茶叶中果糖、葡萄糖和蔗糖含量及蔗糖来源分析

周金沙，常晓途，汪 辉*，黎 瑛，崔晓娇，胡丽俐，张 燕，徐步城

1. 长沙市食品药品检验所/国家酒类产品质量监督检测中心，湖南 长沙 410016；2. 长沙县食品药品安全检测中心，湖南 长沙 410100；3. 长江大学 生命科学学院，湖北 荆州 434025；4. 长沙市望城区产商品检测中心，湖南 长沙 410200

茶叶是以茶树鲜叶为原料采用特定工艺加工而成，不含任何添加物[1]。糖类物质是茶叶的主要滋味物质之一，赋予甘醇的口感滋味。茶叶本身含有一定量的蔗糖，由于各种茶叶的加工工艺等不同，其中的蔗糖含量也相差甚远。蔗糖价格低廉，在市场上易获取，为了满足消费者的色泽和“回甘”等感官需求[2]，同时也为了谋取高额利润，尤其是高档茶叶，不良商贩在茶叶加工过程中添加蔗糖，一些人造回甘味茶叶涌入市场，严重扰乱茶叶市场，损害消费者和其他经营者的合法权益，影响消费者身体健康，阻碍茶产业的良性发展。

目前，国内外关于系统研究茶树鲜叶和茶叶中单糖和二糖的研究鲜有报道，尤其是关于茶叶蔗糖的来源甚少。由于国际上无相关标准对茶叶中蔗糖含量作出规定[3-8]，也无文献对其含量范围进行系统的研究报道，监管部门缺乏相关技术和数据支持，对将蔗糖掺入茶叶只能依靠对生产领域现场取证和现场查处，执法难度大，让不法商人有机可乘。本课题旨在采用固相萃取-液相色谱串联质谱法测定分析来源于市场和网上购得的306个茶样中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，以及多批次茶鲜叶及加工的茶叶中的糖类物质含量，初步探讨分析茶叶中的蔗糖来源，为有关职能管部门提供数据支持和参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

1290型高效液相色谱串联6460型三重四极杆质谱（美国安捷伦科技有限公司）；超纯水仪（法国默克密理博公司）；超声波清洗仪（江苏金坛超声仪器）；24管防交叉污染固相萃取仪（美国Supelco公司）；X1R高速冷冻离心机（德国赛默飞世尔科技有限公司）；XBridge BEH Amide（2.1 mm×150 mm, 5 μm）色谱柱和Oasis PRIME HLB 200 mg/6 mL 固相萃取柱（美国waters科技有限公司）。

D-果糖（含量为99.7%）、D-葡萄糖（含量为99.4%）和D(+)-蔗糖（含量为99.9%）（德国Dr. Ehrenstorfer公司）；乙腈（色谱纯）（美国默克公司）；氨水（色谱纯，含量≥25%）（上海市生化科技股份有限公司）；实验用水均为超纯水仪制得的超纯水。

306个茶叶样品在茶叶市场和淘宝商城购买，其中绿茶（西湖龙井、黄山毛峰、六安瓜片、太平猴魁、碧螺春、安吉白茶、南京雨花茶等）

97个、红茶（祁红、滇红、湖红、宜红、正山小种、日照红茶、锡兰红茶等）53个、黑茶（普洱饼茶、安化茯砖、湖北青砖、湖北米砖、四川康砖、六堡散茶、泾渭茯茶等）42个、乌龙茶（大红袍、闽北水仙、武夷肉桂、铁观音、凤凰单枞、永春佛手、黄金桂、冻顶乌龙等）44个、黄茶（君山银针、蒙顶黄芽、霍山黄芽、平阳黄汤、沩山毛尖、广东大叶青、远安鹿苑等）36个和白茶（白毫银针、白牡丹、贡眉、寿眉）34个。茶叶产地覆盖中国、印度、斯里兰卡、肯尼亚、日本、英国和阿联酋七国。

2019 年 4 ～ 5 月和 2020 年 4 ～ 5 月，分别采摘湖南长沙、常德、邵阳三地茶鲜叶，采用传统绿茶、白茶、黄茶和红茶加工工艺制成干茶样。

1.2 茶叶中果糖、葡萄糖和蔗糖的测定

分别参照Wang H等建立的SPE-LC-MS/MS法测定[9]。该方法果糖、葡萄糖和蔗糖的检出限分别为 0.007 g/kg、0.009 g/kg 和 0.025 g/kg，回收率在92.1% ～ 108.5%，相对标准偏差小于8.6%，方法检出限值低，线性范围宽，基质效应弱，准确度高，符合实验要求。

1.3 茶叶水分的测定

参照《GB 5009.3—2016 食品中水分的测定》。

1.4 数据分析

采用Matlab （R2018a）软件进行数据统计分析。用 Matlab （R2018a）软件中的 ttest 2 函数对茶鲜叶和其加工的茶叶蔗糖含量进行t检验统计分析，采用isoutlier函数对306个茶样的蔗糖含量进行离群值分析。

2 结果与分析

2.1 茶叶中果糖含量情况

图1结果表明，306个茶样中果糖（以干基计）最低含量为未检出（< 0.007 g/kg），最高含量为29.565 g/kg。其中，未检出果糖的茶样有25个，占8.2%；大于10 g/kg的茶叶有9个，占2.9%；未检出果糖含量的绿茶有12个、黑茶有8个、乌龙茶1个、黄茶3个和白茶1个，分别占所在茶类的12.3%、24.2%、2.3%、8.3%和2.9%；黑茶中的普洱熟茶66.7%未检出果糖，最高含量不超过0.6 g/kg，白茶、乌龙茶和红茶均有检出不同含量的果糖。Ding Yongsheng等人采用离子色谱法测定的龙井茶和碧螺春的果糖含量为 0.38 ～ 0.86 g/kg[10]，Tusneem Kausar等人采用高效液相色谱法测定的绿茶、红茶和乌龙茶的果糖平均含量为0.90±0.04 g/kg[11]，周鹏等人采用亲水作用色谱-质谱联用法测定铁观音的春茶和秋茶果糖含量分别为3.97±1.57 g/kg和1.98±1.03 g/kg[12]，说明果糖作为糖类风味物质之一在茶叶普遍存在。本试验所测306个茶样中果糖的平均含量（以干基计）大小为：红茶>乌龙茶>白茶>黑茶>绿茶>黄茶。

图1 茶叶中果糖含量（以干基计）散点图Figure 1 Scatter diagram of fructose content (on a dry basis) in tea

2.2 茶叶中葡萄糖含量情况

图2 结果表明，306个茶样中葡萄糖（以干基计）最低含量为未检出（< 0.009 g/kg），最高含量为16.282 g/kg。其中，未检出葡萄糖的茶样品17个，占5.6%；大于10 g/kg的茶样1个，占0.4%；未检出葡萄糖含量的绿茶5个、黑茶7个、乌龙茶1个和黄茶4个，分别占所在茶类的5.2%、16.7%、2.3%和11.1%。黑茶样中的普洱熟茶50%未检出葡萄糖，最高含量不超过0.7 mg/kg，白茶和红茶均检出不同含量的葡萄糖。Ding Yongsheng等人采用离子色谱法测定的龙井茶和碧螺春的葡萄糖含量为0.59 ～ 1.31 g/kg[10]；Tusneem Kausar等人采用高效液相色谱法测定绿茶、红茶和乌龙茶的葡萄糖平均含量为1.12±0.22 g/kg[11]；周鹏等人采用亲水作用色谱-质谱联用法测定铁观音的春茶和秋茶的葡萄糖含量分别为9.52±6.87g/kg和2.82±1.05 g/kg[12]，说明葡萄糖作为糖类风味物质之一在茶叶中也普遍存在。本试验所测306个茶样中葡萄糖的平均含量（以干基计）大小依次为红茶>乌龙茶>白茶>绿茶>黑茶>黄茶。

图2 茶叶中葡萄糖含量（以干基计）散点图Figure 2 Scatter diagram of glucose content (on a dry basis) in tea

2.3 茶叶中蔗糖含量情况

图3 可看出，306个茶样中蔗糖（以干基计）最低含量为未检出（< 0.025 g/kg），最高含量为172.912 g/kg。其中未检出蔗糖的茶样品32个，占10.5%；大于50 g/kg的茶叶6个，占2.0%；未检出蔗糖含量的红茶19个、黑茶8个、白茶3个、绿茶和乌龙茶各1个，分别占所在茶类的35.8%、19.0%、8.8%、2.3%和1.0%。黑茶中，普洱熟茶有66.7%未检出蔗糖，且最高含量不超过0.6 g/kg，黄茶均有检出不同含量的蔗糖。Ding Yongsheng等人采用离子色谱法测定的龙井茶和碧螺春的蔗糖含量为6.16 ～ 9.94 g/kg[10]，Tusneem Kausar等人采用高效液相色谱法测定的绿茶、红茶和乌龙茶的蔗糖平均含量为10.73±0.18 g/kg[11]，周鹏等人采用亲水作用色谱-质谱联用法测定铁观音的春茶和秋茶蔗糖含量分别为 33.28±4.85 g/kg 和 36.86±7.37 g/kg[12]，说明蔗糖作为糖类风味物质之一在茶叶中普遍存在。试验所测306个茶样中蔗糖的平均含量（以干基计）大小为绿茶>乌龙茶>黄茶>红茶>白茶>黑茶，全发酵茶不含蔗糖的比例比半发酵茶和非发酵茶高，且蔗糖含量整体较其他茶叶低。

图3 茶叶中蔗糖含量（以干基计）散点图Figure 3 Scatter diagram of sucrose content (on a dry basis) in tea

2.4 茶叶中果糖、葡萄糖与蔗糖的关系

图4 可知，蔗糖含量较高的茶叶中果糖和葡萄糖含量普遍较高，这可能是蔗糖在加工或储存过程中水解成果糖和葡萄糖。红茶和黑茶中果糖和葡萄糖含量大部分比蔗糖高，这可能是在茶叶发酵过程中蔗糖进一步水解有关。黑茶中，普洱熟茶有66.7%均未检出果糖和蔗糖，最高含量不超过0.6 g/kg；50%未检出葡萄糖，最高含量不超过0.7 g/kg，其中6个普洱茶中均未检出果糖、葡萄糖和蔗糖，这可能是发酵过程中微生物大量繁殖且发酵过程相对较长，需要较多的能量即消耗相应的碳源物质，导致茶叶中多种糖类物质含量下降[13]。绿茶中果糖含量低，且有少部分绿茶未检出果糖，这可能与绿茶加工时间短、蔗糖未能水解成果糖有关。红茶和乌龙茶的果糖和葡萄糖的平均含量均高于微发酵和不发酵茶叶，这可能是在发酵过程中有更多的茶多糖水解的结果。

图4 茶叶中果糖、葡萄糖和蔗糖含量关系Figure 4 Relationship among fructose, glucose and sucrose in tea

2.5 茶叶中蔗糖来源

蔗糖是果糖和葡萄糖的半缩醛羟基缩合脱水而形成的二糖，广泛分布于植物的根、茎和叶中。由于不同的加工工艺和成品茶的最终水分含量，茶叶中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量有较大差异。对4月和5月上旬采摘的16个茶叶鲜叶及其加工的茶叶（绿茶、白茶、黄茶和红茶）进行测定，其中茶鲜叶水分含量、果糖含量（以干基计）、葡萄糖含量（以干基计）和蔗糖含量（以干基计）分别为73.0% ～ 79.5%、未检出（< 0.007） ～ 1.172 g/kg、0.094 ～ 3.068 g/kg 与未检出（< 0.025）～ 0.636 g/kg，加工后的茶叶水分含量、果糖含量（以干基计）、葡萄糖含量（以干基计）和蔗糖含量（以干基计）分别为2.780% ～ 10.30%、0.082 ～ 3.852 g/kg、0.045 ～ 3.647 g/kg和 0.123 ～ 13.282 g/kg（表 2）。茶鲜叶及其加工后的茶叶中果糖和葡萄糖含量均较低，其中在1%的显著性水平下对茶鲜叶和加工的绿茶中果糖和葡萄糖含量进行假设t检验，结果表明茶鲜叶和加工的绿茶中果糖和葡萄糖含量均无显著差异且无规律。而加工后的茶叶中蔗糖含量均有所增加，对比所测茶鲜叶中蔗糖含量可知，茶叶中一部分蔗糖为茶鲜叶中本身含有，即为生长过程中光合作用所产生[14-16]。在1%的显著性水平下对茶鲜叶及其加工的绿茶中果糖和葡萄糖含量进行假设t检验，计算probalility值为4.46×10-9，远低于0.01，说明加工对绿茶蔗糖含量有显著影响。

表2 茶鲜叶及其加工的茶叶中三种糖类物质含量比较（n=3） （g/kg）Table 2 Comparison of three kinds of sugars in fresh tea leaves and processed tea (n=3) （g/kg）

采用MATLAB软件对306个茶样中蔗糖含量进行统计并计算其离群值[离群值定义为中位数相差超过三倍换算MAD的元素。换算MAD定义为C×media(abs(A-median(A)))，其中c=1/(sqrt(2)×erfcinv(3/2))]。结果显示（图 5）：蔗糖含量24.1 g/kg为离群值，超过24.1 g/kg则需考虑是否为人为添加。本试验测定的306个茶样中，有25个茶样的蔗糖含量超过24.1 g/kg，占茶叶总量的8.17%。而考虑茶叶的产地、采摘时间和加工工艺等因素，结合实验数据得出的离群值，我们认为蔗糖含量超过40 g/kg的茶叶极有可能为人为添加。试验所测定的306个茶样中有10个茶样的蔗糖含量超过40 g/kg，占茶叶总量的3.27%，表明茶叶中人为添加蔗糖的现象可能存在。

图5 306个茶样中蔗糖（以干基计）含量的离群值分析图Figure 5 Outlier analysis graph of sucrose content (on a dry basis) in 306 tea samples

3 结论

采用建立的SPE-LC-MS/MS法对市场上306份茶样分别测定其中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，并采用MATLAB软件对茶样中的蔗糖含量进行离群值计算，同时分析了茶叶中的蔗糖来源，试验给出茶叶中的蔗糖含量范围建议，含量超过24.1 g/kg的茶叶，其蔗糖来源需考虑是否有人为添加。本试验还在继续测试茶叶样本，以期进一步补充和完善数据，给出更加科学的结论，从而为有关标准制修订部门提供数据支持和参考，同时可为食品监管部门建立更加健全的茶叶食品安全评价提供依据。