茶叶中的色素

 

 

一、茶叶中的天然色素

 

（一）脂溶性色素

 

1.叶绿素（Chlorophyll)

 

叶绿素(C32H30N4Mg)是由甲醇、叶绿醇与卟吩环结合而成，是一种双羧酸酯化合物。 卟吩环由四个吡咯构成的卟啉并戊酮环，中间有1个不电离的Mg2+，这个与甲醇、叶绿醇结合的卟啉环，称为叶绿酸。

 

叶绿素在鲜叶中与蛋白质类脂物质相结合形成叶绿体，在制茶过程中叶绿素从蛋白体中释放出来。游离的叶绿素很不稳定，对光、热敏感。

 

☺茶鲜叶中的叶绿素约占茶叶干重的0.3%～0.8％。叶绿素a含量为叶绿素b的2～3倍。

 

☺叶绿素总量依品种、季节、成熟的不同差异较大。叶色黄绿的大叶种含量较低，叶色深绿的小叶种含量较高，是形成绿茶外观色泽和叶底颜色的主要物质。

 

☺纯粹的叶绿素a是黄黑色的粉末，其乙醇溶液呈蓝绿色；叶绿素b为深绿色粉末，它的乙醇溶液呈绿色或黄绿色。

 

☺一般而言，加工绿茶以叶绿素含量高的品种为宜，在组成上以叶绿素b的比例大为好。而红茶、乌龙茶、白茶、黄茶等对叶绿素含量的要求是比绿茶低。如果含量高，会影响干茶和叶底色泽。

 

2.类胡萝卜素 （Carotenoids）

 

☺类胡萝卜素是一类具有黄色到橙红色的多种有色化合物。在自然界分布很广，属四萜类衍生物（8个异戊二烯），结构特征为共轭复烯烃，为茶叶中重要的脂溶性色素。类胡萝卜素已知结构式的化合物在300种以上， ☺茶叶中的类胡萝卜素主要为胡萝卜素和叶黄素两大类。

 

（1）胡萝卜素类（Carotenes）

 

•胡萝卜素类为茶叶中重要的脂溶性色素，分为α-胡萝卜素，β-胡萝卜素，γ-胡萝卜素，等。这三种胡萝卜素被内服至人体均能表现维生素A的生理作用，也称为维生素A原。

 

茶叶中的含量约0.06%。成熟叶比嫩叶含量多，其中，主要组分为β-胡萝卜素，约占胡萝卜素总量的80%。 胡萝卜色素溶液呈橙黄色至黄色，浓度增大时带橙色，酸碱条件下稳定，但对光热氧不稳定。

 

•胡萝卜素在高山茶中含量较多。 •在人体内消化后能产生2分子维生素A。 •在红茶加工中氧化降解形成红茶的香气物质，如α-紫罗酮、β-紫罗酮（紫罗兰香）、二氢海葵内酯（温和淡香，能衬托出其它香气）、茶螺烯酮等，从而对红茶香气的形成起十分重要的作用。

 

(2) 叶黄素类（Xanthophylls）

 

•叶黄素类也广泛分布在植物界，也是茶叶中类胡萝卜素的主要成分，结构特征为共轭复烯烃的加氧衍生物或环氧化物，以醇、醛、酮、酸的形式存在，为黄色色素。

 

不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、石油醚。在茶叶中的含量一般为0.01%~0.07%，随茶叶新梢成熟度的提高，总含量增加。

 

茶叶中叶黄素类化合物主要有：叶黄素、玉米黄素、隐黄素、新叶黄素、5，6-环氧隐黄素等。

 

叶黄素(Xanthophyl):0.14-0.80mg/g干茶

 

玉米黄素(Zeaxanthin):0.074-0.144mg/g干茶

 

隐黄素(Cryptoxanthin):0.153-0.763mg/g干茶

 

它们与红茶香气、外形色泽和叶底色泽的形成有关。

 

3．类胡萝卜素的性质

 

•亲酯性 几乎不溶于水、酒精和甲醇。易溶于石油醚或正己烷。但含氧的复烯烃衍生物如醇、酮等则随其分子中含氧功能基团的数目增多，亲酯性随之减弱。 •光学特性 具有高度共轭双键的发色团和有-OH等助色团，因而具有不同颜色。在可见光区的420nm-480nm有强吸收（CHCl3)。

 

•显色反应 1.与三氯化锑的氯仿溶液，产生蓝色。 2.与浓H2SO4，产生蓝绿色。 3.叶黄素与浓HCl反应，生成灰绿蓝色。

 

•生理活性 类胡萝卜素中的α、β- 胡萝卜素是原维生素A，在体内可分解为维生素A。如今，类胡萝卜素的抗氧化作用非常受到瞩目。其抗氧化能力被证明与维生素E不相上下，而且类胡萝卜素已被发现对多种癌细胞，如皮肤癌、乳腺癌、肺癌、白血病等的癌细胞的增殖有抑制作用。

 

☺人体的皮肤、肝脏、肾脏、精巢、卵巢、血液等许多组织中含有类胡萝卜素。据调查体内类胡萝卜素水平与一些癌症的发病率有逆向关系，如β-胡萝卜素的含量低，肺癌的发病率高。因此，为了预防癌症，应积极地从食物中摄取类胡萝卜素。现在许多国家已开发了类胡萝卜素强化食品。

 

（二）水溶性色素

 

水溶性色素指能溶解于水的呈色物质的总称。一般指花黄素类（黄酮类）、花青素（花色素）及儿茶素的氧化产物。 茶鲜叶中存在的天然水溶性色素主要有花黄素，花色素等，它们都是类黄酮的化合物，广泛存在于植物界，茶叶中已发现有几十种花黄素、花色素，是茶叶中水溶性色素的主体。

 

花黄素类（Anthoxanthin）

 

 

☺亦称“黄酮类”(Flavonoid),主要包括黄酮醇（Flavonol）和黄酮（Flavone）两类化合物；茶树体内主要是黄酮醇及其苷，在茶鲜叶中的含量占干物重的3%～4%，由于结合的糖的种类不同、连接位置不同，因而形成各种各样的黄酮醇苷。它们是茶叶水溶性黄色素的主体物质，是绿茶汤色的重要组分。

 

 

花青素类（anthocyanidin）

 

 

☺又名“花色素”，重要的水溶性色素。植物中花青素多在C3位置带有羟基,且常与葡萄糖,半乳糖或鼠李糖缩合形成苷。

 

 

☺一般茶叶中的花青素占干物质的0.01%~1.0%，而在紫芽茶中的含量较正常芽叶高得多。

☺其形成和积累与茶树生长发育状态及环境条件密切相关，一般光照强、气温高的季节，较易形成花青素，使茶芽叶呈红紫色。对茶叶的叶底色泽、汤色及干茶色泽均有较大影响。含量较高的紫色芽叶制成绿茶，品质较差，汤色发褐，滋味苦涩，叶底靛青。若加工红茶，则汤色叶底乌暗，品质也较差。

二、茶叶加工中形成的色素

 

在红茶的加工过程中，正是由于多酚类物质氧化形成了茶黄素和茶红素等色素，使红茶具有了红汤红叶的品质特征。

 

茶黄素类（theaflavins,TFS) 茶黄素是红茶中的重要成分，它最早是由Roberts E.A.H(1957)发现的，是多酚类物质氧化形成的一类能溶于乙酸乙酯的、具有苯并卓酚酮结构的化合物的总称。表茶黄酸 Theaflavic acid, TFA

 

茶黄素形成示意图 PPO：多酚氧化酶

 

茶黄素与红茶品质

 

☺TFS是红碎茶中色泽橙红，具有收敛性的一类色素，其含量占红茶固形物的1%～5%，是红茶滋味和汤色的主要品质成分。对红茶的色、味及品质起着重要的作用，是红茶汤色“亮”的主要成分，是红茶滋味强度和鲜度的重要成分，同时也是形成茶汤“金圈”的主要物质。茶黄素与红碎茶品质的相关系数为0.875。

 

茶黄素与红茶品质

 

☺Roberts E.A.H.指出，审评者对色泽的估量大多数是受茶黄素的影响，含量越高，汤色明亮度越好，呈金黄色；含量越低，汤色越深暗。与咖啡碱、茶红素等形成络合物，温度较低时显出乳凝现象，是茶汤“冷后浑”的重要因素之一。并且含量的高低直接决定红茶滋味的鲜爽度，其含量的高低与叶底亮度也呈高度正相关。

 

☺茶黄素的提纯物呈橙黄色的针状结晶，易溶于水，甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯，难溶于乙醚，不溶于氯仿和苯。水溶液呈鲜明的橙黄色，具有较强的刺激性，在380nm与460nm处有最大吸收峰。

 

2.茶红素类（thearubigins, TRS)

 

TRs是一类复杂的不均一性红褐色酚性化合物，主要分子量在700～40 000之间。它既包括儿茶素酶促氧化聚合、缩合反应产物，也有儿茶素氧化产物与多糖、蛋白质、核酸和原花色素等产生非酶促反应的产物。

 

Roberts根据双向纸层析将茶红素分离为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型。 TRSⅠ为溶于乙酸乙酯的部分，而TRSⅡ为不溶于乙酸乙酯而溶于正丁醇的部分。

 

TRs是红茶氧化产物中最多的一类物质，含量约为红茶9～19％（干重），占红茶多酚类物质的70%左右。该物为棕红色，能溶于水，水溶液呈酸性，深红色，刺激性较弱，是构成红茶汤色的主体物质，对茶汤滋味与汤色浓度起极重要作用。参与“冷后浑”的形成。此外，还能与碱性蛋白质结合生成沉淀物存于叶底，从而影响红茶的叶底色泽。

 

通常认为TRs含量太高，滋味淡薄，汤色变暗，而含量太低，茶汤红浓不够。 Roberts认为，TRs/TFs比值过高茶汤深暗、鲜爽度不足；TR/TF比值过低时，亮度好，刺激性强，但汤色红浓度不够。一般TFs>0.7， TRs>10%，TRs/TFs=10-15时，红茶品质优良。

 

3.茶褐素类（theabrownines,TBS) TBs为一类水溶性非透析性高聚合的褐色物质，有学者，把不溶于乙酸乙酯和正丁醇的水溶性褐色物质也称为茶褐素。其主要组分是多糖、蛋白质、核酸和多酚类物质，由茶黄素和茶红素进一步氧化聚合而成，化学结构及其组成有待探明。

 

TBs深褐色，溶于水，不溶于乙酸乙酯和正丁醇，其含量一般为红茶中干物质的4－9％。是造成红茶茶汤发暗、无收敛性的重要因素。其含量与品质呈高度负相关（r=-0.979），含量增加时红茶等级下降。

 

红茶加工中长时过重的萎凋，长时高温缺氧发酵，是茶褐素积累的重要原因。红茶储存过程中，茶红素和茶黄素会进一步氧化聚合形成茶褐素。

 

茶叶中的色素分天然色素和加工形成的色素。天然色素中脂溶性色素主要为叶绿素和类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素、隐黄素、玉米黄素），它们在茶叶中含量均小于1%。它们与茶叶外形色泽、叶底色泽有关。

 

其中类胡萝卜素属四萜类衍生物，在红茶加工中易降解产生对红茶香气有利的物质。此外茶叶中的胡萝卜素主要为ß-胡萝卜素，具有（1）较强的抗氧化作用，可预防癌症；（2）在人体内可降解成二分子的VA，具有明目作用。

 

茶叶中的水溶性色素主要为多酚中的黄酮及其苷（亦称花黄素）、花青素（亦称花色素）。与绿茶汤色密切相关。

 

茶叶在加工过程中形成的色素为茶色素，包括茶黄素和茶红素。茶黄素与红茶汤色、滋味、鲜爽度高度相关,红茶中主要为茶黄素、茶黄素单没食酸酯、茶黄素双没食子酸酯。茶红素是一类复杂的不均一性的红褐色酚性化合物，分为TRSⅠ和TRSⅡ两大类型。与红茶汤色和滋味相关。茶黄素和茶红素与咖啡碱一起形成络合物，是茶汤“冷后浑”的重要因素之一。