茶色素制取的生物化学

26O3年第 1期 蚕桑茶叶通讯 ·5 · 茶色素制取的生物化学 萧伟祥 李立祥 萧 慧 (安徽农业大学农业部茶叶生物技术重点开放实验室 230036) 摘 要： 茶色素是制茶发酵中形成的，其前导物是以儿茶素为主体的茶多酚，在多酚氧化酶(PPO)与过氧化 物(P0D)催化作用下，氧化聚合缩合反应形成了茶黄素类(11】e姐avins； IFs)与茶红素类( n aI1，bigins； rRs)物质u J。 茶色素具有降血脂，抗动脉粥样硬化，抗凝，促纤溶，抗脂质过氧化，清除 自由基，增强免疫功能，改善微循环， 抗肿瘤等药理作用。茶色素组分中TFs是生物活性最活动的成分，但从红茶中提取的茶色素制品，TIPs含量仅 占色 素总量 0．5％一3％，纯化困难 ，因此，必须改进制取工艺，提高TIPs等有效成分含量“J。我室采用双液相酶化学技术 制取茶色素 0l，制品中TFs含量≥45．0％，高纯度低含咖啡因，符合国家二类中药。本文简述了茶色素的化学 · 组成，茶色素的形成机理和制取。讨论了茶色素的重要组分茶黄素的生物活性和结构关系。 关键词： 茶色素；制取；生物活性 1 茶色素中的化学组成【4．5】 茶色素形成的前导物是茶多酚，茶多酚的主体 成分是一类具有 2一苯基色原酮的衍生物，它包括 儿茶色素类、花色素与原花色素、黄酮醇及其苷，还 有一些酚酸类物质。 茶色素组成主要分为茶黄素类 (TFs)与茶红素 类(，IRs)。TFs包括了茶黄素与茶黄酸(研FA)。TRs 也包括了，IRlI、，IRlI．、，IRlⅡ等部分。它们的色谱行 为与光谱特征等各有所不同【7J。 茶黄素类(TFs)：是一类苯骈革 酚酮的衍生物， 苯骈革酚酮环核上具有一个羰基和多个酚羟基 ，其 通过 —C6与 ，一Q键与二个苯骈二氢吡喃环相 连结，其间虽是单键相连，由于空间位阻，使其自由 旋转受阻，而具有一定的结构与构象，具有特异的生 理活性，如抗凝、仲纤溶、降血脂等。 茶黄素形成需要儿茶素与没有食子基儿茶素配 对，即 B环上邻位二羟基与 B环上连位三羟基酸配 对，在 PPO催化下进行氧化骈环作用形成。茶黄酸 类也属于茶骈革酚酮的衍生物 ，其结构中含有一个 羧基，一个羰基和多个羟基。其极性大，易溶于水， 可溶于醋酸乙酯。Berkowitz认为：苯黄酸类在红茶 中含量极微，制茶发酵中很活跃，易转化为茶红素 类。茶黄酸是由儿茶没食子酸酯和没食子酸氧化 骈环形成。 茶红素是( ean ns 1．RS)是一类异质酚性色 素物质．分子量为700—4OOOO，差异极大，极性较TFs 强 ，组分和结构更为复杂，至今还未能分离纯化出单 体，只能将其层析或溶剂萃取分成若干分部来进行 研究 。 2 茶色素形成生化机理【1．5】 茶色素形成前导物是 以儿茶 素为主体 的茶多 酚，茶多酚在 PPO与POD催化下形成了一系列有色 物质——茶色素。现已证明：茶色素形成 中，儿茶素 首先被氧化成邻醌，邻醌很不稳定，易发生非酶性次 级氧化变化 ，形成一系列复杂的有色物质(茶色素)。 相同的儿茶素邻醌或没食子儿茶素邻醌易二聚合形 成联苯酚醌，联苯酚醌又可还原成双黄烷醇类。但 当儿茶素邻醌与没食子儿茶素邻醌共存时，可配对 (1：1)发生 B环的骈环氧化反应使二 B环形成稠环 ， 邻醌还原形成邻酚，再行脱羧与双键重排等变化而 形成了茶黄素类，即3．4一二羟基苯骈草酚酮类衍 生物。 从反应机理可知：儿茶素经酶性或非酶性氧化 成邻醌。邻醌后的转化系非酶性反应过程，其反应 途径与产物受多种因素影响。~n．JL茶素的组成与含 量、温度、溶氧浓度、介值 pH值等，但只有当儿茶素 邻醌与没食子儿茶素邻醌共存时，才能配对进行骈 环反应转化形成茶黄素类物质。TFs并不是如 Rob— errs所认定的由联苯酚醌衍生形成。 众所周知：抗氧化剂在抗氧化反应中，其反应中 间物与产物的抗氧化活性会降低甚至失去。但由于 儿茶素类的组成复杂，其在抗氧化作用中，反应中间 维普资讯 http://www.cqvip.com · 6 · 蚕桑茶叶通讯 总第 111期 物邻醌引起的次生氧化变化很是复杂 ，有抗氧化性 能降低的反应，也有活性升高的变化，其转化产物中 如茶黄类与双黄烷醇类，不仅保留 B环上邻酚，共 轭双键也大大增长 ，因而具有较高抗氧化活性。有 的甚至于高于其前导物，如茶色素对体外的 HL一60 细胞研究表明：清除 H2 o2能力，Ⅱ℃>TFDG>"IF、 EGCG>GA、PG_】3J 。 3 茶色素制取工艺 3．1 从红茶 中提取分离茶色素 】 红茶200 g加沸水2 L，搅拌提取 5 min，趁热用 尼龙布(100目)压滤，冷却后加浓硫酸 5 mL入滤液 中，冷藏过夜，产生橙色沉淀，离心收集，用少量水溶 解后，再用乙酸乙酯萃取，萃取液用 1％稀硫酸和水 各洗一次，酯层中加入少量无水硫酸钠放置过夜，将 乙酸乙酯萃取液减压蒸馏 ，浓缩至干 ，将残留干物溶 于 l0—20 mL丙酮中，再加 4—5倍量的氯仿使色素 (us)沉淀 ，在 0 oC下放置，减压过滤即得茶黄素粗 制品(TOP—1)。 从红茶中分离提取红茶色素 ，常使用沸水浸提， 乙酸乙酯和正丁醇等萃取分离的方法，提取粗制品 中含有 45％ 一55％的非酚性物质，主要是可溶性糖 类(淀粉、果胶 、单双糖)、氨基酸、水溶性蛋 白质 、有 机酸和咖啡碱等 ，茶色素的分离纯化非常困难。至 今仍未能很好解决。 笔者在研究茶色素形成生化机理取得进展的基 础上，提出首先分离纯化其形成前导物——茶多酚， 再用酶化学技术或化学氧化技术进行儿茶素类的氧 化缩聚反应形成茶色素取得了进展 。粗 制品纯度 高，较易分离纯化得单体。 3．2 酶化学技术制取茶色素-r-~t 将 10 g茶多酚溶于 1 000 mL(H 5M)柠檬酸一 Na：,I-tPO4缓冲液(pH5．6)中，加入酶制剂(用 25 g丙 酮粉制备)通入氧气(氧流量 20 mL／rnin)，在搅拌下， 27—30℃恒温水浴中进行酶促氧化反应 60 min，随 后加入乙酸乙酯进行萃取，萃取液经减压浓缩干燥 得 TOP一2(其化学组成见表 1)。 酶试剂制备：15 g茶鲜叶(1芽 2叶)加入冷丙 酮250 mL在植株捣碎机中高速捣碎 5 rain(3 +2 ) 过滤，用 80％丙酮洗涤残渣，直到滤液不显酚性反 应 ，再用少量丙酮洗涤残渣，抽干后 ，即得丙酮粉。 丙酮粉中加入适量柠檬酸——磷酸氢二钠缓冲 液(pH5．6)和少量石英砂 ，PVPP在冰浴中研磨匀浆 ， 匀浆液在 4 000 rtma下离心 10 rain，上清液即为酶制 剂。试验也证实：还可用苹果(带皮去芯)制取丙酮 粉，其中PPO催化茶多酚氧化也能得与茶 PPO酶作 用的相同产物。 表 1 酶化学技术制取的茶橙素化学组成 4 茶黄素的生物活性与结构【D 4][8’12] 茶黄素是茶色系中生物活性较活跃的成分 ，也 是唯一对其形成机制、化学组成与结构等研究最清 晰的多酚类氧化产物。TFs结构中有二个苯骈二氧 吡喃环结构 ，它被认 为是 TFs具有抗氧化活性的关 键。在黄酮类化合物中△ (3’双键与 4位羟基的存 在，延长了共轭体系，有利于黄酮形成较稳定的自由 基中间体 ，从而有利于黄酮的抗氧化活性。但检测 中槲皮素与儿茶素 的抗 氧化活性差异不大 ，Husain 等在体 系 中儿茶 素为 3l％，槲皮素 为 48％，但 在 Cholb等体 系 中儿 茶素 为 69．6％，而槲 皮 素仅 为 51．6％。苯骈二氢吡喃环在茶黄素结构中，可使环 中的氧在高度位阻下 ，仍有效地与苯环进行 P一兀共 轭 ，发挥斥电子作用 ，部分地维系了共轭系统 ，茶黄 素结构中除含有二个苯骈二氢吡喃环外 ，还有一个 苯骈革酚酮的环核，环核上有邻位二羟基和一个羰 基，其双键共轭体系比黄酮类化合物长得多，其邻位 二羟基具有更强的清除超氧阴离子效应。据报导 ： 茶儿茶素对由次黄嘌呤氧化酶体系所产生的超氧阴 离子自由基具有清除效应，其中没食子基儿茶素比 儿茶素具有更强 的自由基清除效应 ，即 B环上连位 三羟基比B环邻位二羟基清除能力强些。 参 考 文 献 1 萧伟祥 ．茶红色素形成机理与镧取 ．茶叶科学，1997，17(1)：1—8． 2 萧伟祥 ．双液相系统酶化学技术制取茶色素．天然产物研究与开 发，2001，16(65)：49—52． 3 萧伟祥．茶儿茶素体外氧化产物．茶叶科学，1999，19(2)：145 ． 一 149． ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年第 1期 蚕桑茶叶通讯 ·7 · 春季名优茶提早开采的技术措施 杨 阳 (湖南省茶叶研究所 410125) 摘 要： 本文从名优茶生产的角度说明提早春茶开采期的重要性，提出品种、生态和栽培等技术措施对提早 春茶开采期的切实可行性，并强调各技术措施的紧密配合。 关键词： 茶树品种；名优茶；开采期 一 随着社会经济 的发展和人们生活水平 的提高， 名优茶越来越受消费者喜爱，市场上对名优茶的需 求量越来越大。同时，名优茶又是一种高附加值、产 出与投入之比远远高于其它茶叶产品，名优茶已成 为发展高效茶业的重要措施。1991年全 国产名优 茶 2．7万 t，产值 7．O亿元，到 2000年全国产名优茶 14．4万 t，产值 55．5亿元，产量、产值分别增长了 433．3％和692．9％，2001年产量、产值又增加到 l5．5 万 t和 58亿元 ，产量 占全 国茶叶产量的 22．2％，而 产值却高达63．9％⋯，可见，名优茶在茶叶生产中占 有相当重要地位。而高档名优茶 的显著特点就是 “早”。目前 ，市场上消费者有“尝新”心理 ，生产者在 “抢新”心理的驱使下，要求茶树发芽要早，以充分体 现出“时间”就是“金钱”这个生产者最注重的效益。 例如浙江省嵊州市茶叶市场 2002年 2月初名茶上 市价格普遍在 1 200～l 600元／kg，3月 15日左右大 部分茶区高档茶价格均回落到 600元／kg左右。浙 江省用龙井 43、乌牛早等特早芽 品种制作 的“明前 龙井”比用中晚生品种制的同级别龙井茶价格高出 50％以上。这就要求在名优茶生产中提早春茶开采 期，“早采、早制、早上市”，将“早”的优势转化为商品 优势和价格优势 达到提高经济效益的目的。因此 ， 现就如何提早春茶开采期的问题，提出如下具体措 施 ，以期进一步推动各地名优茶生产的发展。 1 选择适制名优茶的早生品种【2 近年来，全国各茶叶单位选育了一大批适制各 类名优茶的早生种在生产上推广应用，取得 了可观 的经济效益。 1．1 适制名优绿茶 的早生品种 白毫早 ：发芽特早 ，芽叶茸毛多 ，制绿茶外形翠 绿多毫 ，香气清香持久，滋味鲜醇 ，产量高 ，抗寒性 强 ，适宜长江南北茶区试制名优茶。 福鼎大白茶 ：发芽早 、抗逆性强 ，适宜长江南北 茶区引种。 龙井 43：发芽特早、抗寒性强、产量高 ，但 耐高 温性较差 ，易发生叶枯病。适宜龙井茶产区及高海 拔或长江以北茶区引种。 乌牛早 ：发芽特早、持嫩性强 、发芽密度 中等。 制龙井茶品质优 良。适宜长江以南茶区栽培。 平阳特早茶 ：发芽特早 、长势强 、不开花 ，制龙井 茶品质优。适宜长江以南茶区引种。 福鼎大毫茶：发芽早、长势旺、持嫩性和抗性均 4 萧伟祥 ．红茶色素 的形 成与降 解作用的初 步研究 ．茶叶科学 ， 1992，12(1)：49—54． 5 萧伟祥．制茶发酵中茶色素形成生化机理 ．福建茶叶，1988，2：8一 l2． 6 萧伟祥 ．红茶色素及其分光光度法 ．中国茶叶，l99l(4)：24—26． 7 萧伟祥．红茶 中茶 红素 的研究进展 ．国外农学一茶叶，l987(1)：1 — 5． 8 Brown A．G．茶 黄素 的结 构．Tetrahcxkon Lenem，1966，11，1193一 l203． 9 Coxon D．T．异茶 黄素——种新 的红茶 色素．Tetrahedron Lenem， 赫 1970，60，524 1—5246． 1O 潼野庆则 ，今川等．El本农艺学会志，1963，37：417． 11 潼野庆则 ，今川等．A ．Bid．Chen．，1964，28，64，125． 12 潼野庆则 ，力泽哲夫等．El本农艺学会志，19714号 176—183． 13 杜其珍，江和源 ．茶色素的药理及其应用[J]．中国茶叶 ，1997，19 (5)：36—37． 、 14 LiangYuchih，Gain Yenehon ，Lin Yuli，et a1．Suppression of extracellar signals and cell proliferation bytheblackteapolyphonots，theaflavin3'3 一 也嚣日ll出[J]， Idn嚼棚i8，1999，2O(4)：733—736． 撩 邃 。 警滏 维普资讯 http://www.cqvip.com