茶叶生化复习.docx

第一章 茶叶中的化学成分及其性质一、 茶叶中的多酚物质茶多酚（Tea polyphenols）：亦称“茶鞣质”、“茶单宁”，茶鲜叶中的含量一般在18～36%（干重）之间；是一类存在于茶树中的多元酚混和物茶多酚的种类：儿茶素类，黄酮（苷）类，花青（白）素类，（缩）酚酸类等其重要组分为儿茶素类1、儿茶素（Catechins）：属于黄烷醇类化合物（flavanol)，在茶叶中含有12-24%（干重），是茶叶中多酚类物质的主体成分1）儿茶素可分为非酯型儿茶素（或简单儿茶素），如EC、EGC；酯型儿茶素（或复杂儿茶素），如EGCG、ECG2）儿茶素的异构体：几何异构、旋光异构3）儿茶素的构型: 具有与L型甘油醛相同的不对称碳原子时，称为L型儿茶素，而具有D型甘油醛相同的不对称碳原子时，称为D型儿茶素4）儿茶素的理化性质：a、溶解性：儿茶素为白色固体，亲水性较强，易溶于热水、含水乙醇、甲醇、含水乙醚、乙酸乙酯、含水丙酮及冰醋酸等溶剂，但在苯、氯仿、石油醚等溶剂中很难溶解B、吸收光谱：儿茶素在可见光下不显颜色，在短波紫外光下呈黑色，在225nm、280nm处有最大吸收峰C、显色反应：儿茶素分子中的间位羟基可与香荚兰素在强酸条件下生成红色物质。

酚类显色剂如氨性硝酸银、磷钼酸等均可与儿茶素反应生成黑色或蓝色物质 D、异构化作用：在热的作用下，一种儿茶素可转变为它对应的旋光异构体或顺反异构体如在绿茶制作中，EC可转变成CE、沉淀反应：儿茶素属多酚类化合物，许多与酚类络合的金属离子也与儿茶素发生反应，如Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+、Fe3+及Ca2+等F、氧化反应：在儿茶素的结构中存在酚性羟基，尤其B环上的邻位、连位羟基极易氧化聚合，易被KmnO4氧化、易被茶鲜叶中的多酚氧化酶氧化催化，也可在光、高温、碱性条件下发生氧化聚合缩合，形成有色物质5）儿茶素与茶叶品质：①儿茶素是绿茶汤苦涩味的主体：特别是酯型儿茶素，其组合和浓度，不仅构成苦涩味的主体，也是茶汤浓淡、茶叶优劣的主体物②儿茶素的氧化程度与红茶品质密切相关 ：儿茶素氧化形成的茶黄素、茶红素是红茶汤色红的主体，同时是茶汤厚度、强度的主体③儿茶素的自动氧化是绿茶贮藏中陈化现象的主因之一： 在常温常压下，绿茶久置后，由绿色陈变为黄色，汤色由绿变成黄红色2、黄酮及黄酮醇类黄酮（苷）类（也称花黄素）：茶叶中黄酮类占茶叶干重的2-5%，其中包括黄酮醇（Flavone)茶叶中的黄酮醇，约占茶叶干重的4%，以及黄酮苷（Flavone glycosides)，约占茶叶干重的1% 。

黄酮（苷）类的理化性质u 色泽： 黄酮及黄酮苷类物质多为亮黄色结晶，与绿茶汤色关系较大u 水解反应：在制茶过程中，黄酮苷在热和酶的作用下会发生水解，脱去苷类配基变成黄酮或黄酮醇，在一定程度上降低了苷类物质的苦味u 溶解性：黄酮及黄酮醇一般都难溶于水，较易溶于有机溶剂，如甲醇、乙醇、冰醋酸、乙酸乙酯等；而黄酮苷类在水中的溶解度比其苷元大，其水溶液为绿黄色，对绿茶汤色的形成作用较大，难溶和不溶于苯、氯仿等有机溶剂中u 吸收光谱：不同结构的黄酮类化合物具有不同的吸收光谱； 但吸收峰大都在240-270nm和335-380nm之间u 显色反应：黄酮及黄酮醇类可与浓硫酸、三氯化铝反应呈现出一定的颜色3、花青素和花白素类花青素（anthocyanidin）：又称花色素，是一类性质较稳定的色原烯衍生物一般茶叶中其含量占干物重的0.01%左右，而在紫芽茶中则可达0.5-1.0%花青素具苦味，对制茶品质不利花白素（leucoanthocyanidin）：又称隐色花青素；无色，但经盐酸处理后能形成红色的芙蓉花色素苷元或飞燕草花色苷元茶新梢花白素含量约为干重的2～3％4、酚酸和缩酚酸类（与茶叶品质）u 酚酸类物质是茶树生理代谢的次生物质，是合成酯型儿茶素必不可少的物质。

u 在制茶过程中，酯型儿茶素水解产生酚酸类，它们参与茶汤滋味的形成u 在红茶制造中，酯型儿茶素水解产生酚酸类，使细胞pH值降低，有利于红茶发酵的进行5、多酚类代谢多酚类在茶树体内的分布，主要集中在茶树新梢的生长旺盛部分，老叶、茎、根内含量少些，尤其是根中含量极微 儿茶素的生物合成大致可分为以下三个步骤：o 合成莽草酸：1、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP ）和D-赤藓糖-4磷酸盐，进行立体专一的缩合反应，形成了3-脱氧-D-7磷酸阿拉伯庚酮糖酸（DAHP）2、DAHP闭环形成去氢奎尼酸，再经可逆的去氢作用形成去氢莽草酸，再产生莽草酸及其3-磷酸盐3、再与一个PEP缩合产生磷酸盐化合物, 经1、4-消除转变为分支酸，然后形成芳香氨基酸o 形成苯丙酸盐：1、苯丙氨酸是苯丙酸盐途径的起始物，也是将植物细胞初级代谢与次级代谢相连接的重要物质2、在此途径中，有3个酶将苯丙氨酸转化为对香豆酰CoA，即苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟基化酶(C4H)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)o 儿茶素的合成：儿茶素合成途径中的第一个中间产物是查尔酮，柑橘素是类黄酮合成途径中第一个稳定的中间产物多酚类的分解代谢：高等植物中，黄酮类化合物的分解代谢，苯甲酸是主要降解产物之一。

6、儿茶素及其氧化产物的生理活性u （一）清除自由基、抗氧化作用u （二）抗癌、抗突变作用u （三）抗菌、抗病毒作用u （四）除口臭作用 u （五）抑制动脉硬化作用 u （六）降血糖作用u （七）降血压作用u （八）抗过敏及消炎作用 u （九）抗辐射作用 u （十）对重金属的解毒作用7、茶树次级代谢：（1）初级代谢: 蛋白质、脂肪、核酸、碳水化合物等是植物生命活动不可缺少的物质，为生物体的生存、生长、发育、繁殖提供能源和中间产物，这类物质代谢我们称之为初级代谢或一级代谢次级代谢: 植物在长期进化过程中，在特定的条件下，以一些重要的初级代谢产物为前体，经过一些不同的代谢过程，产生一些对维持植物生长发育起着一定作用的化合物，如生物碱、黄酮、芳香物质等，合成这些化合物的过程称之为次级代谢2）茶树初级代谢和次级代谢的关系：①次级代谢主要是从糖酵解途径（EMP）、磷酸戊糖途径（HMP）、柠檬酸循环（TCA）等初级代谢的中间产物派生出来的②初级代谢的一些关键中间产物（代谢纽）是次级代谢的起始物，如乙酰辅酶A二、 色素1、色素：是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质，是构成茶叶外形色泽、汤色及叶底色泽的成分，其含量及变化对茶叶品质起着至关重要的作用。

2、 茶叶中的色素：天然色素和加工中形成的色素3、天然色素根据溶解性分为：水溶性色素和脂溶性色素u 脂溶性色素 ①叶绿素（Chlorophyll）：是由甲醇、叶绿醇与卟吩环结合而成，是一种双羧酸酯化合物茶鲜叶中的叶绿素约占茶叶干重的0.3%～0.8％ ，是形成绿茶外观色泽和叶底颜色的主要物质叶绿素a含量为叶绿素b的2～3倍叶绿素a是黄黑色的粉末，其乙醇溶液呈蓝绿色叶绿素b为深绿色粉末，它的乙醇溶液呈绿色或黄绿色②类胡萝卜素（Carotenoids）：是一类具有黄色到橙红色的多种有色化合物，为茶叶中重要的脂溶性色素；茶叶中的类胡萝卜素：主要为胡萝卜素和叶黄素两大类 胡萝卜色素溶液呈橙黄色至黄色，浓度增大时带橙色，酸碱条件下稳定，但对光热氧不稳定叶黄素：不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、石油醚u 水溶性色素：指能溶解于水的呈色物质的总称，一般指花黄素（黄酮类）、花青素（花色素）及儿茶素的氧化产物花黄素是茶叶水溶性黄色素的主体物质，是绿茶汤色的重要组分 花青素：a、对茶叶的叶底色泽、汤色及干茶色泽均有较大影响B、含量较高的紫色芽叶制成绿茶，品质较差，汤色发褐，滋味苦涩，叶底靛青C、若加工红茶，则汤色叶底乌暗，品质也较差。

4、茶叶加工过程中形成的色素：茶黄素（红茶汤色“亮”、茶汤“金圈”）、茶红素（构成红茶汤色的主体物质）、茶褐素（造成红茶茶汤发暗、无收敛性）冷后浑：茶黄素与咖啡碱、茶红素等形成络合物，温度较低时显出乳凝现象，是茶汤“冷后浑”的重要因素之一茶红素参与“冷后浑”的形成后文也有）RR’茶黄素OHOH茶黄素-3-单没食子酸酯GOH茶黄素-3’-单没食子酸酯OHG茶黄素-3,3’-双没食子酸酯GGG=没食子酰基三、 氨基酸1、游离氨基酸与茶叶品质色：游离氨基酸含量高的鲜叶，其N代谢旺盛，持嫩性强，制成的干茶条索紧细、色泽油润味：很多游离氨基酸本身就是滋味因子；如茶氨酸具有类似味精的鲜爽和焦糖香气，对茶汤的滋味和香气都有良好的作用；谷氨酸和天门冬氨酸具有鲜味；精氨酸具有鲜甜滋味，在食品中被视为风味增强剂香：在红茶发酵中，氨基酸可以形成香气物质2、茶氨酸（2）性质：①自然界存在的茶氨酸均为L型，白色针状结晶②极易溶于水，而不溶于无水乙醇和乙醚，且溶解性随温度升高而增大③具有焦糖的香味和类似味精的鲜爽味，味觉阈值为0.06%，而谷氨酸和天冬氨酸的味觉阈值则分别为0.15%及0.16%3）茶氨酸与茶叶品质：对绿茶滋味具有重要作用，（红茶）能缓解茶的苦涩味，增强甜味。

四、 生物碱1、茶叶中嘌呤碱：主要有咖啡碱（caffeine,占茶叶干重的2~4%，是茶叶中的特征性成分之一），可可碱（theobromine, 0.05%)，茶叶碱（theophylline, 0.002%)，它们均为黄嘌呤的甲基衍生物2、茶叶嘌呤碱的组成与结构：茶叶生物碱主要是嘌呤碱类嘌呤碱含有嘌呤环结构，即由一个嘧啶环和一个咪唑环稠合而成3、 茶叶嘌呤碱的性质(1) 茶叶嘌呤碱的一般特性:均为无色结晶，有苦味，有的还可以因热升华而不会被破坏太多了，参照课本P36-38）(2) 重要嘌呤碱的特性a、咖啡碱的性质：是具有绢丝光泽的白色针状结晶体，失去结晶水后成白色粉末无臭味，有苦味b、可可碱的性质：白色粉状结晶，无臭，略有苦味，为茶叶苦味物质之一熔点351℃, 但加温至290~295℃时能升华能溶于热水，难溶于冷水、乙醇，几乎不溶于苯，乙醚及氯仿c、茶叶碱的性质：白色粉状结晶，无臭，味苦，熔点272～274℃易溶于热水，微溶于冷水、乙醇、氯仿，难溶于苯4、咖啡碱的生理作用：（一）兴奋作用（二）强心作用（三）促进消化液的分泌（四）抗过敏、炎症作用（五）利尿作用（六）抗肥胖作用（七）不良反应5、嘌呤碱的代谢：（1）分布：咖啡碱广泛地分布在茶树体内，比较集中地分布在新梢部位，以叶部最多，茎梗中较少，花果中更少。

2）合成（详见书P87图2-12）：咖啡碱是在茶树幼嫩叶片中进行生物合成的，而在茎、根与子叶中合成能力能低甚至没有，而茶花中亦能合成咖啡碱细胞中的合成部位则是在叶绿体中，在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的酶类咖啡碱的结构特点是黄嘌呤，在1，3，7位置的N上连接3个甲基，生物合成中，一需要嘌呤环的来源，二需要甲基供体咖啡碱合成中的甲基主要来源：S-腺苷蛋氨酸，而转甲基作用则依赖于N-甲基转移酶的活性 o 咖啡碱的合成中，嘌呤甲基化的过程，是先由7-甲基黄嘌呤甲基化形成可可碱（3，7-二甲基黄嘌呤），再由可可碱甲基化形成咖啡碱五、 糖类1、茶叶中的糖类物质：包括单糖、寡糖、多糖及少量其他糖类1）单糖和双糖：是构成茶叶中可溶性糖的主要成分多存于老叶中，嫩叶较少；在茶叶加工中，由于酶、热或氨基化合。