学习_课件第四节茶树中多酚类物质代谢

• 干旱季节进行灌溉能提 高茶叶中多酚类的含量。
• 适当增施磷肥或有机肥 料均能提高茶叶中多酚 类含量。
• 夏季光照过强时适度遮 荫不仅能使茶树生长势 好，“持嫩性”强，而 且能使多酚类含量保持 一定水平（过度遮荫会 使其含量降低）。
• 植物中类黄酮物质 的形成受外界环境 条件的影响，特别 是光的影响较大。 遮荫减少光照而直 接影响到L-EC的形 成，但对儿茶素的 没食子酸酯化作用 影响较小。
作业题
• (1)不同叶位、不同季节、不同品种、 不同海拔对多酚类物质含量的影响？
• (2)简述儿茶素的生物合成途径？
具体情况如下：
（ 1 ） 25-30 天 的 幼 苗 最 初 形 成 了 D,L-C 和 LEC。
（ 2 ） 40-45 天 的 幼 苗 已 有 D,L-C 和 L-EC ， LECG，GCG和L-EGCG五种。已能进行羟基 化和没食子酰基化，出现了酯型儿茶素。
（3）60-70天的幼苗除上述五种儿茶素外,又 增加了L-EGC和D,L-GC，根中只有D,L-GC， D,L-C和L-EC，而幼苗茎部各种儿茶素都含 有。
•香豆酰CoA是植物次生代谢中的又一重要中间产物。 此物质可用于合成许多的植物次生代谢产物：类黄酮 类物质、木质素等。
PAL：苯丙氨酸裂解 酶 phenylanine ammonia lyase
4
C4H：肉桂酸-4-
羟基化酶
cinnamate-4-
hydroxylase
4CL：4-香豆酸辅 酶A连接酶 4coumaroyl:CoA -ligase
细胞的生理状态和酶的作用来决定的。
儿茶素生物合成的细胞定位
•早期曾假定类黄酮物质是在液泡中合成的； 近些年来，证实了黄酮类化合物可以在细 胞质内合成。某些组分再运输到液泡里去。 •此外，叶绿体可能与黄酮类化合物合成有 关，在叶绿体中已发现若干与酚性物质代 谢有关的酶。
本节小结
多酚类物质在茶树体内的分布
三、茶树中多酚类的分解代谢
•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 。
扎普罗米托夫利用光合作用制备14C-儿茶素渗入离体 的茶树新梢中，发现不论在光或黑暗情况下，由呼吸作 用可形成14 CO2 ，在70小时后80％的放射性出现在 CO2中。
• 用含14C的(-)-EC，(-)-EGC，(-)-ECG和()-EGCG渗入茶树新梢，经55小时后，发现 14C分布在CO2(15%)，有机酸 (20%，主 要是莽草酸、金鸡纳酸等)，碳水化合物 (5%)，蛋白质(2%)，叶绿素和萜类化合物 (3％)，酚性化合物(10％)和多聚物(40%木 素等)中。且证实儿茶素巳完全分解。儿茶 素的氧化聚合或分解代谢反应是根据茶新梢
第四节 茶树中多酚类物质代谢
• 一、多酚类物质在茶树体内的分布 • 二、茶树体内多酚物质形成与转化
1. 儿茶素在茶树体内的形成 2. 儿茶素的生物合成途径（莽草酸途径）
莽草酸、苯丙酸盐、儿茶素 • 三、茶树中多酚类的分解代谢
一. 多酚类物质在茶树体内的分布
• 茶叶中含有大量的多酚类化合物，含量一 般为干重的15-35%，表现为茶叶的涩味。
B (O)
3 * CH3 COOH +
C
AC
**
(O)
C C
• 多酚类的分解代谢
儿茶素的主要降解产物之一为苯甲酸 。 此外，儿茶素的降解产物除可进一步分解 成为CO2(15%)外，还可参与其他物质如 多聚物(40%木素等)、有机酸 (20%，主 要是莽草酸、金鸡纳酸等)，酚性化合物 (10％)、碳水化合物(5%)、叶绿素和萜 类化合物(3％)、蛋白质(2%)等的合成。
Archives of Biochemistry and Biophysics 431 (2004) 22–30
Flavonoid biosynthesis in the tea plant Camellia sinensis: properties of enzymes of
the prominent epicatechin and catechin pathway
• 茶叶色泽不同，黄烷醇类的含量与组成则 有差异。紫色芽叶中黄烷醇类含量较高， 黄绿色芽叶次之，深绿色芽叶含量较低。
• 总之，茶叶中多酚类的含量与组成是和 外界环境条件矛盾统一的集中表现，它 随品种、老嫩、自然环境条件、施肥、 采摘等不同而有差异。
• 因而，弄清茶树中多酚类物质相互转化 与分解代谢，在茶树的生理生化研究中 有重要意义，对提高茶叶产量及质量， 改良茶树品种和茶多酚人工合成与利用 有重要作用。
（4）150天的幼苗，根中有D,L-GC，D,L-C 和L-EC，木质化茎中有D,L-GC，D,L-C，L-
• 综合上述情况可看出：茶籽萌发和幼苗 生长过程中，最初形成的是非酯型儿茶素， 后经羟基化和没食子酰基化形成了没食子 基儿茶素和儿茶素没食子酸酯。生长6070天的幼苗中便具有成长茶树新梢所含有 的各种儿茶素了。酯型儿茶素只有在茶树 地上部分才含有，而根部仅有非酯型儿茶 素，看来没食子酰基化作用在根部是缺乏 的。
（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。
P.A.N. Punyasiri, I.S.B. Abeysinghe, V. Kumar, D. Treutter, D. Duy, C. Gosch, S. Martens, G. Forkmann, T.C. Fischer
(Biochemistry Division, Tea Research Institute of Sri Lanka, Talawakelle, Sri Lanka)
• 茶树新梢的不同伸育程度，黄烷醇类化合物的含 量与组成差异很大，特别是L-EGCG，L-EGC和 L-ECG变化显著。L-EGCG、L-ECG随伸育程度 增长含量渐次降低，而L-EGC却有增加的趋势。
• 黄烷醇类的总量在幼嫩的新梢中含量较高，而粗 老的茶梢中含量较低。嫩叶中儿茶素的没食子酰 基化作用能力较强，随着伸育而降低，但儿茶素 的羟基化作用却随伸育而增强。
• 儿茶素的生物合成大致可分为以下三个步骤：
• 1.合成莽草酸；2.形成苯丙酸盐；3.儿茶素的合成。
1、莽草酸（shikimic acid）合成
途径
• 莽草酸是植物和微生物中芳香氨基酸生物 合成的关键中间体，而且莽草酸途径也是 高等植物特有的生物合成途径，它本身是 碳水化合物代谢产物。
• 莽草酸合成途径如下：
2、苯丙酸盐的形成
•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。在此途径 中，有3个酶将苯丙氨酸转化为对香豆酰CoA，即苯 丙氨酸裂解氨酶(PAL)，桂皮酸(肉桂酸)-4-羟基化酶 (C4H)和4-香豆酸、辅酶A连接酶(4CL)。（注：4-羟 基桂皮酸又称对-香豆酸）
TAL：酪氨酸氨裂 解酶
3 儿 茶 素 合 成 途
径
• 在儿茶素的生物合成中目前比较清楚的是（+） -儿茶素的合成，在茶树中占主导地位的表儿 茶素和儿茶素没食子酸酯的生物合成途径还不 是非常清楚。
• 根据现有的研究资料，推测表儿茶素的合成需 要一个表异构化酶的作用，在二氢槲皮素或其 稍后的阶段改变中间产物的立体构型，再经特 异的酶作用形成表儿茶素，但目前还没有关于 儿茶素没食子酸酯的形成的研究报道。
• 儿茶素在不同季节的变化中含量上有差异。其中以 夏茶中含量最高，秋茶次之，春茶最少。
• 此外，多酚类的含量随着海拔增加含量降低。
茶树体内多酚物质的形成与转化
•儿茶素在体内形成过程
在茶籽萌发和幼苗生长过程中，最初形成的是 非酯型儿茶素，如D,L-C和L-EC等，然后再经 羟基化和没食子酰基化形成没食子儿茶素（如 L-EGC和D,L-GC)和儿茶素没食子酸酯（如LEGCG和L-ECG）。
• 茶叶中黄烷醇类化合物的含量也随不同季节而 有变化，夏梢中黄烷醇类含量最高，秋梢次之， 春梢最少。从其组成来看：L-EGCG含量能反映 出不同季节新梢嫩度或品质。
• 茶叶中多酚类的含量与组成和茶树栽培的环境条 件与技术措施密切相关。
• 栽培在不同海拔高度的茶树新梢中黄烷醇类以及 黄酮苷的含量不同。一般超过一定海拔高度（约 500米）时，多酚类的含量随海拔增加而降低。
• 在茶树的枝条中，莽草酸作为儿茶素和黄酮 类化合物的前体要比L-苯丙氨酸和肉桂酸更 加有效。（zaprometor和 Bukhlaeva,1968,1971），预示着可能存 在3,4,5-三羟基肉桂酸可从莽草酸通过更直 接的路线越过肉桂酸而形成，也说明由莽草 酸形成儿茶素和黄酮类化合物，不一定非经 过苯丙氨酸。
• 多酚类物质主要集中在茶树新梢的旺盛部分， 且随新梢伸育度的提高，其含量逐渐下降。
• 茶叶中多酚类物质的组成中以L-EGCG含量 最高，其次是L-ECG和L-EGC。随着新梢伸 育程度增长，L-EGCG和L-ECG的含量逐次 降低，L-EGC有所增加。
• 云南大叶种的儿茶素总量高于小叶种，其中 L-EGCG较高外，L-ECG、L-EC+D，L-C增 加更为显著。
(二)茶叶中儿茶素的生物合成途径
• 同位素示踪法实验证明：儿茶素分子中的A 环来自‘乙酸盐’单位，由三个乙酸分子头 尾相接形成；
3 * CH3
COOH +
C
C C
HO
(O)
*O AC
B (O)
**
(O)
• B环与C环上的碳原子则来自莽草酸途径(shikimic acid pathway)；然后，A环和B环缩合成查尔酮， 进一步形成C6-C3-C6环。
• 茶叶中儿茶素的生物合成途径
以磷酸烯Βιβλιοθήκη Baidu式丙酮酸（PEP）和4-磷酸赤藓糖
为起始物经莽草酸途径合成苯丙氨酸；苯丙
氨酸在苯丙氨酸脱羧酶等的作用下经肉桂酸
等系列反应生成香豆酰CoA；香豆酰CoA和
丙酮酰CoA在查尔酮合成酶等的作用合成黄
烷酮、黄烷酮醇、羟基[4]黄烷酮醇，最后合
成黄烷醇即儿茶素类(O) 。HO * O
• 黄烷醇类化合物在茶叶中含有12-24%干 量，占多酚类总量的80%左右。其中以 EGCG为重要成分，含量常占黄烷醇总量 的50%。而EC，C，GC和D-GC等含量较 少，总共只占黄烷醇类总量的10%左右。
• 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，并且只含有非酯型儿茶素的 L-EC和D，L-C。
• 不同品种的茶树，多酚类含量与组成是有差异 的。云南大叶种黄烷醇类含量较高，而小叶种 的龙井种含量较低。
• 一般来说，茶叶中黄烷醇类化合物的组成中以 L-EGCG含量最高，其次是L-ECG和L-EGC， 但在云南大叶种中L-ECG含量较多,几乎接近 L-EGCG的含量，而且L-EC和D，L-C的含量 却超过了L-EGC。云南大叶种的芽叶中黄烷醇 类的含量与组成异于别的品种，被认为是它保 持了原始特性的关系，这对鉴别茶树品种的原 始性方面是有意义的。
二、茶树体内多酚物质的形成与 转化
(一). 儿茶素在茶树体内的形成
• (一) 儿茶素在茶树体内的形成 实验证明，休眠的茶树种子胚中黄烷醇类化 合物含量微少，从茶树种子萌发开始，就伴 随着黄烷醇类的合成，并一直进行，而且黄 烷醇分布于茶树植株的各个部分。
种子萌发中，首先形成的是非酯型儿茶素如 D,L-C，L-EC。随后经羟基化，没食子酰基 化而形成没食子基儿茶素和儿茶素没食子酸 酯等，如：L-EGC，L-EGCG等。