四种茶儿茶素在蒸馏酒和水中的变化研究

兰 余，吕杨俊，张海华，朱跃进，刘 均，曹晓念，冯华芳，刘青青，张 平，张士康*

1. 泸州老窖股份有限公司，四川 泸州 646000；2. 中华全国供销合作总社 杭州茶叶研究院，浙江 杭州 310016

茶多酚占茶叶干重的15% ～ 30%，而儿茶素占茶多酚总量的60% ～ 80%。茶鲜叶中儿茶素主要以表型结构存在，主要有EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）、EGC（表没食子儿茶素）、ECG（表儿茶素没食子酸酯）和EC（表儿茶素）四种[1-3]。儿茶素溶于水、乙醇、冰醋酸、丙酮溶剂，其分子结构中的B 环酚羟基活跃，使得儿茶素在溶剂中易发生异构化、水解、氧化/聚合、缩合等转化反应[4-5]。儿茶素在溶剂体系中的变化情况，关系其在食品、医药等多领域的应用性能，因此国内外学者对儿茶素在食品饮料、焙烤加工、热水提制、茶汤冲泡乃至血液等方面的变化开展了多样研究[6-10]。这些研究都是以水为溶剂，不含乙醇。但随着儿茶素功能应用范围的拓宽和广泛关注，儿茶素在含乙醇体系中的变化研究必不可缺。本文针对儿茶素在乙醇体系（含硬饮料）中变化研究的盲点，开展儿茶素在蒸馏酒和水两种体系中的变化对比性研究，以期弥补研究空白，亦期为儿茶素在食品硬饮料中应用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 试验材料

茶多酚和儿茶素单体（中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院食品技术研究所），经水法粗提、专用树脂纯化、中压色谱分离制得。其中，茶多酚，含总多酚81.98%、EGCG 33.45%、EC 2.80%、ECG 7.73%、EG 3.55%、GA 0.18%、CAF 0.88%；EGCG，纯度77.89%；EGC，纯度77.75%；ECG，纯度84.32%；EC，纯度86.29%。蒸馏酒（泸州老窖股份有限公司，酒精度45.5%，生产批号2015-04-14），四川泸州老窖生产基地经固态纯粮发酵制得。冰乙酸、乙腈、甲醇等化学试剂（国药集团化学试剂有限公司），均为色谱纯。

1.1.2 主要仪器

Waters 1525系列高效液相色谱仪及Waters 2998紫外检测器、自动进样器成套设备（上海Waters科技有限公司），C18色谱柱4.6*250 mm，5 μm（美国菲罗门Phenomenex公司），分析天平（1/10000）（梅特勒-托利多国际贸易上海有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品制备

准确称取绿茶茶多酚与4种儿茶素单体各1.00 g，分别于蒸馏酒和水体系中溶解并定容至1000 mL，四等份分装于250 mLPET瓶中密封、25℃避光贮藏，于第0 d、1 d、2 d、3 d、6 d、9 d、12 d、15 d、30 d、45 d、60 d、75 d、90 d、105 d、120 d取样测定儿茶素含量。

1.2.2 儿茶素总量及组分测定

按GB/T 8313—2018方法进行测定。每个样品重复制备3 次，样品中儿茶素含量重复测定 3 次。

1.2.3 数据处理与统计

采用EXCEL计算平均值。儿茶素测定数据的图表制作、线性拟合采用EXCEL软件完成。

2 结果与分析

2.1 儿茶素在蒸馏酒和水体系中贮藏变化

图1 可见，茶多酚（TP）和四种儿茶素单体（EGCG、EGC、ECG、EC）在25℃避光条件下于蒸馏酒和水两种体系中变化存在差异。图1（Ⅰa）显示，茶多酚在蒸馏酒体系中随着贮藏时间延长，四种主要儿茶素总量逐渐降低，其中简单儿茶素（EC、EGC）降幅最大，EGC在30 d时降至检出限（0.01 μg/mL）下，EC在60 d时已降了2/3至15 μg/mL。酯型儿茶素（EGCG、ECG）亦呈下降趋势，降幅较简单儿茶素小，至120 d时约降低50%。图1（Ⅰb）显示，茶多酚在水体系中随着贮藏时间的延长，酯型儿茶素（EGCG、ECG）均呈下降趋势，其中EGCG尤为明显；简单儿茶素（EGC、EC）呈增大结果，尤其是EGC；此外，在水体系中6 ～ 90 d期间还测定出GA（没食子酸）。

图1 四种儿茶素在蒸馏酒（a）和水（b）中浓度变化（Ⅰ:茶多酚；Ⅱ:EGCG；Ⅲ:EGC；Ⅳ:ECG；Ⅴ:EC）Figure 1 Concentration changes of four catechins in distilled wine (a) and water (b)system

图1（Ⅱa）可看出，EGCG单体在蒸馏酒中变化趋势与茶多酚中EGCG具有一致性，随时间出现降低，同时体系中可测得ECG随时间呈增长趋势。马梦君等[11]研究发现，25℃下贮藏的茶多酚水溶液中儿茶素总量及EGCG、ECG含量随着贮藏时间的延长而不断降低。图1（Ⅱb）可看出，EGCG单体在水中随时间延长而降低，同时EGC和GA出现增加趋势，体系贮藏中儿茶素单体测定值总和80%分布在720 μg/mL以上，与初始值770 μg/mL相差约50 μg/mL。

图1（Ⅲa）结果显示，EGC在蒸馏酒中降低趋势明显，在0 ～ 30 d时可测到样品中初始含有的微量ECG、EGCG至30 d后均低于检出限，同时EGC降低趋势未变。图3（Ⅲb）结果显示，EGC在水体系中也呈降低趋势，降幅较蒸馏酒体系中小，同时伴随微量EGCG和ECG可检出。

图1（Ⅳa）可看出，ECG单体在蒸馏酒中降幅明显，且未曾检测出其他三种单体。图1（Ⅳb）可看出，ECG单体在水体系中表现出和EGCG单体相似变化，随着时间延长，ECG降低的同时EC和GA增多且单体体系中儿茶素总量保持较高浓度。

图1（Ⅴa）显示，EC单体在蒸馏酒中降幅明显，几乎未检测到其他三种单体。图1（Ⅴb）显示，EC单体在水中总体下降，120 d时达最低浓度720 μg/mL，未检出其他三种单体和GA。

2.2 儿茶素在蒸馏酒和水中的稳定性比较

对蒸馏酒体系而言，对比图1（Ⅰa ～Ⅴa），四种儿茶素无论是混合态还是单体在蒸馏酒体系中均呈一致降低的趋势，从结果推测降低过程中几乎不能有儿茶素单体之间的转化。经数学拟合处理，四种单体在蒸馏酒体系中变化都较符合一元线性关系（R2= 0.8591 ～ 0.9661），按四种单体浓度降低50%的时间长短排序为EGCG＜EGC＜EC＜ECG（表1），此时间顺序表征了四种单体在蒸馏酒中的稳定性。同步拟合茶多酚（混合态）中EGCG的变化，同样呈线性关系，浓度降低50%，时间却延长至45 d。

表1 儿茶素在蒸馏酒体系中变化线性拟合结果Table 1 Linear fitting results of catechins in distilled liquor system

对水体系而言，对比图1（Ⅰb ～ Ⅴb），四种儿茶素无论单体还是混合态都呈趋势一致的变化，四种儿茶素单体总量略有降低，但基本维持在A 0 ～ 70%A 0范围（A0，0 d测定值），总体上简单儿茶素比酯型儿茶素稳定。从测定值推测，两种酯型儿茶素（EGCG、ECG）均发生了较大程度的水解反应，即EGCG→EGC+GA，ECG→EC+GA；两种简单儿茶素（EGC、EC）发生了30%左右的小幅降低，几乎不能推测出单体间转化反应的发生。

对比两种体系，从四种单体的分子结构（图2）这一根本阐释，四种物质的分子结构主要差异在于R1和R2基团，结合蒸馏酒体系中四种单体的Date[C50]（d）结果，加之乙醇分子中的羟基可形成氢键，且乙醇4.3＜蒸馏酒的溶解度参数（极性）7.52＜水10.20，推测四种儿茶素分子结构中R2基团比R1基团更活跃，即R2基团比R1基团对儿茶素在蒸馏酒中不稳定的贡献度更高、作用更强。

图2 （-）-表型（顺式）儿茶素类分子结构图Figure 2 Molecular structure of (-)-phenotypic (CIS) catechins

3 讨论

本试验探讨了25℃避光密封贮藏下四种儿茶素在蒸馏酒和水两种体系中含量的变化，结果表明茶多酚和四种儿茶素单体在蒸馏酒和水两种体系中稳定性表现差异较大，在水中的稳定性比蒸馏酒体系中高。从儿茶素类变化的可能性反应原理推测，在蒸馏酒体系中尤为显著的发生了非水解反应，极可能是发生了氧化、聚合等其他类型的反应；而在水体系中酯型儿茶素和简单儿茶素的下降趋势一致，但下降原因各异，其中酯型儿茶素主要发生了水解反应含量降低，而简单儿茶素则发生了水解以外的其他反应。从蒸馏酒和水两种体系本身而言，蒸馏酒中除含有乙醇外，还含有重要呈香类物质如酯类、其他醇类等多羟基化合物，从理论上推测这些化合物的羟基对儿茶素类变化极可能产生影响，这也可能是儿茶素类在蒸馏酒和水体系中变化不一致的重要因素。试验结果为儿茶素类在食品体系中的稳定性研究提供了新的数据。