几种信阳毛尖茶的化学成分研究

远凌威，张斯荷，张 伟，乔春连；袁正仿，李先文，赵昕梅*

(信阳师范学院a.生命科学学院;b.大别山农业生物资源保护与利用研究院，河南 信阳 464000)

0 引言

信阳毛尖茶是我国十大名茶之一，茶形纤细、圆直，色泽翠绿，白毫满披；茶汤色泽碧绿透亮，香气高雅，汤味鲜爽甘醇，叶底嫩绿.其主要产区分布于河南省信阳市8县2区.为满足市场需求，近年来一些新的茶树品种被陆续引种，福鼎大白茶是推广面积较大的茶树品种之一，具有茶形美观和上市早的特点，效益较好，深受茶农欢迎.但是茶树品种的引种使得茶树性状混杂，对信阳毛尖茶的品质稳定造成潜在影响，而目前对信阳毛尖茶品质的研究多集中于生态环境(土壤因子、气候因子和昆虫因子等)、茶产地、采摘时间和加工工艺等对茶叶品质的影响[1-3].本研究以同一产茶区不同采摘期的信阳毛尖茶本地种1、本地种2和福鼎大白茶为材料，对影响茶叶品质的物质基础水溶性总糖、总黄酮、总游离氨基酸和茶多酚等进行比较分析.

1 材料与方法

1.1 信阳毛尖茶样

鲜叶原料采自信阳市浉河区龙潭村和黑龙潭村，茶叶加工由当地同一家茶农完成.茶样信息见表1.

表1 测试样品信息

1.2 主要仪器及试剂

紫外可见分光光度计，T6新世纪，普析通用；高效液相色谱仪，UltiMate3000，戴安中国有限公司；全自动氨基酸分析仪，A300型，德国曼默博尔公司；ULUP-Ⅳ优普超纯水制造系统，四川优普超纯科技有限公司；KQ3200VDE型双频数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；FA2104A电子天平，上海精天电子仪器有限公司.

甲醇、乙腈为色谱纯，赛默飞世尔科技有限公司；芦丁、茶多酚、茶氨酸和生物碱等标准品，上海同田生物技术有限公司；42种生理体液氨基酸，德国曼默博尔公司；其他药品试剂为分析纯，国药集团化学试剂有限公司.

1.3 测定项目及分析方法

先取适量不同茶样进行研磨粉碎，过40目钢筛，再分别称取2.0 g茶粉于50 mL离心管中，加入沸蒸馏水20 mL，混匀后置于超声波清洗仪中，45 Hz超声处理10 min，再10 000 r/min，离心8 min，取茶汤于50 mL容量瓶中；茶渣中继续加入沸蒸馏水20 mL进行同样处理，合并2次茶汤；待茶汤温度降至室温时进行定容.分别测定水溶性总糖、总黄酮、总游离氨基酸和茶多酚含量.其中水溶性总糖采用蒽酮比色法；总黄酮测定采用国标法(GB/T 20574-2006)；茶多酚和生物碱测定采用HPLC法，包括儿茶素(Catechin，C)、表儿茶素(Epicatechin，EC)、没食子酸(Gallic acid，GA)、表没食子儿茶素(Epigallocatechin gallate，EGC)、表儿茶素没食子酸酯(Epicatechin gallate，ECG)和表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate，EGCG)，可可碱(Theobrmine)、茶碱(Theophylline)和咖啡因(Caffeine)；游离氨基酸采用全自动氨基酸分析仪测定.各生化成分的数值均为3次测定的平均值.数据分析采用Excel 2010和仪器自带分析软件进行.

2 结果与分析

2.1 水溶性总糖含量分析

由图1可知，同一采摘期不同品种的茶样1、茶样3和茶样4中水溶性总糖含量基本一致，而相同品种不同采摘期茶样中的水溶性总糖含量差别显著，如茶样1和茶样2，随着温度升高和光照强度增加，细胞内的水溶性总糖含量上升至116.3 mg/g，增加了27.0%，这可能与细胞代谢加快有关.冬茶中水溶性总糖含量极显著高于其他采摘期相同品种和不同品种中的含量(P<0.01)，高达209.0 mg/g，比同一品种春季茶样增加了117.3%，原因可能是，冬季茶树叶片细胞内水溶性总糖含量升高可降低细胞质冰点，从而增强植物的抗寒性，该结果与田野等人[4]的研究结果相一致.信阳毛尖茶多属于绿茶类产品，采摘季节性强，茶叶利用率低，这在一定程度上限制了茶树资源的有效利用，而茶叶多糖在降血糖、抗疲劳、抗氧化和抵抗肿瘤细胞等方面发挥着独特作用[5，6]，本研究结果预示着冬茶可作为茶多糖的资源用于功能性食品的开发.

2.2 总黄酮和茶多酚含量分析

黄酮类化合物广泛存在于自然界绝大多数植物和浆果中，总数4千余种，于20世纪80年代末首次作为保健品引起国际医药界的注意，如用于预防和治疗冠心病和心肌梗塞等心血管疾病的“碧萝芷”，其功效成分是从法国地中海沿岸地区生长的主要树种“滨海松”树皮中提取的一种黄酮混合物，包括儿茶素、表儿茶素、紫杉素和原花青素等.从图1可以看出，不同品种茶样黄酮含量存在一定差异，本地种2(茶样4)中黄酮含量(96.5 mg/g)显著高于同期其他茶样，而冬季黄酮含量下降28.7%，仅为68.8 mg/g.

图1 茶样中主要化学成分的含量

茶多酚属于黄酮类物质，具有抗氧化、改善血液循环、降血糖、降血压、降低胆固醇、神经保护和神经再生等功效[7，8].本研究检测的6种茶多酚类物质总量在同期不同品种间存在一定差异，茶样3和茶样4基本一致，略高于茶样1；不同采摘期相同品种茶样中6种茶多酚类物质总量变化趋势不同，茶样2高于茶样1，上升8.8%，冬茶样品中含量极低，比茶样4减少92.8%，含量仅为5.9 mg/g(图1).但图2表明，6种茶多酚类物质在不同茶样中含量差别显著.5个测试茶样中，没食子酸(GA)含量最低，在0.71～1.36 mg/g之间，不同采摘期

的同一茶树品种中GA含量差异显著，信阳本地种1中GA含量呈现出春末时期(茶样2)高出早期茶样(茶样1)63.3%，本地种2中GA含量则是春茶(茶样4)显著低于冬茶81.7%；同一采摘期不同茶树品种GA含量表现出，福鼎大白茶(1.36 mg/g)显著高于信阳本地种1(0.79 mg/g)和本地种2(0.71 mg/g).儿茶素(C)和表儿茶素(EC)都属于黄烷醇类，又称为儿茶素类.春季茶样中儿茶素含量随茶树品种及采摘时期变化不大，冬茶中儿茶素含量下降极其显著，比同一品种春季茶样减少91.7%，而EC含量在同一采摘期不同茶树品种间差异显著(见茶样1、茶样3和茶样4)，茶样4中EC含量最高(6.45 mg/g)，约为茶样1中的3倍；茶样2中EC含量较茶样1显著升高，约1.5倍，以及茶样4和冬茶中EC含量变化趋势，说明温度升高和光照增强有助于细胞内EC的合成.在春茶茶样中，除茶样2中EGC含量有一定上升外，EGC、EGCG和ECG含量随茶树品种和采摘期变化不显著，而冬季茶样中这3种茶多酚类物质含量降低极其显著.茶样1-4中，EGCG含量显著高于其他5种茶多酚类物质，处于45.90～53.98 mg/g之间.EGCG是目前茶多酚类物质生物学功能研究的热点，在抑制肿瘤细胞、抗病毒、抗菌和听力保护等方面[9]发挥独特作用.本研究结果表明福鼎大白茶(茶样3)中EGCG含量约为53.98 mg/g，分别比茶样1和茶样4高出14.7%和6.0%.

图2 茶样中主要单酚物质的含量

2.3 总游离氨基酸含量分析

游离氨基酸为茶叶中主要鲜味物质，与茶汤滋味关系密切，是影响茶叶品质最大的生化成分之一[10].由图1可知，总游离氨基酸含量在茶树品种间呈现显著差异(见茶样1、茶样3和茶样4)，在一定时期内温度升高和光照强度增加有助于细胞内氨基酸的合成(见茶样1和茶样2)，这与该时期内细胞代谢旺盛生长加快这一生理现象一致.冬季茶样中游离氨基酸含量的显著降低也说明了氨基酸含量可以反映出细胞代谢的快慢.表2和图3显示，5个测试茶样中，除色氨酸(Try)外均检测到赖氨酸(Lys)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)(茶样4中未检测到)和缬氨酸(Val)等6种人体必需氨基酸和幼儿发育必需氨基酸组氨酸(His).这些必需氨基酸含量在茶树品种间的差异更为明显(见茶样1、茶样3和茶样4)，春季采摘时期对茶样中必需氨基酸含量也表现出较大影响，但含量变化趋势与氨基酸种类相关.冬季茶样中6种必需氨基酸的含量显著低于同一品种的春季茶样(见图3，茶样4)和其他品种的茶样(见图3，茶样1～3)，但只在冬茶样品中检测到另一种人体必需氨基酸蛋氨酸(Met)，含量为7.46 μg/g.除人体必需氨基酸外，各检测样本中其他氨基酸含量在茶树品种间表现出一定的差异，同一品种茶样中氨基酸含量也受采摘时间的影响.

图3 茶样中人体必需氨基酸含量

茶氨酸(L-Theanine)为茶叶游离氨基酸中的特色氨基酸，是影响茶叶香气和鲜爽度的物质基础.茶氨酸能减缓焦虑、降低血压、消除咖啡碱引起的血管收缩和行为影响，平缓情绪，减缓咖啡因引起的睡眠障碍，辅助咖啡因提高认知功能[11].由表2可以看出，茶氨酸含量在不同茶树品种中差异极其显著，同期采摘茶样信阳本地种1(茶样1)和本地种2(茶样4)中茶氨酸含量分别为福鼎大白茶(茶样3)中茶氨酸含量的12.15倍和7.64倍；信阳本地种1在5月上旬采摘茶叶(茶样2)中茶氨酸含量高出4月中上旬采摘茶叶(茶样1)中茶氨酸含量23.8%，氨基酸总类也有所增加，如牛磺酸(Tau)和天冬酰胺(Asn)，这与早期春茶口感淡、不耐泡而晚期春茶滋味更浓厚的现象相一致.同一品种冬茶中茶氨酸含量比春季茶叶(茶样4)降低了87.8%，但各茶样中茶氨酸含量占总游离氨基酸含量的比率均高于50%.

除茶氨酸外，茶叶中主要氨基酸天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)和精氨酸(Arg)含量在茶树品种间也存在明显差异.总之，同一采摘期不同茶树品种中各氨基酸种类和含量存在明显差异，如瓜氨酸(Cit)和胱氨酸(Cys)2；同一茶树品种不同采摘期茶样中各氨基酸含量变化趋势各异，与氨基酸种类相关，如天冬酰胺(Asn)和鸟氨酸(Orn).

表2 测试样品中游离氨基酸含量(n=3)

注：*.人体必需氨基酸；**.幼儿发育必需氨基酸；-.未测出含量

2.4 生物碱含量分析

可可碱、茶碱和咖啡因都属于黄嘌呤生物碱，是茶叶中主要的生物碱，其中咖啡因含量最高，约占茶叶干重的2%～4%，为茶汤苦味的呈味物质[10]，它与前2者均为黄嘌呤的甲基衍生物，适量使用具有祛除疲劳、兴奋神经的作用，在临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏.由图4可以看出，不同品种春季茶样中，本地种1(茶样1)中可可碱含量分别高出福鼎大白(茶样3)17.9%和本地种2(茶样4)46.9%；茶碱含量分别是福鼎大白(茶样3)的3.23倍和本地种2(茶样4)的3.77倍；而咖啡因含量差异不显著.随采摘时间延后，相同品种茶样中各生物碱的含量均表现出下降趋势，与茶样1相比，茶样2中可可碱、茶碱和咖啡因含量分别下降了64.9%、77.9%和2.3%，而冬茶与茶样4相比，可可碱、茶碱和咖啡因含量分别下降了96.4%、64.7%和28.0%.4月中上旬采摘茶样本地种1(茶样1)、福鼎大白(茶样3)和本地种2(茶样4)中总碱含量分别为43.92 mg/g、41.59 mg/g和41.79 mg/g，而5月上旬采摘的本地种1(茶样2)中总碱含量为35.49 mg/g，比4月中上旬采摘时的总碱含量下降了19.2%，本地种2中总碱含量冬茶比春茶(茶样4)降低了41.0%.因此，对于茶叶生物碱比较敏感的人群可选择5月份采摘的茶叶饮用，而冬季茶样中可可碱和茶碱含量极低，可作为植物源材料提取制备咖啡因，提高茶树资源利用率.

图4 茶样中主要生物碱的含量

3 讨论

茶叶是除水之外最受人们欢迎的无醇类饮料，所含活性物质种类丰富，具有抗氧化、抗炎、抗癌、降血糖和提高认知水平等功效[5-9]，而且主要活性成分咖啡因、茶多酚和茶氨酸之间的协同作用对发挥茶叶有益效果起着重要作用[11，12].游离氨基酸含量与茶汤风味表现出正相关，除茶叶中特色氨基酸茶氨酸外，谷氨酸(Glu)和苯丙氨酸(Phe)含量在茶汤滋味和香气方面发挥重要作用[10].本研究结果表明，不同茶树品种和采摘时间各物质含量差异不同.其中总游离氨基酸含量在茶树品种间的差异极显著，表现为信阳本地种1和本地种2显著高于福鼎大白，与茶样表现出的感官特征相一致，也在一定程度上解释了信阳本地茶更受消费者欢迎的原因；春季茶样中茶多酚总量差异不显著，但单酚类物质含量在茶树品种间差异较大.5月上旬采摘的本地种1(茶样2)中酚类物质总量有所上升，但茶叶总生物碱含量较4月中上旬采摘的茶样1下降19.2%，水溶性总糖和总游离氨基酸也高于茶样1，因此，5月上旬采摘的茶叶更适合茶叶生物碱敏感人群饮用.

信阳毛尖茶为我国十大名茶之一，市场需求量大，作为信阳地区主要经济作物，种植面积逐年递增，信阳本地茶种在外形和内质方面占有优势，但属晚生品种且产量相对较低，茶农收入不高.目前大面积引种的福鼎大白茶属早生品种，具有色泽翠绿、白毫多和产量高等特点，但其游离氨基酸含量显著低于信阳本地种，品质相对一般.茶树品种是茶叶可持续发展和茶叶产业化的基础，在茶树良种推广时，可结合茶树内含物质来引种和从本地种中选育抗寒、抗旱、抗虫性强和低咖啡因的茶树新品种.除此之外，也可以结合内含物质进行茶叶产品加工，例如，氨基酸含量高的茶树比较适合生产绿茶，而茶多酚含量高的茶树更适合制作优质红茶.本研究中福鼎大白茶酚氨比相对较高，更适合加工红茶，而本地种酚氨比含量相对较低，更适合加工绿茶.

茶叶深加工在充分利用茶叶资源、丰富茶叶市场产品和开辟新的茶叶功能等方面具有重要意义.本研究结果表明，冬茶中水溶性总糖显著高于春季茶样，而可可碱和茶碱含量显著低于春季茶样，因此，冬茶一方面可作为生产茶叶多糖和咖啡因的原材料，另一方面也可以作为研究茶叶多糖和咖啡因等活性物质生物合成途径和机制的试验材料.此外，生态因子和茶树树龄等因素对茶树内含物质含量的影响有待深入研究，以期全面探究内含物质在茶树中的变化规律，更好地开发利用茶树资源.