茶色素生物活性及制備技術(shù)研究進(jìn)展

劉亞峰++金陽++趙玉香+楊秀芳++孔俊豪

摘要 茶色素是一種安全優(yōu)質(zhì)的天然色素，具有一定的保健功效。目前，茶色素的提取主要通過有機溶劑浸提和體外氧化進(jìn)行。對茶色素的生物活性和提取技術(shù)進(jìn)行了梳理總結(jié)。

關(guān)鍵詞 茶色素；生物活性；提??；制備技術(shù)

中圖分類號 S571.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0264-02

Research Progress on Biological Activity and Preparation Technology of Tea Pigment

LIU Ya-feng 1，2 JIN Yang 1，2 ZHAO Yu-xiang 1 YANG Xiu-fang 1，2 KONG Jun-hao 1，2

（1 Hangzhou Tea Research Institute，China COOP，Hangzhou Zhejiang 310016； 2 Zhejiang Key Laboratory of Transboundary Applied Technology for Tea Resources）

Abstract Tea pigment is safe natural and full of function.At present，the main means for preparing tea pigment as follows：solvent extraction and preparation with oxidation in vitro.In this article，biological activities and preparation technologies of tea pigment were discussed.

Key words tea pigment；biological activity；extraction；preparation technology

近幾年，隨著人們生活水平提高，對食品質(zhì)量安全的關(guān)注越來越多，尤其食品色素問題。我國茶資源豐富，利用茶資源開發(fā)和利用天然色素成為茶產(chǎn)業(yè)資源高效利用的一個重要方向。大量研究表明，茶葉所具有的保健功效主要由茶多酚及衍生物茶黃素、茶紅素、茶褐素以及茶多糖、氨基酸等功能性成分在起作用，其中國內(nèi)在茶色素提取及其在食品等領(lǐng)域的應(yīng)用方面已開展了大量的研究和實踐。

1 茶色素概述

茶色素是茶葉體內(nèi)具有生物活性的一系列天然色素的總稱，主要由水溶性色素和脂溶性色素組成[1]。關(guān)于茶色素的研究和應(yīng)用，已經(jīng)有很多報道，最早20世紀(jì)60年代的蘇聯(lián)在茶葉中獲取了天然維生素P活性的系列色素；80年代，英國人采用微波加熱水中的廢茶，提取出了食用色素；80年代末，蘇聯(lián)利用壓榨法，茶葉提取液混合、靜置、蒸發(fā)，最后加工成60%～97%干物重的色素制劑[2]。我國專家也先后開展了相關(guān)茶色素的研究與利用，發(fā)現(xiàn)茶色素具有抗病毒、抗菌、抗氧化、降血糖、降血脂、降低癌癥和艾滋病發(fā)生概率[3-7]等保健功效，同時具有以下4個特點：①色彩艷麗；②富含維生素P、氨基酸等；③著色效果好；④可用作穩(wěn)定劑。隨著食用色素市場的變化和藥用市場的需求，來源廣、制備工藝簡單、成本低、安全性和穩(wěn)定性好、色澤好、具有抗氧化性并含有兒茶素、氨基酸、咖啡堿、維生素等生物活性物質(zhì)的茶色素生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為必然。

2 茶色素的生理功能

2.1 抗氧化作用

茶色素作為多酚類物質(zhì)酶促氧化或非酶促氧化的植物酚性色素，具有一定的抗氧化能力。蕭偉祥等[8]研究發(fā)現(xiàn)，茶黃色素（Typ）的抗氧化能力很強，其主體成分由多酚物質(zhì)組成。由于Typ中含有VC、VE、胡蘿卜素等，它們與多酚類有增效作用，所以Typ的抗氧化能力大于茶多酚制品，對油脂的抗氧化作用要比VC、VE和二丁基羥基甲苯（BHT）強；杜榮增等[9]通過對口服茶色素冠心病患者進(jìn)行血漿抗氧化能力研究，發(fā)現(xiàn)茶色素具有明顯的抗氧化作用；譚 蓉等[10]將茶色素復(fù)配組方并試制具有抗氧化的茶黃素軟膠囊。體內(nèi)自由基的過量形成和脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致人體出現(xiàn)衰老現(xiàn)象，而自由基含量的增加間接地促進(jìn)脂質(zhì)過氧化，因此只要有效地控制體內(nèi)自由基的含量，在一定程度上可以預(yù)防衰老。茶色素在抗氧化能力方面可以阻礙過量自由基的形成和抑制脂質(zhì)過氧化，從而達(dá)到預(yù)防人體衰老的作用。

2.2 疾病防控

心血管系統(tǒng)疾病是世界常見疾病之一。研究表明體內(nèi)自由基含量的變化與心腦血管疾病的發(fā)生存在著關(guān)系，茶色素通過調(diào)控體內(nèi)超氧化歧化酶的活力，削弱脂質(zhì)過氧化作用，清除體內(nèi)自由基，增強機體抗氧化、供氧和供血能力，可以預(yù)防心腦血管疾病發(fā)生，同時也能對高血壓起到預(yù)防和治療作用[11-12]；王文祥等[13]通過對大鼠喂食茶色素，發(fā)現(xiàn)茶色素可以有效調(diào)節(jié)血脂和提高胰島素抵抗水平，進(jìn)而影響血糖含量；趙亞華等[14]研究喂食大鼠不同劑量的普洱茶水溶性色素，發(fā)現(xiàn)水溶性色素可以有效降低甘油三酯（TG）水平，提升高密度脂肪蛋白（HDL-C）水平，具有降脂減肥功效；李四季等[15]通過觀察高脂血癥患者茶色素治療前后血脂指標(biāo)，也提出茶色素可以降低總膽固醇（TC）和TG，提高HDL-C水平；譚 蓉等[16-17]將含有茶色素的復(fù)方茶湯喂養(yǎng)大鼠，得出在調(diào)節(jié)血脂和保肝方面具有很好的效果；茶色素在血脂、血糖和控制動脈硬化方面具有預(yù)防和治療效果[18]。通過大量的動物試驗研究表明：在防癌的生物機理過程中茶多酚和茶色素起著主要作用[19-20]；茶色素可以有效降低消化道系統(tǒng)癌癥的發(fā)生率[21-23]；Trina和Madhumita等[24]發(fā)現(xiàn)茶色素可以通過基因表達(dá)來控制白血病細(xì)胞的凋亡；在預(yù)防齲齒方面研究表明，茶色素可以通過抑制口腔中與齲齒相關(guān)的酶類物質(zhì)和致病菌，從而起到預(yù)防齲齒的作用[25]。

3 茶色素的提取

3.1 溶劑浸提法

溶劑浸提法主要是根據(jù)茶色素在不同溶劑中溶解度的差異進(jìn)行提取制備。常用的溶劑浸提法的工藝流程為：茶葉→水浸提→過濾→溶劑萃取→濃縮→冷凍干燥或噴霧干燥。該工藝提取茶色素，由于加熱溫度高，導(dǎo)致茶色素中多酚聚合，顏色加深。有學(xué)者采用不同比例的乙醇水溶液提取茶色素[26-28]，提取率得到提高，但是生產(chǎn)成本比較高、生產(chǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)物中脂溶性雜質(zhì)比較多。目前，多種新技術(shù)被應(yīng)用于茶色素的提取，如：超聲波輔助提取[28]、微波輔助提取[29]、恒溫連續(xù)逆流多級浸提[30]。李大祥等[31]利用超聲波提取紅茶茶色素的研究結(jié)果：茶色素產(chǎn)品含咖啡堿1.77%、兒茶素32.58%、茶黃素24.72%、茶紅素40.93%；杜蘇萌等[32]利用微波輻射進(jìn)行茶色素提取研究，表明通過調(diào)整微波輻射時間、功率和固液比[7 min、中火檔、1∶20（g/mL）]可以有效提高茶色素提取率。目前，采用溶劑浸提法提取茶色素，不僅得率低、加工工序復(fù)雜，同時還需要添加有機溶劑進(jìn)行萃取，在一定程度上存在安全上的潛在風(fēng)險，不適宜企業(yè)進(jìn)行批量工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)楊新河等[33]通過研究熱水提取茶色素過程中液料比、溫度和時間，優(yōu)化提取工藝參數(shù)，提出普洱茶茶色素水提法的最佳工藝；茶色素作為多酚類物質(zhì)及其氧化產(chǎn)物的混合物，組分復(fù)雜且性質(zhì)差異較大，生產(chǎn)過程中分離純化困難，進(jìn)行系統(tǒng)的分離和提取需要進(jìn)一步試驗研究。

3.2 體外氧化法

根據(jù)茶色素的形成過程在體外進(jìn)行模擬，即兒茶素→鄰醌→茶黃素→茶紅素→茶褐素，茶色素體外氧化制備法，按催化劑類型可分為酶促氧化制備法和化學(xué)氧化制備法，研究者對這2種方法都進(jìn)行了研究，取得了很好的效果。然而這2種方法在形成機理上存在差異，但是都能得到茶色素類物質(zhì)，體外氧化法可以通過一些條件的改變進(jìn)行有目的的制備茶色素（如原料、催化劑、溫度、時間等），可以高效地應(yīng)用到工業(yè)化制備，是目前被廣泛應(yīng)用制備茶色素的方法。許多研究人員也對體外氧化法進(jìn)行了研究，以蕭偉祥等[34]的研究為代表，他運用酶促氧化法、化學(xué)氧化法和自動氧化法制備茶紅色素，其中TFs和TRs1含量分別占茶色素總量的26.2%～30.4%和24.6%～26.4%；李立祥[35]對茶多酚酸性氧化形成茶色素進(jìn)行了研究，采用茶多酚酸性氧化劑及雙液相氧化系統(tǒng)，此系統(tǒng)制取茶色素可有效提高茶色素中茶黃素的含量，并對茶多酚雙液相氧化體系制取茶色素的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；屠幼英[36-37]采用固定化酶法制備茶色素，通過調(diào)整時間、制備環(huán)境和參與物質(zhì)的比例，制得茶黃素總量和茶紅素總量分別為78.94%和7.23%。吳紅梅等[38]以茶酶液制取法、蘋果酶液法、梨酶液法獲得的多酚氧化酶制取茶色素，茶色素得率分別為31.35%、34.24%、11.46%，茶色素產(chǎn)品中TFs和TRs1的總含量分別為7.62%和8.98%；孔俊豪等[39-42]以茶鮮葉勻漿液為酶源，采用低溫活性調(diào)控技術(shù)、動態(tài)—雙向萃取技術(shù)酶促合成茶黃素，粗品純度51.8%、制率達(dá)47%，樹脂精制后純度達(dá)78%。目前，部分茶色素體外氧化制備技術(shù)已在工廠得到轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，體外模擬氧化法制備茶色素工藝簡單、可控性強、方便快捷、成本低、周期短，有利于工業(yè)大批量生產(chǎn)，能滿足目前市場的需求。

4 展望

目前，茶色素可用來替代傳統(tǒng)色素的食品著色用途外，還被應(yīng)用于醫(yī)藥等領(lǐng)域。據(jù)樓福慶等[43]研究認(rèn)為，茶色素具有顯著的抗凝、促進(jìn)纖溶、防止血小板的粘附聚集、抑制動脈平滑肌細(xì)胞的增生以及防止家兔實驗性動脈樣硬化的作用，并無明顯的負(fù)作用和毒性反應(yīng)。在有關(guān)抗病毒的研究中，較為引人注目的是關(guān)于茶色素抗艾滋病毒的研究結(jié)果，表明茶色素對艾滋病毒（包括HIV-1）的逆轉(zhuǎn)錄酶以及各種細(xì)胞的DNA和RNA聚合酶活性有抑制作用[44-45]。隨著對茶葉色素研究的逐步深入，不斷探明茶葉色素的主要化學(xué)構(gòu)成，充分揭示茶葉色素對人體的生理功效，必將促進(jìn)茶色素應(yīng)用市場的拓展和市場需求量的增加。今后，茶色素制備技術(shù)將不斷朝著低碳、高效、無毒、低成本的生物制備方向優(yōu)化發(fā)展。通過茶葉深度加工可實現(xiàn)茶資源的高值利用和推動我國茶產(chǎn)業(yè)的倍增式發(fā)展[46]，天然茶色素同其他茶葉功效成分的研究和應(yīng)用必將具有廣闊的前景。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 宛曉春.茶葉生物化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：194.

[2] 李文金，楊普香.應(yīng)大力開發(fā)天然茶色素[J].蠶桑茶葉通訊，1992（4）：24-25.

[3] ZHAO Y，YU W，WANG D.Chemiluminescence determi-nation of free radical scavenging abilities of tea pigments and comparison with tea pol-yphenols[J].Food Chemistry，2003，80（1）：115-118.

[4] JIA X D，HAN C，CHEN J S.Effects of tea polyphenols and tea pigm ents on cell cycle Regulators in ratliverprecancerouslesions[J].Chinese J Prev Med，2002，36（4）：225-228.

[5] XUAN W，WANG S，HAN C，et al.Study on theinhibition oftea pigments on the adhesion between monocyte and endothelial cells[J].J Hyg Res，2001，30（1）：44-46.

[6] CONGY Y，HAN C，CHEN J S.Effect of tea polyphenols and tea pigments on the inhibition ofPrecancerous liver lesions in rats[J].Nutr Cancer，2000， 38（1）：81-86.

[7] 陳來蔭，陳榮山，葉陳英，等.茶色素的提取、功效及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].茶葉通訊，2013，40（2）：31-35.

[8] 蕭偉祥，王勇，李純，等.茶黃色素及其抗氧化活性的研究[J].安徽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1991，18（2）：95-100.

[9] 杜榮增，任雨笙，王詠梅，等.茶色素對冠心病患者血漿總抗氧化能力和氧化型低密度脂蛋白水平的影響[J].中國動脈硬化雜志，2003，11（4）：369-370.

[10] 譚蓉，楊秀芳，孔俊豪，等.茶黃素軟膠囊的制備及其功效評價[J].慢性病病學(xué)雜志2013，14（2）：145-147.

[11] 穆顯良.紅茶中茶色素功效研究進(jìn)展[J].中國園藝文摘，2010，26（2）：163-165.

[12] 王水云，黃志軍，黃曉勇.茶色素對冠心病危險因素的預(yù)防作用[J].基層醫(yī)學(xué)論壇，2004，8（6）：498-499.

[13] 王文祥，蘇暢，廖惠珍.茶色素對胰島素抵抗大鼠胰島素受體的影響[J].茶葉科學(xué)，2008，28（6）：455-458.

[14] 趙亞華，桑守強，余霜，等.普洱茶水溶性色素降脂減肥作用研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，27（3）：1256-1259.

[15] 李四季，莊稼，劉建虎，等.高脂血癥患者茶色素治療前后血脂及血流變指標(biāo)觀察[J].中國血液流變雜志，2008，18（3）：361-362.

[16] 譚蓉，張聰，楊秀芳，等.復(fù)方茶湯降血脂功效研究[J].中國茶葉加工，2015（4）：35-39.

[17] 張聰，譚蓉，楊秀芳，等.茶黃素、兒茶素和皂苷復(fù)方制劑的降脂作用研究[J].茶葉科學(xué)，2014（4）：401-407.

[18] LOKE W M，ROUDFOOT J M，HODGSON J M，et al.Specific dietary p-olyphenols attenuate atherosclerosis in apolipoprotein E-Knockout mice

by alleviating inflammation and endothelial dysfunction[J].Arterioscler-osis，Thrombosis，and Vascular Biology，2010，30（4）：749-757.

[19] 賈旭東，韓馳，陳君石.茶多酚、茶色素對大鼠肝癌癌前病變抑制作用及機理研究[J].衛(wèi)生研究，2001，30（3）：168-169.

[20] 劉澤嵚，韓馳.茶色素和茶多酚防癌作用的研究[J].中國食品衛(wèi)生雜志，2005，17（4）：312-314.

[21] DORA I，AARB DL，MARTINCHIK A，et al.Black tea consumption and risk of rectal cancer in Moscow population[J].Ann Epidemiol，2003，13

（6）：405-411.

[22] KAZI A，SMITH DM，ZHONG Q，etal.Inhibition of Bel-XLphosphor-ylation by tea polyphenols or epigallocatechin-3-gallate is associated with prostate cancer cell apotosis[J].Mol Pharmacol，2002，62（4）：765-771.

[23] KINJO J，NAGAO T，TANAKA T，et al.Activity-guided fractionation of green tea extract with antiproliferative activity against human stomach cancer cell[J].Biol Pharm Bull，2002，25（9）：1238-1278.

[24] TRINA KUNDUA，SUBHABRATA DEYB，MADHUMITA ROYA.et al.Induction of apoptosis in human leukemia cells by black tea and its polyphenol theaflavin[J].Cancer Letters，2005，230（1）：111-121.

[25] 魯進(jìn).茶色素抗菌抗病毒作用的研究進(jìn)展叨[J].中草藥，1998（19）：636-639.

[26] 趙劍，陳虎，金蓓文，等.一種新的提取茶色素的方法及其在高血脂方面的應(yīng)用：中國，CN1328092[P].2001-12-26.

[27] 董基.從茶葉中提取茶色素的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（3）：1199-1200.

[28] 謝笑天，劉頻，鄭萍，等.茶灰中天然茶色素的提取[J].云南師范大學(xué)學(xué)報，2000，20（1）：35-38.

[29] 楊曉萍，倪德，郭大勇，等.微波萃取茶葉有效成份的研究[J].云南師范大學(xué)學(xué)報，2003，22（5）：505-507.

[30] 張守政.從茶葉中提取茶多酚、氨基酸、茶多糖和茶色素的方法：中國，1837201.[P].2006-09-27.

[31] 李大祥，宛曉春.茶色素的制備和化學(xué)成分分析[J].衛(wèi)生研究，2004，33（6）：698-699.

[32] 杜蘇萌，白帥帥，汪敏.微波輻射提取工藝對茶色素提取率的影響研究[J].食品研究與開發(fā)，2015，36（21）：69-71.

[33] 楊新河，李勤，黃建安，等.普洱茶茶色素提取工藝條件的響應(yīng)面分析及其抗氧化性活性研究[J].食品科學(xué)，2011，32（6）：1-6.

[34] 蕭偉祥，宛曉春，胡耀武.茶兒茶素體外氧化產(chǎn)物分析[J].茶葉科學(xué)，1999，19（2）：145-149.

[35] 李立祥.茶多酚氧化實驗研究[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，25（2）：101-104.

[36] 屠幼英，梁慧玲，楊賢強，等.高純度茶色素產(chǎn)品的化學(xué)組成與檢測[J].茶葉，2002，28（4）：191-193.

[37] 屠幼英，夏會龍.固定化多酚氧化酶催化高純度茶多酚生產(chǎn)高純度茶黃素的方法中國：.CN02136982[P].8.2003-03-19.

[38] 吳紅梅.多酚氧化酶酶源篩選及酶法制取茶色素研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[39] 孔俊豪，楊秀芳，涂云飛，等.凍存茶鮮葉多酚氧化酶動力學(xué)特性研究[J].保鮮與加工，2011，11（4）：9-11.

[40] 孔俊豪，楊秀芳，涂云飛，等.基于SPSS空列正交設(shè)計的茶黃素動態(tài)提制工藝快速優(yōu)化[J].中國茶葉加工，2011（3）：10-14.

[41] 孔俊豪，楊秀芳，張士康，等.一種茶黃素產(chǎn)品的提制工藝：中國，CN102250980A[P].2011-11-23.

[42] 孔俊豪，孫慶磊，涂云飛，等.多酚氧化酶酶學(xué)特性研究及其應(yīng)用進(jìn)展[J].中國野生植物資源，2011，30（4）：13-17.

[43] 樓福慶，楊祖才，袁偉龍，等.茶色素對家兔實驗性動脈粥樣硬化的作用[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，1995（6）：14-15.

[44] 曹進(jìn).茶色素抗菌抗病毒作用的研究進(jìn)展[J].中草藥，1998，29（9）：636-639.

[45] 曹進(jìn)，趙燕.紅茶及茶色素藥理作用研究的動態(tài)[J].中國藥學(xué)雜志，1999，34（6）：361-363.

[46] 楊秀芳，孔俊豪，楊賢強.茶葉深加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展路徑探索[J].中國茶葉加工，2014（4）：5-10.