不同茶飲咖啡因和維生素C含量比較

李鈺茹， 梁加越

(中國農業大學食品科學與營養工程學院， 北京 100191)

茶飲的品質可用咖啡因的含量來衡量, 其藥理作用主要是對中樞神經系統和心肌有刺激性作用[1-2]。 攝入咖啡因過高會給身體造成一定損害, 身體骨骼狀況的不良發育及鈣鹽失衡都與之相關, 對婦女而言, 這種不良影響甚至涉及到妊娠副反應、 誘發月經前期綜合征, 更有甚者可能導致不孕和成為腫瘤的誘因[3]。 分析咖啡因的含量對提高茶飲料的品質和保障飲食安全有重要作用。 維生素C 俗稱抗壞血酸, 是機體成長和維持健康狀況所不可或缺的微量元素, 維生素C 不足程度過高會導致壞血病[4]。 中國營養學會所提出的健康成年人每日維生素C 建議攝入量為100 mg, 不應超過1 000 mg, 攝取不足或偏高都會導致患病[5]。 對于咖啡因和水溶性維生素的研究相對較少[6], 本研究對4 種茶葉中這2 種功能營養因子的含量進行定性及定量分析并比較。

1 材料與方法

1.1 材料、 試劑與儀器

試驗所用試樣均為市售茶葉, 共有四大茶類: 綠茶代表是龍井茶、 烏龍茶代表是鐵觀音、 紅茶代表是滇紅茶、 白茶代表是白毫銀針。 試劑: 200 g/L 醋酸鋅溶液、100 g/L 亞鐵氰化鉀溶液、 三氯甲烷、 標準抗壞血酸溶液(1 mg/mL)、 0.02%2, 6-二氯靛酚溶液、 2% 草酸、高嶺土。 儀器: 紫外可見分光光度計、 電子天平、 臺式低速離心機、 分析天平。

1.2 方法

1.2.1 咖啡因檢測 在試驗中為去除茶葉中蛋白質,以免對試驗結果造成影響, 亞鐵氰化鉀可以配合醋酸鋅溶液用作澄清劑, 通過亞鐵氰化鉀與乙酸鋅生成亞鐵氰化鋅與蛋白質發生共沉淀現象。 經查閱文獻得知, 吸光度最大時所用萃取劑為三氯甲烷, 276 nm 波長處出現最大吸收峰, 鑒于其萃取效率最佳, 本試驗以三氯甲烷作萃取劑, 將兩相充分混合后離心分離, 使用分光光度法來測定咖啡因含量[7]。 (1) 稱取2.00 g 左右茶葉浸泡于50 mL 熱水中, 靜待10 min, 使茶葉中的功能成分充分溶解于溶劑。 使用移液管向100 mL 容量瓶中準確移入20.0 mL 均勻茶飲試樣, 加入200 g/L 醋酸鋅溶液2 mL,振蕩混合均勻, 再加入100 g/L 亞鐵氰化鉀溶液2 mL,振蕩混合均勻, 用蒸餾水定容至100 mL, 搖勻, 放置數分鐘至蛋白質完全析出, 濾紙過濾。 (2) 樣品分析: 取過濾后的濾液, 用移液管準確量取1.00～10 mL 至比色管中, 加入8 mL 三氯甲烷, 經充分振蕩后離心分離10 min, 再抽取有機層, 并以三氯甲烷作空白參比, 測定吸光度, 反復測量3 次, 計算均值[8]。

1.2.2 維生素C 含量測定 維生素C 含量的高低是判斷茶飲優良與否的依據之一。 本試驗采用的方法是2,6-二氯靛酚滴定法, 屬于氧化還原滴定法。 試驗使用的氧化劑為一種有機染料, 即2, 6-二氯靛酚, 具有較強的氧化性, 遇酸呈紅色、 在中性及堿性環境下呈藍色。在用藍色的2, 6-二氯靛酚標準溶液(顯堿性) 滴定含有維生素C 的草酸溶液時, 染料會被還原成無色的還原型。 直至滴定到當溶液中的抗壞血酸完全被氧化之后,再滴2, 6-二氯靛酚時就會使溶液呈紅色。 由此判斷滴定終點, 根據滴定所用的2, 6-二氯靛酚標準溶液的量,結合公式求出茶葉中維生素C 的含量。 實驗結果發現,2, 6-二氯靛酚的存放時間會造成抗壞血酸含量滴定度(T 值) 的波動。 若染料閑置時間過久, T 值測得值偏低。 因此, 每次試驗時需校正T 值, 提高試驗的可信度。 此外, 隨著存放時間的延長, 加草酸浸取所制得的茶飲樣品, 其維生素C 含量總體呈降低趨勢, 這是還原型維生素C 極易被氧化為氧化型維生素C 所造成的結果。 維生素C 的整個測定操作過程, 操作應迅速, 應盡量縮短茶葉浸提處理時間, 樣品一旦過濾后應立即測定, 放置時間不宜過久, 避免還原型抗壞血酸發生氧化, 從而造成測量值偏低。 因此, 滴定過程應控制在2 min以內, 在試驗滴定條件下, 一些非維生素C 的還原性物質也可直接與2, 6-二氯靛酚作用導致結果不準確,但這些雜質發生氧化還原反應的速率不及維生素C, 因此將15 s 顏色未褪去作為判斷滴定終點的時間界限。

(1) 滴定度標定: 2, 6-二氯靛酚溶液的濃度要適中, 若T 值過低, 則滴定時終點不明顯, 會影響滴定終點的判定和計算。 根據查閱文獻, 我們可以得出結論,T 值最好在0.1 左右, 此時滴定的終點突躍明顯、 重現性良好。 此外, 滴定所消耗的染料溶液體積介于1 ～10 mL 之間比較適宜。 如果樣品含維生素C 太高或太低時,則可通過適當稀釋樣品等加以調節。 取1 mL 標準抗壞血酸溶液于三角瓶中, 加入2% 草酸溶液9 mL, 以2,6-二氯靛酚溶液滴定至微紅色, 15 s 內不褪色即為終點,并計算出每1 mL 2, 6-二氯靛酚溶液相當的抗壞血酸毫克數(滴定度T), 同時用10 mL 2% 草酸溶液做試劑空白。 (2) 取不同茶溶液, 加入1 勺白陶土, 震蕩5 min,濾紙過濾。 (3) 即刻取濾液5 mL, 加入草酸5 mL, 用2, 6-二氯靛酚染料滴定呈微紅色, 15 s 不褪色, 記錄滴定管讀數, 實驗用2%草酸做空白對照。

式(1) 中,T—1 mL 2, 6-二氯靛酚溶液相當于抗壞血酸的毫克數 (mg/mL)；c—標準抗壞血酸溶液的濃度(mg/mL)；V—吸取標準抗壞血酸溶液的體積(mL)；V1—滴定標準溶液消耗的染料體積(mL)；V2—空白滴定消耗的2, 6-二氯靛酚溶液體積(mL)。

式(2) 中,X—100 g 樣品中含有的抗壞血酸毫克數(mg/100 g)；V2—滴定空白消耗的染料體積(mL)；V5—滴定樣品消耗的染料體積(mL)；T—1 mL 2, 6-二氯靛酚溶液相當于抗壞血酸的毫克數(mg/mL)；V4—滴定時吸取的樣品提取液的體積(mL)；V3—樣品定容體積(mL)；m—樣品的質量(g)。

2 結果與分析

2.1 茶葉咖啡因含量

由表1 可知, 不同茶葉水提物中, 咖啡因的含量存在較大差異, 產自中國福建省的白毫銀針為咖啡因含量最高者, 產自中國浙江省杭州市的龍井為咖啡因含量最低者, 鐵觀音和滇紅茶的咖啡因含量皆處于中等水平。用R 語言進行方差分析如圖1 所示。

表1 4 種茶葉咖啡因吸光度值

圖1 4 種茶葉咖啡因含量方差分析

2.2 茶葉維生素C 含量

對4 種茶葉試樣在同樣條件下進行試驗, 每個樣品分別平行測定3 次, 2, 6-二氯靛酚染料滴定結果如表2。 將表3 數據代入上式計算維生素C 含量, 用R 語言進行方差分析, 由圖2 可知, 維生素C 含量最高的是龍井, 其次是滇紅茶, 烏龍茶因屬于半發酵茶, 維生素C含量遠不及綠茶, 維生素C 含量最低的是白茶。

圖2 4 種茶葉維生素C 含量方差分析

表2 染料滴定結果

表3 4 種茶葉滴定結果

3 結果與分析

3.1 茶葉咖啡因含量分析

據研究文獻可知, 茶葉冷后渾中的主要成分是兒茶素(29.86% ～78.66%)、 糖類(14.47% ～27.62%) 和咖啡因(2.35% ～10.43%)。 通過對茶葉中結合咖啡因含量的比較顯示, 經輕微發酵的安化黑茶和湖北老青磚中結合咖啡因的含量偏低。 另外, 與未經發酵的綠茶相比, 輕“發酵” 的白茶中結合咖啡因的含量有顯著提高。 紅茶被界定為全發酵茶, 卻僅有3 h 左右的“發酵” 時長, 由于發酵時間過短, 微生物的繁殖代謝作用不足以使茶葉發生深度變化, 發酵作用是指微生物參與轉化產生代謝產物, 從本質而言, 紅茶“發酵” 過程是指茶多酚類物質在氧氣參與作用下的酶促氧化過程, 嚴格意義上來講紅茶的加工過程中沒有發生真正意義上的發酵, 但盡管如此, 其茶多酚類物質的轉化程度也相對其它茶類較高, 咖啡因含量較高[9]。 試驗結果分析可知, 茶葉中多酚類物質轉化程度越高, 結合咖啡因占比越高。 輕發酵的白茶的含量最大； 綠茶因缺乏發酵過程, 結合咖啡因的含量最低。

另外, 從茶籽萌發伊始, 咖啡因便開始大量產生并廣泛分布于各處, 但各部位含量有顯著差異: 新梢勝于老葉； 而新梢中尤以嫩芽葉含量豐富。 試驗中, 咖啡因含量最高者是福鼎白茶(白毫銀針), 除發酵程度外,導致咖啡因含量較高的另一個原因是這類茶所選的是嫩度高的芽葉。 鐵觀音的制作原料要求“開面采”, 葉片較老, 咖啡因含量較低。 因此, 茶葉中咖啡因含量可用作評價茶葉中多酚類物質的轉化程度(揭露茶葉的“發酵” 程度) 以及原料的老嫩程度的輔助工具。

3.2 茶葉維生素C 含量分析

本試驗結果顯示, 綠茶中維生素C 含量最高, 維生素C 含量與果蔬相當[11]。 在紅茶的初制工藝中, 在發酵階段有大量抗壞血酸氧化損失, 造成維生素C 含量較少[12], 歸類為半發酵茶的烏龍茶維生素C 含量低于綠茶。萎凋是白茶生產中不可或缺的工藝, 萎凋中由于外界環境的不斷變化, 內部發生復雜的理化反應。 鮮葉在晾曬中散去部分水分, 外觀及內部成分不斷緩慢可控變化, 此過程中會造成維生素的較大流失。 在貯藏過程中, 維生素C會發生氧化反應[13], 研究發現, 真空包裝的烏龍茶, 新茶測得維生素C 含量達頂峰, 含量與儲藏時間呈負相關,2年后再檢, 維生素C 含量已低至無法檢出[14]。 因此, 維生素C 可視為茶葉品質的重要衡量標準。

4 結論與討論

綜上所述, 咖啡因含量和維生素C 含量是評價茶葉品質的重要指標, 可以通過茶葉中咖啡因含量對茶類劃分、 制造工藝比較及發酵過程中茶多酚類物質的轉化程度監測, 可通過維生素C 含量判斷茶新鮮程度。