紫化茶的化學成分及功能活性研究進展

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(1.湖北工業(yè)大學,湖北武漢 430068; 2.江蘇省茶葉研究所,江蘇無錫 214000)

紫化茶的化學成分及功能活性研究進展

徐歆1,吳正奇1,*,陳小強1,*,許綺1,梅菊芬2,李明月1,侯丹1

(1.湖北工業(yè)大學,湖北武漢 430068; 2.江蘇省茶葉研究所,江蘇無錫 214000)

紫化茶花青素含量高,較之于其他的茶葉,紫化茶的茶湯具有獨特的顏色與生物活性,香氣與滋味也因化學成分含量的差異而不同,具有較高的研究價值,然而,我國對于紫化茶的研究尚處于探索階段,尚不能完全挖掘其獨特經(jīng)濟價值。本文綜述了紫化茶茶樹品種、不同加工方法對紫化茶品質(zhì)的影響、紫化茶的化學成分及其生理活性物質(zhì)的作用;并對其重點研究方向和新產(chǎn)品開發(fā)進行了展望。

紫化茶,加工,成分,功能活性

紫化茶是用花青素含量高的茶樹品種如紫鵑、苔香紫等紫色鮮葉,采用傳統(tǒng)的綠茶、紅茶及黑茶的工藝制成的茶產(chǎn)品,保留了茶湯呈紫色的特點。近年來,紫化茶因其高含量的花青素等主要化學成分及其功能活性所帶來的獨特經(jīng)濟價值,在學界引起了廣泛關(guān)注與重視[1-2],與其它常見茶葉如福鼎大白和大部分國家級良種相比,紫化茶具有獨特的顏色與生物活性,其特有的花香和滋味也深受消費者的喜愛,其研究價值可見一斑;目前我國對紫化茶的研究尚處于探索階段[3],本文綜述了紫化茶茶樹品種,不同加工方法對紫化茶品質(zhì)的影響,紫化茶的化學成分及其生理活性物質(zhì)的作用;并對其重點研究方向和新產(chǎn)品開發(fā)進行了展望,以期為紫化茶的深入研究提供參考。

1 紫化茶茶樹品種

我國紫化茶茶樹品種的選育始于上世紀80年代中期,目前選育的有紫娟[4-5]、紅芽佛手、苔香紫及近年于四川省發(fā)現(xiàn)的紫嫣[6],目前紫娟知名度較高,推廣面積較大。20世紀初期日本科學家于本國發(fā)現(xiàn)了一些富含花青素的茶葉品種,如Benibana-cha[7]和‘Sunrouge’[8]?？夏醽喛茖W家新育成的紫化茶品種有TRFK K-purple,TRFK KS1,TRFK 306/1,并對其生化成分、抗氧化能力及生物活性進行了研究[9-10],開發(fā)了一些富含花青素的茶產(chǎn)品[11]。印度科學家Robin Joshi等[12]也報道了一些生長在KangraValley的紫化茶品種。

2 不同加工方法對紫化茶品質(zhì)的影響

紫化茶因花青素含量高,具有較傳統(tǒng)品種更強的抗氧化能力,而加工工藝的差異都會不同程度降低花青素的抗氧化性,改變紫化茶的顏色,影響功能物質(zhì)的活性,在中國,茶葉加工方法極為豐富,為此研究不同加工技術(shù)對紫化茶成分的影響十分重要。

肯尼亞研究人員[9]將紫化茶采用綠茶,紅茶的工藝制作后進行了成分對比,表明以紅茶工藝制作,花青素損失大,并以(EGCG+ECG)/EGC index模型(Yuan(1962)表明兒茶素質(zhì)量指數(shù)[(EGCG+ECG)/EGC]可用作綠茶的分級標準:指數(shù)越高,綠茶越好并且通過茶葉審評得出，紫化茶制成的綠茶在風味上要優(yōu)于其它品種制成的綠茶。

印度研究人員[12]分別采用綠茶工藝,紅茶工藝對紫化茶進行制作,結(jié)果表明綠茶工藝中不含有花青素,紅茶工藝中含有微量花青素,其原因可能是采用對流微波爐進行殺青,導致花青素過分分解,于此,采用何種殺青方式(滾筒殺青,熱風殺青,紅外殺青,微波殺青或其他)能最大保持紫化茶中的營養(yǎng)和風味需要進行更為詳盡的研究。

國內(nèi)研究人員[7,13-14]將紫化茶進行綠茶,紅茶及烏龍茶制作,其中綠茶制作細分為炒青綠茶,蒸青綠茶,曬青綠茶,結(jié)果表明未發(fā)酵綠茶花青素含量顯著高于半發(fā)酵烏龍茶及全發(fā)酵紅茶,在綠茶中,炒青綠茶含量最高,此外,炒青綠茶香氣成分更為復雜,并鑒定出多種獨特香氣成分[15-16]。

3 紫化茶化學成分分析

紫化茶的價值因其花青素含量的豐富而得到凸顯。作為代表性的成分,花青素代謝積累途徑的研究及組分分析對于紫化茶價值的開發(fā)具有質(zhì)的意義,因而國內(nèi)外諸多學者對此有所深入,部分學者同時對紫化茶的其他成分進行分析,以期探究各成分間的相互作用而導致性狀與風味的差異。

3.1紫化茶花青素分析

3.1.1 花青素代謝積累途徑 茶樹紫化形成機制主要是花青素的積累,但具體的生化反應過程尚不明晰,與茶樹相比,紫化茶所鑒定的差異基因主要參與了24個生化過程[17],包括了苯丙素代謝,類黃酮代謝及糖酵解途徑[17-19]。據(jù)推測,苯丙素代謝及糖酵解途徑的增強,乙酰-COA的提高,提供了花青素合成的前體并促進其產(chǎn)生。在此過程中,茶樹中一些物質(zhì)成分的提高可作為花青素積累的促進劑和誘導物,如ABC轉(zhuǎn)運蛋白,油菜素甾醇,苯丙氨酸裂解酶(PAL)、肉桂酸羧化酶(C4H)和4-香豆酰CoA連接酶(4CL),蔗糖合酶[19-21]。

3.1.2 花青素組分分析 中國農(nóng)科院茶葉研究所[2]對紫娟花青素組分進行測定,花青素含量約為0.5573 mg/g,確定其中包含天竺葵素-3,5-二葡萄糖苷、矢車菊素-3-半乳糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、飛燕草素、矢車菊素、天竺葵素、芍藥素和錦葵花素,其中花青素-3-半乳糖苷含量最為豐富(見圖1),并確定了紫娟不同成熟葉片中的花青素含量分布(見圖2),證明第二葉(芽下第二葉)各花青素組分含量最高。

圖1 紫娟花青素HPLC色譜圖Fig.1 Zijuan anthocyanin HPLC chromatogram注：1:芍藥素3,5-二葡萄糖色苷；2:矢車菊素半乳糖苷；3:矢車菊素葡萄糖苷；4:飛燕草素；5:矢車菊素；6:天竺葵素；7:芍藥素；8:錦葵花素。

圖2紫娟不同葉位花青素含量Fig.2 Anthocyanin content in different leaf positions of purple注：紫娟中不同5個葉位花青素含量，A:芽，B:第一葉，C:第二葉，D:第三葉，E:第四葉，F(xiàn):第五葉，AF1:芍藥素3,5-二葡萄糖色苷，AF2:矢車菊素半乳糖苷，AF3:矢車菊素葡萄糖苷，AF4:飛燕草素，AF5:矢車菊素，AF6:天竺葵素，AF7:芍藥素，AF8:錦葵花素。

圖3 紫嫣中花青素組分分析Fig.3 Analysis of anthocyanin in ziyan

四川農(nóng)業(yè)大學[6]也對其所發(fā)現(xiàn)的新紫化品種紫嫣的花青素組分進行分析,花青素含量約為0.8815 mg/g,顯著高于目前紫化品種,但僅檢測到飛燕草素,矢車菊素和天竺葵素,其中飛燕草素含量最高(見圖3)。

圖5 三種紫化茶主要花青素結(jié)構(gòu)式Fig.5 Three melatonin main anthocyanin structural formula

圖4 TRFK 306/1中花青素組分分析Fig.4 Analysis of anthocyanin components in TRFK 306/1

肯尼亞研究人員[10]對本國紫化品種花青素組分進行分析,檢測出矢車菊素-3-O-半乳糖苷,矢車菊素-3-O-葡萄糖苷,飛燕草素,矢車菊素,天竹葵素,芍藥素,錦葵花素,其中錦葵花素含量最為豐富(見圖4)。

從以上研究看出,不同紫化茶品種間花青素含量及花青素組成成分間差異巨大,生物活性也可能有所不同(結(jié)構(gòu)式見圖5),隨著紫化茶進一步的選育,研究人員需要對其進行詳盡的分析和研究,才能真正使得紫化茶符合市場需求。

3.2紫化茶其他主要成分分析

中國學者研究表明,與對照種福鼎大白比較,紫化茶多酚含量沒有顯著差異,總兒茶素含量低于對照種,花青素含量高于對照種,紫化茶中花青素和總兒茶素存在負相關(guān)[6，22-23],可能是花青素和兒茶素都以黃烷-3,4-二醇為原料進行生物合成,印度學者也得出了類似結(jié)論[12]。然而,Kerio等人[9-10]在肯尼亞紫茶研究中得出相反結(jié)論,由肯尼亞紫葉品種制成的茶葉具有與對照種相似水平的兒茶素(僅包括C,EC,EG,ECG和EGCG)。此外,印度及肯尼亞學者在紫化茶葉中沒食子酸(GA)含量很高的這一研究結(jié)果上是一致的[9-10,12]。

在中國和印度研究報告中,紫化茶中咖啡因、茶氨酸和游離氨酸低于對照水平,可能是茶葉中花青素的異常積累抑制了其他物質(zhì)的合成[6，12]?？夏醽喲芯繄蟾嬷酗@示,部分紫化品種符合以上結(jié)論,但大部分品種含有較標準品種更高的茶氨酸,但咖啡因確實下降,其中品種TRFK 73/4具有高茶氨酸和高兒茶素[9-10]。

4 紫化茶的生理活性

紫化茶作為一類特殊的茶樹品種,其茶葉茶湯的顏色、口感產(chǎn)生的獨特變化受到研究者關(guān)注的同時,其所表現(xiàn)出的生物活性成分同樣備受青睞。研究表明紫化茶產(chǎn)品在抗氧化,抗癌等多方面均有較好的功能。

4.1清除自由基及抗氧化功能

近年來,具有抗氧化作用的植物提取物因具有安全、高效、穩(wěn)定、可控、無毒等優(yōu)點逐漸引起了人們的廣泛重視。從植物中尋找高效、廉價、無毒的天然抗氧化劑成為目前抗氧化劑發(fā)展的一個必然趨勢。

呂海鵬[2]等人通過測定紫葉茶產(chǎn)品的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、鐵還原抗氧化能力(FRAP)和細胞抗氧化活性(CAA),證明紫化茶較其他品種具有較強的抗氧化活性,并證明了總花青素含量與DPPH抗氧化活性成正相關(guān),表明花青素極大地促進了紫娟茶產(chǎn)品的抗氧化活性。戴妙妙[24]在此基礎(chǔ)上將紫化茶花青素提取物與在食品中運用良好的抗氧化劑BHA,BHT進行比較,實驗結(jié)果顯示,紫娟茶中花青素提取物在捕捉DPPH自由基的能力中最好,在ABTS自由基清除能力和FRAP抗氧化能力中略遜于BHA。國內(nèi)外學者[25-30]均通過類似實驗得到了紫化茶具有較強抗氧化活性的結(jié)論。

4.2抗癌活性

紫化茶主要通過抗自由基,誘導癌細胞凋亡,免疫刺激3條途徑來達到抗癌的目的[30]。 Hsu C P[31]等人研究表明,紫茶花青素提取物(PTE)能通過阻斷G0/G1期的細胞周期進程并誘導凋亡來抑制COLO 320DM和HT-29的增殖。PTE通過減少COLO 320DM中細胞周期蛋白E和細胞周期蛋白D1的表達以及HT-29中p21和p27細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑的上調(diào)來誘導細胞周期停滯。Lin C C[32]等人同樣論證了其抗癌效果,并發(fā)現(xiàn)紫化茶中花青素可能有助于在化療中加速誘導癌細胞凋亡,以此來減少放射劑量。Joshi R[30]等人通過對C-6添加紫化茶花青素提取物,并用熒光染色法進行觀察,不僅認為該提取物能誘導癌細胞凋亡,同樣能夠刺激免疫潛能加速對癌細胞的清除。

4.3其他功能

動物實驗研究表明[33],紫茶提取物(PTE)可誘導實驗小鼠中脂肪蓄積能力下降,抑制血清和肝臟重量,腹部脂肪和甘油三酯含量。Rashid K[34]等調(diào)查了肯尼亞紫茶花青素穿過血腦屏障(BBB)和提高大腦抗氧化活性的能力,表明肯尼亞紫茶花青素可以穿過BBB加強大腦的抗氧化能力。Ochanda S O[35]等人研究紫茶強化酒精飲料對白色瑞士小鼠的抗氧化能力和肝功能的影響,結(jié)果表明紫茶強化酒精飲料,降低肝臟堿性磷酸酶ALP,補充抗氧化劑和增加肝臟白蛋白,改善了小鼠的營養(yǎng)狀況。呂海鵬[36]等人分析報道紫化茶鮮葉中含有較高含量更易被人體吸收的EGCG3″Me成分,沈曉佳[37]等人發(fā)現(xiàn)紫化茶提取物對酪氨酸酶有明顯的抑制作用,這為紫化茶提取物作為天然美白活性物質(zhì)應用于美白護膚品和功能食品,也可以作為預防和治療黑色素瘤等各種色素疾病的藥物進行開發(fā)利用提供了依據(jù)。

5 展望

綜上所述,紫化茶在許多方面都已為各國研究者所研究與應用,但仍有較大的研究和開發(fā)空間,筆者認為主要有以下幾個方面:地理環(huán)境的差異對茶葉紫化茶內(nèi)在成分的影響值得進一步研究;根據(jù)各地加工方法的不同,紫化茶加工的茶葉品質(zhì)差異性較大,探索紫化茶新的加工方法和工藝,適應市場需要,是利用紫化茶葉品種的基礎(chǔ)。不同品種紫化茶在成分上會有較大差異,其相應的加工技術(shù)或?qū)漠a(chǎn)品應有不同,可針對不同品種紫化程度,開發(fā)不同的產(chǎn)品。進一步研究紫茶茶湯內(nèi)部成分的互作關(guān)系產(chǎn)生的影響[38],強化茶湯中花青素的穩(wěn)定性;紫化茶目前品種較少,因而在品種選育上有很大潛力,紫化基因的篩選和克隆是今后茶樹紫化茶研究的重要方向;紫化茶在生長過程中有其獨特性,研究紫化茶園管理技術(shù),充分表達紫化茶的優(yōu)勢,進一步提高紫化產(chǎn)量和品質(zhì);根據(jù)對其他高花青素含量植物的研究經(jīng)驗來看[39-40],紫化茶中可能含有豐富的原花青素,筆者通過香草醛硫酸法進行了初步的測定,原花青素明顯高于普通茶葉,關(guān)于其結(jié)構(gòu)和功能,還有待進一步的研究;利用紫化茶生化成分的特點,對紫化茶生物活性進行深入的研究,開發(fā)出新的產(chǎn)品,如新型的茶飲料,茶葉保健品,化妝品和藥品。

21世紀,人們越來越偏向于健康獨特的消費產(chǎn)品,因此國際上正掀起天然功能食品的研究高潮。目前云南紫化茶已經(jīng)形成了一定的規(guī)模,并在全國各地均有一定數(shù)量的引種[41],相信紫化茶的利用,會使茶葉產(chǎn)業(yè)邁向一個新的階段。

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Researchprogressofchemicalconstituentsandfunctionalactivityinpurpletea

XUXin1,WUZheng-qi1,*,CHENXiao-qiang1,*,XUQi1,MeiJu-fen2,LIMing-yue1,HOUDan1

(1.Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 2.Jiangsu Tea Research Institute,Wuxi 214000,China)

The high content of paeonite is high,compared to other tea,purple tea has a unique color and biological activity,and its tea aroma and taste also due to chemical composition,having a high research value,however,China’s research on the purple tea is still in the exploratory stage,still can not fully tap its unique economic value. This paper reviewed the effects of different varieties of purple tea on the quality of purple tea,the chemical composition of purple tea and its physiologically active substances,and the prospect of its research and new product development.

purple tea;processing;ingredient;functional activity

2017-03-22

徐歆(1992-),男,研究生在讀,研究方向：茶葉精深加工及天然產(chǎn)物,E-mail：1191679974@qq.com。

*

吳正奇(1966-),男,碩士,教授,研究方向：茶葉化學和功能食品,E-mail：632976452@qq.com。陳小強(1978-),男,博士,教授,研究方向：茶葉精深加工及天然產(chǎn)物,E-mail：biomed528@163.com。

江蘇省自然科學基金面上項目(BK2011174)。

TS201.1

A

1002-0306(2017)21-0302-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.059