安化黑茶化學成分及藥理活性研究進展

2018/05/03
安化黑茶化學成分及藥理活性研究進展
本文作者:劉建宇,劉丹,張輝,任旭紅,許永男,本文屬於學術論文,發表於《中草藥》 2017年第7期

(本文作者:劉建宇,劉丹,張輝,任旭紅,許永男,本文屬於學術論文,發表於《中草藥》 2017年第7期P1449-1457頁,僅供茶友學習交流使用,切勿用於其他商業用途)


茶是我國一類重要的飲品,依據加工工藝(發酵程度)及色澤主要分為未發酵的綠茶,半發酵的白茶、黃茶及烏龍茶(又稱青茶),全發酵的紅茶和後發酵的黑茶6類。其中,黑茶作為唯一的微生物發酵茶,主要產地為雲南、湖南、廣西、四川及湖北,其中安化黑茶、雲南普洱茶、廣西六堡茶和每年產量與銷售量很大,是黑茶中的代表。由於加工工藝不同,黑茶以其特徵性的生物活性如減肥、調血脂、降血糖、抗氧化、抗菌、抗誘變等逐漸受到廣泛的重視。本文對安化黑茶的化學成分及藥理活性的研究進展進行綜述。


1 安化黑茶的起源

黑茶的主要來源植物為Camellia sinensis (L.) O. Ktze. var. sinensis L.,其英文翻譯為dark tea,而英語裡的“black tea”對應的則是紅茶。這種看似“烏龍”的翻譯同2種茶的對外貿易淵源密切相關。黑茶起源於宋代末年,定名於明代並於明代中期開始出口,譯為“black tea”,而紅茶要遲二三百年出現。明末清初的戰爭使茶葉出口出現斷層,到18世紀紅茶開始出口時,因外形和湯色與黑茶區別不明顯,因此與之前的“black tea”混淆,逐漸成為紅茶的標準英文名,而黑茶則被譯作“dark tea”。

據推測,宋末元初時,湖南安化先民最先製造黑茶。梅雨季節使炒青揉捻後的茶坯經過一段時間的堆放形成了與綠茶不一樣的特殊風味。彭先澤先生的《安化黑茶》與《安化黑茶磚》記載,至20 世紀40年代“黑茶”一詞僅見於安化,而其他產地的黑茶(如普洱、六堡茶、老青茶等)都不直接稱作黑茶[12]。《安化縣誌》記載“安化先有茶,後有縣”“當北宋啟疆(建縣)之初,茶猶力而求諸野……山崖水畔,不種自生”。五代毛文錫《茶譜》記載的鐵色茶即為安化黑茶中知名的“渠江薄片”。

2 安化黑茶的類型和製作工藝

2.1 安化黑茶的類型

安化黑茶分為“三尖(湘尖)”(天尖、貢尖、生尖)、“三磚”(茯磚、黑磚、花磚)及“一卷”(花捲,又稱千兩茶)幾個品類。

2.2 安化黑茶的製作工藝

安化黑茶的製作工藝包括殺青、初揉、渥堆、復揉及乾燥,其中渥堆被認為是黑茶品質形成的關鍵工序,是形成黑茶特殊口感和生物活性成分的最重要的步驟。渥堆是揉捻後濕坯堆積發酵,經微生物在濕熱條件下發生的一系列成分的變化,顏色上使新鮮茶葉的綠色轉變為黃褐色,口味上去除了澀味並使滋味醇厚。

“發花”是茯磚茶加工過程的獨特工序,使茯磚茶獨有“菌花香”這一特殊品質特性。黑毛茶經汽蒸、渥堆、壓製成型工序後,包封好運進烘房,通過控制溫、濕度條件,使微生物優勢菌在茶磚中繁殖,產生金黃色閉囊殼,即形似米蘭花粒的“金花”。金花的數量和質量已成為茯磚茶品質優劣的評判標準。

黃婧等對金花菌種的鑒定過程進行了綜述。胡治遠等從湖南地區收集18個不同品種茯磚茶樣品,採用稀釋平板法分離得到18株優勢菌,通過其平板形態特徵、生長特徵及其在電鏡下有性與無性生殖結構等特點,初步確定其中15株優勢菌為散囊菌屬。而普洱茶優勢菌為曲霉屬的黑曲霉Aspergillusniger和Blastobotrysadeninivoran。由於二者優勢菌不同,由微生物代謝形成的成分也會存在顯著差異。

3 安化黑茶的化學成分

作為後發酵茶,黑茶特殊的加工過程導致其與綠茶等的活性成分存在較大差異,而因為特定微生物的作用,安化黑茶特別是茯磚茶與其他產地黑茶的活性成分也有區別。

白秀芝等採用高效液相色譜與指紋圖譜結合的隨機森林算法,對78個不同產地(湖南、湖北、廣西、四川及雲南)的黑茶樣本分類研究,發現湖南黑茶同其他產地黑茶成分差異較大,而湖南安化不同廠家的黑茶樣品的指紋圖譜具有較高相似度,相似係數均不小於0.968 2。表明湖南安化黑茶與其他產地黑茶在製作過程中化學成分的變化存在差異,且具備自己的特徵成分。

3.1 游離胺基酸和水溶性糖

黑茶游離胺基酸和水溶性糖量遠高於綠茶和紅茶,後發酵過程使多醣和蛋白質分解為水溶性糖及胺基酸,這種過程為黑茶的口感增加了甘甜味和厚度。對普洱茶(雲南)、安化黑茶、六堡茶(廣西)及方包茶(四川)等主要品類黑茶的特徵性品質化學成分進行分析,安化天尖中游離胺基酸和水溶性糖的量[(2.84±0.09)mg/g]高於六堡茶[(0.95±0.31) mg/g]及方包茶[(0.67±0.06)mg/g],略高於普洱熟餅[( 2.18±0.05)mg/g],但低於普洱散茶[(4.22±0.16)mg/g][20],表明不同產地黑茶加工過程的差異對游離胺基酸及水溶性糖的量有一定的影響。

3.2 揮發性香氣成分

特定的加工過程使黑茶具有異於其他茶類的香氣,揮發性的醛酮類及小分子酯類化合物為黑茶香氣的主要成分。利用氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用技術對茯磚茶特殊香氣物質進行分析,揮發性成分特別是具有陳腐香氣的醛類成分,如(E)-2-戊烯醛、(E)-2-己烯醛、1-戊烯-3-醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛及(E,Z)-2,4-庚二烯醛等的量在真菌生長過程中顯著增加。

不同類型黑茶香氣成分的量也存在差異。以紫娟鮮葉製成的普洱熟茶、大葉種鮮葉製成的普洱熟茶和安化黑茶為研究對象,採用全自動頂空固相微萃取(HS-SPME)和GC-MS方法分析其香氣成分,結果表明安化黑茶中醛酮類化合物的量明顯高於2種普洱熟茶,酮類化合物的量為32.66%。其中香葉基丙酮的量高達11.70%。採用SPME結合GC-MS技術分別對安化黑茶、普洱茶和六堡茶3種典型黑茶的香氣成分進行比較分析發現,安化黑茶中酯類物質的量最高(25.63%),表現出花果香韻,其中順丁烯二酸二丁酯的量高達17.87%。而普洱茶和六堡茶香氣成分相近,富含有陳香香韻的甲氧基苯類物質。3種茶中咖啡鹼的量都很高,分別為10.40%、7.06%、9.67%。此外,安化黑茶中量較高的揮發性成分還有β-紫羅蘭酮(5.​​33%)、二氫獼猴桃內酯(3.48%)、2,6,10,14-四甲基-十五烷(2.79%)、水楊酸甲酯(2.79%)、香葉基丙酮(2.60%)、十六烷(2.50%)、芳樟醇(2.27%)和雪松醇(2.12%)。

3.3 兒茶素類成分

茶的特徵性成分兒茶素類占多酚類物質總量的70%~80%,是多酚類物質的主要成分。一般分為酯型(收斂、苦澀味較重)和非酯型(醇味、不苦澀)。兒茶素類物質在黑茶中量低於綠茶和紅茶,推測其同渥堆發酵過程中微生物的酶促氧化和非酶促作用相關,其中酶促氧化作用占主導。對普洱茶的相關研究表明,渥堆過程中酯型兒茶素類成分的量顯著下降,非酯型的量在渥堆初期有增加的趨勢,但渥堆完成則逐漸下降。這決定了黑茶口感較醇和,澀味不明顯。同為黑茶的安化黑茶應有相似的變化規律,但尚需進一步研究。

對不同黑茶(普洱茶、安化黑茶、六堡茶及方包茶)中兒茶素的總量進行研究,發現安化天尖中兒茶素的總量為89.16 mg/g,遠高於其他黑茶,這可能與安化黑茶原料較嫩有關。另有研究表明,在黑茶製作過程中,兒茶素單體與總兒茶素的量均降低20%左右。兒茶素沒食子酸酯(CG)因量過低無法檢出,而(−)-表兒茶素(EC)、表兒茶素-3-O-沒食子酸酯(ECG)、表沒食子兒茶素(EGC)、(−)-表沒食子兒茶素-3-O-沒食子酸酯(EGCG)等綠茶中與抗氧化活性相關的兒茶素類化合物在茯磚茶後發酵過程中經過氧化、聚合等反應而量顯著降低。

近年來對安化黑茶兒茶素類成分的研究日漸深入,從茯磚茶中分離出一系列B環裂環的兒茶素衍生物(R)-6-oxo-4-((2R,3R )-3,5,7-trihydroxychroman-2- yl)-3,6-dihydro-2H-pyran-2-carboxylic acid、茯磚素(fuzhuanin)A~F[30-31]、文冠木素( xanthocerin)、及planchol A。該類化合物僅在茯磚茶中發現,提示其可能為茯磚茶加工過程中的特徵性成分。相對的,普洱茶中發現一系列兒茶素A環同茶氨酸反應得到的具有N-乙基-2-吡咯烷酮片段的兒茶素衍生物,由此初步推測普洱茶同湖南安化黑茶後發酵過程存在差異。

除上述成分外,從安化黑茶中還分離出黃酮及黃酮醇類、木脂素類等成分。

4 安化黑茶的藥理活性

4.1 減肥及調血脂作用

高劑量茯磚茶水提液可顯著抑制肥胖大鼠脂肪組織和體質量的增長,顯著降低血漿三酸甘油脂(TG)和總膽固醇(TC)水平。胰脂肪酶是脂肪水解過程中的關鍵酶,抑制胰脂肪酶的活性可有效抑制脂肪的水解和吸收,達到控制和治療肥胖的目的。茯磚茶多酚類物質對胰脂肪酶有抑製作用,半數抑制濃度(IC50)為0.81 mg/mL。

固醇調節元件結合蛋白的1個亞型SREBP-1c是肝臟脂質代謝的關鍵調控者,幾乎參與所有肝臟TG和脂肪酸合成基因的轉錄。SREBP-1c轉基因小鼠脂肪酸合成明顯加快,肝臟TG蓄積增多。脂肪酸合酶(FAS)催化形成長鏈脂肪酸,而FAS抑制劑可抑制下丘腦進食激素神經信號肽表達,導致大幅度的食慾下降和體質量減輕。因此認為FAS是治療肥胖症的潛在新靶點。茯磚茶水提液可以抑制SREBP-1c及FAS的表達,從而達到減脂的目的。


過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)在脂肪細胞分化、脂質代謝、糖代謝、胰島素敏感性等病理生理過程中起重要作用。研究表明PPAR-γ是協調內臟脂肪組織調節性T細胞的累積、類型和功能的關鍵分子。宋魯彬等選用茯磚茶、花磚茶、青磚茶、黑磚茶、六堡茶、普洱茶6種黑茶,以沱茶、米磚茶為對照,研究黑茶對PPAR-γ及PPAR-δ 2種核受體模型的激活能力。結果表明在所有的黑茶中,對PPAR核受體激活作用最強的是茯磚茶,且其中的PPAR核受體激活作用組分用熱水即可浸出。雖然沱茶也有較強的誘導PPAR-γ核受體的作用,但其活性成分不易被熱水浸出,具有更強的脂溶性。因此,沱茶中具有PPAR核受體激活能力的成分可能與黑茶中的這一作用成分不盡相同。同時,普洱茶中具有激活PPAR-δ核受體能力的組分也有較強的脂溶性。因此,茯磚茶在調脂減肥、調節糖代謝、抗動脈粥樣硬化等方面具有特殊的作用。傅冬和等用茯磚茶水提物的萃取物和分離到的6個單體化合物分別進行一系列的高通量篩選研究,同樣發現茯磚茶對PPAR-γ及PPAR-δ具有激活能力。Li等研究表明茯磚茶水提液同時也可以誘導PPAR-α表達。



法尼醇X受體(FXR)、肝X受體(LXR)等也在脂質代謝等方面起重要作用,而茯磚茶對FXR和LXR具有激活作用。杜萬紅等發現花捲茶提取物能降低高脂血症大鼠和高脂飼養家兔的TC、低密度脂蛋白(LDL)及TG水平,顯著改善高脂誘導的血管內皮舒張功能障礙及紅細胞變形能力,減少家兔主動脈粥樣斑塊面積,降低血漿不對稱二甲基精氨酸(ADMA)和血清丙二醛(MDA)的量且呈劑量依賴性。肖文軍等將茯磚茶製成飲料以每人1 000 mL/d的劑量進行人體試飲34 d,結果顯示受試者TG下降顯著,高密度脂蛋白(HDL)上升顯著,TC下降極顯著,LDL亦有下降,但無顯著性差異。受試者均無不良反應發生,血常規、血糖、肝腎功能均無異常變化。傅冬和等選取10名受試者以每人5g/L的劑量飲用茯磚茶120 d,發現受試者體內LDL、TG和糖化血紅蛋白(HbA1C)顯著降低,而HDL顯著增加。其機制可能與EGCG、ECG及沒食子酸(GA)對FXR、LXR及過氧化物酶體增殖物激活受體PPAR 2種亞型的調節有關

4.2 抗腫瘤作用

茯磚茶對人結腸癌細胞HCT-8、胃癌細胞SGC-7901均有顯著的抑製作用,其中分離出的黃酮苷類成分茶山柰苷A(camellikaempferoside A)對人乳腺癌細胞MCF-7和MDA-MB-231具有一定的抗增殖活性,IC50分別為7.83和19.16 μmol/L。


研究表明癌症與FAS同樣具有顯著的關係,抑制FAS很可能成為控制癌症的1條新途徑。茯磚茶水提液可以抑制FAS表達,因此其抗腫瘤機制可能與此相關。表皮生長因子(EGF)可增強FAS的表達,EGCG及茶黃素-3,3′-二沒食子酸酯(TF-3)在蛋白水平及mRNA水平激活蛋白激酶B(Akt)信號通路,阻止轉錄因子Sp-1與位點結合。EGCG及TF-3顯著抑制EGF誘導的脂質的生物合成和細胞增殖。通過下調EGF受體/磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/Akt/Sp-1信號轉導通路抑制FAS表達。


4.3 防治腹瀉作用

茯磚茶高、中劑量組有較好的抗番瀉葉及蓖麻油所緻小鼠腹瀉的作用,與小蘗鹼陽性對照組效果相當,而低劑量組效果不明顯。另外茯磚茶高、低劑量組同小蘗鹼陽性對照組的抗硫酸鎂所緻小鼠腹瀉效果相當。

茯磚茶高、低劑量組可促進正常小鼠小腸的推進運動,其中茯磚茶高劑量組(5 g/kg)的效果更為顯著。茯磚茶對硫酸阿托品導致的小腸推進抑制具有拮抗作用,且高劑量組效果更顯著。高劑量茯磚茶對甲硫酸新斯的明引起的小腸推進亢進有明顯的抑製作用,而低劑量組作用不明顯。蕭力爭等的研究也得到了同樣的結論,茯磚茶能恢復腸道節律性運動,起到調節胃腸運動的功效

茯磚茶浸提物對志賀氏菌、沙門氏菌、大腸桿菌等多種致瀉微生物均有不同程度的抑製作用。高、中劑量(210、105 mg/mL)茯磚茶能促進腸道有益微生物(雙歧桿菌、乳桿菌)的生長,抑制有害微生物(大腸桿菌、腸球菌)增殖。對番瀉葉所致的腸道微生物紊亂有改善作用,其中對乳桿菌增殖的影響最為顯著。吳香蘭等研究也發現茯磚茶使氨苄青黴素所致腸道菌群紊亂失調小鼠腸道中雙歧桿菌和乳桿菌量明顯上升,且高劑量組基本恢復到與正常組相當。同時發現腸道菌群紊亂小鼠的小腸黏液中分泌型免疫球蛋白(sIgA)的量和血清中白細胞介素-2(IL-2)、總蛋白和白蛋白的量均降低,而茯磚茶水提物能改善上述現象,表明茯磚茶可通過調節IL-2影響小腸黏膜sIgA的分泌。

4.4 肝保護作用

活性氧(ROS)可通過細胞氧化應激反應誘導細胞凋亡甚至導致其壞死,肝臟中過量的ROS會導致肝臟細胞的損傷,而超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)作為機體廣泛存在的過氧化物分解酶可以有效清除過量的ROS。研究表明白酒模型組雌鼠肝組織勻漿中的SOD及GSH-Px的量均顯著降低,而飲用茯磚茶可以有效改善二者的降低情況,同時添加維生素C能夠獲得更好的效果。此外,大量飲酒會使天冬氨酸轉氨酶(AST)及丙氨酸轉氨酶(ALT)水平升高,而二者的升高是肝臟功能出現問題的1個重要指標。飲用茯磚茶對大量飲酒引起的AST量的升高具有抑製作用,而對ALT量的升高則沒有明顯影響。

5、其他作用

茯磚茶能提高小鼠的免疫功能,且呈一定的量效關係。低、中、高劑量的茯磚茶水提物均能提高單核-巨噬細胞的吞噬功能,增強小鼠的非特異性免疫功能。

茯磚茶中分離得到的黃酮苷類成分茶山柰苷B(camellikaempferoside B)通過降低β分泌酶的活性抑制β澱粉樣蛋白(Aβ)的形成和聚集,能夠與Aβ1-42寡聚體結合阻止其構型向β片層結構轉化,從而抑制毒性Aβ的產生。同時,該化合物能夠阻斷核轉錄因子-κB(NF-κB)信號通路,對Aβ導致的神經細胞死亡、ROS的生成及炎症因子的釋放有改善作用[35],提示該成分對阿爾茨海默病具有潛在的治療作用。


五、結語

近幾年針對安化黑茶特別是茯磚茶的化學成分和藥理活性研究日漸深入。特殊的工藝導致使得安化黑茶同其他產地黑茶相比在化學成分和藥理活性方面存在一定的差異,發酵過程使黑茶中游離胺基酸及水溶性糖的量升高,同時兒茶素類成分的量也因氧化等反應而降低,並轉化為其他成分。研究表明,不同產地的黑茶上述成分的變化存在差異,但具體的成分差異特別是發酵過程和茯磚茶發花過程發生的成分變化特徵尚需進一步系統性的研究。

目前的研究表明黑茶一些不同藥理活性之間擁有相同的作用靶點,比如FAS在調血脂及抗腫瘤方面均起到關鍵作用,因此針對安化黑茶對特定靶點的研究對擴大安化黑茶保健活性研究範圍提供一定的依據,安化黑茶更多的保健功能尚需進一步深入研究。