绿茶“三绿”特征成分的研究进展

郭丽，赖凌凌，屈艳勤，林智，郭雅玲*

1(中国农业科学院 茶叶研究所，浙江 杭州，310008) 2(福建农林大学 园艺学院，福建 福州，350002)



绿茶“三绿”特征成分的研究进展

郭丽1,2，赖凌凌2，屈艳勤2，林智1*，郭雅玲2*

1(中国农业科学院 茶叶研究所，浙江 杭州，310008) 2(福建农林大学 园艺学院，福建 福州，350002)

绿茶色素是“三绿”特征呈现的物质基础，但呈色组分在干茶、茶汤和叶底中的表征能力存在明显差异。文中介绍了脂溶性色素和水溶性色素的构成、含量以及各组分在加工中的变化规律，明确指出杀青和干燥是绿茶护绿的关键工序；阐述了分光光度计法、薄层色谱法、高效液相色谱法等不同分析方法在测定绿茶呈色物质中的优缺点，指出超高效液相色谱法的分析效果较佳；分析了传统感官审评法在色泽评价的不足，综述了现代感官评价法在茶叶色泽判定中的应用现状。综上所述，绿茶呈色物质的发掘必需采用先进的科学仪器，建立高效的、分离度高的分析方法，以期尽早鉴定出未知呈色成分，查明呈色成分的互作效应，完善绿茶色泽品质的化学评价体系。

绿茶；色泽；脂溶性色素；水溶性色素；感官审评

绿叶绿汤的绿茶为茶之精品，长期以来颇受消费者的喜爱。众人皆知绿茶有个“绿色法宝”——三绿(外形绿、汤色绿、叶底绿)。这个“绿”的呈色物质一直以来都是绿茶色素化学研究的热点，认为水溶性色素是茶汤的主要呈色物质，脂溶性色素是次要的[1]，但是色素成分间的互作特性尚未明确，并且决定干茶色泽质量的主要成分是脂溶性色素，尤其是叶绿素a和叶绿素b的含量及配比等。因而在开展干茶色泽的相关研究时，理应重点研究脂溶性色素的形成机理。目前，由于尚未查明所有茶叶色素对干茶和叶底色泽的表征作用，难以从化学角度来评价固态茶叶色泽，也不能有针对性地指导绿茶加工。因此，本文着重介绍了绿茶的关键呈色成分及其分析方法研究进展，阐述了绿茶色泽评价的研究现状，期望更多的专家学者投身茶叶色素化学研究，进一步深度挖掘与利用茶叶色素，早日实现绿茶色泽品质的定向加工与调控，研发具有保健功效的茶食品、茶纺织品等终端产品，拓展茶叶的应用新领域，以延长茶产业链。

1　绿茶的“三绿”特征成分

绿茶色泽的典型特征就是“三绿”，呈绿特征的化学物质基础主要是茶叶色素。这些色素依其溶解性的不同，可分为脂溶性色素和水溶性色素。

1.1脂溶性色素及其在绿茶加工的变化

茶叶中脂溶性色素主要有叶绿素类化合物和类胡萝卜素化合物，其中叶绿素类化合物中含量较高的是叶绿素a(chlorophyll a，Chla)和叶绿素b(chlorophyll b, Chlb)，约占干茶重的0.3%～0.8%，对绿茶的绿色调起主导作用；类胡萝卜素化合物包括胡萝卜素(carotenesm，Car)和叶黄素(xanthophylls, Xan)，约占干茶重的14.4%～29.2%[2]，决定着绿茶的黄色度。

大量的研究表明，绿茶加工中脂溶性色素在酶和热力作用下发生降解反应，生成一系列叶绿素和胡萝卜素的衍生物。杀青工序和做形工序是叶绿素降解形成脱镁叶绿素的主要工序，Chla和Chlb在加工中呈下降趋势，脱镁叶绿素a(pheophyin a，Pya)与脱镁叶绿素b(pheophyin b，Pyb)呈上升趋势，叶绿酸酯a(chlorophyllide a，Cda)和叶绿酸酯b(chlorophyllide b，Cdb)变化较小[3]。类胡萝卜素在加工中呈下降趋势，滚二青时下降更为突出，其中β-胡萝卜素和叶黄素分别下降了15.95%和22.59%[4]；绿茶的干燥方式对脂溶性色素的形成也有影响，冷冻真空干燥绿茶的叶绿素含量最高，比热风干燥高出50.4%，并且冷冻与热风联合干燥的比热风干燥高出20%[5]。LEE等[6]认为，冷冻干燥能最大程度地保留叶绿素、芦丁和β-胡萝卜素等脂溶性色素，其次是微波干燥。因而就绿茶护绿而言，预测冷冻干燥和微波将来有望成为主要干燥方法。

1.2水溶性色素及其在绿茶加工的变化

水溶性色素也是绿茶的主要呈色物质，主要是黄酮醇及黄酮苷、花青素、儿茶素氧化产物等多酚类化合物。这些物质的种类、含量及配比对绿茶的色泽品质有影响，尤其是汤色的色度a值和色度b值[7-10]。但这些呈色物质很不稳定，部分会发生化学变化，致使茶汤色泽劣变。现有研究表明，绿茶汤色的劣变主要是儿茶素与黄酮醇单糖苷共同作用的结果，主要表现为儿茶素的自动氧化和脱没食子化反应，杨梅素苷的降解反应。并且杨梅素苷与汤色绿度、黄度的相关性显著[11-12]。由此可见，水溶性色素在绿茶汤色劣变中扮演极其重要的角色，很值得进一步深入研究，尤其是其形成机理。

普通绿茶中花青素和儿茶素氧化物的含量较低，除了紫芽叶绿茶外。王秋萍等[13]发现，紫娟晒青茶的原花青素、花青素与茶褐素分别比对照高2.47%、1.16%和0.85%。这类茶的主要呈色成分是14种花色素苷、24种黄酮、8种酚类以及3种生物碱，花色苷类物质主要有天竺葵素-3-葡萄糖苷或天竺葵素-3-半乳糖苷、天竺葵素-3-(6-香豆酰基)-葡萄糖苷、飞燕草素-3-葡萄糖苷、飞燕草素-3-芸香糖苷、飞燕草素-3-O-(6-香豆酰基)-葡萄糖苷、原翠雀定-2(或4)3’-O-没食子基(prodelphinidin B-2(or 4)3’-O-gallate)、原花青素B-2(或4)3’-O-没食子基(procyanidin B-2(or 4)3’-O-gallate)、牵牛花色素-3-4乙烯基表儿茶素(petunidin-3-glc-4-vinylphenol)和锦葵色素-3-4乙 基表儿茶素(malvidin-3-glc-4-vinylepicatechin)等[14]。而以紫娟种鲜叶加工成烘青绿茶，花色苷类物质的组成略有不同，主要是天竺葵素-3,5-二葡萄糖苷(pelargonidin-3,5-diglucoside)、矢车菊-3-O-半乳糖苷(cyanidin-3-O-galactoside)、天竺葵色素(pelargonidin)和锦葵色素(malvidin)，含量依次是83.5、227.0、46.3和70.5 μg/g[15]。由此可见，加工工艺影响绿茶呈色物质的形成。

水溶性色素还是发酵茶(红茶、黑茶)中的重要色素成分，特别是儿茶素氧化产生的茶黄素类、茶红素类、茶褐素类等。这类物质与汤色色度a值和b值的相关性显著，还是关键呈味成分，因而倍受国内外专家学者的关注[16-18]。这类物质还具有一定的保健功效，如有明显的抗氧化作用，能提高脂类物质代谢关键酶HL和HSL活性，增加HSL在肝脏组织与脂肪组织的mRNA表达量，还具有良好的自由基清除能力[19-21]。茶色素染色棉织品具有抗菌功效，上染的丝织品还具有抗紫外线作用[22-23]。上述研究表明，红茶与黑茶色素成分的化学结构已基本查明，并且其在印染与医学上的应用研究正处于进行时。但是绿茶色素的应用多见于食品领域，因而亟待开展绿茶色素的基础化学研究，为将来拓展应用领域奠定坚实的基础。

多酚类物质既是绿茶的关键呈味成分，也是重要的呈色成分。研究表明，鲜叶摊放过程中呈先下降后上升的趋势[24]，而郭丽等[25]发现鲜叶摊放后茶多酚含量略有上升，可能是原料不同所致。但是，经UV处理鲜叶摊放中茶多酚和总黄酮总体却呈递增趋势，后期略有所下降[26]；杀青工序钝化了酶的活性，严重削弱了呈色物质形成的酶促作用。后续加工中呈色物质的转化主要是靠热力作用。对比热风干燥、冷冻干燥对绿茶多酚类物质的形成影响，刘玉芳等[5]发现冷冻干燥对茶多酚的保留更为有效。

2　绿茶“三绿”特征成分的分析方法

2.1脂溶性色素的分析方法

脂溶性色素通常采用有机试剂提取，较为常用的是丙酮、石油醚等。分析测定时，可选用分光光度计法、薄层色谱法和液相色谱法等。李名君等[27]采用分光光度计法能分析出叶绿素a、叶绿素b、叶绿素酸酯a、叶绿素酸酯b、脱镁叶绿素a、脱镁叶绿素b、脱镁叶绿素酸酯a、脱镁叶绿素酸酯b等8种脂溶性色素。相对而言，薄层色谱分析法的分离速度更快、鉴定的组分更多，还鉴定出了β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、玉米黄素、紫黄质和叶黄素等5种脂溶性色素[28]。但是，薄层色谱分析法也存着不足之处，鉴定的色素组分不一定是单一化合物，有可能是混合物[29]，因此需要进一步的验证、解析。绿茶中的脂溶性色素成分很多，SUZUKI等[30]鉴定出41种叶绿素和38种胡萝卜素。LEE等[6]又采用高效液相色谱(HPLC)法分析绿茶中的脂溶性色素，但是此法的分离效果不够理想，可测定色素种类较少。相比之下，超高效液相色谱(UHPLC)法具有明显的优势，不仅分析时间缩短了，色素的分离效果也明显提升了[31]。以上研究表明，绿茶中脂溶性色素研究取得较好的进展，若引入先进的UHPLC分析技术，可能会发现新的脂溶性化合物。

2.2水溶性色素的分析方法

黄酮类化合物在水溶性色素体系中所占的比重较大，已为茶叶化学研究的热点之一。为了准确地测定总黄酮，何书美等[32]比较了NaNO2-Al(NO3)3法和AlCl3法的优缺点，认为多酚类含量较高的茶叶更适宜采用AlCl3法。但仅知黄酮总量，尚不能明确影响汤色的是黄酮醇苷，还是黄酮醇。基于此，朱博等[33]优化出绿茶茶汤的酸解条件：5 mL茶汤中加15 mL纯甲醇、5 mL的6 mol/L HCl，在75 ℃下水解时间2 h，并建立了3种黄酮苷类的HPLC分析方法。然而由于实验条件的限制，仍只能测出3种黄酮苷的总量。随着研究的不断深入，吴春燕等[34]在探讨不同茶树品种的黄酮苷含量差异时，建成了12种黄酮苷类化合物的液相色谱与质谱联用的分析方法。刘阳等[35]又在此基础上建立了山柰酚-3-O-芸香糖苷(Kae-rut)、山柰酚-3-O-葡萄糖苷(Kae-glu)、山柰酚-3-O-半乳糖苷(Kae-gala)、槲皮素-3-O-葡萄糖苷(Que-glu)、槲皮素-3-O-半乳糖苷(Que-gala)、杨梅素-3-O-鼠李糖苷(Myr-rha)、杨梅素-3-O-半乳糖苷(Myr-gala)、牡荆素-2"-O-鼠李糖苷(Vit-rha)和牡荆素(Vit)、杨梅素(Myr)、槲皮素(Que)、山柰酚(Kae)、槲皮素-3-O-芸香糖苷(Que-rut)和槲皮素-3-O-鼠李糖苷(Que-rha)等14种化合物的HPLC分析方法，为进一步研究黄酮苷类化合物在茶叶色泽品质形成中的作用奠定了坚定基础。

3　绿茶“三绿”特征的评价方法

3.1传统感官评价法

色泽是食品质量的重要指标，也是茶叶的重要品质因子。传统的检测方法有目视法和目视比色法[36]。针对茶叶而言，通常是采用目视比色法，现行通用的色泽评价方法即评语与评分相结合的感官审评法，执行的最新国家标准为GB/T 14487—2008 《茶叶感官审评术语》、GB/T 23776—2009 《茶叶感官审评方法》和GB/T 18797—2012 《茶叶感官审评室基本条件》。在茶叶生产与评比中，描述绿茶干茶色泽的术语主要有嫩绿、翠绿、深绿、墨绿、黄绿、嫩黄、灰绿、银白、暗绿、青褐和暗褐等，表征汤色的术语有嫩黄、黄亮、黄绿、绿亮、泛红、红汤等，评定叶底时常用绿明、红梗红叶、青暗、青褐、花青、靛青、黄熟等[37]。然而此法对评审人员和评审环境的要求较高，即便是在达到国际标准的食品感官审评室中，评审人员也必须是拥有敏锐的感觉器官并掌握系统的专业知识的评茶员。从此角度来看，该法的判定结果易受人为因素的影响，并且费时费力，因而亟需研发新的更为客观的感官评价方法。

3.2现代感官评价法

为弥补目视比色法的不足，提高茶叶色泽评价的效率和评价结果的精确度，国内外专家学者先后开展了相关研究。研究证实，采用测色仪分析茶叶色泽是可行的[38-40]，L*a*b*表色系比Yxy表色系和孟塞尔颜色系统更适用色泽的测定[41]，并且色度值的稳定性与重现性良好。陈慧春[42]分析绿茶、红茶、青茶、黑茶及黄茶的干茶、茶汤和叶底色泽，发现它们与茶类的相关系数为0.97，说明茶叶色泽可作为茶叶分类的参考依据，能快速地评价茶叶品质[43]。但是测色仪分析干茶色泽时，样品需进行磨碎处理，因此会影响测试结果的准确性。

随着计算机视觉技术的发展，茶叶色泽的识别研究取得很大进展。王文杰等[44]利用S处理法图片，建成了一套电脑测定茶叶色泽Lab参数的方法，并比较了茶样颗粒与图像分辨率对测色结果的影响[45]，但是茶样磨碎前后的色泽是有差异的。而陈全胜等[46]设计的图像采集光源系统，能实现色泽的无损检测，即先利用计算机视觉技术定量描述碧螺春、龙井茶和祁红的颜色特征，基于HIS颜色系统建立了相应的识别模型，并进行验证分析。实验结果表明，利用计算机视觉技术识别茶叶的色泽类型是可行的，汪建等[47]的研究结果也是如此。因此王校常等[48]研究并开发扁条类茶及芽茶色形品质指标分析软件(2011SR069586)，建成大佛龙井专用的外形识别模型，为其它名优绿茶的外形品质评价提供了参考依据。

绿茶干茶色泽的“第一印象”很重要，汤色的优劣直接影响“印象分”的升降，而且汤色品质在感官评价中的重要性也很突出。陆建良等[8]茶汤色差与茶叶感官品质相关性，发现绿茶汤色评分、滋味评分及总分与汤色明亮度(L值)呈显著正相关，而与红绿度(a值)及黄蓝度(b值)呈显著负相关；并且汤色色度与黄酮类物质、多酚类物质和叶绿素含量的相关性达到极显著水平[10]。因此吴瑞敏等[49]基于主成分分析法提取茶汤的特征变量构建了绿茶汤色品质评价的BP-ANN模型，并进行了模型验证分析，实现了利用色度值对绿茶汤色品质感官评分的有效预测。GUO[50]等还以色度值、黄酮类化合物含量、叶绿素含量为指标，采用主成分分析法初步实现了对3种外形名优绿茶的区分。

4　讨论

4.1绿茶“三绿特征”的形成机理亟待探究查明

当前，进行绿茶的呈色成分研究备受分析手段技术的限制，研究进展较为缓慢。改变这一现状，必需利用先进的科学仪器，建立新的分析方法，精准地检测绿茶的呈色组分，鉴定更多对色泽品质有贡献的成分，进一步探讨呈色作用较强组分的形成与转化规律，为绿茶及绿茶饮料色泽品质的调控提供理论参考，进而更好地指导绿茶生产。

4.2绿茶未知呈色成分的鉴定亟需开发新的分析方法

主体呈色物质决定着茶叶色泽的色调，但是部分少量或者微量呈色物质的作用也不可忽视，最为典型的就是叶绿素类化合物和黄酮类化合物。茶汤中的溶有极少量的叶绿素，但它却影响汤色的呈绿特征转换[51]；茶汤贮藏中EGCG、EC、C、GCG、ECG与汤色泽劣变呈显著相关，黄酮醇类化合物如杨梅素半乳糖糖苷和杨梅素葡萄糖苷与汤色色度的相关显著[52]。然而目前绿茶色素成分的分析方法缺乏更新，薄层色谱法分析的组分很可能是混合物，因而只能将其当作辅助手段；高效液相色谱法可以鉴定10余种组分，但是解析未知成分的能力欠佳，因此亟需为未知色素的鉴定研发新的分析方法。

4.3绿茶色香味品质的化学评价体系尚待进一步完善

色、香、味是绿茶质量的关键控制因子，也是绿茶品质化学研究的核心内容。近10年来，茶叶风味化学评价研究取得较好的进展。现有研究表明，香气成分可用来评估绿茶、红茶质量[53-54]，基于多元统计法的白茶和乌龙茶香气质量评价模型的评判结果与感官审评一致[55-56]。同样，滋味成分也可用来评判茶叶质量[57]，基于电子舌提取的特征值构建滋味品质评价的BP-ANN模型的可靠性更高[58]。但是，目前评价绿茶色泽品质的技术相对落后，还只是人工目测和计算机视觉，鲜见采用呈色成分来评价汤色品质的相关报道，有关干茶与叶底色泽的这方面研究更是难觅，缺乏基于绿茶呈色成分的色泽评价体系，亟待开展相关研究工作。

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Research advance on “three green” characteristics of green tea

GUO Li1,2, LAI Ling-ling2, QU Yan-qin2, LIN Zhi1*, GUO Ya-ling2*

1(Tea Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China)2(College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Pigments are the basis of "Three Green" characteristics of green tea, but their components in dry tea, tee liquor and leaf bottom are quite different. This paper introduces the composition, content of fat-soluble pigments and water-soluble pigments and their changes in the processing, and pointed out that fixation and drying is the key processes in protecting the color; different analytical method such as Spectrophotometer, Thin Layer Chromatography method (TLC), and High Performance Liquid Chromatography (HPLC) in determining the pigment of green tea are compared. The results show that Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC) is better. Traditional sensory evaluation has some deficiencies on color evaluation, and modern method on tea color judgements were summarized. The conclusion is that pigments study in green tea should use advanced scientific instruments and a high separation of tea component analysis method should be established in order to identify the unknown and their interaction effects to improve the chemical evaluation system in green tea color evaluation.

green tea; color; lipid solubility pigments; water solubility pigments; sensory evaluation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201609047

硕士，助理研究员(林智,郭雅玲为通讯作者,E-mail:linz@tricaas.com;E-mail:yaling7819@126.com)。

国家茶叶产业技术体系项目(CARS-23)；浙江省科技计划项目(2013C32098)；中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS)；福建省技能大师工作室建设项目([2012]398号)

2015-11-24，改回日期：2016-01-13