加工工艺对白茶、乌龙茶、红茶生化成分及抗氧化活性的影响

王　丽，叶乃兴，郑德勇，杨江帆，3，邬龄盛（1.武夷学院茶与食品学院，福建武夷山35300；.福建农林大学茶叶科技与经济研究所；3.福建农林大学园艺学院/茶学福建省高等学校重点实验室，福建福州35000；.福建省农业科学院茶叶研究所，福建福安355015）



加工工艺对白茶、乌龙茶、红茶生化成分及抗氧化活性的影响

王丽1，2，叶乃兴2，3 *，郑德勇2，杨江帆2，3，邬龄盛4
（1.武夷学院茶与食品学院，福建武夷山354300；2.福建农林大学茶叶科技与经济研究所；3.福建农林大学园艺学院/茶学福建省高等学校重点实验室，福建福州350002；4.福建省农业科学院茶叶研究所，福建福安355015）

摘要：选取丹桂、黄观音和金观音3个茶树品种，分别加工成白茶、红茶和乌龙茶3种茶类，测定其主要生化成分，以及DPPH自由基和羟基自由基的清除能力，并采取综合模糊评价法评价抗氧化能力与活性成分之间的关系。结果表明：茶树品种间、茶类间清除自由基的能力存在显著差异，茶类间的清除率顺序为：白茶＞乌龙茶＞红茶，茶树品种间自由基清除率的排列顺序为：黄观音＞金观音＞丹桂；抗氧化综合评价值与水浸出物、茶多酚和儿茶素组分成正相关，并且与茶多酚和EGCG差异显著，体现了多酚类物质含量和抗氧化活性之间的量效关系。

关键词：茶；加工工艺；品种；生化成分；抗氧化活性

茶叶中富含茶多酚和微量元素等多种对人体有保健和医疗作用的物质[1]，医学研究表明，茶多酚具有美白、抗氧化、抗辐射、抗癌、降血脂、延缓衰老、增强免疫等多种药理功能[2，3]，尤其是儿茶素，约占茶多酚总量的80％，可以有效的清除氧自由基和脂类自由基[4]，是一种理想的天然抗氧化剂[5]。4种儿茶素的浓度相同时，其O-2和OH清除率的大小顺序为：EGCG＞ECG＞EGC＞EC[6]。茶叶中除多酚化合物外，维生素（如维生素C、维生素E）、茶氨酸、茶多糖、叶绿素以及类胡萝卜素等非多酚类物质亦具有抗氧化活性[7]。现代人的生活节奏越来越快，越来越多的人开始步入亚健康状态。现代病大多与人体缺乏抗氧化物质有关，而人体可以通过外源性补充其具有抗氧化作用的物质来对这些疾病进行预防与治疗[8]。因此，多饮茶有利于防病抗衰。

不同茶树品种间生化成分存在显著差异，因种植地域、生长环境、茶叶品种、加工工艺和冲泡方式的不同，茶叶的活性成分和含量也不尽相同，其清除自由基的能力也不相同。周金伟等[9]通过ORAC 和DPPH法测定绿茶、乌龙茶、红茶及黑茶共16种茶叶体外抗氧化能力进行比较发现：未发酵茶＞半发酵茶＞全发酵茶和后发酵茶，茶多酚化合物是茶叶的主要抗氧化物质。杨皓彬等[10]通过水提法提取白茶茶多酚，测定清除DPPH、·OH自由基的能力IC50值分别为0.181μg/ ml和6.2μg/ml。陈金娥等[11]用DPPH法、水杨酸法、邻苯三酚法研究红茶、绿茶、乌龙茶等八种茶叶活性成分的抗氧化性，得出茶叶中多酚含量顺序与其对自由基的清除能力大小顺序一致：绿茶＞半发酵乌龙茶＞红茶；多糖和多酚是不同种类茶叶抗氧化作用的主要有效成分，绿茶的抗氧化作用主要来自茶多酚，红茶的抗氧化作用主要来自茶多糖；同一种茶叶，一般情况下茶叶中多酚含量高于多糖的含量。多酚含量与茶叶发酵程度密切相关，发酵程度越大，茶多酚含量越低；茶叶提取物的抗氧化活性与茶多酚含量呈现良好的量效关系[12]。

本试验选取丹桂、黄观音和金观音3个茶树品种，分别加工成白茶、红茶和乌龙茶3种茶类，研究同一个茶树品种加工成的各个茶类之间、不同茶树品种加工成的同一茶类之间生化成分之间的关系；通过对DPPH自由基和羟基自由基清除率的测定，来评价不同茶树品种的抗氧化活性的差异，为茶叶生物活性物质的进一步研究和开发奠定基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

茶树鲜叶于春茶期间采自福建农业科学院茶叶研究所种质资源圃，按一芽二、三叶标准采摘丹桂、黄观音、金观音3个品种的鲜叶，分别加工成白茶（萎凋48h→80℃烘干）；按一芽二叶标准采摘鲜叶，分别加工成红茶（萎凋18h→揉捻1.0～1.5h发酵2.0～2.5h→80℃烘干）；按开面采鲜叶分别加工成乌龙茶（晒青20min→晾青、做青8-12h→杀青2.5min260-300℃→包揉→70℃烘干），所有样品粉碎过40目筛低温保存备用。

1.2主要试验仪器

高速冷冻离心机，VV-2800AH紫外可见分光光度计，高效液相色谱仪（四元梯度泵，DAD、FLD检测器），HH-4数显恒温水浴锅，AL-104电子分析天平，DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，ORION 4-STAR台式pH计。

1.3试验方法

茶汤制备参照GB/T 8304-2002；茶叶水分测定参照GB/T 8304-2002（120℃烘干法）；茶叶水浸出物的测定方法参照GB/T 8305-2002；茶多酚参照GB/T8313-2002法；黄酮参照GB/T8313-2002法[13]；游离氨基酸总量：参照GB/T8314-2002法；儿茶素组分测定方法参照GB/T8313-2008，采用参考文献[14]的方法测定茶叶中游离氨基酸组分和茶叶抗氧化（DPPH法和羟基自由基法）。运用模糊评价理论建立多因素综合评价数学模型[15]，以期对所测茶树品种的抗氧化能力作综合比较研究。

1.4实验数据分析

运用excel 2003和DPS7.05数据分析软件。

2　结果与分析

2.1不同茶类的主要生化成分含量比较

由表1可知，3种茶类的水浸出物含量、茶多酚含量以及游离氨基酸含量的顺序均为：白茶＞乌龙茶＞红茶。水浸出物含量范围为：37.02％～47.67％，平均为40.78％。3个品种白茶平均水浸出物含量显著高于乌龙茶和红茶，这可能是乌龙茶与红茶在加工过程中发生部分氧化的结果。

表1　茶类主要生化成分含量

茶多酚的含量范围为：12.48％～23.29％，平均为：18.21％，这说明多酚的含量不仅跟品种有关，还跟发酵程度有关，发酵程度越重，多酚物质转化的越多。游离氨基酸的含量范围为：0.39％～3.21％，平均为1.45％。氨基酸含量的变化规律为依白茶、乌龙茶、红茶依次减少，这与茶类加工工艺的不同是分不开的。

黄酮类化合物的含量顺序为：红茶＞白茶＞乌龙茶。茶叶黄酮类物质的变化依红茶、白茶、乌龙茶依次减少，与茶多酚的变化有别。不同茶类黄酮类化合物含量范围为：4.91～12.77 mg/g，平均为：9.69 mg/g。

2.2不同茶类的儿茶素组分含量比较

儿茶素分为酯型儿茶素（EGCG和ECG）和游离型儿茶素（EC和EGC），7种儿茶素组分在茶叶中含量（表2）的总体趋势是：EGCG＞EGC＞EC＞ECG＞GC＞C＞GCG。酯型儿茶素总量（EGCG+ECG+GCG）均高于简单儿茶素总量（C+EGC+EC+GC）。总体上，不同茶类儿茶素组分含量的排列顺序为白茶＞乌龙茶＞红茶，白茶约是红茶的5.75倍。其中金观音白茶最高，为13.27％，其次是黄观音白茶，为12.65％，含量最低的是丹桂红茶，为1.53％，含量最高的白茶约是含量最低的红茶的8.7倍。儿茶素总量的递减规律基本上与茶多酚的变化成对应关系，说明茶叶在加工过程中酶的氧化作用对茶多酚和儿茶素的影响是一致的。

表2　不同茶类儿茶素组分含量（％）

表3　不同茶树品种氨基酸组分含量（mg/g）

2.3白茶、红茶和乌龙茶的游离氨基酸组分含量比较

氨基酸是构成茶叶滋味和香气的重要物质，此次共检测出18种氨基酸，其中，6种为人体必需氨基酸。同种茶叶中氨基酸含量最高的是茶氨酸，约占游离氨基酸总量的55.85％～79.09％，可见茶氨酸在众多游离氨基酸中起主导作用，可作为茶树品种鉴定的重要指标。含量最少的为甘氨酸和缬氨酸，其中甘氨酸所占比例约为0.10％～0.37％。不同茶树品种中氨基酸总量（表3）存在较大的差异，其中，丹桂品种加工成的各茶类总量最低，黄观音品种加工的茶类含量最高，黄观音的氨基酸含量大约是丹桂的1.74倍。不同茶类间氨基酸含量也存在很大差异，3个品种加工而成的成茶均以白茶氨基酸含量最高，红茶所含氨基酸含量最低，3种茶类的氨基酸总量变化范围为13.25～41.73mg/g。这说明加工工艺和品种的不同是构成游离氨基酸组分含量差异的主要原因，也是形成各茶类独特的香气和滋味的物质基础。

γ-氨基丁酸茶[16]具有显著的降血压效果，日本茶业界制定γ-氨基丁酸茶的GABA含量在150mg/100g以上的茶叶，日本曾经通过N2厌氧处理鲜叶按一般茶叶加工法可使GABA含量由30mg/100g增至200mg/100g。3个品种在加工的3种茶类中，γ-氨基丁酸分别表现出不同的含量，含量最高的为黄观音白茶，为0.81mg/g，说明这3个品种通过相应的前期处理，有可能开发出高γ-氨基丁酸茶。

2.4白茶、红茶和乌龙茶的抗氧化性比较

2.4.1白茶、红茶和乌龙茶清除DPPH自由基的能力

（1）不同茶类清除DPPH自由基的能力

茶叶中的多酚类、黄酮类化合物、VC、VE，甚至一些微量元素如Zn、Mn等都具有一定的抗氧化作用。不同茶类清除DPPH自由基能力差异很显著。茶类间清除率顺序为：白茶＞乌龙茶＞红茶，3个品种白茶平均清除DPPH的IC50值为2.72，显著高于乌龙茶和红茶，清除率最高的为金观音白茶和乌龙茶。茶类清除率的顺序变化与茶多酚和儿茶素的含量变化相一致。

表4　不同茶类抗氧化综合评价值

（2）清除DPPH自由基能力的方差分析

对3个品种加工成的3种茶类清除DPPH自由基能力进行方差分析（表5），结果表明，茶类间、品种间、茶类×品种间的交互作用对清除DPPH自由基能力均达到极显著水平。结合表4，各品种茶类清除DPPH自由基能力的分析知，金观音白茶和乌龙茶的抗氧化性较高，说明金观音在其保健功效上的适制性较广，从保健功效上看，多喝白茶更有益。

表5　不同茶类清除DPPH自由基能力的方差分析

2.4.2白茶、红茶和乌龙茶清除羟自由基的能力

（1）不同茶类清除羟自由基的能力

羟自由基能力清除率最高（表4）的是黄观音白茶91.86％，其次是乌龙茶84.43％，丹桂红茶最低为36.93％。3个品种白茶平均清除羟自由基能力为73.04％，显著高于红茶与乌龙茶。总体上，茶类的清除率顺序均为：白茶＞乌龙茶＞红茶。

（2）清除羟自由基能力的方差分析

对丹桂、金观音和黄观音分别加工成的白茶、红茶和乌龙茶清除羟自由基能力进行方差分析（表6），结果表明，茶类间、品种间以及茶类×品种间的差异均达到极显著水平。结合表4知，黄观音品种清除羟自由基的能力最强，其中其在抗氧化方面更适合加工成白茶和乌龙茶；3个品种加工成的白茶与乌龙茶和红茶清除羟自由基的能力均较强，所以多喝白茶和乌龙茶更能有效的利用茶叶中的营养物质。

表6　对不同茶类清除羟自由基能力的方差分析

2.5白茶、乌龙茶和红茶抗氧化活性的综合模糊评价

利用DPPH法和羟自由基法对3个不同茶树品种的抗氧化能力进行测定，运用模糊评价理论对所测茶树的抗氧化能力作综合比较研究，计算结果（表4）表明，按照不同方法测得茶类的清除自由基的能力不同，可能是因为加工工艺不同造成在加工过程中物质的转化不同；不同茶类中清除自由基的主要物质的作用机理和含量的多少导致其抗氧化能力的差异。综合两种方法测定的抗氧化能力的结果，清除自由基的能力均最强的是黄观音白茶。综合品种的抗氧化活性，排列顺序为：黄观音＞金观音＞丹桂。而对于茶类来说，综合抗氧化能力排序为：白茶＞乌龙茶＞红茶。从保健功效上看，喝白茶的抗氧化效果更好；从风味品质和保健功效上看，多喝白茶和乌龙茶，既能品味到茶叶的不同风味，又能充分利用茶叶的功能成分。

2.6白茶、乌龙茶和红茶的抗氧化综合评价值与其生化成分的相关性

3种茶类的抗氧化综合评价值与茶多酚含量的线性关系方程式为y = 0.131x - 1.2373，R2= 0.7909，与黄酮类化合物的线性关系方程式为y =-0.152x + 2.6193，R2= 0.5616，表明这3种茶类的抗氧化性与茶多酚和黄酮类化合物有一定相关性，但线性相关不显著。与氨基酸含量的关系，结果表明两者的相关性较低（y = 0.0325x + 0.6755，R2= 0.3215），说明氨基酸在清除自由基时不是直接参与抗氧化的过程。同时进一步表明本试验测定的茶类抗氧化的主要成分不仅是多酚类物质，可能还存在其他具有抗氧化作用物质（如维生素、茶多糖等）的协同作用。

3　讨论

3.1茶叶生化成分与茶类的关系

茶叶在加工过程中，各种活性成分在微生物的作用下发生了很复杂的变化，这是形成茶叶汤色、滋味和香气成分的主要原因，白茶和乌龙茶中的茶多酚显著高于红茶，这与文献[17]中白茶多酚含量变化较小、红茶茶多酚含量至少降低40％以上一致，这主要因为鲜叶在萎凋时多酚氧化酶和过氧化物酶活性提高，多酚类物质发生缓慢氧化，其含量逐步降低[16]，而红茶除了呼吸作用消耗营养物质外，发酵过程中也可能转化成不溶性的大分子物质，所以其多酚物质分解更多。儿茶素总量的变化按乌龙茶、白茶和红茶呈现依次递减的变化规律，以红茶减少量最多，这是由于儿茶素的部分氧化和异构化使其总量减少，儿茶素总量的变化趋势基本上与茶多酚的变化成对应关系，这说明茶叶在加工过程中内源酶的活性对茶多酚和儿茶素的影响是一致的。

氨基酸是茶叶的呈味物质，与茶叶的香气成分的形成分不开，茶叶中的氨基酸含量以白茶最高，乌龙茶次之，红茶最低。叶乃兴等[16，18]对白茶的品种茸毛的生化特性进行研究发现，茶树嫩梢的茸毛具有高氨基酸含量和低酚氨比特性。加工工艺的不同，对不同茶类的茸毛破坏程度不同，白茶较好的保留了茶叶茸毛；另外，白茶萎凋时水解酶活性增强，一些低分子蛋白质和多肽类酶促水解为氨基酸，有利于氨基酸的形成和积累；而红茶在发酵过程当中酶的氧化使氨基酸降解、同时氨基酸与儿茶素氧化成的醌结合成易挥发的醛类而减少较多。

茶叶黄酮类物质的变化依红茶、白茶、乌龙茶依次减少，与茶多酚的变化有别，这与杨伟丽[19]等研究结果相一致，这可能与加工过程中影响黄酮和多酚含量变化的主要机制不同有关。

3.2茶叶抗氧化综合评价值与主要生化成分的关系

3种茶类抗氧化综合评价值与水浸出物、茶多酚和儿茶素组分成正相关，并且与茶多酚和EGCG差异显著，与黄酮类物质和GCG差异不显著。说明不同的酚类具有不同的结构和量效关系，从而具有不同的抗氧化作用[20]；另一方面，抗氧化剂之间具有协同作用（相互增效），即使是同一茶树品种，由于加工工艺不同造成茶叶的主要抗氧化物质含量也不同；由于品种间的差异，即使采用相同的加工工艺制成的茶类之间的抗氧化效果也是不同的。另外，由于本实验只测定了抗氧化能力与茶多酚、儿茶素、黄酮和氨基酸之间的关系，而茶多糖[11]是红茶的主要抗氧化物质，所以对于红茶的抗氧化功效还需做进一步的研究探讨。

3.3茶叶抗氧化活性与茶类的关系

茶叶中茶多酚和儿茶素组分的含量高低总体上与其对自由基的清除能力大小顺序相一致，茶类抗氧化的高低顺序为：白茶＞乌龙茶＞红茶，这也进一步证实了茶多酚是茶叶中主要的抗氧化物质，与陈金娥[11]等的研究相一致。茶多酚抗氧化的作用机理[21]是由于其分子结构上含有非常多的羟基，酚羟基具有较活泼的羟基氢，能够争夺活性氧，同时茶多酚分子抗氧化后生成的新的酚型化合物，继续具有抗氧化功能。红茶在发酵过程中多酚类物质发生强烈的氧化、偶联作用，酚羟基数量减少较多，抗氧化能力相应降低，而半发酵的乌龙茶多酚物质含量介于白茶和红茶之间，体现了多酚类物质含量和抗氧化之间很好的量效关系。

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*通讯作者：叶乃兴，教授，硕士，E-mail：ynxtea@126.com。

作者简介：王丽（1984-），女，武夷学院茶与食品学院茶学助教，硕士，主要从事茶叶品质化学与资源利用研究。E-mail：421966141@163.com。

基金项目：国家自然科学基金项目（31270735）和福建省科技厅产学研重大专项资助（2013N5009）