茶叶中的化学成分及其性质(上)

叶绿素
在鲜叶中与 蛋白质类脂 物质相结合 形成叶绿体， 在制茶过程 中叶绿素从 蛋白体中释 放出来。游 离的叶绿素 很不稳定， 对光、热敏 感。
☺茶鲜叶中的叶绿素约占茶叶干重的 0.3%～0.8％。叶绿素a含量为叶绿素b 的2～3倍。
☺叶绿素总量依品种、季节、成熟的 不同差异较大。叶色黄绿的大叶种含 量较低，叶色深绿的小叶种含量较高， 是形成绿茶外观色泽和叶底颜色的主 要物质。
茶叶品质的关系。
第二节 茶叶中的色素
主要内容
一、茶叶中的天然色素 ☺叶绿素；☺类胡萝卜素； ☺花黄素(黄酮类) 二、茶叶加工过程中形成的色素 ☺茶黄素类；☺茶红素类；☺茶褐素类
•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。
•黄酮醇（Flavonol)
茶叶中的黄酮醇占茶叶干重的4%，主 要为山奈素1.42-3.24mg/g、槲皮素2.724.83mg/g 和杨梅素0.73-2.00mg/g 。
•黄酮苷（Flavone glycosides)
茶叶中的黄酮苷占茶叶干重的1%，主 要为芸香苷（占干物重的0.05-0.15%）、 槲皮苷（占干物重的0.2-0.5%） 和山奈苷 （占干物重的0.16-0.35%）。
•茶叶中的色素:天然色素和加工中形成的 色素。
•根据溶解性分为:水溶性色素和脂溶性色 素。
一、茶叶中的天然色素 （一）脂溶性色素
1.叶绿素（Chlorophyll)
叶绿素 (C32H30N4Mg)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。
卟吩环由四个吡
咯构成的卟啉并戊酮 环，中间有1个不电 离的Mg2+，这个与甲 醇、叶绿醇结合的卟 啉环，称为叶绿酸。
• 茶叶中的含量约0.06%。成熟叶比嫩叶 含量多，其中，主要组分为β-胡萝卜 素，约占胡萝卜素总量的80%。
（二） 黄酮及黄酮苷的理化性质
• 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。
• 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。
•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。
•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240270nm和335-380nm之间。
•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。
• 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。
• 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。
本节小节
• 茶叶中富含多酚类物质，是一类多元酚的 混合物，其占茶叶干重的18-24%。
• 茶叶中的多酚类物质分为儿茶素类（黄烷 醇类）、黄酮及黄酮醇类、花青素和花白 素类、酚酸及缩酚酸类。它们分别占茶叶 干重的12-24%、2-5%、2-3%、5%。其中 儿茶素类与茶叶的滋味密切相关。黄酮及 黄酮醇类与绿茶汤色密切相关。
• 茶叶中的儿茶素类主要有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）、EC（表儿茶素）。它们存在顺 反异构、旋光异构，且顺反异构与旋光 异构存在相互对应关系。
儿茶素的基本结构为：
• 茶叶中的黄酮醇类物质主要有：
它们多与葡萄糖、半乳糖、芸香糖等在 C3位以糖苷键连接形成黄酮醇苷类。茶叶中 的黄酮醇苷类主要有芸香苷、槲皮苷和山奈 苷。
• 分为四类：
➢儿茶素（黄烷醇类)； ➢黄酮、黄酮醇类； ➢花青素、花白素类； ➢酚酸及缩酚酸等
• 目前国内所指茶多酚一般是指从绿茶中提 取的多酚类物质，不包括儿茶素的氧化产 物茶黄素、茶红素、乌龙茶单宁。
• 茶叶中的多酚类物质（在国际上则通用为 tea polyphenols)不仅包括茶多酚、还包 括茶多酚的氧化产物。如来自绿茶的多酚 green tea polyphenols、来自红茶的多 酚black tea polyphenols、来自乌龙茶的 多酚oolong tea polyphenols。
• 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 中的聚多合酚，氧易化被酶K氧mn化O催4氧化化，、也易可被在茶光鲜、高叶 温、碱性条件下发生氧化聚合缩合，形成 有色物质。
• 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C。
（四） 儿茶素与茶叶品质
• 儿茶素是绿茶汤苦涩味的主体
苦味具有对味觉产生强烈的刺激作用， 但食品中苦味与其他各种味道相协调，则 可起丰富和改进食品风味的作用。
涩味是口腔中所感觉到的一种干燥、收 敛性的感觉，是多酚类物质与唾液蛋白和 糖蛋白相互作用产生的。
儿茶素特别是酯型儿茶素，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。
第一章 茶叶中的化学成分 及其性质
• 种类 • 结构 • 含量 • 理化性质 • 生物学活性
茶叶中的化学成分及在干物质中的含量
第一节 茶叶中的多酚类物质
• 茶多酚（Tea polyphenols）亦称“茶鞣 质”、“茶单宁”，茶鲜叶中的含量一般 在18～35%(干重)之间。是一类存在于茶树 中的多元酚的混和物。
• 由于存在这种对应关系，L-（-）-EC可简 写成（-）-EC或L-EC 或EC；D-（+）-C可 简写成（+）-C或D-C或C。
• 在茶叶中的儿茶素主要有以下6种：EGCG、 ECG、EGC、EC、GC和C。
（三） 儿茶素的理化性质
• 溶解性：儿茶素为为白色固体，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。
• 茶新梢花白素含量约为干重的2～3％。花白 素C4位上多一个非酚性羟基，化学性质比儿茶 素更活泼，易发生氧化聚合作用。在红茶发酵 过程中，花白素可完全氧化成为有色氧化产物。
四、酚酸和缩酚酸类
• 酚酸：一类分子中具有羧基和羟基的芳香 族化合物。
• 缩酚酸：酚酸上的羧基与另一分子酚酸上 的羟基相互作用缩合而成。
3. 儿茶素的构型 （D.L构型表示法 ）
• D.L构型表示法 ：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。
• 在茶叶中的儿茶素多为L型，D型的很少， 其构型与旋光性有相互对应关系。L型的儿 茶素多具有左旋，且多为顺式儿茶素，即 表儿茶素即L-（-）-EC。而D型儿茶素多具 有右旋光性，且多为反式儿茶素即D-（+） -C。
多酚类物质结构
一、儿茶素类（Catechins）
• 茶叶中的儿茶素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。
（一）儿茶素的种类及结构
• EC，EGC称为非酯型儿茶素或简单儿茶素 • EGCG，ECG称为酯型儿茶素或复杂儿茶素
（二） 儿茶素的异构体
二、 黄酮及黄酮苷（Flavone and flavone glycosides)
（一）种类及结构
黄酮类（也称花黄素）泛指两个具有酚羟基 的苯环（A环与B环）通过中央三个碳原子相互连 接而成的一系列化合物。C杂环上的O有共用的电 子对而具有弱碱性，能与强酸形成 盐。C3位易 羟基化形成一个非酚性羟基，形成黄酮醇。茶叶 中黄酮类占茶叶干重的2-5%。
三、花青素和花白素类 (anthocyanidin and leucoanthocyanidin)
（一）花青素类ຫໍສະໝຸດ Baidu
花青素（又称花色素）是一类性质较稳定 的色原烯(Chromene)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%。
茶叶中主要的花青素类物质
上述的四种花青素物质在茶树体内主要是 以糖苷的形式存在。
花青素的互变异构
• 花青素是植物花、果、叶、茎中由于细胞 pH不同而呈现不同颜色。花青素的吸收光 谱在475-560nm之间。
• 花青素能吸收部分光强，可减少光照过强 时对代谢带来的不利影响。
• 花青素具苦味，对制茶品质不利。
（二）花白素类
•花白素又称或“4-羟基黄烷醇”。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，故又称隐色花青素。
☺纯粹的叶绿素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。
☺一般而言，加工绿茶以叶绿素含量高 的品种为宜，在组成上以叶绿素b的比 例大为好。而红茶、乌龙茶、白茶、黄 茶等对叶绿素含量的要求是比绿茶低。 如果含量高，会影响干茶和叶底色泽。
2.类胡萝卜素 （Carotenoids）
1.儿茶素的几何异构 （顺反异构）
2，3号位C原子的H在环同一侧 2，3号位C原子的H不在环同一 侧
顺式儿茶素名称前加“表”，英文简称前加 “E”（epi-)。从茶叶中分离鉴定的儿茶素中顺 式儿茶素占儿茶素总量的70%左右。
2.儿茶素的旋光异构体（对映体）
• 旋光异构是另一类型的立体异构，主要 是由于分子中的不对称性而引起。
• 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。
• 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。
• 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。
儿茶素的味性质及阈值 mg/100ml水
• 儿茶素的氧化程度与其他茶类品质密切相 关 儿茶素氧化形成的茶黄素、茶红素是 红茶汤色红的主体，同时是红茶汤厚度、 强度的主体。茶红素与蛋白质接合形成红 色叶底。
• 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。
• 通过尼柯尔棱镜产生的光称为偏振光， 能使光的振动方向改变的物质称为旋光 异构体。能使偏振光向右旋转，称为右 旋，用（+）或“d”表示；能使偏振光 向左旋转，称左旋，用（-）或“l”表示。 在儿茶素的结构中，C2和C3是两个不对 称碳原子，因而具有旋光特性，共有 22=4个旋光异构体。
当左旋或右旋儿茶素等量共存时，旋 光现象消失，这种消旋体称为外消旋体。
• 茶叶中的花青素类是一种性质较为稳定的 色原烯衍生物，多以花青素糖苷的形式存 在。存在多种互变异构体，在不同的pH下 呈现出不同的颜色。花白素类又称4-羟基 黄烷醇，经盐酸处理后能形成花青素类物 质。
• 茶叶中的酚酸类主要有没食子酸、茶没食 子酸和绿原酸。
作业题
1、画出茶叶中主要儿茶素的结构。 2、画出茶叶中主要黄酮醇及其苷的结构。 3、简述儿茶素的理化性质以及儿茶素与
☺类胡萝卜素是一类具有黄色到橙红色的多 种有色化合物。在自然界分布很广，属四萜 类衍生物（8个异戊二烯），结构特征为共轭 复烯烃，为茶叶中重要的脂溶性色素。类胡 萝卜素已知结构式的化合物在300种以上，
☺茶叶中的类胡萝卜素主要为胡萝卜素和叶 黄素两大类。
（1）胡萝卜素类（Carotenes）
• 胡萝卜素类为茶叶中重要的脂溶性色素， 分为α-胡萝卜素，β-胡萝卜素，γ-胡萝 卜素，等。这三种胡萝卜素被内服至人 体均能表现维生素A的生理作用，也称 为维生素A原。
• 酚酸和缩酚酸占茶叶干重的5%。
茶没食子素 （Theogallin) 占茶叶干重的1-2%
HO
HO HO
COOH
没食子酸
(Gallic acid) 占茶叶干重的0.5-1.4%
绿原酸(Chlorogenic acid)
占茶叶干重的0.3%
• 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。