貴州綠茶滋味物質的浸出特征及三維熒光指紋圖譜分析

王加真，金 星，萬 雪

（遵義師范學院a.生物與農業科技學院；b.物理與電子科學學院，貴州遵義563006）

茶是世界三大飲料之一，具有一定的藥用價值， 其豐富的生物活性物質，如茶多酚、茶氨酸和多糖等，能夠對人體起到保健作用，在降低血壓、血脂及增強免疫力等方面有一定的作用[1,2]。泡茶是國人的智慧結晶，泡茶的本質是茶葉中主要內含物及功能物質在茶湯中溶解、釋放出色、香、味的過程[3,4]。綠茶中茶多酚、氨基酸、咖啡堿是主要的呈味物質，這三大內含物質溶于水后的濃度及比例，直接影響到茶湯的口感[4]，茶葉因利用方式的差異導致內含的藥理活性成分含量差異較大[5]。綠茶在沖泡過程中，一道茶湯香氣濃郁，滋味鮮爽；二道茶湯雖濃郁，但鮮爽味不如前，三道茶湯香氣和滋味已淡，再沖泡已無滋味。

抹茶是經過特殊栽培的茶樹鮮葉加工為茶葉后經過研磨工藝而成的微粉狀茶產品[6]，利用方式以食用為主，國標對茶葉品質的測定采用的是將完整茶葉研磨成微粉狀后煮茶的方法，等同于對抹茶品質的測定。泡茶和煮茶對茶葉內含物的浸出規律是否一致，研究泡茶過程中每道茶湯內含物質的浸出動態，對科學指導人們泡茶、飲茶，最大程度發揮茶葉功效具有重要的現實意義。三維熒光光譜技術能同時提供熒光強度與激發和發射波長的關系，完整表達物質特有的三維熒光指紋圖譜，可完成混合成分的定性、定量分析，廣泛用于水質、食品安全及茶葉化學成分檢測[7-10]。

本文旨在探究綠茶茶粉煮茶與整葉泡茶的本質區別，及其在沖泡過程中的品質變化規律，通過建立不同泡茶次數茶湯的三維等高指紋圖譜，結合茶湯色素、茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量的動態變化，實現對綠茶沖泡過程中浸出內含物的具體量化，為科學、健康飲茶，以及綠茶的綜合利用提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

貴州毛峰茶由貴州湄潭縣栗香茶業有限公司提供，系福鼎大白茶一芽三葉加工的成品。酒石酸鐵（分析純）、無水茚三酮（分析純）、三氯化鋁（分析純）、硫酸、鹽酸、咖啡堿（分析純）均購買自國藥集團化學試劑有限公司，實驗用水為超純水。

1.2 儀器

F97PRO熒光分光光度計，上海棱光技術有限公司，配備1cm石英池；MINI-SPIN高速離心機，德國Eppendorf公司；UV-9000S紫外可見光光度計，上海元析儀器有限公司；GB204電子天平（感量0.1mg）瑞士METTLERTIKEDO;KQ-250B超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 樣品處理及測定

（1）茶粉煮茶茶湯的制備

茶葉經研磨粉碎后過100目篩，準確稱量1.0000克，加入100ml蒸餾水后在100℃水浴中浸提45min,靜置24h，吸取上清液。

（2）茶葉泡茶茶湯的制備

按照國人的飲茶習慣，茶葉用量3.000克，投入200ml沸水中，蓋好蓋，10分鐘后將茶湯倒出，為第一道茶湯，繼續上述步驟得到第二道茶湯和第三道茶湯，泡茶過程中，留出一道殘茶、二道殘茶、三道殘茶在烘箱內烘干水分后進行茶粉煮茶茶湯的制備。每個樣品重復3次。

（3）茶湯三維熒光光譜測試條件：光源為150W氙燈，激發波長（Ex）范圍為300～750nm，發射波長（Em）范圍為300～750nm，遞增1.0nm，5.0nm狹縫，靈敏度為900V，掃描速度60nm/min，以掃描3次光譜數據平均值作為數據采集值。利用PROLAB軟件（V.6.5.0.2965）進行三維熒光光譜的采集和分析。

（4）茶葉水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿、花黃素的測定均采用國標法[11]。

1.4 數據統計與分析

試驗中茶葉品質指標均為3次平行，結果以平均值±標準差（means±SD）表示。采用SPSS 10.0軟件進行相關數據的統計分析，以P〈0.01為差異極顯著。

2 結果與討論

2.1 綠茶不同處理方式下茶湯的三維熒光譜

熒光光譜反映了包含共軛雙鍵的分子信息，酚酸、黃烷酮是茶湯中含量較高的熒光分子。實驗結果表明，煮茶和泡茶后的茶湯的三維熒光光譜都會產生明顯的瑞利散射（圖1中的條帶狀），煮茶后的茶湯的瑞利散射最為明顯，隨著泡茶次數的增加，瑞利散射有減弱的趨勢。瑞利散射是指當粒子尺寸遠小于入射光波長時各方向上散射光強度不一致的光學現象。瑞利散射現象的存在說明茶湯中存在粒徑尺寸遠小于光波波長的物質。相對于泡茶后的茶湯，煮茶前對茶葉進行了粉碎且長時間的沸水浸提處理，煮茶的茶湯中含有更多粒徑較小的物質，更容易產生瑞利散射。

與煮茶茶湯的光譜圖相比，泡茶茶湯的熒光特征峰明顯減少，在679nm發射波長下僅第一道茶湯有較弱的熒光峰。煮茶后的茶湯在679nm發射波長下有5個熒光峰，激發波長分別為420～425、507、540、610、660nm,其中在 425 和 660nm 處有強峰，其他三個波長處為弱峰。

茶湯中茶多酚含量最為豐富，茶多酚是一類分子量大小不同，極性和結構各異的多酚類衍生物的復雜混合體，主要包括黃烷醇類、黃酮及黃酮醇類、花色素類、酚酸及縮酚酸類等四大類組成物質，主要成分為兒茶素，茶多酚水溶液主要有3個熒光峰位，I區210nm/315nm、270nm/315nm、Ⅱ區335nm/396nm和Ⅲ區490nm/515nm[12]。本研究中的熒光峰2對應茶多酚可見光區（490/515nm）的熒光峰，推測可能是兒茶素對應的熒光峰，熒光峰1位于395-400nm/456-461nm，與上述三個區無對應。本研究表明，茶多酚最大熒光峰值的波長會隨溶劑極性的增大及形成氫鍵能力的增強而發生紅移。茶多酚的熒光峰位分別紅移至可見光395-400nm/456-461nm和490nm/515nm處。水溶液可形成分子間氫鍵，作為質子轉移的通道，熒光峰向長波長方向移動，利于茶多酚可見光區的熒光發射。文獻報道，黃酮醇的最大激發波長為 352-382nm，異黃酮的最大激發波長為334-339nm，二羥基黃酮的Ex/Em=332nm/420nm，湄潭毛峰茶湯1號峰的Ex/Em=395-400nm/456-461nm，可以推斷1號峰為黃酮及黃酮醇類的熒光峰，峰位的偏移可能是多種黃酮類物質復合作用的結果。3號峰僅在煮茶后的茶湯及泡茶的一道茶湯中有顯示，煮茶后的茶湯極為明顯，熒光峰值達1658，一道茶湯的熒光峰值僅為47.18。茶葉中含有一定量的色素，葉綠素及類胡蘿卜素為脂溶性色素，沖泡過程中僅有極少量浸出，但茶葉經過粉碎、長時間沸水浸提后，葉綠素體膜被破壞，葉綠素分散到水分子空隙中。光合色素具有熒光現象，葉綠素a的熒光光譜，其 Ex/Em=410nm/674nm，3 號峰 Ex/Em=420，425nm/676nm與葉綠素a的熒光光譜基本吻合，最大激發波長存在一定紅移現象。葉綠素分子有紅光和藍光兩個最強吸收區，在煮茶茶湯中分別對應3號和7號峰，7號峰Ex/Em=660nm/676nm，葉綠素b在紅光區有最大吸收，可以推測7號峰為葉綠素b的熒光光譜。4、5、6號峰與3、7號峰有共同的發射波長676nm，可能是一些其他色素類的熒光光譜。煮茶的茶湯各峰強度之和為8743，泡茶一道茶湯各峰強度之和為3371，泡茶二道茶湯各峰強度之和為2575，泡茶三道茶湯各峰強度之和為2035。從泡茶不同次數的茶湯熒光峰強度差異可以判定，不同泡茶次數茶湯中所含化學物質總體一致，相同物質含量的不同反映出不同沖泡次數茶湯中化學物質含量存在差別。

2.2 熒光光譜特性數據

圖1 綠茶不同處理后茶湯的三維熒光光譜

2.3 熒光峰分布規律及強度變化規律

表1 不同處理下茶湯的熒光特征峰及其強度

表2 不同處理下綠茶湯中滋味成分的含量變化

2.4 不同處理方式綠茶湯中滋味成分的變化

同行數據肩標不同大寫字母（煮茶處理間）、小寫字母（泡茶處理間）表示差異極顯著（P〈0.01）。

貴州綠茶以“翡翠綠、嫩栗香、濃爽味”為特征，泡茶講究沸水，多投茶。實驗中用到的湄潭毛峰系用小葉種的福鼎大白茶在春季加工而成，加工時有揉捻的工藝，成茶水浸出物高達48.27%，且具有氨基酸和茶多酚含量高，酚氨比低的特點，是耐沖泡的高品質綠茶。古人對茶葉的利用采取混煮羮飲的方法，即食用的方式，本研究表明，茶粉煮茶與茶葉泡茶對茶葉滋味物質的浸出區別很大，泡茶三次總共浸出的滋味物質占茶葉粉碎后煮出量比例大小依次為花黃素69.79%、氨基酸10.66%、咖啡堿10.12%、茶多酚7.43%，這說明除了花黃素能通過泡茶的方式被人體充分利用，其它的滋味物質泡茶后還有大量留在殘茶中，僅有少量被人體利用。茶葉沖泡后的殘茶仍含有大量的功能成分，以三道殘茶為例，茶多酚含量為 14.362±0.45%，咖啡堿含量為 1.34±0.073%。游離氨基酸為0.362±0.024%，因此，泡茶后的殘茶仍具有很高的利用價值，為充分利用茶葉功能物質，應參照抹茶，探索茶葉食用的方式。當下的綠茶飲茶方式是沸水沖泡，基本是三泡，茶葉隨著泡茶次數的增加，茶湯中酚氨比值呈增加趨勢，一道茶酚氨比6.05，茶湯滋味鮮爽，二道茶酚氨比16.9，茶湯滋味仍濃郁，三道茶酚氨比30，茶湯滋味變淡。可見與茶多酚相比，游離氨基酸在茶湯中的浸出量下降趨勢更明顯。

3 結論

本文測定了不同煮泡處理對茶湯及殘茶中游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿、花黃素含量的影響，并通過三維熒光指紋圖譜技術對沖泡過程中各營養成分隨沖泡次數變化的規律進行了探究，得到以下結論：

（1）茶葉粉碎后煮茶方式能最大程度利用茶葉滋味物質，湄潭毛峰采用粉碎后沸水煮樣測得的品質數據最高，水浸出物含量高達48.27%，游離氨基酸1.81%，茶多酚22.76%，咖啡堿2.45%，花黃素3.47%；與茶多酚和咖啡堿相比，泡茶次數對游離氨基酸影響最大，茶湯中酚氨比的大幅上升是引起茶滋味變淡的直接因素，三泡后的殘茶中仍有豐富的茶多酚、咖啡堿，泡茶后的殘茶仍具有極大的利用價值，應加強對傳統泡茶方式產生的殘茶的開發利用。

（2）煮茶和泡茶條件下，湄潭毛峰茶湯三維熒光光譜圖中均含有兩個明顯的熒光峰（F1和F2），它們所在位置的激發波長和發射波長 Ex/Em范圍分別為490nm/515nm和395-400nm/456-461nm，可以判定茶湯中的多酚物質是產生熒光的主要物質，F1為黃酮及黃酮醇類物質的熒光峰，F2為兒茶素類物質。

（3）煮茶條件下，茶湯葉綠素熒光現象明顯，葉綠素A熒光強度為1658，泡茶第一道茶有微弱的葉綠素A熒光現象，熒光強度僅為47.18；研磨后的茶葉經過長時間的沸水浸提后，在676nm發射波長下產生一系列的激發熒光峰，分別位于420nm（F3）、507nm（F4）、540nm（F5）、610nm（F6）、660nm（F7）。其原因為：在煮茶過程中，茶葉中的葉綠體膜被破壞，細胞成為全透性的，色素分子擴散到水分子的間隙中，產生較強的熒光現象。