不同茶树品种紫色芽叶茶叶中多酚类与咖啡碱含量比较分析

吴玲玲，张秀芬，梁光志，覃仁源，罗莲凤，冯红钰，李子平，刘汉焱

广西壮族自治区农业科学院/广西南亚热带农业科学研究所，广西 崇左 532415

茶叶中含有多种化合物，如多糖、茶多酚、咖啡碱和氨基酸等，它们具有良好的生物活性。其中与茶的滋味和香气有关的化合物主要是多酚类成分[1]。多酚类主要包括儿茶素类、花青素类、黄酮醇类和酚酸类[2]。儿茶素类为茶多酚的主体成分，含量达65% ～ 90%[3]，其表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）具有抗氧化[4-5]、抗肿瘤[6-7]、抗心血管[8]和抗糖尿病[9-11]等功效。茶叶中酚酸类物质主要是没食子酸，具有抗血栓与抗肿瘤等药理功效[12]。花青素与糖以糖苷键结合形成花色苷，主要存在于植物的花、茎、果实和叶中，呈现由红、紫红到兰等不同颜色[13]。研究表明，花色苷除了作为食用色素外，还具有抗氧化[14]、清除体内自由基[15]、抗癌[16]等多种生物活性。咖啡碱是一种中枢神经兴奋剂[17]，是茶汤滋味呈苦味的主要因素之一[18]，具有刺激心脏[19]、利尿和保护心血管[20-21]等作用。多酚类及咖啡碱成分影响茶叶的口感和保健功效，在茶叶化学成分研究中均占重要地位。

紫色芽叶茶树是一种稀有、独具特色、富含花色苷的茶树资源[22]，其化学成分研究愈来愈受到人们的关注[23]；而茶树品种、生长环境、栽培条件及加工工艺等对茶叶化学成分种类及含量都有一定影响。萧力争等分析测定不同茶树品种紫色芽叶中多酚类组成特征，表明不同茶树品种紫芽茶叶中多酚类成分含量有所差异[24]；时鸿迪研究了不同加工工艺紫娟茶的品质差异，结果表明对加工的紫娟茶品质有较大影响[25]；张正艳等对4类紫娟茶的化学成分进行研究，发现紫娟绿茶和普洱生茶中化学成分含量较高，紫娟红茶和普洱熟茶中较低[26]；张梁等利用HPLC法同时测定不同品种的茶叶加工过程废料中多酚类成分以及咖啡碱的含量，发现不同发酵茶叶中多酚类成分的含量有较大差异[27]；普冰清等分析比较不同茶叶中茶多酚类成分及咖啡碱含量，发现发酵度低的茶叶中茶多酚含量较高[28]。目前，对紫芽茶叶化学成分的研究主要集中在紫娟品种上，对因外界因素影响产生紫色芽叶的茶树品种的研究较少。本单位引种了乌牛早和南山白毛两个茶树品种，因地理环境和较强的光照影响产生阶段性紫色芽叶，而目前对这两个品种的紫色芽叶及其加工的茶叶中多酚类及咖啡碱含量尚未见相关研究报道。

本试验选择引种的常规茶树品种乌牛早和南山白毛及特异性紫芽茶树品种紫娟的一芽一叶鲜叶为原料，分别直接烘干及加工成绿茶、红茶和白茶，比较分析茶叶中多酚类及咖啡碱含量差异，以期为进一步全面认识和利用茶树紫色芽叶及紫芽茶树资源等提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

茶树品种为常规品种乌牛早、常规品种南山白毛及特异性品种紫鹃，种植于广西南亚热带农业科学研究所茶叶种植基地；其中，紫娟为深紫色芽叶品种，乌牛早和南山白毛分别因环境（温度等）因素产生阶段性浅紫色芽叶和中紫色芽叶。鲜叶采摘时间2020年5月22日，采摘标准均为一芽一叶。加工好的茶样统一置于冷库中保存。

1.1.2 试剂

儿茶素（Catechin，C）、表儿茶素（Epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（Epigallocatechin，EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（Epicatechin gallate，ECG）、没食子酸（Gallic acid，GA）、咖啡碱（Caffeine，CA）标准品，纯度均大于98%（北京北纳创联生物技术研究院）；乙腈（色谱纯）、甲醇（色谱纯），无水碳酸钠、福林酚、无水乙醇、95%乙醇、一水没食子酸、盐酸、氢氧化钠、氯化钾、醋酸钠等均为分析纯（天津四友精细化学品有限公司）。

1.2 仪器设备

6CWD-6型茶叶萎凋槽，南宁市创宇茶叶机械有限公司；6CR-35型揉捻机、YX-6CFJ-10B型全自动红茶发酵机，福建安溪永兴茶叶机械厂；茶叶提香机、茶叶烘干机、YX-6CST-90 BQ型燃气茶叶杀青机，安溪永兴机械有限公司；DW-86L388J超低温冰箱，青岛海尔特种电器有限公司；6CTH型烘干机，浙江上洋机械有限公司；UltiMate 3000高效液相色谱仪，赛默飞世尔科技有限公司；数显恒温水浴锅：常州朗越仪器制造有限公司；T6新世纪紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 茶样制作

（1）直接烘干：鲜叶→烘干（温度70℃，120 min）；（2）加工绿茶：鲜叶→摊凉（30 min）→杀青（200℃）→回潮→揉捻→烘干（温度80℃，120 min）→提香（90℃，40 min）；（3）加工红茶：鲜叶→萎凋（含水率60% ～ 65%，梗折不断）→揉捻（成条率90%以上，茶汁外溢，粘附于叶表面）→发酵（青气消失，鲜浓花果香味，叶色变红）→烘干（温度80℃，120 min）→提香（100℃，35 min）；（4）加工白茶：鲜叶→萎凋（含水率降至35% ～ 40%）→烘干（温度 70℃，120 min）。

1.3.2 茶多酚的测定

参照 GB/T 8313—2018[29]执行。

1.3.3 茶叶花色苷的测定

准确称取粉碎后的茶样1.0000 g于50 mL离心中，加入25 mL提取剂（95%的乙醇：1.5 mol/L的盐酸体积比为85∶15），于40℃下，300 W 超声 30 min，于 4℃下 8000 r/min 离心 10 min，取上清液。滤渣再加入25 mL提取剂浸提1次，合并两次上清液，用提取剂定容至50 mL，备用。

参考齐会娟等[30]的方法进行测定。

1.3.4 茶儿茶素、没食子酸与咖啡碱含量的测定

将1.3.2中用于测定茶多酚含量的提取液稀释10倍，过膜（膜孔径0.45 μm），测定方法参考GB/T 8313—2018执行[29]，洗脱梯度略有改动。色谱条件：流速：1 mL/min；进样量：10 μL；检测器：紫外检测器；检测波长：278 nm；色谱柱：AcciaimTM120 C18 Column（4.6 mm×250 mm，5 μm）；柱温：35℃；流动相A：分别将 90 mL 乙腈、20 mL 冰乙酸和 2 mL EDTA-2Na 溶液加入1 L容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，过0.45 μm有机膜；流动相B：分别将 800 mL 乙腈、20 mL 冰乙酸和 2 mL EDTA-2Na溶液加入1 L容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，过 0.45 μm 有机膜；洗脱程序：0 ～ 5 min流动相A比例100%，5 ～ 13 min流动相A降至95%，13 ～ 15 min 流动相 A 降至 20%，15 ～ 17 min流动相 A 降至 10%，17 ～ 18 min后流动相A恢复至100%，至20 min结束。

1.4 数据处理

每组试验平行测定三次，所得结果以均数±标准差表示；采用 Microsoft Excel 2016 软件和IBM SPSS Statistics 26 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 多酚类

从表1可看出，NL与ZL茶多酚含量相对较高，分别为16.51%和16.37%，两者与其他茶样间有一定差异；茶多酚含量最低为WH，仅6.48%。3个茶树品种中，除乌牛早的鲜叶直接烘干与加工的白茶茶样茶多酚含量差异不大之外，其他都是绿茶＞直接烘干样＞白茶＞红茶；不同品种茶树芽叶加工同一茶类产品，茶多酚含量相对较高的是南山白毛，其次为紫娟，乌牛早相对较低。所有茶样中，没食子酸含量均＜1%，其中相对含量最高的是NH（0.43%）。3个茶树品种芽叶加工的红茶没食子酸相对含量均比加工其他茶叶高，加工的绿茶含量较低，含量大小依次为红茶、白茶、烘干样与绿茶。所有茶样中，儿茶素总量最高为14.33%（NL），其次为14.21%（N），两者差异不显著，与其他茶样差异显著；儿茶素类总量最低为2.82%（WH），与所有其他茶样差异显著。同一品种茶树，儿茶素总量均是绿茶最高，分别为10.73%（WL）、14.33%（NL）和12.88%（ZL），三者差异显著；红茶儿茶素总量均最低，分别为2.82%（WH）、6.37%（NH）和4.09%（ZH）。花色苷含量最高的是ZL，其次为Z，分别为 136.67 mg/100 g 和 105.46 mg/100 g，两者与其他茶样均差异显著；含量最低的是WH，为 6.91 mg/100 g，与其他茶样差异显著；N、NL、ZB和ZH四者差异不显著，W、WL、WB和NB四者差异不显著。不同茶树品种茶叶中花色苷含量差异显著，芽叶色泽（紫色）越深含量越高，依次为紫鹃＞南山＞乌牛早；此外，3个茶树品种茶叶花色苷含量均是绿茶＞直接烘干样＞白茶＞红茶。

表1 不同紫芽茶树品种中多酚类和咖啡碱含量（Mean±SD，n = 3）Table 1 The total content of polyphenols and caffeine in different purple bud tea varieties (Mean±SD, n = 3)

2.2 咖啡碱

由表1可知，所有茶样中，咖啡碱含量最高为4.56%（ZB），其次为4.02%（ZL），最低为2.47%（W）。WB、WH、N、NL、NH、Z之间差异不显著。不同品种茶树的芽叶加工白茶的咖啡碱含量均分别较其加工的其他茶类（绿茶、红茶与芽叶直接烘干茶样）含量高；3个茶树品种中，乌牛早品种芽叶加工的茶叶咖啡碱含量均分别较其他茶树品种芽叶加工的茶叶低。

2.3 儿茶素组分

2.3.1 酯型儿茶素与非酯型儿茶素总量

由表2可知，3个茶树品种茶叶中的酯型儿茶素总量均分别高于非酯型儿茶素总量。其中：乌牛早品种芽叶加工的茶叶，绿茶的酯型儿茶素总量与非酯型儿茶素总量均最高，分别为8.79%和1.93%；红茶含量均最低，分别为2.54%和0.29%。南山白毛茶树芽叶加工的茶叶中，酯型儿茶素总量最高也是绿茶（13.43%），红茶含量最低（4.77%）；而非酯型儿茶素总量最高的是直接烘干的茶样（2.06%）。紫娟品种芽叶加工的茶叶中，绿茶的酯型儿茶素总量与非酯型儿茶素总量均也是最高的（分别为9.09%和3.80%）和红茶含量均是最低（分别为3.29%和0.80%）。可见，3个茶树品种紫色芽叶加工的茶叶中，酯型儿茶素总量均是绿茶含量最高，红茶含量最低。3个茶树品种的芽叶加工同一茶类，南山白毛绿茶的酯型儿茶素总量较其他两个品种高，紫娟品种绿茶的非酯型儿茶素总量最高；乌牛早红茶的酯型儿茶素总量与非酯型儿茶素总量均是最低的。

2.3.2 儿茶素组分及含量

由表2可看出，EGCG含量最高为NL（10.11%），其次为N （8.94%），最低为WH（0.36%）。NL的EGCG含量与其他茶样差异 显 著，WH与ZH、W与WB、Z与ZB的EGCG含量差异均不显著。3个茶树品种加工的茶叶中，EGCG含量均是绿茶最高，分别为6.10%（WL）、10.11%（NL） 和 5.71%（ZL）， 红茶的EGCG含量均最低。同一茶树品种，直接烘干茶样及加工的绿茶和白茶所含儿茶素成分中，EGCG含量普遍较高，其次为ECG；红茶中EGCG含量均低于ECG。南山白毛品种芽叶加工的茶叶中ECG含量均大于3.20%，且茶样之间的ECG含量差异不显著。3个茶树品种芽叶所加工的茶叶中EGC、EC与C含量均较低，特别是C。

表2 不同紫芽茶树品种中儿茶素类成分含量（Mean±SD，n = 3）Table 2 The content of catechins in different purple bud tea varieties ( Mean±SD, n = 3 )

3 结论与讨论

本试验结果表明，同一茶树品种芽叶分别加工成绿茶、红茶、白茶等，茶叶中茶多酚含量大小总体趋势为：绿茶 ＞ 直接烘干茶叶 ＞ 白茶＞ 红茶，与前人研究结果相符[28]。绿茶是不发酵茶，茶叶经过高温杀青后，多酚氧化酶的活性受到抑制，多酚类物质的进一步氧化减少[31]；白茶是轻微发酵茶，发酵度5% ～ 10%[32]；红茶是全发酵茶，发酵过程中，茶多酚发生氧化、聚合反应，形成茶黄素和茶红素[32-33]。因此，同一品种茶树芽叶加工的绿茶茶多酚含量最高，红茶茶多酚含量最低。不同茶树品种芽叶加工同一类茶叶，南山白毛的茶叶茶多酚含量相对较高，其次为紫娟，乌牛早相对较低。3个茶树品种芽叶加工的茶叶中没食子酸含量均较低，红茶中没食子酸相对含量均比其他茶类茶叶高，含量大小依次为红茶、白茶，直接烘干茶样与绿茶含量较低。儿茶素总量，3个茶树品种加工的绿茶均比加工其他茶类茶叶高，红茶中儿茶素类成分含量普遍较低。研究表明，茶叶发酵过程中，往往大部分儿茶素会被氧化成茶黄素和茶红素，从而导致儿茶素类总含量降低[1,32]。不同茶树品种芽叶加工成的同一类茶叶花色苷含量差异显著，含量依次为紫娟 ＞ 南山白毛 ＞乌牛早。花色苷含量与芽叶紫色深浅有关，紫色程度越深，花色苷含量越高[34]。同一茶树品种加工不同茶类茶叶，绿茶花色苷含量较高，红茶含量最低。原因可能是花色苷稳定性较差，发酵过程中，微生物代谢产生的酶有可能会破坏花色苷，从而导致其含量降低[35]。不同品种茶树芽叶加工成的白茶的咖啡碱含量均分别较其加工的其他茶类含量高，茶叶咖啡碱含量与茶树品种、种植环境、采摘季节、加工工艺等密切相关[36]。试验所有茶样的酯型儿茶素总量均高于非酯型儿茶素总量。3个茶树品种芽叶分别直接烘干和加工成绿茶和白茶儿茶素成分中，EGCG含量普遍较高，其次为ECG；红茶中EGCG含量均低于ECG，有可能是红茶加工过程中，EGCG更易发生水解、异构化作用及氧化、聚合及缩合等反应。试验结果与前人研究结果相符[37]。

综上，在广西区域内，南山白毛与乌牛早也可作为富含花青素的紫芽茶树资源开发利用。