茶叶中的化学成分及其性质(上)

茶叶生物化学笔记
一、茶叶的化学成分
1. 茶多酚：是茶叶中含量最多的一类可溶性成分，具有抗氧化、抗炎、抗癌等作用。

2. 咖啡碱：具有提神醒脑、利尿等作用，是茶叶中重要的生物碱。

3. 氨基酸：是茶叶中重要的滋味物质，赋予茶叶鲜爽口感。

4. 芳香物质：是茶叶香气的来源，主要存在于茶叶的表面。

5. 有机酸：具有调节口感、增强茶汤层次感等作用。

6. 矿物质：茶叶中含有丰富的微量元素，如钾、钙、镁等。

二、茶叶的生物化学过程
1. 茶树的生长与发育：茶树在生长过程中，会经过发芽、生长、成熟和衰老等阶段，每个阶段都有不同的生物化学变化。

2. 茶叶的采摘与加工：茶叶的采摘和加工过程中，会发生一系列的生物化学反应，如发酵、杀青、揉捻和干燥等，这些过程会影响茶叶的品质和营养成分。

3. 茶叶的冲泡与成分浸出：茶叶冲泡时，各种化学成分会从茶叶中浸出，与水发生反应，形成茶汤。

冲泡方式、水温、时间等因素都会影响茶汤的品质和营养成分。

三、茶叶的生物化学应用
1. 茶叶的营养保健作用：茶叶中的多种营养成分具有保健作用，如抗氧化、抗炎、抗癌等，可以预防多种慢性疾病。

2. 茶叶的加工与改良：通过研究和掌握茶叶的生物化学特性，可以改良茶叶品种、优化加工工艺，提高茶叶品质和营养成分含量。

3. 茶叶的化学成分提取与应用：从茶叶中提取各种化学成分，如茶多酚、咖啡碱等，可以应用于食品、医药、化妆品等领域。

茶多酚结构茶多酚，即茶类中的水溶性多酚，是茶中的主要成分之一。

茶多酚在茶叶中的含量平均为4～12％，其中的一类是茶类多酚（TPs）；另一类是茶多酚衍生物（TPs）。

茶多酚的性质和种类由料型的不同而有很大的不同。

本文将研究茶多酚的结构及其物理、化学性质，以及各种茶类茶多酚的分类。

茶多酚的结构茶多酚是一种结构复杂的天然物质，主要分布在茶叶中，是茶中最丰富的多酚类成分。

茶多酚具有环状结构，由氧、氢、碳共组成，细分由苯环等结构组成的柠檬醛、芦丁醇、蒿醇、山梨醇等。

茶多酚含有茶中特有的六环结构，它们的结构是很容易区分的，从而可以从茶中确定各种多酚类成分，如茶多酚、咖啡多酚、山梨醇多酚和芦丁醇多酚等。

茶多酚的物理性质茶多酚是一种黄绿色液体，呈现出清澈、有光泽的外观，并可以很好地溶解于水，极易被轻微的碱性物质溶解，而稍微稠的碱性物质则不太容易溶解。

此外，茶多酚的折射率为1.555，可溶度在20℃时为1.33g/l，沸点在120℃以上，通常在130℃以上时蒸发。

茶多酚的化学性质茶多酚的化学性质有很大的不同，其中一些可直接分离和测定；一些可经过特定的条件，如酶催化、碱性和酸性条件，将其分离出来。

除此之外，茶多酚除了具有典型的环状结构外，还具有一定的稳定性，从加热效率上来看，茶多酚的加热稳定性要高于植物油脂和其它植物脂肪类物质。

茶多酚的分类茶多酚具有多样的种类，从苯醋醇、芦丁醇到植物油脂、植物糖类物质，都可以构成茶多酚的各种种类。

茶多酚的分类大致可分为三类：果醋醇类、芦丁醇类和植物油脂类。

果醋醇类有环状结构的柠檬醛、芦丁醇、蒿醇和山梨醇等。

芦丁醇类有芦丁醇胺、梨醇酸酯。

植物油脂类有芥子油、棕榈油、玉米油、葵花油等。

各种茶多酚具有特定的用途，具有重要的医药和食品应用价值。

结语茶多酚是茶叶中的主要成分之一，具有环状结构，存在于茶叶中的含量平均为4～12％，具有多种不同的物理、化学性质，可分为果醋醇类、芦丁醇类和植物油脂类，具有重要的医药和食品应用价值。

茶叶的成分通过化学分析，目前已知茶叶含有的化学成分有500多种，其中有机物有450种以上，如此复杂的茶叶化学成分，归纳起来大约有十几类。

水分（75-78%）茶多酚（20-35%）蛋白质（20-30%）茶树鲜叶碱（3-5%）酶有机化合物糖类（20-25%）有机酸（3%左右）干物质（22-25%）脂肪（8%左右）色素（1%左右）芳香物质（0.005-0.03%）维生素（0.6-1.0%）无机化合物（4-7%）水溶性部分（2-4%）水不溶性部分（1.5-3%）茶叶鲜叶中75-78%是水分，除去水分后，干物质约为22-25%。

这些干物质极大部分是有机化合物，无机化合物只占4-7%。

1.水分在茶树体内各部位的分布是不均匀的，代谢旺盛的嫩芽、嫩茎、嫩叶含量最高，其次是老叶和根系，枝条和主茎中含量最低。

鲜叶在加工过程中，水分参与了一系列的化学反应。

由于加工过程中温度的变化，从而激活了细胞内一些物质在酶的作用下，发生一系列化学变化，这是形成茶叶品质的关键之一。

因此，在鲜叶的加工过程中控制水分含量是非常重要的。

幼嫩的鲜叶经过加工制成干茶，绝大部分水分都是蒸发散失的，最后只保留4-6%的水分，因此通常需要4斤多鲜叶才能加工成一斤干茶。

成品茶的水分含量与贮藏有密切关系。

一般来说，茶叶水分含量高，发生化学变化快，保质期短，水分含量低，发生化学变化慢，保质期相对长一些。

因此，各种茶叶在贮藏时，水分含量不宜过高，一般精制茶控制在3%-5%以下，毛茶控制在6%，最高不宜超过7%，否则，茶叶品质很容易发生变化，改变了原有的品质特征。

2.茶多酚。

茶多酚是茶叶中三十多种多酚类物质的总称，主要成分由儿茶素、黄酮类物质、花青素和酚类四大类物质组成，约占鲜叶干物质的30%左右。

奇种儿茶素约占多酚类总量的70%左右。

儿茶素又分为酯型儿茶和非酯型儿茶素二类，酯型儿茶素具有较强的苦涩味和收敛性，非酯型儿茶素含量水多，涩味和收敛性较弱。

儿茶素在红茶制造过程中变化相当显著，会被氧化聚合，形成茶黄素、茶红素、茶褐素等一系列氧化产物，这就是红茶加工变成红色的主要原因。

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……茶叶中的酚类物质的含量占干重的20-25%。

是一类以儿茶素为主体的营生物氧化作用的酚性化合物，决定茶叶颜色和滋味的主体成分，是形成毛茶品质的关键性物质，种类较多。

主要有：黄烷醇（儿茶素）、黄酮甙、酚酸、花青素等四大类。

它们都是多元酚的结构，很多性质很相近，故总称为多酚类。

现主要介绍一下儿茶素的有关性质：儿茶素的学名是黄烷醇，是茶叶干重的12-24%，占茶多酚的60-80%，是构成绿茶品质和功效的最重要的化学成分。

茶叶的优次与儿茶素的含量多少、与存在形式有很大关系，现已发现12种，含量较多的有6种。

儿茶素又可分为简单儿茶素（游离儿茶素）和酯型儿茶素。

其中简单儿茶素的收敛性较弱，不苦涩，带鲜爽味；酯型儿茶素收敛性较强，并具有苦涩味，在茶多酚中含量较高，约占儿茶素总量的70-80%。

一般来说，含儿茶素较多的茶汤滋味较浓。

在绿茶中，儿茶素赋予绿茶以浓厚的滋味，使绿茶具有苦涩味和收敛性，绿茶中若儿茶素含量过低，则滋味平淡；儿茶素含量过高，滋味又过于苦涩，所以儿茶素含量高的茶树鲜叶，一般不适于制造绿茶。

研究发现，多酚类及其初级氧化物是形成绿茶汤色的主要物质。

如黄酮类是由一些溶于水由绿到黄色的组成部分，是形成绿茶汤色的主要成分。

儿茶素的初级氧化物如邻位醌等为黄色物质，是形成绿茶汤色的黄色部分。

邻位醌还能与氨基酸结合形成香气物质。

在红茶中，儿茶素在酶的作用下，经过一系列的变化产生一些有色物质。

首先氧化成邻位醌。

邻位醌经过缩合成橙色的茶黄素，茶黄素具有很强的收敛性，水溶液为橙黄色，是红茶茶汤的主要黄色色素，它也是形成红茶茶汤的滋味的鲜爽度、强度和汤色明亮度的重要物质，是形成红茶茶汤"金圈"的最主要成分。

茶黄素进一步氧化成棕黄色的茶红素，它是茶汤中红色物质的主要成分，刺激性和收敛性均较强，是茶汤浓度的重要成分。

茶叶生化复习（填空、单选、判断、问答、论述）红茶萎凋工序中物质变化的主流是(A)。

A.水解B.失水C.裂解D.多酚类氧化绿茶香气具有裸麦面包香型的糠醛类物质是由(A)在脱水作用下形成的。

A.游离氨基酸B.糖类化合物C.多酚类化合物D.咖啡碱高温杀青，主要是因为(D)的耐热性较强在5~55℃时，随叶温升高而活力上升，到65℃时，其活力下降。

A.细胞色素氧化酶B.过氧化物酶C.过氧化氢酶D.多酚氧化酶茶红素最易溶于下列(A)溶剂中。

A.正丁醇B.正己烷C.石油醚D.苯茶红素在红茶中的含量范围为(D).A.1一2%B.5一6%C.20一30%D.6一15%茶黄素易溶于下列(A)溶剂中。

A.甲醇B.正己烷C.石油醚D.苯茶黄素易溶于下列(A)溶剂中。

A.乙酸乙酯B.正己烷C.石油醚D.苯茶黄素的基本核结构为(B)。

A.一苯基并毗喃B.苯并卓酚酮C.一苯基色原酮D.C6一C3一C6红茶茶汤中具收敛性的色素为(C)。

A.茶红素B.茶褐素C.茶黄素D.花黄素茶树相同成熟叶片中叶绿素的含量随季节而变化，其规律为(B)。

A.春茶>夏茶>秋茶 B.春茶>秋茶>夏茶C.夏茶>春茶>秋茶D.夏茶>秋茶>春茶花青素在pH为7一8的溶液中呈(C)。

A.红色B.绿色C.紫色D.蓝色花青素在pH>11的条件下呈(C)色。

A.红色B.紫色C.蓝色D.黄色花青素在pH<7的条件下呈(A)色。

A.红色B.紫色C.蓝色D.青色黄酮类化合物的羟基的酸性强弱顺序为(A)。

A.7，4'一二一OH>7一OH>4'一OHB.7一OH>7，4'一二一OH>4'一OHC.5一OH>4'一OH>7一OHD.7，4'一二一OH>7一OH>5一OH下列物质中影响绿茶汤色的主要成分是(B)。

A.叶绿素B.黄酮类C.花青素D.类胡萝卜素茶叶中黄酮类化合物较难溶于下列(A)溶剂。

茶叶成分分析一，水分占比:茶鲜叶含水量75%～78％，干茶4％～6%性质：含水量越高，茶叶越易变质,含量超过12％时，茶叶内部各种化学反应还在继续进行,且茶还能被氧气氧化变质。

二，灰分概念：茶叶经过高温灼烧后残留下的无机物质的统称。

占比：4％～7%。

灰分含量过高，茶品质越差, 灰度中可溶性部分含量越高，茶的品质越好。

三，茶多酚概念：茶叶中30多种酚类物质的总称。

占比：占鲜叶干物质的33％组成：1，儿茶素：含量最高，占多酚类物质的70％～80%，具有收敛性,苦涩味较重。

2，黄酮类物质：又叫花黄素3，花青素：又叫花色素，具有明显的苦味,在干旱高温季节容易形成并积累,因此夏茶具有明显的苦涩味。

4，酚酸：含量较小，味苦涩.四，蛋白质和氨基酸蛋白质：1，组成:谷蛋白（含量最大）,白蛋白（溶于水，对茶汤滋味起到积极作用），球蛋白,精蛋白组成。

2，性质:在鲜叶加工中，部分蛋白质可以分解为氨基酸，具有花香和鲜味。

氨基酸1,性质：溶于水，具有鲜爽味，决定着茶汤的品质的鲜爽度.2,组成：茶氨酸（占比50%以上，嫩芽嫩茎中占比最大）天门冬氨酸，谷氨酸，精氨酸，丝氨酸五，生物碱咖啡碱：占比最高3％～4％，茶鲜叶原料越嫩,含量越高，品质越好。

可可碱：含量较低茶叶碱：含量较低六，芳香物质中低沸点：存在于鲜叶中, 杀青不足的绿茶往往有青草气高沸点：由鲜叶讲加工后形成.如甲醇，苯乙醇，茉莉酮，芳樟醇等，具有良好的花香。

七，糖类组成：纤维素，半纤维素，淀粉，果胶可溶性糖类：构成茶汤的滋味，参与香气的形成。

甜香,焦糖香，板栗香是糖类与多酚类，氨基酸等物质相互作用而形成。

不可溶糖类八，色素脂溶性色素（影响干茶和叶底的色泽）叶绿素：占比0。

3％～0。

8％，由蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b组成。

叶黄素胡萝卜素水溶性色素(决定茶汤的汤色)1，花青素2，黄酮类物质3，茶青素4,茶多酚类氧化产物：茶黄素，茶红素，茶褐素。

1.茶叶中的多酚类物质分属于儿茶素（黄烷醇类）、黄酮和黄酮醇类、花白素和花青类、酚酸及缩酚酸。

除酚酸及缩酚酸外，均具有2-苯基苯并吡喃为主体的结构。

2.儿茶素为多酚类物质的主体成分3.儿茶素理化性质：溶解性、吸收光谱、显色反应、沉淀反应、氧化反应、异构化4.黄酮类是黄色色素，黄酮苷被认为是绿茶汤色重要成分5.花青素是一类较稳定的色原烯衍生物，分子中存在高度分子共轭，C3位上带羟基。

Ph<7 红色，Ph7-8紫色，Ph>11 蓝色。

6.花白素在红茶发酵过程中可完全氧化成为有色氧化产物，花白素在热水中发生差向立体异构反应。

7.茶叶中的天然色素分为脂溶性色素和水溶性色素，脂溶性色素主要对茶叶干茶色泽起作用，水溶性只要对茶汤有影响8.脂溶性色素包括叶绿素、类胡萝卜素叶绿素是吡咯类绿色色素成分，是一种双羧酸酯化合物，由甲醇、叶绿醇和卟吩环结合而成。

类胡萝卜素是一类具有黄色到橙红色的多种有色化合物，包括胡萝卜素和叶黄素。

胡萝卜素也称维生素A原，叶黄素是阿尔法胡萝卜素的二羧基衍生物，类胡萝卜素具有亲酯性喝光学特性及显色反应。

9.色素是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质，是构成茶叶外形色泽、汤色及叶底色泽的成分茶叶色素通常分为脂溶性和水溶性色素，脂溶性色素主要对茶叶干茶色泽及叶底色泽起作用，而水溶性色素主要对茶汤有影响；脂溶性色素是指茶叶中可溶于脂肪溶剂的色素物质总称，主要包括叶绿素和类胡萝卜素，这类色素不溶于水，易溶于非极性有机溶剂中；叶绿素的组成及含量对茶叶品质有一定影响，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、等对叶绿素含量要求比对绿茶低，如果含量高，会影响干茶叶底色泽，因此加工时应注意考虑茶树品种特征；类胡萝卜素在制茶中的变化与香气的形成，在红茶加工中，类胡萝卜素在酶系、PH偏酸性及有氧存在的条件下，共轭双键氧化断裂，产生一系列的挥发性物质（氧化产物），利于品质的形成和转化；水溶性色素是能溶解于水的呈色物质总称，一般指花黄素、花青素及儿茶素的氧化产物；花黄素是绿茶汤色的重要成分；花青素对茶叶叶底色泽、汤色及干茶色泽有较大影响；加工过程中形成的有色物质茶黄素、茶红素、茶褐素对红茶、普洱茶品质的形成起到重要作用；茶黄素是红茶汤色“亮”的主要成分、汤味强度和鲜爽度的重要成分，同时也是形成所谓金圈得主要成分；茶红素是红茶汤色“红”的主要成分、汤味浓度的重要物质，并且与茶汤强度也有关；茶褐素是红茶汤色“暗”的主要原因，量多茶汤发暗味淡。

茶树起源于中国云贵高原，为多年生常绿叶用植物。

在茶的鲜叶中，水分约占75，干物质为25左右。

茶叶的化学成分是由３.５％～７％的无机物和９３.０％～９６.５％的有机物组成。

构成茶叶的有机化合物或以无机盐形式存在的基本元素有３０余种，主要为碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、铜、铝、锰、硼、锌、钼、铅、氯、氟、硅、钠、钴、镉、铋、锡、钛、钒等。

到目前为止，茶叶中经分离、鉴定已知化合物有７００多种，其中包括初级代谢蛋白质、糖类、脂肪及茶树中的二级代谢产物——多酚类、色素、茶氨酸、生物碱、芳香物质、皂甙（dai）等。

茶叶中的无机化合物总称灰分，茶叶灰分（茶叶经５５０℃灼烧灰化后的残留物）中主要是矿物元素及其氧化物，其中大量元素有氮、磷、钾、钙、钠、镁、硫等，其他元素含量很少，称微量元素。

茶树鲜叶水分（7578）干物质（2225）有机化合物蛋白质（2030）：主要是谷蛋白、白蛋白、球蛋白、精蛋白氨基酸（14）：已发现26种，主要是茶氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸生物碱（35）：主要是咖啡碱、茶叶碱、可可碱酶：主要是氧化还原酶、水解酶、磷酸酶、裂解酶、同分异构酶茶多酚（1836）：主要是儿茶素，占总量的70以上糖类（2025）主要是纤维素、果胶、淀粉、葡萄糖、果糖有机酸（3左右）主要是苹果酸、柠檬酸、草酸、脂肪酸类脂（8左右）：主要是脂肪、磷脂、甘油酯、硫脂和糖脂色素（1左右）：主要是叶绿素、胡萝卜素类、叶黄素类、花青素类芳香物质（0.0050.03）：主要是醇类、醛类、酸类、酮类、酯类、内酯维生素（0.61）：主要是维生素C、A、E、D、B1、B2、B6、K、H 无机化合物水溶性部分（24）水不溶性部分（1.53）茶树新梢和其他器官都含有多种不同的酚类及其衍生物（以下简称为多酚类）。

茶叶中这类物质原称茶单宁或茶鞣质。

茶鲜叶中多酚类的含量一般在1836（干重）之间。

它们与茶树的生长发育、新陈代谢和茶叶品质关系非常密切，对人体也具有重要的生理活性，因而受到人们的广泛重视。