全 文 :第3 3卷,第7期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol.33,No.7,pp1850-1856
2 0 1 3年7月 Spectroscopy and Spectral Analysis July,2013
普洱茶中茶褐素含量的紫外光谱法测定
杨 妍1,彭春秀2*,刘华戎1*,盛 军1,龚加顺1
1.云南农业大学食品科学技术学院,云南 昆明 650201
2.云南农业大学园林园艺学院,云南 昆明 650201
摘 要 在研究茶褐素的基本性质的基础上,建立了普洱茶中茶褐素的紫外光谱测定方法。结果显示,普洱
茶中的茶褐素在270nm下有特征性吸收,可采用270nm作为茶褐素的紫外测定波长。试验建立了茶褐素
标准品的制样方法和标准曲线,测定结果表明,所建立的方法操作简单,结果有一定的可信度,可用于普洱
茶及其制品中茶褐素的分析测定。
关键词 普洱茶;普洱茶速溶茶粉;茶褐素;定量分析
中图分类号:S571.1 文献标识码:A DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2013)07-1850-07
收稿日期:2012-09-17,修订日期:2013-05-27
基金项目:国家自然科学基金项目(30760152,30960241,31260195),云南省自然科学基金项目(2009CC005)和普洱茶研究院横向课题项目资助
作者简介:杨 妍,女,1987年生,云南农业大学食品科学技术学院研究生 e-mail:chrisyy1016@yahoo.com.cn
*通讯联系人 e-mail:pcx12@163.com
引 言
云南普洱茶是指以符合普洱茶产地环境条件的云南大叶
种晒青茶[Camellia sinensis (Linn.)var.assamica (Mas-
ters)Kitamura]为原料,经特殊固态发酵加工工艺生产而成
的具有特定品质特征的茶叶[1]。云南普洱茶具有干茶色泽褐
红、汤色红浓明亮等特点。茶褐素(theabrownin,TB)是普洱
茶汤中的最主要成分,是形成普洱茶独特口味和色泽的重要
物质,具有极显著的抗疲劳和显著的降血脂效果,因此,茶
褐素可认为是普洱茶重要的特征性成分[2]。普洱茶茶褐素是
一类性质类似于红茶茶褐素的异源性高分子物质,能溶于水
而不溶于乙酸乙酯、乙醇、正丁醇等有机溶剂。其化学组成
主要由含多苯环的褐色色素、多糖残基、蛋白残基、咖啡碱
以及酯类物质组成,主要的功能性基团为羧基、羟基、氨基
以及甲基等基团,具有酚类物质特性。其主要形成途径可认
为是由多酚氧化形成的茶红素、茶黄素与蛋白质、多糖、咖
啡碱及脂类物质在微生物分泌酶的酶促作用、微生物“呼吸
热”以及湿热作用下,通过氧化聚合、偶联聚合等方式形成,
一部分可溶入茶汤,一部分则残留于叶底[3]。
普洱茶与红茶茶褐素理化性质及结构表征研究显示,两
者在理化性质、光谱学性质方面具有一定相似性,而在结构
表征方面具有一定差异性[4]。因此,建立普洱茶茶褐素测定
方法非常必要。目前,测定茶黄素类和茶红素类的方法主要
有传统方法 Roberts法[5]、Flavognost法[6]、Sephadex LH-
20柱色谱法[7]、GC-MS法[7]、毛细管电泳法[8]和高效液相
色谱法(HPLC)[9,10]等,而测定茶褐素类的方法一直沿用传
统的红茶茶褐素测定方法-Roberts法[5]。但实践证明采用
Roberts方法测定普洱茶速溶粉中茶褐素的含量可超过
100%,这为普洱茶速溶茶粉的品质评价、鉴定以及特征成
分表征带来了困难。因此,本文主要研究建立普洱茶茶褐素
的紫外光谱测定方法,以期为普洱茶及其制品的特征成分分
析提供新的方法,推动普洱茶产业持续健康发展。
1 实验部分
1.1 材料及试剂
市售代表性的普洱茶样品购自昆明市金星茶叶批发市场
(见表1);速溶茶粉由云南天士力生物茶科技有限公司提供;
无水乙醇购自天津市化学试剂三厂;实验室用水为蒸馏水。
1.2 仪器
紫外-分光光度计(UV-1700,日本岛津);旋转蒸发仪
(RE-52A,上海亚荣仪器厂);冷冻离心机(CT15RE,HITA-
CHI);离心机(Jan-80,常州市华普达教学仪器有限公司);
电子天平(感量为0.000 1g,沈阳龙腾电子有限公司)。
1.3 茶褐素检测波长的选择
先将速溶茶粉充分溶解于蒸馏水中(5g·mL(100)-1),
然后依次采用膜(5,50kDa,USA)进行分离,分别得到分子
量<5,5~50以及>50kDa部分,各部分分别进行真空冷
冻干燥。结果见图1。说明茶粉中超过70%的物质为大分子
Table 1 Samples list
样品号 样品名称 厂家 生产日期
1 中茶七子饼茶(7571) 云南中茶茶业有限公司 2010.11.1
2 云南七子饼茶(昆明铁饼) 云南中茶茶业有限公司 2010.7.16
3 大益七子饼茶 勐海茶厂 2008.11.4
4 南糯一号 云南普洱澜沧茶厂 2010.4.5
5 天下普洱(昊茗茶业) 云南昊茗茶叶 2010.4.1
6 远年回甘(云海永兴茶叶) 昆明云海永兴茶叶 2010.10,27
7 云南七子饼茶(7071) 昆明茶厂 2010.5.6
8 云南下关七子饼茶 云南下关沱茶股份有限公司 2008.10.3
9 大益七子饼茶(7572) 勐海茶厂 2010.10.25
10 大益七子饼茶(7262) 勐海茶厂 2010.6.4
11 云南龙润826 凤庆龙润茶业有限公司 2010.5.4
12 云南龙生七子饼0638 云南龙生绿色产业 2007.1.10
13 老同志金毫贡饼 安宁海湾茶业有限责任公司 2010.5.18
14 老同志饼茶9978 安宁海湾茶业有限责任公司 2010.2.18
15 土林特制普洱饼701 云南土林茶业有限公司 2010.4.22
16 土林七子饼茶703 云南土林茶业有限公司 2010.7.28
17 勐库戎氏 云南双江勐库茶叶有限责任公司 2007.8.1
18 宫廷土司贡饼 西双版纳勐海县南春茶厂 2010.10.2
19 勐库戎氏七子饼 西双版纳勐海县南春茶厂 2009.9.18
20 勐海三味普洱茶 西双版纳古茶山茶业有限公司 2011.2.16
21 勐海七子饼茶0562 西双版纳古茶山茶业有限公司 2000.12.27
22 下关宝焰饼茶 云南下关沱茶股份有限公司 2008.3.3
23 桂枝香醇香七子饼 安宁海湾茶业有限责任公司 2010.8.8
24 老同志九醇香 安宁海湾茶业有限责任公司 2010.11.19
25 云南七子饼茶0702 国家自然科学基金项目普洱茶研究组 2010.10.10
26 凤凰特制沱茶 云南土林茶业有限公司 2011.3.16
27 云南七子饼茶(国艳) 西双版纳勐养国艳茶厂 2007.9.1
28 景迈山野生古树茶(001) 云南澜沧古茶有限公司 2010.4.6
29 景迈山野生古树茶(0081) 云南澜沧古茶有限公司 2010.10.28
30 凤凰普洱砖茶 云南南涧凤凰沱茶厂 2009.12.1
Fig.1 Mass percent of different molecular weight
partials of Pu-erh tea instant powder
物质。经过溶解性实验,这类物质性质与红茶茶褐素相似,
不溶解于乙醇、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂。红外光谱(见
图2)显示,不同分子量部分与分离前的IR图谱较为相似,
均含有—OH,—CH2—, C O ,苯环等,苯环上被羟基等
官能团取代,形成酚类物质的高聚物。
图3的普洱茶速溶茶粉不同分子量组成部分的紫外-可
见扫描图显示,不同分子量组成部分在200和270nm附近
有较强吸收,而在可见光区未见明显的吸收峰出现,由于在
200nm吸收强烈,吸收值过高,仪器测定不方便。同时,实
验发现普洱茶茶褐素与许多试剂反应后无明显的吸收峰值转
变(见图4),采用显色测定较难实施。因此,选择270nm作
为普洱茶茶褐素的吸收波长进行紫外分光光度法测定。
1.4 茶褐素标准品的制备
(1)精确选取优质茶样30个,在电子天平上称重,每个
茶样称取100g;(2)将称好的茶样进行充分混匀,按料液比
为1∶10的比例加入沸水,保温浸提两次,每次30min,得
茶汤;(3)用滤布过滤茶汤,得到澄清的汤液;(4)对过滤后
的茶汤进行真空减压浓缩,然后对浓缩液进行离心;(5)醇
沉:向离心后的茶汤浓缩液中加入无水乙醇至乙醇含量为总
量的80%,静置6h,离心,得沉淀;(6)得到该沉淀即为茶
褐素对照品,在60℃条件下烘干,为制作标准曲线做准备。
(7)取50g以上得到的茶褐素沉淀(即对照品),加入1 000
mL蒸馏水充分搅拌,使其全部溶解;(8)对溶液进行分级,
使用<5 000,5 000~50 000,>50 000Da的三种滤膜,分级
后依次得到三部分物质,分别进行冷冻干燥得到干物质。然
后分别以分子量<5 000Da的茶褐素、分子量在5 000~
50 000Da的茶褐素、分子量>50 000Da的茶褐素作为对照
品。
1581第7期 光谱学与光谱分析
Fig.2 IR spectrum of different molecular weight partials of Pu-erh tea instant powder
Fig.3 UV-Vis spectrum of different molecular weight partials of Pu-erh tea instant powder
1.5 茶褐素标准曲线的制作
不同分子量的茶褐素对照品的标准曲线制作如表2所
示。
1.6 样品制备及测定
准确称取3.00g茶样,加入沸水(蒸馏水)150mL,摇匀
后在沸水浴中浸提10min,收集茶汤(浸提中摇瓶一次),取
出摇匀,趁热用滤纸过滤于三角瓶中,冷却至室温;将滤液
倒入烧杯,加入无水乙醇至乙醇含量为80%,静置5h后进
行离心(4 500r·min-1,10min)后得沉淀。向沉淀中加入
100mL蒸馏水,溶解,吸取溶液1mL放入100mL容量瓶
中,用蒸馏水定容至100mL。
用紫外 -分光光度计在270nm波长下,用1cm厚的比
2581 光谱学与光谱分析 第33卷
Fig.4 UV-Vis spectrum of mixture solution of Pu-erh tea instant powder and color developer
Table 2 Standard curves of different molecular weight of theabrownin
茶褐素样品 标准曲线方程 R2 波长/nm
>50 000Da茶褐素 y=9.489 3x-0.003 8 x:浓度(mg·mL-1),y:吸光值 0.999 9 270
分子量<5 000Da的茶褐素 y=10.398x+0.002 7 x:浓度(mg·mL-1),y:吸光值 0.999 9 270
5 000~50 000Da茶褐素 y=11.039x-0.001 2 x:浓度(mg·mL-1),y:吸光值 0.999 9 270
分子量>5 000Da茶褐素 y=10.413x+0.003 7 x:浓度(mg·mL-1),y:吸光值 0.999 9 270
混合茶褐素(未分级前) y=9.432 7x+0.000 4 x:浓度(mg·mL-1),y:吸光值 0.999 9 270
Table 3 Contents of theabrownin in Pu-erh tea using different molecular weight theabrownin as standard samples(%)
样品号 样品名称
茶褐素含量
对照品:
>50 000Da
对照品:
<5 000Da
对照品:
5000~50 000Da
对照品:
>5 000Da
分级前的
混合茶褐素
传统方法测定的
茶褐素含量(对照)
1 中茶七子饼茶(7571) 8.40 7.46 7.14 7.41 8.30 10.32
2 云南七子饼茶(昆明铁饼) 7.06 6.24 5.99 6.20 6.96 9.64
3 大益七子饼茶 8.87 7.89 7.55 7.85 8.78 10.57
4 南糯一号 7.20 6.36 6.11 6.32 7.10 9.19
5 天下普洱(昊茗茶业) 6.71 5.91 5.69 5.87 6.60 9.31
6 远年回甘(云海永兴茶叶) 7.87 6.97 6.68 6.93 7.76 10.11
7 云南七子饼茶(7071) 9.65 8.60 8.21 8.55 9.56 10.51
8 云南下关七子饼茶 8.57 7.61 7.28 7.57 8.47 9.30
9 大益七子饼茶(7572) 8.94 7.95 7.61 7.91 8.85 9.50
10 大益七子饼茶(7262) 8.11 7.19 6.89 7.15 8.01 9.38
11 云南龙润826 9.72 8.66 8.28 8.62 9.63 11.81
12 云南龙生七子饼0638 5.28 4.61 4.46 4.57 5.16 7.36
13 老同志金毫贡饼 9.73 8.67 8.28 8.62 9.64 11.20
14 老同志饼茶9978 8.23 7.31 7.00 7.27 8.14 9.69
15 土林特制普洱饼701 7.02 6.20 5.96 6.16 6.92 9.37
16 土林七子饼茶703 6.06 5.32 5.13 5.28 5.95 8.71
17 勐库戎氏 7.02 6.20 5.96 6.16 6.92 9.93
18 宫廷土司贡饼 7.19 6.36 6.11 6.31 7.09 10.29
19 勐库戎氏七子饼 7.92 7.02 6.73 6.98 7.82 10.59
20 勐海三味普洱茶 9.04 8.05 7.70 8.00 8.95 11.14
3581第7期 光谱学与光谱分析
续表3
21 勐海七子饼茶0562 8.22 7.30 7.00 7.25 8.12 10.85
22 下关宝焰饼茶 8.30 7.37 7.06 7.32 8.20 10.71
23 桂枝香醇香七子饼 6.36 5.59 5.39 5.55 6.25 9.97
24 老同志九醇香 7.26 6.42 6.16 6.38 7.16 10.17
25 云南七子饼茶0702 8.78 7.80 7.43 7.76 8.68 11.11
26 凤凰特制沱茶 7.03 6.21 5.97 6.17 6.93 9.37
27 云南七子饼茶(国艳) 7.55 6.68 6.41 6.64 7.45 10.84
28 景迈山野生古树茶(001) 8.03 7.12 6.82 7.07 7.93 10.77
29 景迈山野生古树茶(0081) 8.81 7.83 7.49 7.79 8.71 11.10
30 凤凰普洱砖茶 6.71 5.91 5.69 5.87 6.60 9.96
色杯,蒸馏水为空白,测定溶液的吸光度。每个样品重复测
定三次,每次做三个平行。
1.7 茶褐素的传统测定方法
参照Roberts和黄意欢的萃取比色法[5,11]。结果按下式
计算
茶褐素(%)=
2EB×7.06
样品干物率(%)
1.8 帝泊洱速溶茶粉中茶褐素测定
1.8.1 样品制备
直接称取茶粉样品(约0.500 0g)溶解于100mL蒸馏水
中,吸取1mL滤液放入100mL容量瓶中,用蒸馏水定容至
100mL,取1mL样液于270nm波长下,用1cm厚的石英
比色杯,蒸馏水为空白,测定溶液的吸光值。三个重复。
1.8.2 结果计算
根据标准曲线方程(>50kDa茶褐素为对照品),换算出
茶褐素的计算公式如下
茶褐素(%)=
(A+0.003 8)×n×100
9.489 3×m×1 000 ×100%
式中,A为270nm下测定的吸光值;n为稀释倍数;m为样
品质量(g)。
2 结果与讨论
2.1 不同标准曲线计算普洱茶样品中的茶褐素含量差异
表3的结果表明,不同茶褐素对照品计算出的普洱茶样
品中茶褐素的含量有一定差异,从高到低依次为>50 000Da
茶褐素、分级前的混合茶褐素、<5 000Da茶褐素、>5 000
Da茶褐素及5 000~50 000Da茶褐素,以>50 000Da茶褐
素为对照品计算出的样品茶褐素含量(6%~10%)较接近传
统方法测定结果(7%~12%),且与文献[2]报道的50个市
售普洱茶中的茶褐素含量较为接近。
2.2 速溶茶粉中茶褐素的含量测定
选取>50 000Da茶褐素为对照品,计算出速溶茶粉中
茶褐素含量见表4。由表4可知,速溶茶粉中茶褐素含量为
80.32±1.218%。
Table 4 Content of TB in pu-erh tea instant powder
样品号 样品名称 茶褐素含量/%
1 速溶茶粉 80.16
2 速溶茶粉 81.61
3 速溶茶粉 79.19
注:茶褐素含量按公式:y=9.489 3x-0.003 8计算所得
之前,我们做了许多种速溶茶粉中茶褐素含量测定方法
的探讨,采用称重法测定速溶茶粉中茶褐素含量为10.47%,
直接紫外法测定茶褐素含量为25.52%,间接紫外法测定茶
褐素含量为40.11%等,结果差异较大,主要原因在于没有
茶褐素对照品。同时,传统测定的茶褐素含量和紫外法测定
结果(混合标样)也存在较大差异,因为传统测法也没有对照
品作为对照,误差较大,因此,本研究认为采用对照品来计
算茶褐素含量的方法比传统测法要更具可信性。
由表3的结果可知:以分子量大于50 000Da茶褐素为
对照品计算出的结果更接近传统方法,含量结果均高于其他
对照品。根据帝泊洱速溶茶粉分子量分布情况(见图1),茶
粉中超过70%的物质为大分子物质。经过溶解性实验,这类
物质性质与红茶茶褐素相似,不溶解于乙醇、乙酸乙酯、正
丁醇等有机溶剂。茶粉茶褐素测定结果显示,速溶茶粉中茶
褐素含量为80.32%±1.218%。这说明茶褐主要组分分子量
较大。因此,选取>50 000Da茶褐素为对照品,采用紫外测
定茶粉茶褐素的方法有一定的可行性。进一步对市场销售的
普洱茶熟茶样品(挑选典型普洱茶样)进行验证性测定(见
表5),结果30种普洱茶的茶褐素含量基本上都在6%~10%
Table 5 Contents of the abrownin in Pu-erh tea by UV-Quantitative analysis and traditional method(%)
样品号 样品名称
茶褐素含量
紫外测定以>5万
TB为对照品
传统
样品号 样品名称
茶褐素含量
紫外测定以>5万
TB为对照品
传统
1 中茶七子饼茶(7571) 8.40 10.32 16 土林七子饼茶703 6.06 8.71
2 云南七子饼茶(昆明铁饼) 7.06 9.64 17 勐库戎氏 7.02 9.93
3 大益七子饼茶 8.87 10.57 18 宫廷土司贡饼 7.19 10.29
4 南糯一号 7.20 9.19 19 勐库戎氏七子饼 7.92 10.59
4581 光谱学与光谱分析 第33卷
续表5
5 天下普洱(昊茗茶业) 6.71 9.31 20 勐海三味普洱茶 9.04 11.14
6 远年回甘(云海永兴茶叶) 7.87 10.11 21 勐海七子饼茶0562 8.22 10.85
7 云南七子饼茶(7071) 9.65 10.51 22 下关宝焰饼茶 8.30 10.71
8 云南下关七子饼茶 8.57 9.30 23 桂枝香醇香七子饼 6.36 9.97
9 大益七子饼茶(7572) 8.94 9.50 24 老同志九醇香 7.26 10.17
10 大益七子饼茶(7262) 8.11 9.38 25 云南七子饼茶0702 8.78 11.11
11 云南龙润826 9.72 11.81 26 凤凰特制沱茶 7.03 9.37
12 云南龙生七子饼0638 5.28 7.36 27 云南七子饼茶(国艳) 7.55 10.84
13 老同志金毫贡饼 9.73 11.20 28 景迈山野生古树茶(001) 8.03 10.77
14 老同志饼茶9978 8.23 9.69 29 景迈山野生古树茶(0081) 8.81 11.10
15 土林特制普洱饼701 7.02 9.37 30 凤凰普洱砖茶 6.71 9.96
之间。已有报道采用传统方法分析了不同年代50个普洱熟
茶样中茶褐素含量,结果表明茶褐素最低为7.23%,最高为
12.76%,平均为 9.89% ±1.338%[2]。测定结果(6% ~
10%)也与文献报道的茶褐素含量较为接近[12-14]。说明本试
验采用对照品结合紫外测定的方法具有一定可行性和可信
度。试验方法简单、易行,操作简便,容易掌握,易于推广,
可用于普洱茶及茶粉中茶褐素的分析测定。
3 结 论
以云南较具代表性的普洱茶茶厂的30个典型普洱茶样
品为原料,提取茶褐素后,采用不同孔径大小的膜进行分
离,获得了系列茶褐素对照品:膜分离前的混合茶褐素、
>50 000Da茶褐素、<5 000Da茶褐素、5 000~50 000Da
茶褐素及>5 000Da茶褐素。试验表明,选取分子量大于50
k Da的茶褐素作为对照品,在270nm波长下进行紫外测定
的方法可较准确测定普洱茶及其速溶茶粉中茶褐素的含量,
该法具有一定的可行性和可操作性。
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5581第7期 光谱学与光谱分析
Study on the UV-Quantitative Analysis of Theabrownins in Pu-Erh Tea
YANG Yan1,PENG Chun-xiu2*,LIU Hua-rong1*,SHENG Jun1,GONG Jia-shun1
1.Faculty of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China
2.Faculty of Garden and Horticultural,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China
Abstract An UV-quantitative analysis method for the theabrownin(TB)in Pu-erh tea and its derived products was established
in the present study.The results showed that the Pu-erh tea shows characteristic absorption at the wavelength of 270nm,which
can be used as wavelength for the content determination of TB.The preparation methods of standard TB and standard curve were
also established.The determination results show that the method is simple,the results have certain credibility,and the estab-
lished method can be used for the determination of TB in Pu-erh tea and its derived products.
Keywords Pu-erh tea;Pu-erh tea instant powder;Theabrownin;UV-quantitative analysis
(Received Sep.17,2012;accepted May 27,2013)
*Corresponding author
《光谱学与光谱分析》对来稿英文摘要的要求
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1.请用符合语法的英文,要求言简意明、确切地论述文章的主要内容,突出创新之处。
2.应拥有与论文同等量的主要信息,包括四个要素,即研究目的、方法、结果、结论。其中后两个要
素最重要。有时一个句子即可包含前两个要素,例如 “用某种改进的ICP-AES测量了鱼池水样的痕量铅”。
但有些情况下,英文摘要可包括研究工作的主要对象和范围,以及具有情报价值的其他重要信息。在结果
部分最好有定量数据,如检测限、相对标准偏差等;结论部分最好指出方法或结果的优点和意义。
3.句型力求简单,尽量采用被动式,通常应有2500个印刷字符,400个英文单词为宜,不能太短;也
不要太长。用A4复印纸单面打印。
4.摘要不应有引言中出现的内容,换言之,摘要中必须写进的内容应尽量避免在引言中出现。摘要也
不要对论文内容作解释和评论,不得简单重复题名中已有的信息;不用非公知公用的符号和术语;不用引
文,除非该论文证实或否定了他人已发表的论文。缩略语、略称、代号,除相邻专业的读者也能清楚地理
解外,在首次出现时必须加以说明,例如用括号写出全称。
6581 光谱学与光谱分析 第33卷