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[资料]茶叶中的维生素和矿质元素

[资料]茶叶中的维生素和矿质元素

(一)维生素vitamin 维生素是机体维持生命活动必不可少的一类有机化合物,是机体内执行各种各样功能的复杂的生物催化剂酶的组成部分,维生素在机体代谢中起着调节作用。人体生理需要量极微,但是如果缺乏,机体内一些酶就没有活性,机体就会有病,乃至死亡。


 


人和动物不能自行合成维生素,必须从食品中摄取。植物体能合成维生素,故植物是人体和动物中维生素主要来源。 维生素都是小分子有机物,化学结构各不相同,有的是胺类,有的是酸类,有的是醇类或醛类,还有的属于固醇类。按溶解性和测定方法不同可分为:脂溶性和水溶性维生素。


 


茶叶中含有多种维生素,如有VA、VD、VE、VK、VC、VP、VU、B族多种维生素和肌醇等。茶叶中的维生素可称为“维生素群”,饮茶可使“维生素群”作为一种复方维生素补充人体对维生素的需要。


 


1.维生素A(VA) VA是属于脂环族维生素,其化学本质是不饱和一元醇类,分为VA1(又称retinol,视黄醇)和VA2(又称3-脱氢视黄醇)。


 


VA主要存在于动物性的食物中。 VA1主要存在于哺乳性动物的肉类及肝脏中、咸水鱼及其肝脏中; VA2主要存在于淡水鱼的肝脏中,植物组织中尚未发现VA。


 


VA对酸和热较稳定,一般烹调不致破坏,但易被空气中的氧和酶的作用所氧化,尤其是在高温和紫外线的照射下,可引起VA的严重破坏。如若食物中含有VC、 VE和多酚类等抗氧化剂时,则对VA有保护作用,能阻止和减少其氧化。


 


茶叶中不含VA,但含维生素A源—类胡萝卜素含量丰富。绿茶中有16~25mg/100g的胡萝卜素,而高山茶树上的芽叶中含量达50mg/100g。红茶加工中由于发酵等工艺, VA源经过酶和空气氧化形成茶叶香气物质,损失较多,红茶中含量仅有7~9mg/100g。茶叶VA源20~30%为α-胡萝卜素,其余为β-胡萝卜素。 β-胡萝卜素转换为VA的效率为α-胡萝卜素的两倍。


 


VA是维持正常视力不可缺少的物质,它能预防虹膜退化,增强视网膜的感光性,有“明目”的作用。 VA缺乏,视力会下降,并会得夜盲症。同时, VA还有维持上皮细胞的正常化作用,可维护视觉、生育等功能正常,保护皮肤、粘膜、促进生长等作用。


 


2.维生素C(VC or ascorbic acid) Vc可治治疗坏血病,是酸性的,故又称抗坏血酸。 Vc为无色片状结晶,熔点192℃,有酸味,易溶于水,不溶于有机溶剂,易被热、光及Cu2+和Fe2+等金属离子破坏,在酸性溶液中比在碱性和中性溶液中稳定。 Vc是一种酸性的己糖衍生物,是烯醇式己糖内酯,有D型和L型两种异构体,只有L型的有生理活性。


 


Vc可发生氧化型和还原型互变,氧化型和还原型都具有生理活性,因其分子中第2和第3位碳上烯醇羟基上的氢容易成H+释放出来,故它虽不是自由羟基,仍具有有机酸的性质。


 


Vc是一种还原剂,它易被弱氧化剂2,6-二氯靛酚氧化剂脱H而成为氧化型的抗坏血酸,这一性质可用于Vc的定量测定。 Vc在人体内参加氧化还原反应,是机体内一些氧化还原酶的辅酶,是递氢体;它还参与促进胶原蛋白和粘多糖的合成。


 


Vc的功效还有增强免疫力、预防感冒、促进铁的吸收,而且它是强抗氧化剂,能捕获各种自由基、抑制脂质过氧化、从而有防癌、抗衰老等功能。


 


一般绿茶Vc的含量约为279mg/100g,甚至有的绿茶高达529mg/100g。乌龙茶的Vc含量为120mg/100g,而红茶因经过发酵工艺,Vc含量损失较大,一般在60mg/100g。 冲泡中,绿茶中Vc几乎全部冲泡出来进入茶汤,被人们吸收利用。因而可通过饮茶补充体内Vc每日所需量(50mg)。 Vc在茶汤中的含量高低与冲泡水温有密切关系,即水温超高,保持量越低,故欲要保留茶汤中较多的Vc含量,泡茶水温不宜过高,且泡茶时间不宜过长。 在茶叶贮藏中,Vc易受光热氧影响发生氧化。

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3.维生素E(VE or tocopherol) VE 为二氢吡喃的衍生物,又称生育酚或抗不育维生素。


 


VE 广泛存在于绿色植物中,以谷类种子的胚芽部分及绿叶蔬菜的脂质中含量最高,如莴苣叶和柑桔皮中,人体所需的VE 大多数来自粮食与植物油,动物性的食物中含量不高。 VE为淡黄色无嗅无味油状物,不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏,无氧条件下热至200℃也稳定。对氧敏感,极易被氧化成为无活性的醌化合物,而保护其它物质不被氧化,因而可作为抗氧化剂。易被紫外光破坏,Fe2+可促进VE 的氧化。在259nm有吸收峰。


 


茶叶中VE 含量比蔬菜和水果中含量要高,可以和柠檬媲美,是菠菜含量的32倍,葵花籽油的2倍。一般茶叶VE 的含量50mg~70mg/100g,含量高的高达290mg/100g。绿茶中的VE 比红茶中高,因红茶经过萎凋和发酵,一部分VE 被酶破坏。但因茶叶中含有大量的生物类黄酮,对VE 的氧化起了保护作用,故制茶中VE 的保留量较高。据报导,印度和斯里兰卡红茶中的VE 含量特别丰富。


 


VE 是很强的抗氧化剂,有抗衰老、美容的作用。此外,还有预防动脉粥样硬化、防治不育症的作用。但VE 为脂溶性维生素,不易溶到茶汤中。因此,可通过食茶,如茶粉加入糕点中食用,就能较好地摄取茶中的VE 。


 


4.维生素K(VK ) VK最初是作为与血液凝固有关的维生素被发现的。除了这个作用以外,VK还参与体内钙的代谢。缺乏VK时,易骨折。现已被用作骨质疏松症的治疗药。其他的缺乏症有血液凝固力下降,易发心肌梗塞等。 天然VK为2-甲基-3-叶绿基-1,4-萘醌。


 


VK的生理作用主体是1,4-萘醌,为黄色油状物,溶于油脂和有机溶剂,对热稳定,易被光和碱破坏。VK在绿色植物及动物肝脏中含量丰富。


 


VK能促进血液凝固,其作用是促进肝脏合成凝血酶原,如缺乏VK,可导致皮下、肌肉和胃肠道出血和出血不止。


 


5.维生素B VB作为生物催化剂酶的辅助因子参与细胞中的物质与能量的代谢过程。在细胞内的分布和溶解性能上大致相同。B族维生素有VB1、VB2、VB3、VB5、VB6、VB11、VB12、胆碱和肌醇等。茶叶中的B族维生素有VB2、VB3、VB5、VB6、VB11、胆碱和肌醇等。其中VB2、VB5、VB11(叶酸)含量较为丰富。


 


VB2 VB2又称核黄素(riboflavin),是黄素蛋白酶的辅基,在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。因其溶液呈黄色而得名,其分子由核糖醇和6,7-二甲基异咯嗪二部分组成,其结构如下:


 


VB2纯品为橙黄色的针状结晶,熔点为 292~293℃(同时发生分解),味苦,微溶于水,极易溶于碱性溶液,它的水溶液呈黄绿色,具有绿色的萤光。 VB2对光和碱不稳定,在碱性溶液中受光照射时形成光黄素(6,7,9-三甲基异咯嗪)。 VB2主要来源于酵母、绿色植物、谷物、鸡蛋、乳类及肝脏等。 VB2参与茶树体内糖、蛋白质、脂肪代谢中的多种氧化还原反应,缺少它,茶树体内呼吸减弱,N素代谢受到障碍。


 


茶叶中VB2含量比一般植物高,约有1.2~1.7mg/100g,且以春茶芽头含量最高。


 


VB5 VB5又称维生素PP或烟碱酸(pantothenic acid). ,包括尼克酸和尼克酰胺,二者都是吡啶的衍生素,且都具有生物活性,结构如下:


 


VB5在体内主要以酰胺形式存在,尼克酰胺在体内主要转变为辅酶I和辅酶II,化学名称为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP,二者都是胶氢酶的辅酶,它们在催化底物脱氢时,通过氧化态与还原态的互变传递H,在生物氧化中起着重要的作用。


 


尼克酸及尼克酰胺为无色晶体,前者熔点为236℃,后者熔点为129~131℃,是维生素中较稳定的,不被酸、光、空气及热破坏,对碱也很稳定。溶于水及酒精,在260nm处有一吸收光谱。与溴化氰作用产生黄绿色化合物,可用此性质定量。 VB5在人体内维持神经组织的健康,对中枢及交感神经系统有维持作用。尼克酸有扩血管、降低胆固醇和脂肪的药理作用。


 


VB11(叶酸,folic acid) 叶酸(folic acid)即维生素B11,又称喋酰谷氨酸(PGA),由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸三部分连接而成。其结构如下:


 


叶酸为鲜黄色物质,微溶于水,在水溶液中易被光破坏;叶酸在碱性和中性条件下,对热稳定;在酸性条件下,不稳定易破坏;叶酸在体内主要以四氢叶酸形式作为辅酶存在。在茶树体内参与核酸和咖啡碱的代谢。 叶酸参与核苷酸和氨基酸代谢,是细胞增殖时不可缺少的,可预防贫血,促进乳汁分泌。每日所需量为80μg~ 220μg,但在妊娠和哺乳期需260μg。茶叶中含量约为50μg~ 70μg/100g。


 


VP P来自英文permeability(透性)的第一个字母,是一组与保持血管壁正常通透性有关的黄酮类化合物,其中以芸香苷为主。这些物质也可以称为生物类黄酮(bioflavonoids)。它们能维持微血管的正常透性,增加韧性,具有预防和治疗血管硬化、高血压病的作用,并且有抗衰老和抗癌之功效。 茶叶中VP含量高,种类多,儿茶素和黄酮类中的很多物质都具有VP的作用,其中最典型的是芸香苷,在茶叶中含量约为340mg/100g。


 


肌醇(inositol) 肌醇又名环已六醇,一种特殊形式的糖醇。由植物体内已糖环化而成,起磷酸储藏和磷酸化作用。不仅有游离型,而且还有其磷酸盐植酸钙镁型。肌醇为葡萄糖的异构体,但仅内消旋有生理活性,溶于水,微溶于乙醇、不溶于乙醚,纯品为白色结晶,有甜味。 在茶叶中可达10mg/g,随叶子成熟度增加而增加,其与儿茶素的合成有关。

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(二)矿质元素


 


维持人体的正常功能需要多种矿物质。它们中的金属离子是许多酶的辅酶和辅基,在酶促反应中起催化剂作用。另外,许多金属离子在机体内起着调节渗透压的作用,在调节机体内酸碱平衡,维持细胞膜功能的完整上起着重要作用。


 


研究表明,矿质元素缺乏会引起人体多种疾病,硒与克山病(一种致死性心肌病)和肝病,铬与粥样动脉硬化,锌与智力发育健康,铅与免疫力强弱,锌钙比与高血压病发病率,氟与龋齿病发病率,矿质元素总水平与痛风病等均已得到证明,矿质元素与人体健康的关系已为当今医学、环境科学、农学、地质学所重视。


 


矿质元素在机体内既不能自行形成,又不能消失,它只能随食物摄入,为机体提供恒定的内循环,不少金属离子在其富余时可以储存,在缺乏时可以动用调节,所以矿质元素对机体的电解质平衡有着不可替代的作用。


 


根据人体每日所需量在100mg以上的矿物质为常量元素,每日所需量在100mg以下的为微量元素。到目前为止,已被确认与人体健康和生命有关的必需常量元素有Na、K、Cl、Ca、P和Mg ,微量元素有Fe、Zn、Cu、I、Se、Cr、Co、Mn、Ne、F、Mo、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等18种。 茶叶中有近30种矿质元素,但其中Al、F、Se三种元素,对茶树来讲属非必需元素,但它们在茶树中的含量高,与一般食物相比,饮茶对K、Mn、Zn、F等的摄入最有意义。


 


K (potassium) K占叶片2%左右,在芽、嫩叶新梢中有较高的浓度,在茶叶灰分(600 ℃以上灼烧残留下来的物质,主要是矿质元素的氧化物和碳酸盐)中,50%左右是K,15%左右是P的氧化物和磷酸盐。


 


K在植物体内主要输导方向是运往分生组织,K可以从老叶重新分配到嫩叶组织中去。在缺K情况下,老叶出现缺K症状,老叶的叶缘和叶尖出现明显焦灼,叶片提早脱落,枝杆纤细树势衰弱,出现茶园缺株等现象。在植物机体内,K能影响糖运转,调节气孔开张,排除呼吸作用产生的CO2。


 


K在茶叶中含量约为2%左右,经4次冲泡,干茶中94.3%被浸出,其中头泡茶汤中K为干茶含K量的75%,故饮茶能补充人体一定量的K元素。


 


人体中所含的矿物质K中,K仅次于Ca、P居第三位。K调节体液平衡,调节肌肉活动,尤其是调节心肌活动的重要元素。缺K会造成肌肉无力,精神萎靡,心跳加快,心率不齐,甚至可引起低血钾,严重者可导致心脏停止跳动。当人体出汗时,K和Na一样会随汗水排出,所以在炎炎夏日出汗多时,除了补充Na外,也要补充K,否则出现浑身无力,精神不振等现象。平时排汗不多时,正常膳食就可以满足人体所需的K,但在炎热夏季,一方面出汗多,一方面食欲差,这易使K的吸收和排出平衡被打破,导致体内缺K,此时必须适当补充K,所以夏日应选茶作为饮料。


 


Zn (zinc) Zn是茶树必需微量元素,在茶叶中含量为2~6mg/100g。Zn是体内多种酶的组成成分,如醇脱氢酶、6-P-葡萄糖脱氢酶和磷酸


 


植物缺锌,会使色氨酸合成受阻,茶树生长迟缓,叶数、叶面积、茎干等生长均矮小,出现小叶现象,且在成叶上出现花斑,称为花叶病,根系也发黑而枯死。


 


Zn在人体内含量仅次于Fe的,成人体内含Zn量约为1.5~2.3g。它是很多酶的组成成分,人体内约有100多种酶含有Zn,此外,Zn与DNA、RNA代谢以及蛋白质的合成有关。骨骼的正常钙化、生殖器官的发育和正常功能、创伤及烧伤的愈合、胰岛素的正常功能与敏锐的味觉等也都需要Zn。


 


Zn缺乏时会出现味觉障碍、食欲不振、精神忧郁、生育功能下降等症状,并易发高血压症,儿童会发育不良,但锌在水果、蔬菜、谷类、豆类中的含量相当低、动物性食品是人体锌的主要来源。而茶叶中的锌含量高于鸡蛋和猪肉中的含量,而且锌在茶汤中的浸出率较高达78%,易被人体吸收。一般来讲,级别高的茶叶,锌含量明显高于级别低的茶叶。茶叶可被列为锌的优质营养源。


 


Mn (manganess) 茶叶是一种富集Mn的植物,一般低含量也在30mg/100g左右,比水果、蔬菜约高50倍,老叶中含量更高,可达400~600mg/100g,茶汤中Mn的浸出率为35%。


 


茶树缺Mn,表现在“立枯病”,即叶子发黄,叶脉呈绿色,新梢顶端下垂,发展下去全枝萎焉。


 


Mn是人体必需微量元素,在人体内起着极其重要的作用。大脑皮层恢复、肾、胰、乳腺都含有Mn,人体内多种酶是含Mn金属酶、肝脏中线粒体与血液为Mn的贮存库。


 


F (fluoride) 茶树是一种富含F的植物,其F含量比一般植物高十倍至几百倍。茶树中粗老叶F含量比嫩叶中更高。一般茶叶中F含量为100mg/Kg左右,用嫩芽制成的高级绿茶含F量可低至约20mg/Kg;而较成熟枝叶加工而成的黑茶中F含量较高,达300~1000mg/Kg。茶叶中游离F含量比小白菜高5~8倍,比大葱高13~20倍。


 


茶叶中的F很易浸出,热水冲泡时浸出率有60~80%。因此喝茶也是摄取F的有效方法之一。中国自古就有用茶水漱口的做法。 F是人体必需的微量元素,在骨骼与牙齿的形成中有重要作用。缺F会使Ca、P的利用受影响,从而导致骨质疏松。


 


缺F时,牙齿釉质不能形成抗酸性强的氟磷灰石保护层,导致牙釉质易被微生物、酸等侵蚀而发生蛀牙。F对龋齿的预防作用已引起重视,使用含F牙膏,含F漱口水,局部涂氟化合物,或在饮用水中加F都能降低龋齿的患病率和发病率。由于氟的重要性,许多国家和地区如美国、澳大利亚、爱尔兰、日本等在自来水中加F,以增加F的摄取源。


 


但要强调指出的是,过量F会引起F中毒,如导致氟斑牙,并使骨骼失去正常的颜色和色泽,容易折断。在经常大量饮用高含F的茶叶(500mg/Kg)以上时,应注意F的摄取量,

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硒(Se, selenium) 茶叶中的Se主要为有机硒,易被人吸收。茶叶中硒的含量的高低主要取决于各茶区茶园土壤中含Se量的高低,非高硒区茶叶中的Se含量为0.05~2.0mg/Kg,硒含量较高的为湖北、陕西以及贵州、四川的部分茶区的茶叶,含量可达5~6mg/Kg。就茶树的各部位而言,老叶老枝的硒含量较高,嫩叶嫩枝的含硒量较低。


 


Se在茶汤中的浸出率为10~25%,在缺Se地区普及饮用富Se茶是解决Se营养问题的最佳方法。 Se是人体内最重要的抗氧化酶—谷胱甘肽过氧化物酶的活动中心元素,具有很强的抗氧化能力,保护细胞膜的结构和功能免受活性氧化和自由基的伤害,因而具有抗癌、防衰老、维持人体免疫功能的效果。并且缺Se是患心血管病的重要因素。在Se含量较低的地区,克山病发病率较高,通过提高膳食中Se的含量可降低发病率。


 


Se不仅有抗癌、防治心血管疾病和延缓衰老的功能,而且对人体还有很多的药理作用,如Se具有胰岛素作用,可以调节人体内的糖分,有助于糖尿病患者的饮食疗法;有保护视神经,预防白内障,增强视力的功能;Se还能与重金属镉、汞、砷等生成能解离的重金属络合物等,解除这些重金属对人体的毒害,起到解毒作用。此外,还有保护肝脏、抑制酒精对肝脏的损害。


 


铝(Al, aluminium) Al是茶树非必需元素,土壤中的活性Al与土壤pH值密切相关,随着土壤酸化,其活性Al逐渐增加, Al在H+土壤中以Al2(SO4)3形态存在,在OH-土壤中以不溶性的Al(OH)3形式存在。 茶树在强酸性和酸性土壤中生长良好,并且Al3+在叶片中大量积累,茶树鲜叶中含量在20~150mg/100g,有的老叶中含量高达2000mg/100g,茶树为喜Al和耐Al植物,而其它植物当Al3+高时,干扰植物的O2的吸收,影响P、Ca2+、Mg2+的吸收,对很多植物有抑制作用。


 


Al对人体有一定的毒害作用, Al的积累对神经有毒性与脑疾病有关,例如老年痴呆症,Al进入人 体后有5%呈游离状态,它和血浆结合,当Al积累量超过正常人Al含量5倍时,便会加速Ca2+、P排泄,使人体代谢失调,引起缺钙和缺磷。 成人每天摄Al量为9~14mg时为正常,其中通过食物进入人体的量为2~10mg,Al在茶叶的泡出率低于20%,在茶汤中Al浓度为0.2~0.6mg/100ml,即使每天饮茶10杯,也只有2~6mg Al进入人体,不会影响人体健康。

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