎn)量相對(duì)較低，茶農(nóng)收入不高.目前大面積引種的福鼎大白茶屬早生品種，具有色澤翠綠、白毫多和產(chǎn)量高等特點(diǎn)，但其游離氨基酸含量顯著低于信陽(yáng)本地種，品質(zhì)相對(duì)一般.茶樹(shù)品種是茶葉可持續(xù)發(fā)展和茶葉產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，在茶樹(shù)良種推廣時(shí)，可結(jié)合茶樹(shù)內(nèi)含物質(zhì)來(lái)引種和從本地種中選育抗寒、抗旱、抗蟲(chóng)性強(qiáng)和低咖啡因的茶樹(shù)新品種.除此之外，也可以結(jié)合內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行茶葉產(chǎn)品加工，例如，氨基酸含量高的茶樹(shù)比較適合生產(chǎn)綠茶，而茶多酚含量高的茶樹(shù)更適合制作優(yōu)質(zhì)紅茶.本研究中福鼎大白茶酚氨比相對(duì)較高，更適合加工紅茶，而本地種酚氨比含量相對(duì)較低，更適合加工綠茶.

茶葉深加工在充分利用茶葉資源、豐富茶葉市場(chǎng)產(chǎn)品和開(kāi)辟新的茶葉功能等方面具有重要意義.本研究結(jié)果表明，冬茶中水溶性總糖顯著高于春季茶樣，而可可堿和茶堿含量顯著低于春季茶樣，因此，冬茶一方面可作為生產(chǎn)茶葉多糖和咖啡因的原材料，另一方面也可以作為研究茶葉多糖和咖啡因等活性物質(zhì)生物合成途徑和機(jī)制的試驗(yàn)材料.此外，生態(tài)因子和茶樹(shù)樹(shù)齡等因素對(duì)茶樹(shù)內(nèi)含物質(zhì)含量的影響有待深入研究，以期全面探究?jī)?nèi)含物質(zhì)在茶樹(shù)中的變化規(guī)律，更好地開(kāi)發(fā)利用茶樹(shù)資源.