茶叶有机酸的研究进展

何水平，郭春芳，2，孙 云

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州350002;2.福建教育学院，福建 福州350001)

茶叶中的有机酸作为一种水溶性物质，是茶叶香气和滋味的主要成分之一，约占其干物质总量的3%左右［1］。有机酸参与茶树的新陈代谢，在一些水解及氧化反应中常为碳水化合物分解的中间产物。目前对茶叶中有机酸组分与含量、代谢特点及其与茶叶品质的相关性研究较少。本文系统阐述了茶叶中有机酸的测定方法、保健功效及其对茶叶品质的影响，分析了有机酸主要分析方法的原理及优缺点，以期为今后有机酸的研究提供依据。

1 茶叶中有机酸的组成

广义上含有羧基的有机化合物均被称为有机酸，但从茶叶化学成分的测定角度来看，有机酸又有不同的划分归类，如氨基酸是蛋白质的基本组分之一;绿原酸和没食子酸则划归于多酚类物质;抗坏血酸为维生素的一种;而乙酸、丁酸和己烯酸则被归类于易挥发的化合物［2］。因此，可将茶叶中的有机酸分为两大类:(1)二元羧酸和羟基多元羧酸，如琥珀酸、柠檬酸、酒石酸、枸橼酸、乌头酸等;(2)含有环状结构的脂肪酸，如奎尼酸、莽草酸、乙烯酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、戊酸等［3］。谭和平等［4］研究表明，茶叶中含有近30 种的有机酸，有些是香气成分，如乙烯酸;有些自身无气味，但可经氧化转变为香气物质，如亚油酸等;有些是良好的香气吸附剂，如棕榈酸。

2 茶叶中有机酸的测定方法

有机酸是茶汤香气和呈味物质的重要成分之一。目前，茶叶中有机酸测定方法主要包括酸碱滴定法、原子吸收法、气相色谱法、离子交换色谱法、高效毛细管电泳法、高效液相色谱法等。

2.1 酸碱滴定法

酸碱滴定法是利用酸碱反应进行总量测定的方法［5］。该测定法是根据pH 指示剂的颜色变化来确定滴定终点，但茶叶的水提液或醇提液的颜色往往较深，因而会对滴定终点的确定造成较大误差。酸碱滴定法虽然便捷但灵敏度低，且无法对有机酸的组分进行测定。

2.2 原子吸收法

原子吸收法多用于测定茶叶中的草酸含量，其原理是通过对样品浸提液中的多酚类化合物进行沉淀分离，并用氨水进行中和反应，利用Ca2+缓冲液将样品溶液中的草酸根沉淀为草酸钙，最后用原子吸收法测出Ca 的含量，即可计算出草酸含量。尹方［2］利用该方法测定出红茶和绿茶样品中草酸根含量均为0.1 mg·g－1。

2.3 气相色谱法

气相色谱法是根据样品各组分在固定相和流动相之间的分配系数的差异进行分离。当汽化后的试样进入色谱柱时，其组分就在固液两相间进行多次分配，分配系数小的组分能较快地从色谱柱末端流出，从而达到分离的目的。Wipawee et al［6］使用气相色谱法测定日本绿茶中6 种有机酸的含量，包括草酸、莽草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、奎尼酸，各有机酸组分的保留时间均为5 －12 min。

气相色谱法虽然能够对有机酸进行定性定量分析，但难以分析分子量大的有机酸，且分离前需要对有机酸进行复杂的衍生化处理，以增加其挥发性，因而导致繁琐费时、回收率低等。

2.4 离子交换色谱法

离子交换色谱法是根据待分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。张光军等［7］通过离子交换色谱法测定绿茶中有机酸和无机阴离子的含量。Innocenzo et al［8］利用铜修饰电极——阴离子交换色谱法，通过简单的样品处理，测定了茶叶中的酚酸及有机酸。Ding et al［9］也利用该方法测定茶叶中的苹果酸、柠檬酸、酒石酸及琥珀酸，各组分的检出限在0.48 －1.34 mg·L－1之间。Alcazar et al［10］使用阴离子交换色谱法测定出黑毛茶含0.57 mg·g－1苹果酸、2.34 mg·g－1柠檬酸及83.97 mg·g－1琥珀酸。

由于特殊的淋洗液和柱填料的使用，离子交换色谱法对检测样品的蛋白质含量有严格要求，对于成分复杂的样品分析难度较大，且样品中大量无机阴离子与有机酸同时存在时，该方法对低分子量有机酸的检测难度也会有所增加。

2.5 高效毛细管电泳法

高效毛细管电泳法是以毛细管为通道，高压电场为驱动力，利用样品中各组分间电泳的差异来完成分离的技术。该方法包含6 种操作模式，即毛细管区带电泳、毛细管电色谱、毛细管凝胶电泳、毛细管等电聚焦、毛细管等速电泳和毛细管胶束电泳。其中，毛细管区带电泳法应用最多，该电泳法是利用电解质在电场中具有不同的电泳淌度来实现分离的。Hideki et al［11］使用该方法对样品进行简单的前处理，分离出茶汤中的奎尼酸、柠檬酸、草酸及苹果酸，回收率高达97% －105%。

高效毛细管电泳法具有分离效率高、样品用量少及操作简便易行等优点，但该方法在重现性方面仍存在不足。

2.6 高效液相色谱法

高效液相色谱法是依据样品在两相中流动时，由于各组分在高效液相色谱仪的两相中具有不同的分配系数，经过反复吸附—解吸的分配，各组分物质在移动速率上产生的差异较大，从而达到分离的效果。丁玲等［12］建立了一种利用高效液相色谱测定紧压茶中草酸、α-酮戊二酸、D-苹果酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、丙酮酸、抗坏血酸等10 种有机酸的方法，该方法有机酸添加回收率达92.5% －101.3%，相对标准差0.62% －2.73%。Jayabalan et al［13］使用高效液相色谱法测定了发酵茶中的乙酸、葡糖醛酸、乳酸、柠檬酸，该方法操作简便易行，回收率达到90.5%以上。袁玲等［14］利用高效液相色谱分析方法测定出茯砖茶样品中草酸、抗坏血酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、苹果酸、富马酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸、丙酮酸、乙酸等11 种有机酸组成与含量，回收率达90.12% －105.74%，相对标准差＜1.80%。陆敏等［15］运用高效液相色谱法测定出绿茶中的7 种有机酸，包括柠檬酸、DL-苹果酸、草酸、酒石酸、丁二酸、抗坏血酸、乳酸，这些有机酸分离效果良好，且回收率达95.6% －102.5%。

与上述几种方法相比，高效液相色谱法具有操作简易、分离效果较好、重现性高等优点，是近几年检测有机酸较为广泛的方法。

3 有机酸对茶叶品质的影响

茶叶中有机酸含量虽仅为干物质总量的3%，却影响着茶树体内的物质形成与转化。且有机酸作为一些水解和氧化反应过程中碳氢化合物分解的中间产物，对茶汤香气与滋味的形成有较大影响。

赵和涛［16］研究表明，红茶经过萎凋、揉捻、发酵等加工工序后，有机酸总量呈增长趋势，如草酸、琥珀酸、苹果酸等有机酸，鲜叶中含量为1.44%，萎凋叶中含量为1.51%，揉捻叶中含量为1.72%，直至干燥时才有所降低。另外，红茶加工过程中大多数的羧酸类芳香物质含量表现出增长态势［16］，特别是构成祁门红茶特殊香气的月桂酸等芳香物质呈大幅度增加，这对祁门红茶香气的形成具有重要作用［17］。吕连梅等［18］对红茶萎凋和发酵工艺的研究发现，茶叶中不饱和脂肪酸会氧化降解为具有挥发性的小分子醛、酮、酸等物质，从而构成发酵茶类的香气组分。

在茶叶储藏过程中，有机酸种类与含量的变化对茶叶香气和滋味产生不同程度的影响。谢娇枚等［19］对祁门红茶进行品质分析发现，在长时间的存放过程中，祁门红茶的酸类物质总量呈增加态势，但各有机酸组分含量均有所改变，如草酸、乙酸等物质含量为增加趋势，而柠檬酸下降到0.29%，其含量的降低对茶汤滋味的影响相关性较大。谢娇枚［20］对黑毛茶存放中品质的变化研究发现，黑毛茶样中的有机酸总含量在17.18 －22.34 mg·g－1之间，在存储过程中各有机酸组分含量呈波浪状，无明显规律。有机酸是茶叶香气形成的主要成分之一，其中脂肪酸影响着茶叶香气组分的形成。一方面是由于一部分脂肪酸自身具有一定的香气，是构成茶叶芳香物质的组分，如乙酸、正丁酸等;另一方面是由于茶叶中的亚麻酸、亚油酸等氧化降解可生成己烯醇和己烯醛等芳香物质［21］。随着茶叶贮藏时间的延长，其脂类化合物会水解成游离脂肪酸，在茶叶“冲泡”过程发生氧化降解，产生霉味或腐败味［22］。在较高温度、强光照和有氧的贮藏条件下，茶叶中的脂类化合物将进一步水解氧化分解，产生具有挥发性的小分子醛、酮、醇等成分［23］，这是茶叶陈化或劣变的主要原因之一。吴小崇［24］研究发现，随着绿茶贮藏时间的延长，其品质呈现出下降趋势，其中月桂酸、亚麻酸、棕桐酸等物质与茶叶香气呈正相关，而硬脂酸、油酸等表现为负相关。

4 茶叶中有机酸的保健功效

有机酸有助于茶多酚激活α-淀粉酶、胰蛋白酶的酶活性，从而促进蛋白质和淀粉的消化吸收［25］。丁玲［26］研究发现，在不影响脂肪吸收的情况下，茯砖茶中的儿茶素和有机酸相互作用能够增强人体对淀粉和蛋白质的消化吸收能力。茯砖茶在渥堆过程中能够产生丰富的具有调节人体肠胃道功能的有机酸［27］。吴香兰［28］研究了黑茶对改善小鼠胃肠道功能发现，黑茶发酵过程中产生大量的有机酸，降低了胃肠道内的酸度值，从而抑制胃肠道致病菌的生长繁殖。翁蔚等［29］发现云南黑茶和绿茶的酵母发酵液中含有大量有机酸，其对肠道乳酸杆菌具有较高的激活作用。可以推测饮用富含有机酸的黑茶对调节人体胃肠道功能具有一定的效用。袁玲等［14］认为茯砖茶渥堆、发花工序中产生的大量有机酸对茯砖茶品质形成有很大影响，且有机酸的产生与微生物菌群密切相关，通过测定茯砖茶中有机酸的种类推测微生物菌群，对探明茯砖茶对人体消化系统的作用具有重要意义。此外，研究还发现较高浓度的有机酸可以帮助儿茶素在人体中的吸收，具有提高茶多酚抗氧化性能和调节妇女生理周期、缓解关节疼痛等生理功能［30－33］。

5 展望

有机酸是茶叶品质成分的重要组成部分。目前，国内外对有机酸的研究主要侧重于测定方法上，有关有机酸与茶叶品质的相关性还未做出系统研究，且有机酸保健功效的研究主要为黑茶茶类。笔者认为对茶叶中有机酸的研究可从以下几个方面入手。(1)目前，茶叶中有机酸的分析测定方法存在多样化，各实验室有机酸的测定结果可比性较低，将各茶类中的有机酸测定方法进行标准化，才能有效保证测定结果的可靠性和可比性。(2)酸的新陈代谢作用对红茶香气成分的形成与转化具有重要作用，如何利用酸代谢作用来提高红茶的香气品质，是值得进一步研究的新课题。(3)在茶叶贮藏过程中茶汤滋味和香气易出现酸变现象，有机酸的代谢与这种酸变现象是否具有相关性值得进一步探究。(4)近年来，白茶市场上掀起了一股“老白茶热”，陈年白茶与黑茶相似，具有调理肠胃等保健功效。因此，老白茶中有机酸的含量和种类是值得研究的方向，这对进一步探明老白茶品质与其改善人体肠胃功能具有重要意义。

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